微生物发酵制备苹果酸方法有哪些?

  苹果酸(Malic acid)又名羟基丁二酸，由于有一个不对称碳原子，故苹果酸有三种：L-苹果酸、D-苹果酸、DL-苹果酸。L-苹果酸是人体三羧酸循环中的产物，故人体只能代谢L-苹果酸。在苹果、葡萄、柠檬等水果中天然存在的都是L-苹果酸。如从果实中提取，含量低、成本高，无法工业化大量生产。由反丁烯二酸(富马酸)催化合成生产的只能是DL-苹果酸，由于人体不能代谢DL-苹果酸，所以欧美各国尽管允许DL-苹果酸作为食品添加剂，但人们总是存在不安全感觉。用微生物方法生产的苹果酸全部为L-苹果酸，因此，现在使用的苹果酸全部由微生物来生产，在食品、医药等方面使用的苹果酸，基本上以L-苹果酸取代了DL-苹果酸。

  苹果酸的消费量比衣康酸稍多些，也是用途较为广泛的一种有机酸。苹果酸在食品工业上，如饮料、果酱、果冻、果酒中作 酸味剂；在日用化工上用于牙膏、化妆品中改善品质；在医药上与氨基酸复配制成注射液，作为手术后的营养液，也是肝功能异常患者的良好药物；此外，还用作化学工业的涂料及洗涤剂、除臭剂的成分。

微生物发酵制备苹果酸:

苹果酸发酵工艺有两种： 即一步发酵法与两步发酵法。不同发酵工艺所使用的微生物也不同。

(1)一步发酵法 菌种有黄曲霉、米曲霉、寄生曲霉等，均以包括葡萄糖在内的多种糖为底物产生L-苹果酸。

(2)两步发酵法 由华根霉或少根根霉将葡萄糖生物合成富马酸，再由膜醭毕赤酵母、普通变形菌、芽孢杆菌或掷孢酵母等将富马酸转化为L-苹果酸。

一步发酵法较多地采用黄曲霉，它能利用葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、果糖及淀粉等多种糖质原料产生L-苹果酸。但培养基较复杂，发酵过程常有富马酸等其他有机酸产生，给分离提纯带来困难，难于得到高纯度的晶体，再加上产酸低，对糖转化率低 (30%～40%)，周期长(最少也需5天)，故至今在国内外均未实现工业化生产。

两步发酵法的第一步，先用根霉将糖类发酵生成富马酸，即富马酸发酵，这里的糖较多的使用葡萄糖，葡萄糖可由淀粉经双酶水解而得。第二步是在前面所产的富马酸中接入酵母菌或细菌进行发酵，将富马酸转化为L-苹果酸，即转化发酵。采用这种方法，苹果酸对糖转化率最高可达60%以上，但是毕竟发酵周期太长，前后加起来要8～9天。虽然两步法与一步法一样，国内外学者正在不断地探索，取得了一些有价值的进展，但至今仍然未见工业化生产的报道。

无论是一步法还是两步法发酵，如以淀粉为原料，在使用前都需进行水解处理，使之成为葡萄糖，而淀粉最好的水解方法是双酶水解法。

目前，国内外L-苹果酸工业化生产的方法，都是固定化细胞转化法。该方法是首先大量培养富马酸酶活力高的菌体，收集菌体后用卡拉胶等适当的载体进行固定，然后装入柱式反应器，以富马酸钠盐为底物，流经反应器，由固定化细胞中的富马酸酶的催化作用，很容易将富马酸转化为L-苹果酸，且几乎无副产物，转化率高达95%以上。此法与上述两种方法相比，简单、 经济、高效，于是成了工业化生产的首先方法。