曲酸

曲酸又称曲菌酸、鞠酸，是由葡萄糖经曲霉念珠菌在30～32℃下好氧发酵产生的具有抗菌作用的有机酸，分子结构为带取代基的γ-吡喃酮，在自然界存在的γ-吡喃酮化合物中，著名的化合物只有曲酸和麦芽酚。1907年Saito由米曲中分离出曲酸结晶。1912年由Yabuta命名并于1924年确定其结构。1953年Arnstela(表面发酵)和1971年北田牧夫(深层发酵)运用同位素追踪技术证明曲酸是葡萄糖未经碳架断裂直接氧化、脱水形成的。

曲酸存在于曲中，它是人们食用的东西，使用安全。近年来，大量的专利文献报道曲酸在化妆品中的应用。酪氨酸酶是生成黑色素的关键酶。曲酸能与酪氨酸酶的铜螯合而使之失去活性，这是其美白作用的基础。临床和应用试验结果表明，曲酸对人体皮肤的黑色素生成有较强的抑制作用，而且安全，无毒，不会引起白斑后遗症。曲酸与其它制剂(如SOD，胎盘提取物、氨基酸、防晒剂和各类植物提取物等)复配使用效果更好。曲酸主要用于皮肤增白制品、抗衰老制品、防晒制品、增白洗面奶和美容化妆品。
曲酸具有一定的抗菌活性。革兰氏阴性细菌对曲酸钠的敏感程度大于革兰氏阳性细菌，而大多数其他抗菌物质则相反。曲酸的抑菌作用远低于其他抗菌物质，其抗菌活性是抑菌性而非杀菌性。曲酸对酵母、病毒和噬菌体无效。
以上信息由Chemicalbook的彤彤编辑整理。曲酸结晶为棱柱形、针状、无色。曲酸易溶于水、酒精、丙酮，稍溶于醚、醋酸乙酯、氯仿、吡啶，难溶于大部分其他溶剂。可以通过在丙酮、醋酸乙酯等溶剂中结晶纯化，也可以在150～200℃减压升华。文献报道的熔点为151～154℃。曲酸及其5，7-二乙酯衍生物分别在315nm和255nm有特异的吸收峰。
曲酸对光和热不稳定，把浓度为0.5%的曲酸溶液在不同pH下100℃处理3h或太阳光照射5h，结果在pH 5～7范围溶液变成淡黄～黄褐色，而在pH4则变化不大。
曲酸与三氯化铁作用呈特殊的红色，可用此法对曲酸定量。曲酸可还原费林试剂和硝酸银氨，其分子结构中羰基附近存在一个醇羟基，能与多种金属生成盐，其他羟基可以生成醚、酯类衍生物。
曲酸有可能发展成为一种新型食品添加剂。作为食品防腐剂其性能比山梨酸更理想。
曲酸可用于生鲜蔬菜、水果、海产品等的保鲜，如把切开的苹果、香蕉、土豆、蘑菇在0.1%曲酸溶液中浸1h左右，能有效防止褐变。蟹肉、虾肉等海鲜用0.25%～ 0.6%曲酸和0.1%亚硫酸钠溶液分别以喷雾或浸润的方法处理香菇、菠菜等易腐败变质的蔬菜，结果常温下1天即发生异变的香菇与菠菜4天后依然保持新鲜，很少萎缩。把玫瑰、蔷薇等切花浸在0.1%曲酸溶液中室温可保鲜8天之久。曲酸作为抗氧化剂可防止油脂变质、防止生面褐变。和抗坏血酸合用效果更好。
曲酸在护色发色方面可部分取代亚硝酸钠，并能抑制亚硝酸盐转化为致癌的亚硝胺。
研究认为，曲酸的保鲜机制是抑制植物和甲壳动物中的多酚氧化酶 (即酪氨酸酶)。
如上所述，曲酸集抗菌、防腐、保鲜、护色发色、抗氧化等作用于一身，是一种潜在的、性能优越的食品添加剂。曲酸为酪氨酸酶抑制剂，能抢先与酪氨酸酶中的铜离子熬合，使铜离子失去作用，进而抑制多巴色素的合成。
曲酸能抑制5，6-二羟基吲哚(DHI)聚合，抑制DHICA氧化酶的活性。
添加曲酸的化妆品有护肤、润肤、美白、光亮、防晒、祛斑的功能。剂型有膏霜、洗剂、乳液、软膜粉、泥胶、粉饼等。
