L-蘋果酸的功能與應(yīng)用

1、L-蘋果酸的功能及應(yīng)用摘要：L-蘋果酸是一種天然有機(jī)酸，具有重要的生理功能，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)以及其他行業(yè)中，本文著重介紹了L-蘋果酸的作用，以及其在各行業(yè)中應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞：L-蘋果酸，功能，應(yīng)用1.前言L-蘋果酸（L-羥基丁二酸）是一種重要的天然有機(jī)酸，廣泛分布于植物、動(dòng)物、微生物細(xì)胞中。L - 蘋果酸是一種四碳酸，因?yàn)榫哂惺中越Y(jié)構(gòu)，因此一般有以下三種形式存在，即D- 蘋果酸、DL- 蘋果酸和L- 蘋果酸，自然界存在的蘋果酸都是L- 蘋果酸2。L-蘋果酸所具備的抗氧化作用、抗疲勞作用、增強(qiáng)改的吸收的功能讓其成為廣受歡迎的產(chǎn)品，并應(yīng)用與食品、醫(yī)藥的多種領(lǐng)域。本文主要對(duì)L-蘋果酸的作

2、用與應(yīng)用進(jìn)行了概述，讓讀者更直接，容易的了解L-蘋果酸。2. 蘋果酸的功能2.1 蘋果酸的抗氧化作用L-蘋果酸可以促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)ATP生成，強(qiáng)化機(jī)體的能量代謝，在蘋果酸脫氫酶的作用下L蘋果酸生成NAD(P)H，NAD(P)H作為生物體重要的電子載體和供氫體，參與多種抗氧化物質(zhì)的還原再生，維持機(jī)體的抗氧化能力，而且可以直接清除自由基，發(fā)揮抗氧化作用。研究表明，L-蘋果酸在蘋果酸脫氫酶和蘋果酸酶的作用下，能夠大量生成NAD(P)H，外源性補(bǔ)充蘋果酸，影響機(jī)體氧化還原狀態(tài)，從而提高機(jī)體的抗氧化能力3。2.2 蘋果酸的抗疲勞作用蘋果酸對(duì)正常體力勞動(dòng)及緊張勞動(dòng)后體力的恢復(fù)有顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，瓜氨酸- 蘋果

3、酸鹽能促進(jìn)肝臟的氨代謝，增強(qiáng)了肝臟功能，同時(shí)促進(jìn)腎臟重碳酸鹽的再吸收，緩解代謝性酸中毒，表明瓜氨酸- 蘋果酸鹽能促進(jìn)疲勞的消除，在人體中具有抗疲勞的作用。蘋果酸和氫氧化鎂混合物還用于治療肌纖維疼痛綜合癥(fibromyalgia syndrom) ，該病癥的主要癥狀是長(zhǎng)期肌肉酸痛且無(wú)力，混合物中的蘋果酸能在低氧情況下產(chǎn)生ATP。Bendahan 等的研究發(fā)現(xiàn)，攝入瓜氨酸- 蘋果酸鹽可使運(yùn)動(dòng)中ATP 的產(chǎn)生率增加34%，運(yùn)動(dòng)后磷酸肌酸恢復(fù)率增加20%，導(dǎo)致疲勞感的明顯降低2。2.3 蘋果酸對(duì)心臟的保護(hù)作用臨床上已將蘋果酸作為心臟基礎(chǔ)液的成分之一，加上K+、Mg2+ 以保護(hù)心臟的能量代謝,實(shí)驗(yàn)表明

4、，蘋果酸可直接作為前體經(jīng)延胡索酸還原產(chǎn)生琥珀酸，同時(shí)生成ATP，保護(hù)心肌細(xì)胞膜的完整性。另外，靜脈注射蘋果酸鈉可以顯著提高冠狀動(dòng)脈血流量，而耗氧卻無(wú)明顯增加，蘋果酸和氧化型輔酶(NAD)結(jié)合使用時(shí)冠脈血流量和心肌耗氧量均明顯升高。在進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，蘋果酸和NAD 使冠狀動(dòng)脈阻塞的心肌側(cè)支循環(huán)有所增加，心肌收縮能力也有所加強(qiáng)，心肌耗氧量適當(dāng)增加，血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)也變?yōu)檎Ｖ?。蘋果酸對(duì)心臟的保護(hù)還體現(xiàn)在影響心肌線粒體酶系的活性上。小鼠實(shí)驗(yàn)研究表明，暈厥時(shí)心肌線粒體重要酶琥珀酸脫氫酶(SDH)、細(xì)胞色素氧化酶(CCO)的活性降低，灌注蘋果酸鈉能促進(jìn)其活性恢復(fù)，增加ATP的合成。因此，蘋果酸可以保護(hù)

