摘要:柠檬酸是一种极其重要的有机酸，用途极为广泛，同时作为微生物发酵法生产的重要有机酸之一，在国内外的生产量、需求量均呈现增长趋势。本文将对柠檬酸性质和应用以及柠檬酸发酵机制进行简单阐述，以及按照国内外生产现状进行探讨分析，同时将生产利用原料，过程方法以及提取精制方法等方面进行比较，实现优化现存方法。

关键词:柠檬酸 生产现状 对比分析 优化

 

1 概述

1.1柠檬酸的性质

    柠檬酸(citric acid),又名枸橼酸,是一种三元羧酸,其学名为3-羟基-3-羧基戊二酸。柠檬酸是生物体主要代谢产物之一,在自然界中分布广泛,主要存在于柠檬、柑橘、梅子等果实中，无色透明或者半透明晶体或颗粒状、微粒状粉末，无臭，有令人愉悦的酸味，有潮解性，易溶于水，在有机溶剂中溶解性差，能溶于乙醇，微溶于乙醚，但不溶于苯、甲苯等有机溶剂。^[1] 

1.2柠檬酸的应用

    现在,柠檬酸被广泛的应用于食品,主要用作调味料,酸化剂或防腐剂等用途，在医药和化学工业中作为许多药品的合成原料、补血剂、输血剂、酸化剂、防腐剂，也有应用于染料工业，在其他的方面，如在混凝土中加入适量的柠檬酸可作缓凝剂；在电镀工业中可代替氰化钾实行无毒电镀;在皮革工业中用于脱灰；柠檬酸钠也有望取代磷酸盐类化学药剂用作洗涤剂。

    目前，柠檬酸全世界消耗量已达120万吨,年产能达160万吨,市场贸易量为90多万吨,且每年以7%的增长率增长。^[2]

1.3柠檬酸的生产现状

我国柠檬酸工业目前仍普遍采用薯干粉粗原料，也有更多研究原料方面改善和菌种基因工程的前沿改善现状，将于后文中进行探讨。深层发酵生产柠檬酸工艺柠檬酸的生产方法主要是从天然植物中提取和生物发酵法两种,目前以发酵法生产柠檬酸为主，发酵法以深层通风发酵法为主，此法能够使微生物在液体相中分布均匀,全部菌体细胞用于代谢柠檬酸,发酵速度高,实现了机械化或自动化操作,利于大规模生产。

1.3柠檬酸的发酵机理、原料以及菌种

我国柠檬酸工业现在主要仍然以黑曲霉作为主要的柠檬酸发酵优势菌种，具有很多优点。黑曲霉进行柠檬酸发酵的途径现有说法不一，其中比较广泛被采纳的是黑曲霉柠檬酸代谢途径如下：六碳糖经由EMP途径生成丙酮酸,然后丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA,另一方面固定CO₂生成草酰乙酸,然后草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。^[3]

我国柠檬酸生产的主要原料包括玉米粉、木薯粉等。发酵柠檬酸由于薯干粉属粗料发酵,带有一定的固有弊端,如培养基营养波动,大量不参与生化反应的杂质空耗能源,并给提取增加负担,发酵总糖浓度偏低,影响发酵指数和设备利用率,发酵滤渣价值很低,难以综合利用等

Anita Rywinska^[4]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1350 h,平均产酸达25%。Co860菌种发酵产酸达20%,转化率95%,周期95 h,应用于工业化生产。根据前人研究表明，氮源，pH，部分金属离子，在控制范围内，对发酵途径均发现有促进作用。