柠檬酸发酵原理

图1 柠檬酸深层发酵工艺流程
发酵条件：培养基为18%的薯 干粉，灭菌前加入0.05%的淀 粉酶；发酵温度为32摄氏度， 12h前通风量1：0.1，12h后的 通风量1：0.2，一般发酵周期 为112—120h。
柠檬酸的分离 提取
钙盐法： 发酵液中的柠檬酸变 成钙盐沉淀，然后用 硫酸将柠檬酸钙置换 出游离的柠檬酸，生 成的硫酸钙沉淀出来， 最后将柠檬酸进一步 纯化结晶。
柠檬酸发酵工艺流程
主要内容
柠檬酸简介 菌种制பைடு நூலகம்过程 黑曲霉发酵柠檬酸的机制 柠檬酸的发酵生产 柠檬酸的分离 提取
柠檬酸简介
•柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体， 常含一分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。
用途： • 用于香料或作为饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多 价螯合剂，也是化学中间体。 • 柠檬酸与钙离子结合则成可溶性络合物，能缓解钙离子 促使血液凝固的作用，可预防和治疗高血压和心肌梗死。 所以可以起抗凝血作用。所以柠檬酸钠和草酸钠被称为抗 凝血剂。柠檬酸促进脂肪分解，快速实现减肥。
柠檬酸的发酵生产 原料：
碳源主要有废糖蜜、蔗糖及淀粉质原料。 氮源对柠檬酸的发酵生产特别重要，氨、氢氧化氨或磷酸 铵可大量提高产量。 一些金属离子如钼、铜、锌或钙等对柠檬酸合成有抑制作 用。 一些非离解性的表面活性剂，可以在发酵中使菌丝均匀分 散于培养液中，利于提高产量。
液体通风发酵
柠檬酸钙的生成： 发酵结束后滤去菌丝，滤液按总酸量的70% 加入碳酸钙 粉进行中和，随后煮沸柠檬酸钙沉淀出来，在95℃以上 高温时柠檬酸钙 溶解度低，而其他有机酸的钙盐溶解度 高，热水洗涤干净。
硫酸置换反应： 将洗净的柠檬酸加水搅成糊状，在搅拌下加入浓硫酸，温 度80℃以上，硫酸与钙离子形成硫酸钙沉淀下来，将柠 檬酸置换出来。硫酸的用量约为加入碳酸钙的85%-90%。 严格控制温度。
菌种制备过程
工业生产几乎都是用黑曲霉作为生产菌 黑曲霉产酸量高，转化率也高。且能利用 多种碳源，因而是柠檬酸生产的最好菌种。 菌源、平板涂布分离、挑选单菌落 、单菌落 小试管（6天）、鉴定（测酸、镜检）、制作 一代小试管、一代鉴定、制作二代茄子瓶、二 代鉴定、制作麸[fū]曲、鉴定、储藏
黑曲霉发酵柠檬酸的机制
JUST DO IT！
总述：萄葡糖首先通过糖酵解（EMP）／ 磷酸戊糖途径（HMP）得到磷酸烯醇式丙酮 酸和丙酮酸，然后经过一个不完整的三羧酸循 环（TCA）达到柠檬酸的积累。
淀粉
葡萄糖
6-磷酸果糖
1，6-二磷酸果糖 磷酸丙糖 磷酸烯醇丙酮酸 CO2 乙酰CoA 柠檬酸 Fe 2+ 顺乌头酸 异柠檬酸
CO2 草酰乙酸 苹果酸 富马酸
脱色： 得到纯净的晶体，首先须除去色素，活性炭脱色和打孔树 脂脱色。
去除阳离子杂质： 树脂进行离子交换，当有pH的溶液流出时，表示已有柠 檬酸流出，开始收集。 浓缩： 减压浓缩 结晶： 缓慢搅拌 缺点： 劳动强度大，设备易腐蚀，提取率仅70%左右，同时造 成环境污染。
谢 谢！
丙酮酸
CO2
琥珀酸
α-酮戊二酸
思考 EMP、HMP、TCA存在大多 数真核生物细胞中，但是为什 么黑曲霉能够大量积累柠檬酸 呢？
黑曲霉如何积累柠檬酸
黑曲霉耐酸，耐低PH。 黑曲霉发酵柠檬过程中，在发酵初期，发酵液中萄葡 糖含量较高，而高浓度的萄葡糖正是黑曲霉α-酮戊二酸脱 氢酶合成的抑制物，这样一来TCA循环就中断了，酸度得 到积累（注意此时积累的是酸度而不仅是柠檬酸），但是 当酸度积累到PH≤2.0时，催化柠檬酸<>顺乌头酸<>异柠 檬酸正逆反应的顺乌头酸水合酶，不表现出活力，这样 TCA循环在合成柠檬酸之后就不会向后继续反应，从而达 到柠檬的积累。