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第 37 卷 第 2 期 食 品 科 学 技 术 学 报 Vol. 37 No. 2
2019 年 3 月 Journal of Food Science and Technology Mar. 2019 1

doi:10. 3969 / j. issn. 2095鄄6002. 2019. 02. 001 文章编号:2095鄄6002(2019)02鄄0001鄄09
引用格式:姜绍通,李兴江. 苹果酸生物炼制研究进展[J]. 食品科学技术学报,2019,37(2):1 - 9.
JIANG Shaotong, LI Xingjiang. Progress for bio鄄refinery of malic acid[J]. Journal of Food Science and Technology, 2019,
37(2):1 - 9.

苹果酸生物炼制研究进展

姜绍通,摇 李兴江 *
(安徽省农产品精深加工重点实验室/ 合肥工业大学 食品与生物工程学院, 安徽 合肥摇 230009)

摘摇 要: 苹果酸作为最重要的四碳二元羧酸,广泛应用于食品、化工及医药等领域,利用生物炼制
手段转化可再生糖制备苹果酸具有重要意义。 介绍和总结了苹果酸生物炼制流程,即发酵原料经
接种菌种后,分析其主要代谢途径,寻找产苹果酸的关键酶,确定苹果酸代谢改善策略,从而通过控
制关键酶和关键因子的合成或代谢优化发酵工艺,提高苹果酸产量;在进行技术总结的同时,统筹
分析了转化生物体的内部代谢与外在条件之间的关联,进而提出苹果酸生物转化研究的发展趋势:
重点利用同步糖化发酵提高转化效率,改善细胞耐受性与适应性,并通过提高菌株的五和六碳共发
酵、碳化固定及控制能量平衡能力来提升苹果酸产量。

关键词: 苹果酸; 生物质糖; 食品酸味剂; 高价值化学品; 生物炼制
中图分类号: TS201郾 2; TS201郾 3摇 摇 摇 摇 摇 文献标志码: A

摇 摇 苹果酸最早是由 Carl Wilhelm Scheele 于 1785 未来 12 种顶级生物基平台化学品的首位 [5] ,因此,
年在苹果汁中分离得到。 苹果酸结构上类似于琥珀 直接发酵法代表了苹果酸生物炼制技术的未来。
酸及富马酸,其内在的四碳二元羧酸分子结构拓展 本文期望在细菌、酵母和丝状真菌的转化机制
了苹果酸的用途 [1] ,如广泛用于食品添加剂、医药 方面进行分析,通过将细胞的代谢与发酵过程联系
化工领域及作为聚苹果酸的前体物质等 [2] 。 起来,讨论苹果酸生物精炼上游原料和下游发酵过
目前,大多数工业生产的苹果酸通过化学合成 程的组合。 根据原料及菌种的特性考虑了水解和发
方法制备,酶催化法合成仅占一小部分,直接发酵法 酵的整合(同步糖化发酵);基于纤维素糖中共存有
合成更少。 化学合成方法 [3] 通过加热马来酸得到 五碳或六碳糖,讨论了五六碳共发酵;基于发酵中存
苹果酸;酶催化法 [4] 通过微生物中分离得到的富马 在的减缓温室效应特点,分析了碳的固定化;基于纤
维素糖独有的抑制特性,分析菌种对发酵抑制的适
酸酶转化富马酸得到苹果酸,其中富马酸是由石化
应性;同时,提出了能量调控的观点,以促进发酵中
资源制得的马来酸转化而来。 酶催化法 [5] 和化学
的苹果酸产物通量的提升。
方法的原料均来自石化资源。 由可再生糖质原料直
接发酵转化制备苹果酸,虽然尚未在工业上广泛应 1摇 苹果酸生物炼制研究现状
用,但显示出了产品安全特性及原料供应丰富的巨

大优势,正在获得越来越多的关注和研发投入。 目 1郾 1摇 发酵原料的范围研究
前,苹果酸与琥珀酸、富马酸共同被美国能源部列为 将可再生生物质转化为生物燃料、化学品及食

收稿日期: 2018 11 29
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFD0400404;2018YFD0400601)。
第一作者: 姜绍通,男,教授,博士生导师,主要从事农产品精深加工及其资源综合利用方面的研究。
摇 *通信作者: 李兴江,男,教授,博士,主要从事发酵食品应用研究。