5、心肌的能量代謝，對(duì)心肌有顯著的保護(hù)作用2。2.4 蘋果酸促進(jìn)羧酸鹽代謝作用L- 蘋果酸有促進(jìn)檸檬酸鹽氧化的作用，而且延胡索酸鹽及琥珀酸鹽轉(zhuǎn)化為蘋果酸后，同樣可以刺激檸檬酸的氧化，可見其主要是由蘋果酸介導(dǎo)。L- 蘋果酸可以提高精子線粒體丙酮酸脫氫酶活性，從而促進(jìn)丙酮酸鹽的吸收利用。Matsuishi 等發(fā)現(xiàn)蘋果酸鹽可以促進(jìn)琥珀酸鹽的氧化，能有效解除丙酸鹽對(duì)肝線粒體呼吸抑制的作用2。2.5 蘋果酸促進(jìn)線粒體呼吸作用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，機(jī)體ATP 需求增加時(shí)，肝臟線粒體內(nèi)蘋果酸濃度上升，線粒體內(nèi)利用底物合成ATP 的作用加強(qiáng)。推測(cè)呼吸作用的加強(qiáng)由蘋果酸介導(dǎo)，蘋果酸可能是線粒體內(nèi)產(chǎn)生ATP 的動(dòng)力。B o

6、b y l e v a -Guarriero 等發(fā)現(xiàn)給大鼠注射少量蘋果酸鹽，肝臟線粒體中蘋果酸鹽濃度上升，檸檬酸鹽、 - 酮戊二酸和琥珀酸鹽的氧化率上升21。小劑量補(bǔ)充外源性蘋果酸，可提高線粒體蘋果酸濃度，既節(jié)省基質(zhì)中的蘋果酸，又促進(jìn)線粒體內(nèi)的穿梭速率，從底物的供給和能量的轉(zhuǎn)移兩個(gè)方面推動(dòng)了線粒體的代謝2。2.6 蘋果酸的改善記憶能力 - 氨基丁酸是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，它會(huì)造成皮層軸突- 樹突突觸聯(lián)系發(fā)生障礙，是引起中樞疲勞的因素之一。腦內(nèi)谷氨酸在谷氨酸脫羧酶的作用下可產(chǎn)生- 氨基丁酸。體外實(shí)驗(yàn)表明，10mmol/L 蘋果酸可抑制谷氨酸脫羧酶活性，因此蘋果酸是一個(gè)比較理想的谷氨酸脫羧酶抑制劑。

7、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小鼠連續(xù)5 d 使用L- 蘋果酸后，對(duì)記憶的獲得、鞏固和再現(xiàn)均有明顯改善作用。腦內(nèi)游離氨基酸測(cè)定顯示，蘋果酸可明顯降低小鼠腦內(nèi)- 氨基丁酸水平，提高谷氨酸/- 氨基丁酸比值，從而達(dá)到促進(jìn)記憶作用。體外神經(jīng)元培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)蘋果酸可抑制小鼠大腦細(xì)胞的線粒體對(duì)谷氨酰胺的轉(zhuǎn)運(yùn)，拮抗谷氨酰胺濃度過(guò)高導(dǎo)致的線粒體腫脹以及谷氨酸誘發(fā)的神經(jīng)元遲發(fā)性壞死，對(duì)皮層及海馬神經(jīng)元有明顯保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)利用腦缺血再灌注致學(xué)習(xí)記憶障礙的模型研究L- 蘋果酸改善記憶的作用，發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注后給予L- 蘋果酸對(duì)學(xué)習(xí)記憶有明顯的改善作用。研究發(fā)現(xiàn)蘋果酸可能通過(guò)調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)遞質(zhì)、改善神經(jīng)元能量代謝、提高腦內(nèi)還原當(dāng)量等多方面途徑減

