氨基酸 综述.doc

柠檬酸的生产工艺及应用 摘 要 我国是柠檬酸生产大国，发酵技术位于世界前列。本文将从柠檬酸的性质、发酵机理、生产工艺（包括发酵和提取两方面）和柠檬酸的应用这几方面作一个简单的介绍。 关键词 柠檬酸 发酵 提取 应用 前 言 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。主要用于食品工业、医药业、化学工业， 并且在电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域中也有十分广阔的应用。世界市场上柠檬酸大约有70%用于食品行业，医药和化妆品占10%，化学工业15%，其他行业5%。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。尤其是有关清洁剂的法案可能在不久之后将会禁止清洁产品添加磷酸盐，这将意味着越来越多的清洁剂生产厂家将会选择另外两种添加剂——柠檬酸和柠檬酸钠。因此，开发柠檬酸及其深加工产品的用途，扩大柠檬酸的使用途径，是柠檬酸行业的发展方向。 正 文 1、柠檬酸的性质 1、1柠檬酸的物理性质 在室温下，柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味极酸，在潮湿的空气中微有潮解性。它可以以无水合物或者一水合物的形式存在，柠檬酸从热水中结晶时，生成无水合物；在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78℃时一水合物会分解得到无水合物。在15℃时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。 1、2柠檬酸的化学性质 从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。加热至175 ℃时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离；加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。 2、柠檬酸的发酵机理 1940年H.A.克雷伯斯提出三羧循环学说以来，柠檬酸的发酵机理逐渐被人们所认识。已经证明，糖质原料生成柠檬酸的生化过程中，由糖变成丙酮酸的过程与酒精发酵相同，亦即通过E-M途径（二磷酸己糖途径）进行酵解。然后丙酮酸进一步氧化脱羧生成乙酰CoA，乙酰CoA和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸缩合成为柠檬酸并进入三羧循环途径。 　　 柠檬酸是代谢过程中的中间产物。在发酵过程中，当微生物体内的乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶活性很低、而柠檬酸合成酶活性很高时，才有利于柠檬酸的大量积累。 3、柠檬酸的生产方法 柠檬酸的生产方法共可分为3种：水果提取法，化学合成法，生物发酵法。 3、1水果提取法 如今，水果生产已经产业化，水果产量也随之增加，并且比较集中，所以考虑生态果园的综合利用时，可以利用这种方法从柠檬、橙、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取来提取柠檬酸。在水果中提取柠檬酸（尤其在未成熟的杏、苹果或李子和柑橘等含柠檬酸较高的水果中提取），可用水或乙醇作提取剂，经过加热、浓缩和结晶后得到的柠檬酸可以直接应用于食品添加剂等。但从水果中提取柠檬酸，生产成本比较高不利于工业化生产。 3、2化学合成法 化学合成法的原料有丙酮、二氯丙酮或乙烯酮等。由于化学合成法工艺复杂， 成本高， 安全性较低，很少使用。 3、3生物发酵法 生物发酵法包括表面发酵法和深层发酵法两类。表面发酵法多以甜菜糖蜜为原料，将原料先放入煮沸锅内加水煮沸， 依次加黄血盐和ETDA二钠盐煮沸灭菌， 再用无菌水配成培养基液 ， 加入适量的硫酸铵、磷酸二氢钾作为氮源和营养盐， 将培养基液在 45- 50 ℃下送入发酵室内装入浅底的铝盘或不锈钢盘中， 干孢子接入黑曲霉干孢， 发酵；过滤掉菌丝后将发酵液中和、酸解、净化、浓缩、结晶等后处理而得柠檬酸。而深层发酵法则是以紫外线诱变以及 NTG处理等的配合作用对出发株 W-1 进行了选育， 使其适应以糖蜜为原料的深层发酵， 并提高了菌种的产酸率和转化率， 对糖蜜进行预处理、处理， 后经发酵、提取等工艺过程， 得到柠檬酸。 4、发酵生产过程 柠檬酸生产分发酵和提取两部分。 4、1柠檬酸的发酵 柠檬酸的发酵因菌种、工艺、原料而异，但在发酵过程中还需要掌握一定的温度、通风量及pH值等条件。一般认为，黑曲霉适合在28～30℃时产酸。温度过高会导致菌体大量繁殖，糖被大量消耗以致产酸降低，同时还生成较多的草酸和葡萄糖酸；温度过低则发酵时间延长。微生物生成柠檬酸要求低pH，最适pH为2～4，这不仅有利于生成柠檬酸，减少草酸等杂酸的形成，同时可避免杂菌的污染。随着菌体生成，发酵液中的溶解氧会逐渐降低，从而抑制了柠檬酸的合成。采用增加空气流速及搅拌速度的方法，使培养液中溶解氧达到60%饱和度对产酸有利。发酵液中金属离子的含量对柠檬酸的合成有非常重要的作用，过量的金属离子引起产酸率的降低，由于铁离子能刺激乌头酸水合酶的活性，从而影响柠檬酸的积累。柠檬酸发酵用的糖蜜原料，因含有