L-苹果酸的功能与应用

L-苹果酸的功能及应用

摘要：L-苹果酸是一种天然有机酸，具有重要的生理功能，广泛应用于食品工业、医药工业以及其他行业中，本文着重介绍了L-苹果酸的作用，以及其在各行业中应用情况。

关键词：L-苹果酸，功能，应用

1.前言

L-苹果酸（L-羟基丁二酸）是一种重要的天然有机酸，广泛分布于植物、动物、微生物细胞中。L - 苹果酸是一种四碳酸，因为具有手性结构，因此一般有以下三种形式存在，即D- 苹果酸、DL- 苹果酸和L- 苹果酸，自然界存在的苹果酸都是L- 苹果酸[2]。L-苹果酸所具备的抗氧化作用、抗疲劳作用、增强改的吸收的功能让其成为广受欢迎的产品，并应用与食品、医药的多种领域。本文主要对L-苹果酸的作用与应用进行了概述，让读者更直接，容易的了解L-苹果酸。

2. 苹果酸的功能

2.1 苹果酸的抗氧化作用

L-苹果酸可以促进细胞内ATP生成，强化机体的能量代谢，在苹果酸脱氢酶的作用下L－苹果酸生成NAD(P)H，NAD(P)H作为生物体重要的电子载体和供氢体，参与多种抗氧化物质的还原再生，维持机体的抗氧化能力，而且可以直接清除自由基，发挥抗氧化作用。研究表明，L-苹果酸在苹果酸脱氢酶和苹果酸酶的作用下，能够大量生成NAD(P)H，外源性补充苹果酸，影响机体氧化还原状态，从而提高机体的抗氧化能力[3]。

2.2 苹果酸的抗疲劳作用

苹果酸对正常体力劳动及紧张劳动后体力的恢复有显著影响。研究发现，瓜氨酸- 苹果酸盐能促进肝脏的氨代谢，增强了肝脏功能，同时促进肾脏重碳酸盐的再吸收，缓解代谢性酸中毒，表明瓜氨酸- 苹果酸盐能促进疲劳的消除，在人体中具有抗疲劳的作用。苹果酸和氢氧化镁混合物还用于治疗肌纤维疼痛综合症(fibromyalgia syndrom) ，该病症的主要症状是长期肌肉酸痛且无力，混合物中的苹果酸能在低氧情况下产生ATP。Bendahan 等的研究发现，摄入瓜氨酸- 苹

果酸盐可使运动中ATP 的产生率增加34%，运动后磷酸肌酸恢复率增加20%，导致疲劳感的明显降低[2]。

2.3 苹果酸对心脏的保护作用

临床上已将苹果酸作为心脏基础液的成分之一，加上K+、Mg2+ 以保护心脏的能量代谢,实验表明，苹果酸可直接作为前体经延胡索酸还原产生琥珀酸，同时生成ATP，保护心肌细胞膜的完整性。另外，静脉注射苹果酸钠可以显著提高冠状动脉血流量，而耗氧却无明显增加，苹果酸和氧化型辅酶(NAD)结合使用时冠脉血流量和心肌耗氧量均明显升高。在进一步研究中发现，苹果酸和NAD 使冠状动脉阻塞的心肌侧支循环有所增加，心肌收缩能力也有所加强，心肌耗氧量适当增加，血液动力学参数也变为正常值[2]。

苹果酸对心脏的保护还体现在影响心肌线粒体酶系的活性上。小鼠实验研究表明，晕厥时心肌线粒体重要酶——琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞色素氧化酶(CCO)的活性降低，灌注苹果酸钠能促进其活性恢复，增加ATP的合成。因此，苹果酸可以保护心肌的能量代谢，对心肌有显著的保护作用[2]。

2.4 苹果酸促进羧酸盐代谢作用

L- 苹果酸有促进柠檬酸盐氧化的作用，而且延胡索酸盐及琥珀酸盐转化为苹果酸后，同样可以刺激柠檬酸的氧化，可见其主要是由苹果酸介导。L- 苹果酸可以提高精子线粒体丙酮酸脱氢酶活性，从而促进丙酮酸盐的吸收利用。Matsuishi 等发现苹果酸盐可以促进琥珀酸盐的氧化，能有效解除丙酸盐对肝线粒体呼吸抑制的作用[2]。

