檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)及應(yīng)用

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檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)及應(yīng)用

罐頭果汁、乳制品等食品的創(chuàng)造。檸檬酸的鹽類(lèi)如檸檬酸鈣和檸檬酸鐵是某些食品中需要添加鈣離子和鐵離子的強(qiáng)化劑。檸檬酸的酯類(lèi)如檸檬酸三乙酯可作無(wú)毒增塑劑，創(chuàng)造食品包裝用塑料薄膜，是飲料和食品格業(yè)的酸味劑,防腐劑。

1.3.2用于化工和紡織工業(yè)

檸檬酸在化學(xué)技術(shù)上可作化學(xué)分析用試劑，用作試驗(yàn)試劑、色譜分析試劑及生化試劑；用作絡(luò)合劑，掩蔽劑；用以配制緩沖溶液。

1.3.3用于環(huán)保

檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液用于煙氣脫硫。檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液因?yàn)槠湔魵鈮旱汀o(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)SO2汲取率高等緣由，是極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的脫硫汲取劑。

1.3.4用于禽畜生產(chǎn)

在仔豬飼料中添加檸檬酸，可以提早斷奶，提高飼料利用率5%～10%，增強(qiáng)母豬產(chǎn)仔量。具有促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，改善產(chǎn)品品質(zhì)，提高抗病能力及成活率，提高飼料轉(zhuǎn)化率，縮短飼喂周期等特點(diǎn)。

1.3.5用于化妝品

檸檬酸屬于果酸的一種，主要作用是加快角質(zhì)更新，常用于乳液、乳霜、洗發(fā)精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。

1.3.6用于殺菌

檸檬酸與80℃溫度聯(lián)合作用具有良好殺滅細(xì)菌芽孢的作用，并可有效殺滅血液透析機(jī)管路中污染的細(xì)菌芽孢

1.3.7用于醫(yī)藥

在凝血酶原激活物的形成及以后的凝血過(guò)程中，必需有鈣離于參與。枸櫞酸根離子與鈣離子能形成一種難于解離的可溶性絡(luò)合物，用作體外抗凝藥。

1.3.8用于檸檬酸的化學(xué)加工

除了以上檸檬酸本身的用途，檸檬酸的另一個(gè)主要用途是深加工，這是一個(gè)豐盛多彩的產(chǎn)業(yè)鏈。檸檬酸是羥基酸，其分子中有四個(gè)活性基團(tuán)——三個(gè)羧基和一個(gè)羥基。這四個(gè)基團(tuán)均可發(fā)生酯化或醇解或酰化反應(yīng)，生成酯類(lèi)化合物[1]。

2檸檬酸的藥用價(jià)值

2.1檸檬酸具有防止和消退皮膚色素沉著的作用：

我國(guó)中醫(yī)認(rèn)為，檸檬性溫、味苦、無(wú)毒，具有止渴生津、祛暑安胎、疏滯、健胃、止

痛等功能利尿，調(diào)劑血管通透性，適合浮腫虛胖的人群。甘地潤(rùn)肺、酸地消渴、開(kāi)胃解酒毒、美白、潤(rùn)膚、降低膽固醇。沖泡剩余，可涂在面部治療面斑，粉剌。

2.2袪痰：

檸檬也能袪痰，且袪痰功效比橙和柑還要強(qiáng)。。另外，天天早上在還沒(méi)有進(jìn)任何食物前喝一杯檸檬水，不但可以加強(qiáng)腸胃蠕動(dòng)、治療便秘、排出體內(nèi)毒素、達(dá)到美容的功效，還可以去除口腔異味，消退口臭。

2.3檸檬片泡水喝的最直接的功效就是美容:

天天清晨喝一杯熱檸水的習(xí)慣，檸檬汁的份量以半只檸檬為宜。這會(huì)使眼睛更有神、皮膚更紅潤(rùn)[2]。

3發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程

檸檬酸生產(chǎn)分發(fā)酵和提取兩部分。

3.1發(fā)酵

發(fā)酵有固態(tài)發(fā)酵、液態(tài)淺盤(pán)發(fā)酵和深層發(fā)酵3種辦法。

3.1.1固態(tài)發(fā)酵

固態(tài)發(fā)酵的普通流程如下：

薯干粉，淀粉→培養(yǎng)基→蒸煮→冷卻→接種→裝曲→發(fā)酵→成品是以薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的農(nóng)副產(chǎn)品為原料，配好培養(yǎng)基后，在常壓下蒸煮，冷卻至接種溫度，接入種曲，裝入曲盤(pán)，在一定溫度和濕度條件下發(fā)酵。采納固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，設(shè)備容易，操作簡(jiǎn)單。