国内最早 (1987年) 研制并获得卫生部批准文号 (1991年) 的是南京石山头制药厂的142-曲酸祛斑霜，其曲酸含量有1.5%、2.0%两种规格。主要用于治疗各种色素沉着症，如黄褐斑 (妊娠斑、咖啡斑)、继发性色素沉着症和黑变病，对黄褐斑总有效率85%以上。
三鸣丰等报道，将含1%或2.5%曲酸的膏霜用于黄褐斑、日照及老年性黑斑、炎症导致的色素堆积及雀斑患者，搽2个月以上，对204例统计的结果是： 有效(症状有相当减轻者) 以上93例 (占45.6%); 稍有效 (症状稍减轻者) 以上151例 (占 74%); 曲酸用量1%和2.5%差别不大。
曲酸在光照、受热时易变黄，从而影响曲酸化妆品的保质期。低温保存、添加抗坏血酸及羟甲氧苯酮 (2-羟-4-甲氧二苯甲酮) 等遮光剂可增强其稳定性。曲酸和二价重金属的络合物对于若干种植物真菌病的防治效果比的波尔多液(一种杀虫和杀菌的药剂)要好。上述曲酸络合物易于配制，喷洒在叶片上黏附较牢而不损伤植物。这些金属基团以非离子形式和曲酸连结，故对人类毒性非常低，比波尔多液安全。
曲酸还是烟碱杀虫剂的激活剂，当处理甜瓜绢野螟 (Diaphania hyalinata L.) 和亚热带夜蛾 (Prodenia eridania cram.) 时，在5%烟碱硫酸盐叶蜡石粉剂或5%烟碱膨润土喷洒剂中添加5%曲酸时，其毒性分别增加35%和50%。
曲酸也可单独使用作为杀虫剂。其作用机理是： 在与害虫个体共存中，影响害虫生殖，扰乱其激素系统，进而把害虫全部消灭。与传统的杀虫剂不一样，不但可把害虫全部杀死，且对人、畜无害，又不污染环境。
Nickell和Gordon (1963年) 曾推荐曲酸作为植物生长刺激剂。从近几年专利看，曲酸作为作物增产剂是很有希望的。方法是用曲酸或其盐喷洒农作物叶片或浸润根系、种子，可促进作物生根及茎叶初期生长、促进开花结果、提高产量和品质。例如： 用 0.01～1000mg/L曲酸溶液喷洒甘薯苗后再栽插，收获的甘薯淀粉含量提高10%～ 20%，总产量提高20%～30%; 从番茄开花到收获，在叶面上喷洒浓度为100mg/L的曲酸溶液8次，番茄成熟度、糖分、个体重均有明显增加。
我国是杂交水稻生产大国，目前杂交水稻种子需要用 “920” 处理。考虑到曲酸在产量、成本上的优势，它对水稻、玉米、小麦等主要粮食作物的增产或许会有所作为。微生物发酵法制曲酸是指用微生物发酵法大量生产曲酸的工艺和技术。曲酸是由米曲霉等微生物产生的一种酸性代谢产物，能溶于水、乙醇或醋酸酯等。能产生曲酸的微生物多数为真菌，如米曲霉(Aspergillus oryzae)、米黄曲霉 (A.flavo-oryzae)、黄曲霉(A.flavus)、亮白曲霉(A.candidus)、棒曲霉(A. clavatus)、巨大曲霉(A.giganteus)、烟曲霉(A.fumigatus)、溜曲霉(A.tamarii)、温特曲霉(A.wentii)和灰绿曲霉(A.glaucus)等。某些细菌如玫瑰葡糖杆菌 (Gluconobacter roseus)、蜡状葡糖杆菌(G.cerinus)和若干假单胞菌(Pseudomonas spp)也可利用糖类生成曲酸。基本发酵工艺为：甘薯粉经α-淀粉酶水解→灭菌→在发酵罐中冷却→接种米曲霉种子(来自种子罐)→32℃左右通气发酵(约5天)→发酵液抽滤→制成曲酸的锌盐→减压浓缩→结晶→酸化→曲酸。曲酸是用于制造食品和日用品中的增香剂麦芽酚和乙基麦芽酚的原料，也是生产杀虫剂、杀菌剂和胶片脱尘剂的原料，若与某些脂肪族羧酸发生酰化，就可获得曲酸酯，它是制造增白化妆品的原料。
