柠檬酸的发酵生产及应用1柠檬酸的物化性质及应用 (3)1.1物理性质 (3)1.2 化学性质 (3)1.3 主要用途 (3)1.3.1 用于食品工业 (4)1.3.2 用于化工和纺织工业 (4)1.3.3 用于环保 (4)1.3.4 用于禽畜生产 (4)1.3.5 用于化妆品 (4)1.3.6 用于杀菌 (4)1.3.7 用于医药 (4)1.3.8 用于柠檬酸的化学加工 (4)2 柠檬酸的药用价值 (5)2.1 柠檬酸具有防止和消除皮肤色素沉着的作用： (5)2.2 袪痰： (5)2.3 柠檬片泡水喝的最直接的功效就是美容: (5)3 发酵生产过程 (5)3.1发酵 (5)3.1.1 固态发酵 (5)固态发酵的一般流程如下： (5)3.1.2液态浅盘发酵 (5)3.1.3现多采用通用发酵罐 (6)3.2提取 (6)4我国柠檬酸发酵生产的回顾及展望 (7)4.1 行业及科技状况 (7)4.11.总产量稳定增加，品种不断延伸，集约化程度大幅提高。
(7)4.1.2.技术水平不断提高 (7)4.1.3.产品品质越来越为企业所重视 (7)较几年前有了很大改善，中国柠檬酸产品的形象逐渐好转。
不少新建企业，从开工之日起，就坚持很高的质量标准和以自己独立的品牌进入市场，这是富有远见的战略决策。
4.1.4.新技术、新材料、新设备的应用有了很多新的收获。
(7)4.2待解决的问题 (7)4.2.1 .原料 (7)4.2.2. 菌种 (8)4.2.3.提取方面 (8)4.2.4. 应用领域的拓宽和系列产品的延伸 (8)柠檬酸的发酵生产及应用青海师范大学 20091911322刘凤宁摘要：主要讲述柠檬酸的性质及其在各个方面的应用，应用价值和它的发酵生产过程，以及现在在我国的发展和未来趋势。
关键词：性质生产微生物三羧酸循环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。
其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。
结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。
在工业，食品业，化妆业等具有极多的用途。
1784年C.W.舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。
他是通过在水果榨汁中加入石灰乳以形成柠檬酸钙沉淀的方法制取柠檬酸的。
天然柠檬酸最初产于美国加利福尼亚州、意大利和西印度群岛。
1柠檬酸的物化性质及应用1.1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 °C时一水合物会分解得到无水合物。
在15摄氏度时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。
柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O[1]。
1.2 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 °C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。
1.3 主要用途1.3.1 用于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。
柠檬酸的盐类如柠檬酸钙和柠檬酸铁是某些食品中需要添加钙离子和铁离子的强化剂。
柠檬酸的酯类如柠檬酸三乙酯可作无毒增塑剂，制造食品包装用塑料薄膜，是饮料和食品行业的酸味剂,防腐剂[2~6]。
1.3.2 用于化工和纺织工业柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂；用作络合剂，掩蔽剂；用以配制缓冲溶液。
1.3.3 用于环保柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫。
柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对SO2吸收率高等原因，是极具开发价值的脱硫吸收剂[7]。
1.3.4 用于禽畜生产在仔猪饲料中添加柠檬酸，可以提早断奶，提高饲料利用率5%～10%，增加母猪产仔量。
具有促进动物生长，改善产品品质，提高抗病能力及成活率，提高饲料转化率，缩短饲喂周期等特点。
1.3.5 用于化妆品柠檬酸属于果酸的一种，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。
1.3.6 用于杀菌柠檬酸与80℃温度联合作用具有良好杀灭细菌芽孢的作用，并可有效杀灭血液透析机管路中污染的细菌芽孢1.3.7 用于医药在凝血酶原激活物的形成及以后的凝血过程中，必须有钙离于参加。
枸橼酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性络合物，用作体外抗凝药。
1.3.8 用于柠檬酸的化学加工除了以上柠檬酸本身的用途，柠檬酸的另一个主要用途是深加工，这是一个丰富多彩的产业链。
柠檬酸是羟基酸，其分子中有四个活性基团——三个羧基和一个羟基。
这四个基团均可发生酯化或醇解或酰化反应，生成酯类化合物[8]。