2.5 苹果酸促进线粒体呼吸作用

动物实验表明，机体ATP 需求增加时，肝脏线粒体内苹果酸浓度上升，线粒体内利用底物合成ATP 的作用加强。推测呼吸作用的加强由苹果酸介导，苹果酸可能是线粒体内产生ATP 的动力。B o b y l e v a -Guarriero 等发现给大鼠注射少量苹果酸盐，肝脏线粒体中苹果酸盐浓度上升，柠檬酸盐、α - 酮戊二酸和琥珀酸盐的氧化率上升[21]。小剂量补充外源性苹果酸，可提高线粒体苹果酸浓度，既节省基质中的苹果酸，又促进线粒体内的穿梭速率，从底物的供给和能量的转移两个方面推动了线粒体的代谢[2]。

2.6 苹果酸的改善记忆能力

γ - 氨基丁酸是一种抑制性神经递质，它会造成皮层轴突- 树突突触联系发生障碍，是引起中枢疲劳的因素之一。脑内谷氨酸在谷氨酸脱羧酶的作用下可产生γ- 氨基丁酸。体外实验表明，10mmol/L 苹果酸可抑制谷氨酸脱羧酶活性，因此苹果酸是一个比较理想的谷氨酸脱羧酶抑制剂。实验发现小鼠连续 5 d 使用L- 苹果酸后，对记忆的获得、巩固和再现均有明显改善作用。脑内游离氨基酸测定显示，苹果酸可明显降低小鼠脑内γ- 氨基丁酸水平，提高谷氨酸/γ- 氨基丁酸比值，从而达到促进记忆作用。体外神经元培养发现苹果酸可抑制小鼠大脑细胞的线粒体对谷氨酰胺的转运，拮抗谷氨酰胺浓度过高导致的线粒体肿胀以及谷氨酸诱发的神经元迟发性坏死，对皮层及海马神经元有明显保护作用。实验利用脑缺血再灌注致学习记忆障碍的模型研究L- 苹果酸改善记忆的作用，发现脑缺血再灌注后给予L- 苹果酸对学习记忆有明显的改善作用。研究发现苹果酸可能通过调节中枢神经递质、改善神经元能量代谢、提高脑内还原当量等多方面途径减轻Al3+对脑神经元的损伤，从而改善学习记忆功能，预示其在防治老年性痴呆中有一定的实用价值[2]。

2.7 苹果酸增强钙的吸收

苹果酸钙的可溶性高于碳酸钙，且其生物活性高，易于为人体吸收，是一种良好的钙源。Deehr 等给绝经后女性服用柠檬酸- 苹果酸钙，发现这种钙源与从牛奶等食物中得到的钙源相比，能更有效防止体内铁的丢失。动物实验也证明，苹果酸钙生物活性要高于碳酸钙，使用柠檬酸- 苹果酸钙比碳酸钙对钙的吸收利用率和存留率更高[2]。

2.8 苹果酸降低抗癌药物毒副作用

Sugiyama 等研究表明，从白芷根中提取有效成分——苹果酸钠能够有效保护肾脏和骨髓细胞，能够显著降低因使用抗癌药物顺氯氨铂(cis-diamminedichloroplatinum，CDDP) 所产生的毒性，但不降低抗癌药自身的活性，有助于减少癌症患者因化疗引起的副作用。Ueda 等对苹果酸降低抗癌药CDDP 毒副作用的机理作了进一步的研究，发现服用同位素14C 标记的苹果酸能很快分布在肝及肾脏等组织中，但在肿瘤细胞中苹果酸的浓度很低，且大约

40％的苹果酸与抗癌药CDDP 结合转化为DPM(diamminoplatinum(II) malate)，DPM 同样具有抗癌效果且毒性较低。因此苹果酸可以通过与抗癌药物结合来达到降低抗癌药物CDDP 的毒副作用，而且还可以提高抗癌药物的使用剂量[2]。

2.9 苹果酸在食品中的保健作用

2.9.1 酸味调节剂

用L—苹果酸配制的饮料酸甜可口，接近天然果汁的风味。苹果酸与柠檬酸配合使用，可以模拟天然果实的酸味特征，使口感更自然、协调、丰满。清凉饮料、粉末饮料、乳酸饮料、乳饮料、果汁饮料中均可添加苹果酸改善其口感和风味，苹果酸常与人工合成的二肽甜味剂阿斯巴甜（ASPARTME）配合使用，作为软饮料的风味固定剂添加[4]。

2.9.2 保鲜剂

苹果酸可广泛用于食品保鲜剂，苹果酸在中性条件下电离而在酸性条件下不电离，但酸性条件下的杀菌能力却比中性条件下大100 倍以上，主要是因为分子状态的有机酸更容易透过细胞膜起作用，而离子状态的酸不易透过细胞。另外苹果酸还可以促进蛋白质的热变性[4]。

