酒石酸

葡萄酒中主要的有机酸之一

酒石酸

酒石酸(tartaric acid)是一种有机化合物,别名为2,3-二羟基丁二酸或二羟基琥珀酸,化学式为C4H6O6。酒石酸分布在葡萄、罗望子等多种植物中,是葡萄酒中主要的有机酸。[2]酒石酸是一种重要的原料,在食品、药品、化妆品行业和工业生产中应用广泛,可以作为食品中的抗氧化剂和饮料中的酸味添加剂。[3][4][5]酒石酸具有两个相互对称的手性碳﹐从而具有MESO-酒石酸(内消旋体)、D-酒石酸(右旋体)和L-酒石酸(左旋体)三种旋光异构体。[6]大约在公元800年,炼金术士贾比尔·伊本·哈彦(Abu Musa Jabir Ibn Hayyan)首次从酒石酸钾分离出酒石酸。[7]1769年,瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒(Carl Wilhelm Scheele)在葡萄酒酿造过程中的发酵罐壁上发现一种晶体,其形状像石头而被命名为酒石,后经研究发现其主要成分是酒石酸氢钾。[0]1832 年,Jean Baptiste Biot首次观察到酒石酸具有旋转偏振光的能力。[0]1848年,巴斯德(Louis Pasteur)将酒石酸盐类的光学异构物分离,验证了构成葡萄酸铵钠盐晶体的两种酒石酸铵钠盐分子是互为镜像的,这个发现证实了旋光异构现象(也称对映异构现象)。[8]

酒石酸(tartaric acid)是一种有机化合物,别名为2,3-二羟基丁二酸或二羟基琥珀酸,化学式为C4H6O6。酒石酸分布在葡萄、罗望子等多种植物中,是葡萄酒中主要的有机酸[3]酒石酸是一种重要的原料,在食品、药品、化妆品行业和工业生产中应用广泛,可以作为食品中的抗氧化剂和饮料中的酸味添加剂。[4][5][6]酒石酸具有两个相互对称的手性碳﹐从而具有MESO-酒石酸(内消旋体)、D-酒石酸(右旋体)和L-酒石酸(左旋体)三种旋光异构体。[7]

历史

大约在公元800年,炼金术士贾比尔·伊本·哈彦(Abu Musa Jabir Ibn Hayyan)首次从酒石酸钾分离出酒石酸。[8]1769年,瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒(Carl Wilhelm Scheele)在葡萄酒酿造过程中的发酵罐壁上发现一种晶体,其形状像石头而被命名为酒石,后经研究发现其主要成分是酒石酸氢钾[1]1832 年,Jean Baptiste Biot首次观察到酒石酸具有旋转偏振光的能力。[1]1848年,巴斯德(Louis Pasteur)将酒石酸盐类的光学异构物分离,验证了构成葡萄酸ǎn钠盐晶体的两种酒石酸铵钠盐分子是互为镜像的,这个发现证实了旋光异构现象(也称对映异构现象)。[9]

分布

酒石酸是一种存在于植物中的有机酸,主要以游离状态或结合状态酸式盐存在于葡萄属植物、天竺葵属植物、荔枝、蓝莓和一些柑橘类果实中,还与单宁、色素、果胶质和酵母等物质混合存在于葡萄酒中。[3][10]葡萄酒中的酒石酸有助于保持葡萄酒的酸度和稳定性,使其具有良好的口感平衡和酸度。[11]

同分异构体

-MESO-酒石酸D-酒石酸L-酒石酸
结构式
学名内消旋酒石酸右旋型酒石酸左旋型酒石酸
具体来源将酒石用石灰乳处理成酒石酸钙,再用硫酸处理制得。或用过氧化氢氧化顺丁烯二酸酐而成[6]天然产物中很罕见,以较高的含量存在于西非马里的一种植物里[2]广泛分布于高等植物中,主要以游离的钾盐钙盐、镁盐的形式存在于果实和叶子中[2]
补充等量左旋体和右旋体的混合物,其旋光性相互抵消,组成外消旋体,又称为葡萄酸[6]