8、輕Al3+ 對(duì)腦神經(jīng)元的損傷，從而改善學(xué)習(xí)記憶功能，預(yù)示其在防治老年性癡呆中有一定的實(shí)用價(jià)值2。2.7 蘋果酸增強(qiáng)鈣的吸收蘋果酸鈣的可溶性高于碳酸鈣，且其生物活性高，易于為人體吸收，是一種良好的鈣源。Deehr 等給絕經(jīng)后女性服用檸檬酸- 蘋果酸鈣，發(fā)現(xiàn)這種鈣源與從牛奶等食物中得到的鈣源相比，能更有效防止體內(nèi)鐵的丟失。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證明，蘋果酸鈣生物活性要高于碳酸鈣，使用檸檬酸- 蘋果酸鈣比碳酸鈣對(duì)鈣的吸收利用率和存留率更高2。2.8 蘋果酸降低抗癌藥物毒副作用Sugiyama 等研究表明，從白芷根中提取有效成分蘋果酸鈉能夠有效保護(hù)腎臟和骨髓細(xì)胞，能夠顯著降低因使用抗癌藥物順氯氨鉑(cis-dia

9、mminedichloroplatinum，CDDP) 所產(chǎn)生的毒性，但不降低抗癌藥自身的活性，有助于減少癌癥患者因化療引起的副作用。Ueda 等對(duì)蘋果酸降低抗癌藥CDDP 毒副作用的機(jī)理作了進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)服用同位素14C 標(biāo)記的蘋果酸能很快分布在肝及腎臟等組織中，但在腫瘤細(xì)胞中蘋果酸的濃度很低，且大約40的蘋果酸與抗癌藥CDDP 結(jié)合轉(zhuǎn)化為DPM(diamminoplatinum(II) malate)，DPM 同樣具有抗癌效果且毒性較低。因此蘋果酸可以通過(guò)與抗癌藥物結(jié)合來(lái)達(dá)到降低抗癌藥物CDDP 的毒副作用，而且還可以提高抗癌藥物的使用劑量2。2.9 蘋果酸在食品中的保健作用2.9.1

10、 酸味調(diào)節(jié)劑用L蘋果酸配制的飲料酸甜可口，接近天然果汁的風(fēng)味。蘋果酸與檸檬酸配合使用，可以模擬天然果實(shí)的酸味特征，使口感更自然、協(xié)調(diào)、豐滿。清涼飲料、粉末飲料、乳酸飲料、乳飲料、果汁飲料中均可添加蘋果酸改善其口感和風(fēng)味，蘋果酸常與人工合成的二肽甜味劑阿斯巴甜（ASPARTME）配合使用，作為軟飲料的風(fēng)味固定劑添加4。2.9.2 保鮮劑蘋果酸可廣泛用于食品保鮮劑，蘋果酸在中性條件下電離而在酸性條件下不電離，但酸性條件下的殺菌能力卻比中性條件下大100 倍以上，主要是因?yàn)榉肿訝顟B(tài)的有機(jī)酸更容易透過(guò)細(xì)胞膜起作用，而離子狀態(tài)的酸不易透過(guò)細(xì)胞。另外蘋果酸還可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的熱變性4。2.9.3 凝膠作用當(dāng)

11、有一定量的果膠和糖時(shí)，酸是凝膠形成的關(guān)鍵條件。濃縮果汁的生產(chǎn)要防止產(chǎn)生絮凝和凝塊，就要控制有果膠引起的凝動(dòng)的條件。所以L-蘋果酸可以使果膠產(chǎn)生凝膠作用，因此可以用來(lái)制作果糕、果凍凝膠態(tài)的果醬和果泥等4。2.9.4 面食強(qiáng)化劑L-蘋果酸對(duì)面食具有強(qiáng)化效果，可以使面筋蛋白質(zhì)中的二硫基團(tuán)增多，蛋白質(zhì)分子變大，形成大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)面團(tuán)的透氣性、彈性和韌性。另外在面粉中含有半胱氨酸和胱氨酸，二者是蛋白酶激活劑，L-蘋果酸可以使這兩種物質(zhì)喪失激活蛋白酶的能力，阻止蛋白酶分解面粉中的蛋白質(zhì)。另外還可以對(duì)面粉進(jìn)行漂白，提高蛋白質(zhì)的黏結(jié)作用4。2.9.5 減鹽作用L-蘋果酸可用于制作咸味食品，減少食鹽用量。