2.9.3 凝胶作用

当有一定量的果胶和糖时，酸是凝胶形成的关键条件。浓缩果汁的生产要防止产生絮凝和凝块，就要控制有果胶引起的凝动的条件。所以L-苹果酸可以使果胶产生凝胶作用，因此可以用来制作果糕、果冻凝胶态的果酱和果泥等[4]。2.9.4 面食强化剂

L-苹果酸对面食具有强化效果，可以使面筋蛋白质中的二硫基团增多，蛋白质分子变大，形成大分子网络结构，增强面团的透气性、弹性和韧性。另外在面粉中含有半胱氨酸和胱氨酸，二者是蛋白酶激活剂，L-苹果酸可以使这两种物质丧失激活蛋白酶的能力，阻止蛋白酶分解面粉中的蛋白质。另外还可以对面粉进行漂白，提高蛋白质的黏结作用[4]。

2.9.5 减盐作用

L-苹果酸可用于制作咸味食品，减少食盐用量。比如苹果酸钠咸度适中，常可用来制作带咸味的食品。苹果酸可形成许多衍生物，日本近几年已成功地将苹果酸盐应用于减糖、减盐食品中，应用苹果酸代替食盐浸渍咸菜时，其咸味仅有

食盐的1/5~1/7，而浸渍效果却是食盐的两倍，同时可以做为肾炎患者的食盐代用品，在豆浆中添加苹果酸钙盐，可有效地改善其口感和风味[4]。

2.9.6 护色作用

果蔬中所含色素的色调，易受酸碱度影响，在一些变色反应中，通常酸起到很重要的作用。如叶绿素在酸性情况下会变成黄褐色的脱镁叶绿素，花色素在酸性到中性的范围变化时，会由红色逐渐趋向紫色，单宁物质在酸性条件下会形成粉红色的“红粉”等。因此L-苹果酸可以用作一些食品的保色剂，比如可以做天然果子露保色剂[4]。

2.9.7 抗氧化剂

L-苹果酸有较好的抗氧化能力，食品中脂类的氧化会导致酸败、蛋白质破坏和色素氧化，使食品的感官性质下降、营养价值降低、货架期缩短。添加食品抗氧化剂可延缓氧化、延长货架期、保持食品的色香味和营养价值[4]。

3.L-苹果酸的应用

3.1 在食品工业中的应用

L-苹果酸口感接近天然苹果的酸味，与柠檬酸相比，酸度大、味道柔和、滞留时间长、不损害口腔与牙齿，生理代谢上有利于氨基酸吸收、不积累脂肪，属于新一代食品酸味剂，被生物界和营养界誉为“最理想的食品酸味剂”，是目前世界食品工业中用量最大和发展前景较好的有机酸之一[1]。

苹果酸与柠檬酸配合使用, 可以模拟天然果实的酸味特征, 使口感更自然、协调、丰满。清凉饮料、粉末饮料、乳酸饮料、乳饮料、果汁饮料中均可添加苹果酸改善其口感和风味, 苹果酸常与人工合成的二肽甜味剂阿斯巴甜(ASPARTME)配合使用, 作为软饮料的风味固定剂[5]。当一定量的果胶和糖混合时，酸是凝胶的关键条件。浓缩果汁生产中为防止产生絮凝和凝块，一般都要控制酸类物质数量。因此，利用苹果酸可使果胶产生凝胶的这一特点，将其用来制作果糕、果冻凝胶态的果酱和果泥等食品[6]。在欧美各国及日本的食品饮料生产中, 苹果酸已成为不可缺少的基本原料之一。目前, 美国年消耗在1500 万磅以上, 其中90 %用于食品和饮料加工。另外,苹果酸可形成许多衍生物, 日本近几年已成功地将苹果酸盐应用于减糖、减盐食品中, 应用苹果酸某些盐类代替食盐浸渍咸菜时, 其咸味仅有食盐1/5 -1/7 情况下, 而浸渍效果却是食盐的两倍, 同时可以做为

肾炎患者的食盐代用品;在豆浆中添加苹果酸钙盐, 可有效地改善其口感和风味;利用苹果酸的抗疲劳、护肝、肾、心脏作用可以开发保健饮料。食品中添加L -苹果酸可使pH 得到调整, 加上其本身所具有的抗菌作用, L -苹果酸亦被广泛应用于其他食品工业, 如用作水产品的保鲜剂等[5]。此外, 苹果酸有保持天然果汁色泽的作用, 亦可作为果胶的萃取助剂; 促进醉母生长用剂; 配制无盐酱油、食醋、提高腌菜风味及人造奶油、蛋黄替等的乳化稳定剂、广泛用于各种防腐、调味等复配添加剂[7]。

