柠檬酸的综述

柠檬酸发酵综述

摘要：柠檬酸是生物体的主要代谢产物之一，是目前由微生物发酵生产应用最为广泛、产量最高的有机酸。在自然界中的分布很广，主要存在于柠檬、柑橘、菠萝等植物果实中，尤其以未成熟的含量最多。最早的柠檬酸是从柠檬中提取的，故称柠檬酸。柠檬酸具有令人愉悦的酸味，口感好，安全无毒，又是有机体的中间代谢产物，能被人体直接消化吸收，是食品工业最重要的酸味剂。同时其在药物、化妆品行业也有广泛的用途，柠檬酸还具有相当的保健功效，在洗涤方面也有广泛的用途。目前世界柠檬酸的产量已达一百多万吨，主要采用的是微生物发酵法来生产柠檬酸。本文通过查阅文献对柠檬酸的性质、用途以及其发酵生产工艺做简单的综述和总结，其中发酵生产工艺的研究包括发酵菌种的选育、培养条件的选择和产品分离提取的方法。

关键词：柠檬酸、发酵、深层发酵、钙盐法

Review of citric acid fermentation Abstract：Citric acid is one of the main metabolites of organisms, and it is the most widely used and the highest yield of organic acid production by microbial fermentation . Citric acid is widely distributed in nature, mainly in lemon, orange, pineapple and other plant fruits, especially in immature most content. The earliest citric acid is extracted from lemon, so it is called citric acid. Citric acid has a pleasant acidity, taste good, non-toxic, is an organism's intermediate metabolites, and can be directly digested and absorbed of by human body, is the most important sour agent. At the same time the drug, the cosmetics industry also has a wide range of uses, citric acid also has considerable health care effect, and it also has a wide use in the washing. At present the world production of citric acid has reached more than one hundred tons, mainly by microbial fermentation to produce citric acid.

The article mainly tells us the natures and uses of citric acid, and its fermentation production process, including fermentation production process and fermentation.

strains breeding, cultivation condition selection and product separation extraction method.

Keywords: citric acid, fermentation, deep fermentation, calcium salt method

一、概述

1.柠檬酸的性质

柠檬酸是一种重要的有机酸,又名枸橼酸。分子式为C

6H

8

O

7

，相对分子质

量为192.13，中文名称为3-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，无色晶体【1】,常含一分子结晶水,无臭,有很强的酸味,易溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯、微溶于氯仿。其水溶液显酸性。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离热可以分解成多种产物与酸、碱、甘油等发生反应。

2.柠檬酸的用途

（1）食品工业

因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。在所有有机酸的市场中，柠檬酸市场占有率 70%以上，到目前还没有一种可以取代柠檬酸的酸味剂。一分子结晶水柠檬酸主要用作清凉饮料、果汁、果酱、水果糖和罐头等的酸性调味剂，也可用作食用油的抗氧化剂。同时改善食品的感官性状，增强食欲和促进体内钙、磷物质的消化吸收。【2-6】

（2）药物

柠檬酸可以与水中的的碳酸盐作用生成二氧化碳和柠檬酸盐，有助于药物有效成分的快速溶解，还可增加某些泻药和麻醉药的溶解作用，并可以改善口味。柠檬酸盐还是血液的抗凝剂【14】。

（3）化妆品

作为果酸的一种，主要作用是加快角质更新，常用于乳液、乳霜、洗发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解等。每天早晨喝一杯热柠水的习惯，柠檬汁的份量以半只柠檬为宜。这会使眼睛更有神、皮肤更红润【7】。

（4）洗涤剂

采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速沉淀金属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性;使污垢和灰分散和悬浮;提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂。

（5）其他工业用途

二氧化硫吸收剂，油井处理剂、纺织助剂、金属清洁剂、烟草添加剂和废水处理剂等。最近，柠檬酸酯增塑剂作为新型无毒环境友好产品,对环境保护、资源可持续发展方面具有深远的影响。

3．柠檬酸工业化生产的研究历程

1784年瑞典化学家Scheel首次从柠檬汁中提取柠檬酸并结晶出固体。1860年意大利开始从果汁中用添加石灰乳的方法得到柠檬酸，从而实现了柠檬酸的工业化生产。1916年美国化学家Currie等发现多种黑曲霉菌株能产生柠檬酸。1923年Pfizer公司开始采用黑曲霉浅盘发酵法工业化生产柠檬酸，原料主要使用糖蜜。1952年美国的Miles公司采用液体深层发酵法，采用机械搅拌通风式发酵罐，通入无菌空气，可以有效的缩短发酵周期，从而实现了柠檬酸的工业化生产，其比传统的浅盘发酵工艺在许多方面都体现了巨大的优越性，从而推动了整个世界柠檬酸发酵法生产工业的迅速发展。

我国1967年在黑龙江和平糖厂建立了第一个柠檬酸生产车间，以甜菜蜜饯为原料，浅盘发酵，钙盐离交提取。1968年上海酵母厂首先以淀粉为原料深层发酵柠檬酸获得成功。20世纪70年代中期到20世纪80年代是我国柠檬酸菌种选育的高峰期，先后培育了5代薯干原料高产菌株和适应淀粉、木薯、葡萄糖母液、蜜糖等原料的优良菌株，提高了柠檬酸行业的整体水平，特别是在缩短发酵周期、提高单产方面成绩突出，使我国的柠檬酸发酵技术处于世界领先地位【8】

二、柠檬酸发酵菌种的选育

能够在正常的培养基中合成并分泌柠檬酸的微生物种类很多,目前用于工业化生产的只有黑曲霉，因为其柠檬酸的产量最高，而且有较强的淀粉水解能力，可以利用多样化的碳源。1965年上海市工业微生物研究所以“泸轻二号”为出发菌, 用氮芥诱变筛选出我国首次薯干深层工业化发酵菌株N

,1990年完

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成国家“七五”攻关项目-精淀粉深层发酵生产柠檬酸, 筛选出Co860菌种发酵产酸达20%, 转化率95%, 周期95h, 应用于工业化生产。目前我国大多数工厂仍采用以上两菌种不仅产酸率高, 而且适应于粗放的发酵底物和生产工艺。

Anita Rywinska【16】等研究利用解脂耶氏酵母酵母菌(Y. lipolytica)在20%的甘油中连续发酵1350h,平均产酸达25%。