12、比如蘋果酸鈉咸度適中，常可用來(lái)制作帶咸味的食品。蘋果酸可形成許多衍生物，日本近幾年已成功地將蘋果酸鹽應(yīng)用于減糖、減鹽食品中，應(yīng)用蘋果酸代替食鹽浸漬咸菜時(shí)，其咸味僅有食鹽的1/51/7，而浸漬效果卻是食鹽的兩倍，同時(shí)可以做為腎炎患者的食鹽代用品，在豆?jié){中添加蘋果酸鈣鹽，可有效地改善其口感和風(fēng)味4。2.9.6 護(hù)色作用果蔬中所含色素的色調(diào)，易受酸堿度影響，在一些變色反應(yīng)中，通常酸起到很重要的作用。如葉綠素在酸性情況下會(huì)變成黃褐色的脫鎂葉綠素，花色素在酸性到中性的范圍變化時(shí)，會(huì)由紅色逐漸趨向紫色，單寧物質(zhì)在酸性條件下會(huì)形成粉紅色的“紅粉”等。因此L-蘋果酸可以用作一些食品的保色劑，比如可以做天然果子

13、露保色劑4。2.9.7 抗氧化劑L-蘋果酸有較好的抗氧化能力，食品中脂類的氧化會(huì)導(dǎo)致酸敗、蛋白質(zhì)破壞和色素氧化，使食品的感官性質(zhì)下降、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低、貨架期縮短。添加食品抗氧化劑可延緩氧化、延長(zhǎng)貨架期、保持食品的色香味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值4。3.L-蘋果酸的應(yīng)用3.1 在食品工業(yè)中的應(yīng)用L-蘋果酸口感接近天然蘋果的酸味，與檸檬酸相比，酸度大、味道柔和、滯留時(shí)間長(zhǎng)、不損害口腔與牙齒，生理代謝上有利于氨基酸吸收、不積累脂肪，屬于新一代食品酸味劑，被生物界和營(yíng)養(yǎng)界譽(yù)為“最理想的食品酸味劑”，是目前世界食品工業(yè)中用量最大和發(fā)展前景較好的有機(jī)酸之一1。蘋果酸與檸檬酸配合使用, 可以模擬天然果實(shí)的酸味特征, 使口感更

14、自然、協(xié)調(diào)、豐滿。清涼飲料、粉末飲料、乳酸飲料、乳飲料、果汁飲料中均可添加蘋果酸改善其口感和風(fēng)味, 蘋果酸常與人工合成的二肽甜味劑阿斯巴甜(ASPARTME)配合使用, 作為軟飲料的風(fēng)味固定劑5。當(dāng)一定量的果膠和糖混合時(shí)，酸是凝膠的關(guān)鍵條件。濃縮果汁生產(chǎn)中為防止產(chǎn)生絮凝和凝塊，一般都要控制酸類物質(zhì)數(shù)量。因此，利用蘋果酸可使果膠產(chǎn)生凝膠的這一特點(diǎn)，將其用來(lái)制作果糕、果凍凝膠態(tài)的果醬和果泥等食品6。在歐美各國(guó)及日本的食品飲料生產(chǎn)中, 蘋果酸已成為不可缺少的基本原料之一。目前, 美國(guó)年消耗在1500 萬(wàn)磅以上, 其中90 %用于食品和飲料加工。另外,蘋果酸可形成許多衍生物, 日本近幾年已成功地將蘋果

15、酸鹽應(yīng)用于減糖、減鹽食品中, 應(yīng)用蘋果酸某些鹽類代替食鹽浸漬咸菜時(shí), 其咸味僅有食鹽1/5 -1/7 情況下, 而浸漬效果卻是食鹽的兩倍, 同時(shí)可以做為腎炎患者的食鹽代用品;在豆?jié){中添加蘋果酸鈣鹽, 可有效地改善其口感和風(fēng)味;利用蘋果酸的抗疲勞、護(hù)肝、腎、心臟作用可以開發(fā)保健飲料。食品中添加L -蘋果酸可使pH 得到調(diào)整, 加上其本身所具有的抗菌作用, L -蘋果酸亦被廣泛應(yīng)用于其他食品工業(yè), 如用作水產(chǎn)品的保鮮劑等5。此外, 蘋果酸有保持天然果汁色澤的作用, 亦可作為果膠的萃取助劑; 促進(jìn)醉母生長(zhǎng)用劑; 配制無(wú)鹽醬油、食醋、提高腌菜風(fēng)味及人造奶油、蛋黃替等的乳化穩(wěn)定劑、廣泛用于各種防腐、調(diào)味