3.2 在医药行业的应用

由于苹果酸在物质代谢途径中所处的特殊位置, 可直接参与人体代谢, 被人体直接吸收, 实现短时间内向肌体提供能量, 消除疲劳, 起到抗疲劳、迅速恢复体力的作用。在药物中添加苹果酸可增加其稳定性, 促进药物在人体的吸收、扩散;复合氨基酸输液生产中就是利用L -苹果酸这一功能而用它来调节pH值的, 同时作为混合氨基酸输液组分之一, 可提高氨基酸利用率, 用于治疗尿毒症、高血压等和减少抗癌药物对正常细胞的侵害, 用于癌症放、化疗后的辅助药物, 用于烧伤治疗可以促进伤口愈合;L-苹果酸可以促进氨代谢, 降低血氨浓度, 对肝脏有保护作用, 是治疗肝不全、肝衰竭、肝癌尤其是肝功能障碍导致的高血氨症的良药;L -苹果酸作为治疗心脏病基础液成分之一, 用于K+ 、Mg2 +的补充, 保持心肌的能量代谢, 对心肌梗塞的缺血性心肌层起到保护作用;L -苹果酸是乳酸钙注射液的稳定剂, 也可作为抗癌药的前体及用作动物生长促进剂。

L -苹果酸的衍生物也具有重要的用途, L -苹果酸钾是良好的钾补充药, 具有防止水肿、高血压及脂肪积聚的功效;最近研究表明, L -苹果酸钠能有效地保护肾脏和骨髓, 使抗癌药CODP 产生的毒副作用大大降低, 而药物活性不变, 因此有助于减少化疗而引起的副作用;L -苹果酸钙可做为青少年、孕妇、中老年人的补钙剂;日本新近开发的聚苹果酸树脂是一种可用于生物体内的高分子材料, 作为血管吻合剂, 用于抗癌药物中能使药物缓慢释放, 延长药效, 提高治疗效果[5]。

3.3 苹果酸在其他工业上的应用

苹果酸具有抗氧化和较强的螯合作用, 作为保色剂和增效剂, 广泛用于染料工业;在化学工业方面, 由于苹果酸能调节pH 值, 因此可作牙膏及烟草的调

味剂、皮肤清洁剂、焊锡助焊剂、洗涤剂、废气脱硫剂、锅炉水垢清洁剂、空气清洁剂和除臭剂,特别是清除室内鱼腥臭、香烟臭及食品贮藏室的异味, 也可代替柠檬酸作为各种金属表面或容器的除锈剂。苹果酸是制备特殊性能聚合物的单体, 用苹果酸聚合可合成生物降解塑料, 有利于环境保护;在建材行业, 苹果酸添加在水泥中, 可缩短凝固时间, 防止碱性聚合反应发生, 提高混凝土的强度, 还可代替草酸作为各种石块的表面清洗剂, 使其表面变得光滑、平整、美观;此外, 苹果酸还可作为饲料添加剂, 如含0 .4 %苹果酸钠的饲料, 可使鸡的体重增加12 %。苹果酸能改善汽车排气质量, 如在汽油中添加10 %的0 .003 %苹果酸乙醇溶液, 可使废气中的一氧化碳含量下降60 %、碳氢化合物减少40 %;日本扶桑公司开发的苹果酸制剂已应用于海带养殖业[5]。在饲料工业上，L-苹果酸及其盐类可作为动物生长促进剂。L-苹果酸钠能增加鸡的食欲, 对鸡生长具有较明显的增重作用, 另外, L-苹果酸对自胃动物中的当胃细菌生长和乳酸吸收等方面具有较强的促进作用[8]。

4.总结

综上所述，苹果酸对于人体功能系统作用良多，在社会各领域发挥着其独特的作用，随着科学技术的发展，必能将苹果酸的益处利用充分，为人类的健康长寿提供保障，给社会带来经济上的进步，也为改善环境作出贡献。所以，研究L-苹果酸的合成技术应该重视并发展起来，为L-苹果酸的应用提供扎实的基础。参考文献

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[2]吴军林，吴清平，张菊梅. L- 苹果酸的生理功能研究进展[J].

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[3]吴军林，吴清平，张菊梅. L-苹果酸的生物学功能研究新进展[J].

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[4]周志强. 苹果酸在食品中的保健作用[J].

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广州食品工业科技，1992:1-3