酒石酸(tartaric acid)是一種有機化合物,別名為2,3-二羥基琥珀酸或二羥基琥珀酸,化學式為C4H6O6。酒石酸分布在葡萄、羅望子等多種植物中,是葡萄酒中主要的有機酸。酒石酸是一種重要的原料,在食品、藥品、化妝品行業和工業生產中應用廣泛,可以作為食品中的抗氧化劑和飲料中的酸味添加劑。酒石酸具有兩個相互對稱的手性碳﹐從而具有MESO-酒石酸(內消旋體)、D-酒石酸(右旋體)和L-酒石酸(左旋體)三種旋光異構體。
歷史
大約在公元800年,煉金術士賈比爾·伊本·哈彥(Abu Musa Jabir Ibn Hayyan)首次從酒石酸鉀分離出酒石酸。1769年,瑞典化學家卡爾·舍勒(Carl Wilhelm Scheele)在葡萄酒釀造過程中的發酵罐壁上發現一種晶體,其形狀像石頭而被命名為酒石,后經研究發現其主要成分是酒石酸氫鉀。1832 年,Jean Baptiste Biot首次觀察到酒石酸具有旋轉偏振光的能力。1848年,路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)將酒石酸鹽類的光學異構物分離,驗證了構成葡萄酸鈉鹽晶體的兩種酒石酸銨鈉鹽分子是互為鏡像的,這個發現證實了旋光異構現象(也稱對映異構現象)。
分布
酒石酸是一種存在于植物中的有機酸,主要以游離狀態或結合狀態酸式鹽存在于葡萄屬植物、天竺葵屬植物、荔枝、藍莓和一些柑橘屬果實中,還與單寧、色素、果膠質和酵母等物質混合存在于葡萄酒中。葡萄酒中的酒石酸有助于保持葡萄酒的酸度和穩定性,使其具有良好的口感平衡和酸度。
同分異構體
生產方法
酒石酸的生產方法主要為天然提取法、生物酶轉化法和化學合成法。
天然提取法
天然提取酒石酸的原料是葡萄酒釀造過程中的副產物——粗酒石。其提取方法如下:
①升溫使粗酒石溶解在水中;
③硫酸酸化去除鈣離子,再通過濃縮、干燥得到酒石酸。
生物合成法
糖類發酵法
以氨基酸、丙三醇、葡萄糖等碳源為底物,經微生物發酵生成酒石酸。
酶法催化法
以順丁烯二酸或順式環氧琥珀酸二鈉為底物,在微生物產生的環氧琥珀酸水解酶作用下,水解為粗品酒石酸,再通過提煉獲得成品酒石酸。
化學合成法
①苯或氧化法:氧化苯或萘生成順丁烯二酸和反丁烯二酸,再加過氧化氫制得DL-酒石酸;
②馬來酸酐羥氯化法:以順丁烯二酸(酐)為底物,先經碳酸根活化,使其發生羥氯化反應,再在酸性環境下水解得到酒石酸。
③順丁烯二酸直接氧化法:以順丁烯二酸為底物,過氧化氫為氧化劑,鎢酸為催化劑,催化氧化生成環氧琥珀酸,再經水解得到酒石酸。
應用
食品
酒石酸具有酸性,廣泛用作飲料和其他食品的酸味劑,用于葡萄酒、軟性飲料、糖果、面包等食品中
醫藥
酒石酸具有光學活性,作為化學拆分劑,用于制造抗結核病藥物中間體DL-氨基丁醇的拆分;藥物制劑專業中經常與碳酸氫鹽一起聯用,作為泡騰顆粒,泡騰粉和泡騰片劑中的酸性成分。
農業
酒石酸用作合劑,絡合土壤肥料中的微量營養元素;用作穩定劑,穩定一些農業中使用的金屬離子,如銅、鋅、鐵等,以增加植物的生長和營養。
化工
酒石酸具有絡合性,可用作電鍍、脫硫、酸洗以及化學分析、醫藥檢驗中的絡合劑、掩蔽劑、螯合劑等;也能與多種金屬離子絡合,可作為金屬表面的清洗劑和拋光劑;具有還原性,可用作化學制鏡的還原劑和照相的顯影劑;具有手性結構特征,可以作為手性原料用于酒石酸衍生物的合成;,具有酸性,可作為滌綸織物制備的催化劑和谷維素生產的pH調節劑。
安全事宜
安全標識
毒理學
小鼠LD50經口給藥0.49 g/kg。
健康危害
過量攝入酒石酸可能會引起胃腸道問題,如腹瀉,嘔吐及胃灼熱等,部分人群可能會對酒石酸產生過敏反應,導致呼吸困難,瘙癢癥,蕁麻疹等癥狀出現。
儲存和運輸
密封保存,遠離氧化劑和火源,不能與氫氧化鈉存放一起,注意防雨防潮,存放于干燥陰涼處。按一般化學品規定貯運。
參考資料 >
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漫談王水.中國科學院.2023-06-24
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酒石酸在葡萄酒中的作用?.葡萄酒網.2023-06-12
酒石酸(藥用輔料).CAS數據庫.2023-06-12