生产方法

酒石酸的生产方法主要为天然提取法、生物酶转化法和化学合成法。

天然提取法

天然提取酒石酸的原料是葡萄酒酿造过程中的副产物——粗酒石。其提取方法如下:[12]

①升温使粗酒石溶解在水中;

②依次加入氢氧化钙和氯化钙使其完全转化为酒石酸钙

硫酸酸化去除钙离子,再通过浓缩、干燥得到酒石酸。

糖类发酵法

以氨基酸、丙三醇、葡萄糖等碳源为底物,经微生物发酵生成酒石酸。[13][14]

酶法催化法

马来酸或顺式环氧琥珀酸二钠为底物,在微生物产生的环氧琥珀酸水解酶作用下,水解为粗品酒石酸,再通过提炼获得成品酒石酸。[15][12]

化学合成法

①苯或nài氧化法:氧化苯或萘生成顺丁烯二酸和反丁烯二酸,再加过氧化氢制得DL-酒石酸;[15]

顺丁烯二酸酐羟氯化法:以顺丁烯二酸(酐)为底物,先经碳酸盐活化,使其发生羟氯化反应,再在酸性环境下水解得到酒石酸。[12]

③顺丁烯二酸直接氧化法:以顺丁烯二酸为底物,过氧化氢为氧化剂钨酸为催化剂,催化氧化生成环氧丁二酸,再经水解得到酒石酸。[15][16]

食品

酒石酸具有酸性,广泛用作饮料和其他食品的酸味剂,用于葡萄酒软饮料、糖果、面包等食品中[17][18]

医药

酒石酸具有光学活性,作为化学拆分剂,用于制造抗结核病药物中间体DL-氨基丁醇的拆分;[18]药物制剂中经常与碳酸氢盐一起联用,作为泡腾颗粒,泡腾粉和泡腾片剂中的酸性成分。[19]

农业

酒石酸用作áo合剂,络合土壤肥料中的微量营养元素;用作稳定剂,稳定一些农业中使用的金属离子,如铜、锌、铁等,以增加植物的生长和营养。[18]

化工

酒石酸具有络合性,可用作电镀、脱硫、酸洗以及化学分析、医药检验中的络合剂、掩蔽剂、螯合剂等;[18]也能与多种金属离子络合,可作为金属表面的清洗剂和抛光剂;[18]具有还原性,可用作化学制镜的还原剂和照相的显影剂;[18]具有手性结构特征,可以作为手性原料用于酒石酸衍生物的合成;[18],具有酸性,可作为涤纶织物制备的催化剂谷维素生产的pH调节剂。[18]

安全标识

名称酒石酸
图示
图意腐蚀性
CHSH318

[2]

毒理学

小鼠LD50经口给药0.49 g/kg。[20]

健康危害

过量摄入酒石酸可能会引起胃肠道问题,如腹泻,呕吐及胃灼热等,[2]部分人群可能会对酒石酸产生过敏反应,导致呼吸困难皮肤瘙痒荨麻疹等症状出现。[21]

储存和运输

密封保存,远离氧化剂和火源,不能与液碱存放一起,注意防雨防潮,存放于干燥阴凉处。按一般化学品规定贮运。[20]