16、等復(fù)配添加劑7。3.2 在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用由于蘋果酸在物質(zhì)代謝途徑中所處的特殊位置, 可直接參與人體代謝, 被人體直接吸收, 實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)向肌體提供能量, 消除疲勞, 起到抗疲勞、迅速恢復(fù)體力的作用。在藥物中添加蘋果酸可增加其穩(wěn)定性, 促進(jìn)藥物在人體的吸收、擴(kuò)散;復(fù)合氨基酸輸液生產(chǎn)中就是利用L -蘋果酸這一功能而用它來(lái)調(diào)節(jié)pH值的, 同時(shí)作為混合氨基酸輸液組分之一, 可提高氨基酸利用率, 用于治療尿毒癥、高血壓等和減少抗癌藥物對(duì)正常細(xì)胞的侵害, 用于癌癥放、化療后的輔助藥物, 用于燒傷治療可以促進(jìn)傷口愈合;L-蘋果酸可以促進(jìn)氨代謝, 降低血氨濃度, 對(duì)肝臟有保護(hù)作用, 是治療肝不全、肝衰竭、肝癌

17、尤其是肝功能障礙導(dǎo)致的高血氨癥的良藥;L -蘋果酸作為治療心臟病基礎(chǔ)液成分之一, 用于K+ 、Mg2 +的補(bǔ)充, 保持心肌的能量代謝, 對(duì)心肌梗塞的缺血性心肌層起到保護(hù)作用;L -蘋果酸是乳酸鈣注射液的穩(wěn)定劑, 也可作為抗癌藥的前體及用作動(dòng)物生長(zhǎng)促進(jìn)劑 。L -蘋果酸的衍生物也具有重要的用途, L -蘋果酸鉀是良好的鉀補(bǔ)充藥, 具有防止水腫、高血壓及脂肪積聚的功效;最近研究表明, L -蘋果酸鈉能有效地保護(hù)腎臟和骨髓, 使抗癌藥CODP 產(chǎn)生的毒副作用大大降低, 而藥物活性不變, 因此有助于減少化療而引起的副作用;L -蘋果酸鈣可做為青少年、孕婦、中老年人的補(bǔ)鈣劑;日本新近開發(fā)的聚蘋果酸樹脂是

18、一種可用于生物體內(nèi)的高分子材料, 作為血管吻合劑, 用于抗癌藥物中能使藥物緩慢釋放, 延長(zhǎng)藥效, 提高治療效果5。3.3 蘋果酸在其他工業(yè)上的應(yīng)用蘋果酸具有抗氧化和較強(qiáng)的螯合作用, 作為保色劑和增效劑, 廣泛用于染料工業(yè);在化學(xué)工業(yè)方面, 由于蘋果酸能調(diào)節(jié)pH 值, 因此可作牙膏及煙草的調(diào)味劑、皮膚清潔劑、焊錫助焊劑、洗滌劑、廢氣脫硫劑、鍋爐水垢清潔劑、空氣清潔劑和除臭劑,特別是清除室內(nèi)魚腥臭、香煙臭及食品貯藏室的異味, 也可代替檸檬酸作為各種金屬表面或容器的除銹劑。蘋果酸是制備特殊性能聚合物的單體, 用蘋果酸聚合可合成生物降解塑料, 有利于環(huán)境保護(hù);在建材行業(yè), 蘋果酸添加在水泥中, 可縮短凝固時(shí)間, 防止堿性聚合反應(yīng)發(fā)生, 提高混凝土的強(qiáng)度, 還可代替草酸作為各種石塊的表面清洗劑, 使其表面變得光滑、平整、美觀;此外, 蘋果酸還可作為飼料添加劑, 如含0 .4 %蘋果酸鈉的飼料, 可使雞的體重增加12 %。蘋果酸能改善汽車排氣質(zhì)量, 如在汽油中添加10 %的0 .003 %蘋果酸乙醇溶液, 可使廢氣中的一氧化碳含量下降60 %、碳?xì)浠衔餃p少40 %;日本扶桑公司開發(fā)的蘋果酸制劑