参考资料：周德庆,徐士菊 编著.微生物学词典.天津：天津科学技术出版社.2005.(1) 曲酸在食品生产中有非常广泛的应用。以往曲酸由于有抗氧化性曾用于油脂防止酸败，近年来的文献报道，曲酸有杀菌抗虫作用，作为食品的防腐剂、保鲜剂、护色剂使用有明显的效果，可替代化学防腐剂广泛用于肉食品加工护色、果蔬保鲜、生食品的杀菌防腐中，还可用作切花保持剂延长鲜花保存及货架期等。食品中添加曲酸，既不会影响其本身的口味、香味及质感，又能阻碍亚硝酸盐转化成对人体有致癌危害的亚硝胺，这种阻碍或抑制作用，对腌腊肉制品类产品的换代升级有着非常重要的意义。农业生产方面，曲酸既可用作生物农药，用作杀虫剂，又可用作生物肥料，不论喷施还是根施，对粮食和蔬菜的增产增收效果显著。
(2) 作为食品增香剂麦芽酚和乙基麦芽酚的原料。
(3) 曲酸可作为生产头孢类抗生素的原料。
(4) 曲酸除在食品加工中有着广泛的应用外，还具有较好的祛斑、美白的美容功效。曲酸及其衍生物如乙酸酯有一定的抗菌性，对皮肤无一次性刺激和累积刺激，可用作化妆品和食品的防腐剂。能强烈吸收紫外线，可单独用入或配伍用入各种防晒型制品如香皂等。能治疗和防治皮肤色斑如肝斑等形成，用量在1～2.5%效果明显。有助于保持湿度，减少皮肤皱纹。在发用品中用入可除头屑。
(5) 曲酸可用于调味和制造落叶松皮素及乙基落叶皮素的原料。曲酸在食品、化妆品、医药等多方面的高效应用决定了它可观的经济价值和较大的发展潜力。对于曲酸的工业化生产，日本一直占有领先地位，但随着社会的发展、科技的进步，世界各国在曲酸生产方面都得到了相应的发展。这些都为国内曲酸产业的发展提供了广阔的空间。
总之，曲酸作为21世纪新型食品添加剂面临着新的机遇和挑战。曲酸作为新型的防腐保鲜剂，在食品、化妆品和医药行业中将发挥重要的作用。曲酸与2价金属离子可形成难溶性的金属螯合物，这一性质可在提取时利用。其次，曲酸虽然溶于水但溶解度不大，温度对其溶解度影响很大，有利于浓缩降温结晶。
曲酸可作为铁试剂。即使使用不锈钢发酵罐，其发酵液也呈红褐色，这一性质影响到提取、精制过程。
从发酵液中提取曲酸曾用过铜盐沉淀法、醋酸乙酯萃取法、乙醚连续萃取法、浓缩结晶或冷冻结晶法等。20世纪70年代，北京日化一厂使用锌盐法。日本学者以传统发酵产品中存在曲酸来说明曲酸作为食品添加剂的安全性，认为可以不限量地添加。
因为曲酸有一定的抗菌及抗氧化作用，日本已将曲酸广泛用于食品加工护色、果蔬运输保鲜、水产品保鲜、医用抗炎剂等方面。日本政府早在1988年4月就批准化妆品中添加曲酸作为防晒、消斑、美白的新型非医药品使用。
我国卫生部1991年首次批准南京石山头制药厂生产的142-曲酸祛斑霜为特殊用途化妆品。1992年8月上海师范大学科技开发公司生产的曲酸作为化妆品添加剂通过了上海市化学品毒性评审。
参考资料：王博彦,金其荣 主编.发酵有机酸生产与应用手册.北京：中国轻工业出版社.2007。用于化妆品、食品添加剂、制药等酪氨酸酶抑制剂；食品抗氧化剂用作定量分析三价铁的试剂。 酪氨酸酶抑制剂。曲菌酸是一种黑色素专属性抑制剂，它进入皮肤细胞后能够与细胞中的铜离子络合，改变酪氨酸酶的立体结构，阻止酪氨酸酶的活化，从而抑制黑色素的形成。存在于酿酒用的曲霉（Aspergillus）培养基中。可利用米曲霉（Aspergillus oryzae）进行好氧发酵制取。用作增香剂。