参考资料 21

  1. https://gfffgc1d129f57bb244a4s5bppkfpnu56x696qfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7iy_Rpms2pqwbFRRUtoUImHSQaFhlwvNEqlxM1yQv3lYs6TbDCCNVCIlf3kx2V3_5W&uniplatform=NZKPT
  2. 2,3-Dihydroxybutanedioic acid | H2C4H4O6 | CID 875 - PubChem — PubChem
  3. https://gfffgc1d129f57bb244a4svbfokfvu00oq6bvqfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKu87-SJxoEJu6LL9TJzd50kl1d7n8W63KWEJZmRIBuX6qOJ1hm16l2ymg4dQXCjaMy5B-_NbKSbb&uniplatform=NZKPT
  4. 参考 4
  5. https://gfffgc1d129f57bb244a4svbfokfvu00oq6bvqfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7iAEhECQAQ9aTiC5BjCgn0RmvRULnPL-w5P-tC3D-57XqcP9lJIHTrWaaiMtWFdkr4&uniplatform=NZKPT
  6. https://gfffgc1d129f57bb244a4svbfokfvu00oq6bvqfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C447WN1SO36whLpCgh0R0Z-ifBI1L3ks338rpyhinzvy7LOXhJKeGRizRjgasvPSkjsWeC9t7u-j4Q5JPcjNYnuC&uniplatform=NZKPT
  7. 参考 7
  8. 漫谈王水 — 中国科学院
  9. 来自化学实验中的美 — 搜狐
  10. https://gfffgc1d129f57bb244a4s5bppkfpnu56x696qfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C447WN1SO36whHG-SvTYjkCc7dJWN_daf9c2-IbmsiYfKqwT9qXu319mJQB-irOQMtOlENek2KJdn0EMRrfMRQkz&uniplatform=NZKPT
  11. 酒石酸在葡萄酒中的作用? — 葡萄酒网
  12. https://gfffgc1d129f57bb244a4s9pqxkxpkcu0w65p6fgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C475KOm_zrgu4lQARvep2SAkyRJRH-nhEQBuKg4okgcHYnvvxOuf0LbqArEcwGp5CKb1zyCX-3N0SPFdBIauE485&uniplatform=NZKPT
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. https://gfffgc1d129f57bb244a4s0pu5fwup5bww6xbcfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C475KOm_zrgu4lQARvep2SAk9z9MrcM-rOU4mSkGl_LWf1-WIXwZDDtL7NvFaBHDv87O8UOXigY9d_SYULMjPNnt&uniplatform=NZKPT
  16. https://gfffgc1d129f57bb244a4svxnfuxcnovbf66uvfgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7i8oRR1PAr7RxjuAJk4dHXojUfsUCZeaYrj6uOjy6FuKNEj-DPEBf2uQxYmK1SCYuJ&uniplatform=NZKPT
  17. https://gfffgc1d129f57bb244a4suwuox5kpxfv06pbufgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7iJTKGjg9uTdeTsOI_ra5_XZChYtAtwIwgknSWKSs-6Clp75lrY9xJ15SpgqLGQMYn&uniplatform=NZKPT
  18. https://gfffgc1d129f57bb244a4suwuox5kpxfv06pbufgfy.eds.tju.edu.cn/reader/review?invoice=jVi3nHDkBEj9bcqPP0B5EtiPKm8EK0lJDPcF1BmSaVVD4B4a4INkclguykXmjJjJooA%2FrF4sMOykSjGLhClHnzZvFXAj3Mgb5%2B4U%2Bx%2FoHptTTUrgHN2jn2BI9mGPh24gZryvJ5O7UeGux8Fq0DIlDbMuMUUKve0wYae9yyundw8%3D&platform=NZKPT&product=CMFD&filename=2010049632.nh&tablename=cmfd2011&type=DISSERTATION&scope=trial&cflag=overlay&dflag=&pages=&language=chs&trial=&nonce=6F279C1A064A4456A5983D901221C12F
  19. 酒石酸(药用辅料) — CAS数据库
  20. 参考 20
  21. https://gfffgc1d129f57bb244a4snxp0xkxp5wof6qq0fgfy.eds.tju.edu.cn/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7i8oRR1PAr7RxjuAJk4dHXok8KrZN5pdbvyxydiphCQkpfHRrsknLehneRxdraL7gC&uniplatform=NZKPT
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