[科普中國]-蘋果酸鹽

簡介

蘋果酸鹽是由蘋果酸所形成的化合物，呈現(xiàn)白色結(jié)晶體或結(jié)晶狀粉末，有較強(qiáng)的吸濕性，易溶于水、乙醇，有特殊的酸味。蘋果酸鹽的制備方法有萃取法，發(fā)酵法和合成法。蘋果酸鹽主要用于食品和醫(yī)藥行業(yè)，蘋果酸鹽對暗棕壤磷有效性及林木吸收磷、有機(jī)污水厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣等都有影響。

蘋果酸蘋果酸又稱羥基丁二酸。一種有機(jī)酸，有左旋、右旋及外消旋三種異構(gòu)體。天然存在的蘋果酸都是左旋體，存在于蘋果、山楂等果實中。蘋果酸為無色針狀結(jié)晶或白色晶體粉末：無臭，帶有刺激性爽快酸味。熔點127—130℃。易溶于水，溶于乙醇。1%水溶液的pH值為2.41。

蘋果酸的酸味較檸檬酸強(qiáng)20%左右，酸味閾值0.0025%。酸味爽口，微有澀苦，在口中呈味較慢，維持酸味時間明顯長于檸檬酸。與檸檬酸合用，有強(qiáng)化酸味的效果。蘋果酸廣泛用于制藥、日化、合成樹脂、香料等行業(yè)，用作酸化劑、調(diào)藥劑、消臭劑、防銹劑等。食品工業(yè)中用作酸味劑、pH值調(diào)節(jié)劑、抗氧化增效劑等。用作食品酸味劑時，可用于果醬類、飲料、罐頭和糖果等，用量按正常生產(chǎn)需要。

安全性：蘋果酸是蘋果的一種成分，毒性極低，人體每日允許攝入量不作規(guī)定2。

蘋果酸鹽對暗棕壤磷有效性及吸收磷的影響模擬森林凋落物淋洗液中蘋果酸/鹽濃度范圍，研究不同濃度蘋果酸/鹽對風(fēng)干暗棕壤中磷有效性的影響及機(jī)制，同時采用盆栽試驗，在自然暗棕壤中對蘋果酸/鹽提高磷的有效性進(jìn)行驗證，并探討蘋果酸/鹽對落葉松和水曲柳幼苗吸收運(yùn)輸磷素養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：蘋果酸/鹽溶液顯著促進(jìn)A1層和B層風(fēng)干暗棕壤磷的活化，釋放量隨濃度增加而增大，但B層釋放效應(yīng)較弱。對A1層和B層風(fēng)干暗棕壤磷的釋放作用蘋果酸鹽強(qiáng)于同濃度的蘋果酸，因此推斷，蘋果酸/鹽促進(jìn)暗棕壤磷釋放的主要機(jī)理在于蘋果酸陰離子反應(yīng)。蘋果酸/鹽對暗棕壤磷的釋放具有累加性，土壤磷釋放量主要由蘋果酸陰離子累積載荷量決定，以蘋果酸鹽加入時，磷釋放量Y與蘋果酸陰離子累積載荷量X間回歸方程為：Y= －0.0005X2+0.1929X+1.8192，R2=0.9593，初步估算森林凋落物層溶出的蘋果酸/鹽對暗棕壤A1層的磷釋放量為3.04kg/（hm2·a），約相當(dāng)于當(dāng)?shù)刂旋g林年吸收磷量的1/44～1/3。自然暗棕壤中的添加試驗也證實，合適濃度蘋果酸/鹽對提高暗棕壤中磷的有效性具有積極作用。蘋果酸/鹽還促進(jìn)落葉松和水曲柳幼苗對磷的吸收運(yùn)輸，以1.0 mmol/L或5.0 mmol/L濃度時影響最顯著，且蘋果酸鹽的作用強(qiáng)于蘋果酸的3。

蘋果酸鹽對有機(jī)污水厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響有機(jī)污水接種活性污泥后在厭氧、37℃和 120 r·min-1 條件下進(jìn)行批培養(yǎng)，添加蘋果酸鹽（終濃度0.5 g·L-1）促進(jìn)甲烷菌的三羧酸循環(huán)碳代謝和胞內(nèi)的鈷同化作用。 結(jié)果表明，同化鈷含量相對于對照提高了23.5%， 這反映了以鈷為中心離子的 VB12 的合成和以 VB12 為輔酶的甲基CoM還原酶的活性得到增強(qiáng)，并最終從產(chǎn)氣效率上體現(xiàn)，其揮發(fā)性乙酸鹽殘留量比對照減少43.8%，而沼氣總產(chǎn)量、TS 和 YP/V 以及 qp 分別比對照提高40.2%、15.2%、35.4%和 22.4%， 說明厭氧體系中添加蘋果酸鹽可以促進(jìn)揮發(fā)性乙酸鹽底物代謝流向終產(chǎn)物甲烷而非僅用于菌群繁殖， 蘋果酸鹽是通過提高菌群的甲烷合成能力來提高產(chǎn)氣，而非僅通過促進(jìn)菌群生長的群體優(yōu)勢來提高產(chǎn)氣。

有機(jī)污水接種活性污泥后在厭氧 、37℃和 120r·min-1 條件下進(jìn)行批培養(yǎng)，考察外源添加蘋果酸鹽對產(chǎn)沼氣的影響結(jié)果表明：

1）外源蘋果酸鹽促進(jìn)沼氣的產(chǎn)生，以0.5 g·L-1加量產(chǎn)氣最高， 比對照提高 40.2%，TS 比對照提高15.2%， 而揮發(fā)性乙酸鹽殘留量比對照減少43.8%。說明蘋果酸鹽添加促進(jìn)厭氧體系TS的增加， 促進(jìn)VFA 向TS和沼氣的轉(zhuǎn)化。

2） 蘋果酸鹽的存在對有機(jī)污水厭氧發(fā)酵菌群的繁殖、 發(fā)酵效率和底物轉(zhuǎn)化均產(chǎn)生積極的影響，反映乙酸鹽底物的轉(zhuǎn)化效率的沼氣對所消耗揮發(fā)性脂肪酸的得率系數(shù)YP/V和反映單位菌群的沼氣合成能力的沼氣比生成速率 qp分別比對照提高35.4%和22.4%。說明高產(chǎn)氣效率是通過提高菌群的甲烷合成能力來提高，而非僅通過促進(jìn)菌群生長的群體優(yōu)勢來提高。

3）外源蘋果酸轉(zhuǎn)運(yùn)至甲烷菌胞內(nèi)后，可促進(jìn)其逆向三羧酸循環(huán)碳代謝和細(xì)胞對鈷的需求以及甲烷菌群胞內(nèi)的鈷同化作用，使同化的鈷含量相對于對照提升了23.5%，從而促進(jìn)VB12的合成和甲基CoM 還原酶的活性，并最終提高產(chǎn)氣效率（YP/V、qp）4。