L-苹果酸的菌种优化及保存文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

研究解决的问题：

1. 利用L-苹果酸菌种来产生L-苹果酸，对L-苹果酸的产生工艺进行多方面的优化
2. 对L-苹果酸菌种的培养条件进行优化，进一步提高L-苹果酸的产量

L-苹果酸作用及研究意义：

苹果酸是一种四碳酸，具有手性结构，因此一般以3 种 形式存在，即D-苹果酸、DL-苹果酸和L-苹果酸， D-苹果酸主要用于手性药物合成，手性拆分试剂和手性助剂等领域，只有具有左旋结构的L-苹果酸才能被生物体利用。

L-苹果酸广泛存在于苹果、梨等水果中,是三羧酸循环的重要成员之一。L-苹果酸口感接近天然苹果的酸味,具有酸度大、味道柔和、滞留时间长等特点,目前已广泛应用于高档饮料、食品行业。在畜牧生产中,L-苹果酸常被用作酸化剂和病原微生物的抑制剂,通过刺激反刍兽新月形单胞菌对乳酸的利用、丙酸产生和CO2浓度增加,防止瘤胃酸中毒,进而提高日粮能量的利用率和动物的生产性能。

L-苹果酸具有以下的生理功能：

（1）直接参与体内代谢，L-苹果酸是生物体代谢过程中产生的重要有机酸,是三羧酸循环(TCA循环)及其支路乙醛酸循环代谢过程中的重要中间产物,也是CO₂固定反应的中间产物，其为生物体细胞内存在的一种活性物质,易于吸收,可以迅速通过细胞膜,进入线粒体内直接参与能量代谢;L-苹果酸也是苹果酸-天冬氨酸穿梭的重要组成部分, 对细胞液和线粒体之间的还原当量(NADH)的转移起到重要的作用,可以直接作为能量物质被机体利用。在CO2固定反应中,磷酸烯醇式丙酮酸或丙酮酸固定CO2生成草酰乙酸后转化成苹果酸,或由丙酮酸经还原羧化作用直接生成L-苹果酸。在细胞代谢过程中,L-苹果酸对转运NADH进入线粒体进行氧化磷酸化及能量物质的产生起关键作用,其在机体代谢过程中不断更新,处于枢纽位置，研究结果表明,苹果酸-天冬氨酸穿梭对于ATP的可持续供给可起到关键性作用。有研究显示,补充L-苹果酸可显著提高ATP生成。

（2）影响肠道肌体微生物，L-苹果酸是瘤胃代谢的中间产物,当草酰乙酸的数量有限时,可刺激反刍兽新月形单胞菌(S.ruminantium)的活性来提高乳酸的利用和丙酸的产生。L-苹果酸可提高胃蛋白酶活性同时刺激胰腺分泌,促进前胃蠕动,加快小肠消化吸收。

（3）促进矿物质的吸收，苹果酸钙的可溶性高于碳酸钙,并且其生物活性高,易于动物吸收,是一种良好的钙源。L-苹果酸的添加可降低胃肠道pH的同时,还可与饲料中一些不溶性或难溶性盐的矿物质形成一种生物学效价较高的螯合物,从而提高消化道对其的吸收利用。相关研究表明,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。

（4）改善口感，增加进食量，L-苹果酸因其具有芳香味,添加到饲料中可掩盖某些物质的不良气味,吸引动物采食,同时L-苹果酸可直接刺激口腔味蕾,使唾液分泌增多从而增强动物的采食欲。研究结果显示,在以精粗比为1∶1的日粮为发酵底物的试验中,DL-苹果酸能降低乳酸浓度,提高CO2产出及干物质、有机物、中性洗涤纤维和半纤维素的消化率。