2 柠檬酸的药用价值2.1 柠檬酸具有防止和消除皮肤色素沉着的作用：我国中医认为，柠檬性温、味苦、无毒，具有止渴生津、祛暑安胎、疏滞、健胃、止痛等功能利尿，调剂血管通透性，适合浮肿虚胖的人群。
甘地润肺、酸地消渴、开胃解酒毒、美白、润肤、降低胆固醇。
冲泡剩余，可涂在面部治疗面斑，粉剌。
2.2 袪痰：柠檬也能袪痰，且袪痰功效比橙和柑还要强。
另外，每天早上在还没有进任何食物前喝一杯柠檬水，不但可以加强肠胃蠕动、治疗便秘、排出体内毒素、达到美容的功效，还可以去除口腔异味，消除口臭。
2.3 柠檬片泡水喝的最直接的功效就是美容: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[9]。
3 发酵生产过程柠檬酸生产分发酵和提取两部分。
3.1发酵发酵有固态发酵、液态浅盘发酵和深层发酵 3种方法。
3.1.1 固态发酵固态发酵的一般流程如下：薯干粉，淀粉→培养基→蒸煮→冷却→接种→装曲→发酵→成品是以薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的农副产品为原料，配好培养基后，在常压下蒸煮，冷却至接种温度，接入种曲，装入曲盘，在一定温度和湿度条件下发酵。
采用固态发酵生产柠檬酸，设备简单，操作容易。
3.1.2液态浅盘发酵多以糖蜜为原料，其生产方法是将灭菌的培养液通过管道转入一个个发酵盘中，接入菌种，待菌体繁殖形成菌膜后添加糖液发酵。
发酵时要求在发酵室内通入无菌空气。
深层发酵生产柠檬酸的主体设备是发酵罐。
微生物在这个密闭容器内繁殖与发酵。
3.1.3现多采用通用发酵罐它的主要部件包括罐体、搅拌器、冷却装置、空气分布装置、消泡器，轴封及其他附属装置。
发酵罐径高比例一般是1:2.5，应能承受一定的压力,并有良好的密封性。
除通用式发酵罐外，还可采用带升式发酵罐、塔式发酵罐和喷射自吸式发酵罐等。
为了得到产柠檬酸的优良菌种，通常是从不同地区采集的土壤或从腐烂的水果中分离筛选，然后通过物理和化学方法进行菌种选育。
例如薯干粉深层发酵柠檬酸的菌种就是通过不断变异和选育得到的。
菌种适合在高浓度下发酵，产酸水平较高[10~13]。
3.1.3.1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。
3.1.3.2柠檬酸发酵要求较强的通风条件有利于在发酵液中维持一定的溶解氧量。
通风和搅拌是增加培养基内溶解氧的主要方法。
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[4]。
3.1.3.3柠檬酸生成和菌体形态有密切关系若发酵后期形成正常的菌球体，有利于降低发酵液粘度而增加溶解氧，因而产酸就高；若出现异状菌丝体，而且菌体大量繁殖，造成溶解氧降低，使产酸迅速下降。
3.1.3.4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，因含有大量金属离子，必须应用离子交换法或添加亚铁氰化钾脱铁方能使用。
然而微量的锌、铜离子又可以促进产酸。
3.2提取在柠檬酸发酵液中，除了主要产物外，还含有其他代谢产物和一些杂质，如草酸、葡萄糖酸、蛋白质、胶体物质等，成分十分复杂，必须通过物理和化学方法将柠檬酸提取出来。
大多数工厂仍是采用碳酸钙中和及硫酸酸解的工艺提取柠檬酸。
除此之外，还研究成功用萃取法、电渗析法和离子交换法提取柠檬酸[5]。
4我国柠檬酸发酵生产的回顾及展望我国的柠檬酸产业，较早地进入了国际市场，经过多年的努力和奋斗已成为世界第一的生产和出口大国。
特别是经历了近几年的竞争与整合，全行业的面貌大为改观。
尽管市场形势严峻，效益滑坡，但行业同仁知难而进，骨干企业砥柱中流，仍然呈现了持续健康的发展态势[14]。
4.1 行业及科技状况4.11.总产量稳定增加，品种不断延伸，集约化程度大幅提高。
据不完全统计，2002年全国柠檬酸总产量突破40万吨。
4.1.2.技术水平不断提高.消耗一降再降，生产成本压缩到新的水平，全面提升了中国柠檬酸的竞争力。
4.1.3.产品品质越来越为企业所重视.较几年前有了很大改善，中国柠檬酸产品的形象逐渐好转。
不少新建企业，从开工之日起，就坚持很高的质量标准和以自己独立的品牌进入市场，这是富有远见的战略决策。
4.1.4.新技术、新材料、新设备的应用有了很多新的收获。
不少相关行业的成果，如酶技术、膜技术、微机技术和先进装置等越来越多地被采用。
特别是提取技术的重大突破和新提取生产线的建成投产，在柠檬酸工业史上，具有划时代的意义[7]。
4.2待解决的问题4.2.1 .原料至今仍是一个重要的课题。
我们目前主要的原料是木薯和玉米。
前者仍是粗料发酵，它带来了一系列固有的缺陷，如培养基营养成分的波动；大量不参与生化反应的杂质空耗能源，并给提取增加诸多负担；发酵液总糖浓度偏低，影响了发酵指数和设备利用率；发酵液滤渣价值很低，难以综合利用等等。
4.2.2. 菌种近年来进展不大。
随着分子生物工程的发展，为优良菌种的选育提供了更为广阔的天地，用基因重组菌种取代，改良原有的柠檬酸、青霉素菌种已见诸报道。
可以大大提高发酵罐的利用率，大幅度降低汽耗，值得大力推广。
4.2.3.提取方面整体装置水平，特别是一水生产线的水平还不高，技术改造的任务十分繁重。