3.1.2液態(tài)淺盤(pán)發(fā)酵

多以糖蜜為原料，其生產(chǎn)辦法是將滅菌的培養(yǎng)液通過(guò)管道轉(zhuǎn)入一個(gè)個(gè)發(fā)酵盤(pán)中，接入菌種，待菌體繁殖形成菌膜后添加糖液發(fā)酵。

發(fā)酵時(shí)要求在發(fā)酵室內(nèi)通入無(wú)菌空氣。深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的主體設(shè)備是發(fā)酵罐。微生物在這個(gè)密閉容器內(nèi)繁殖與發(fā)酵。

3.1.3現(xiàn)多采納通用發(fā)酵罐

它的主要部件包括罐體、攪拌器、冷卻裝置、空氣分布裝置、消泡器，軸封及其他附屬裝置。發(fā)酵罐徑高比例普通是1:2.5，應(yīng)能承受一定的壓力,并有良好的密封性。除通用式發(fā)酵罐外，還可采納帶升式發(fā)酵罐、塔式發(fā)酵罐和噴射自吸式發(fā)酵罐等。

為了得到產(chǎn)檸檬酸的優(yōu)良菌種，通常是從不同地區(qū)采集的土壤或從腐爛的水果中分別

篩選，然后通過(guò)物理和化學(xué)辦法舉行菌種選育。例如薯干粉深層發(fā)酵檸檬酸的菌種就是通過(guò)不斷變異和選育得到的。菌種適合在高濃度下發(fā)酵，產(chǎn)酸水平較高[3]。

3.1.3.1檸檬酸的發(fā)酵因菌種、工藝、原料而異

但在發(fā)酵過(guò)程中還需要把握一定的溫度、通風(fēng)量及pH值等條件。普通認(rèn)為，黑曲霉適合在28～30℃時(shí)產(chǎn)酸。溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致菌體大量繁殖，糖被大量消耗以致產(chǎn)酸降低，同時(shí)還生成較多的草酸和葡萄糖酸；溫度過(guò)低則發(fā)酵時(shí)光延伸。微生物生成檸檬酸要求低pH，最適pH為2～4，這不僅有利于生成檸檬酸，削減草酸等雜酸的形成，同時(shí)可避開(kāi)雜菌的污染。

3.1.3.2檸檬酸發(fā)酵要求較強(qiáng)的通風(fēng)條件

有利于在發(fā)酵液中維持一定的溶解氧量。通風(fēng)和攪拌是增強(qiáng)培養(yǎng)基內(nèi)溶解氧的主要辦法。隨著菌體生成，發(fā)酵液中的溶解氧會(huì)逐漸降低，從而抑制了檸檬酸的合成。采納增強(qiáng)空氣流速及攪拌速度的辦法，使培養(yǎng)液中溶解氧達(dá)到60%飽和度對(duì)產(chǎn)酸有利[4]。

3.1.3.3檸檬酸生成和菌體形態(tài)有密切關(guān)系

若發(fā)酵后期形成正常的菌球體，有利于降低發(fā)酵液粘度而增強(qiáng)溶解氧，因而產(chǎn)酸就高；若浮現(xiàn)異狀菌絲體，而且菌體大量繁殖，造成溶解氧降低，使產(chǎn)酸快速下降。

3.1.3.4發(fā)酵液中金屬離子的含量對(duì)檸檬酸的合成有十分重要的作用

過(guò)量的金屬離子引起產(chǎn)酸率的降低,因?yàn)殍F離子能刺激烏頭酸水合酶的活性，從而影響檸檬酸的堆積。檸檬酸發(fā)酵用的糖蜜原料，因含有大量金屬離子，必需應(yīng)用離子交換法或添加亞鐵氰化鉀脫鐵方能使用。然而微量的鋅、銅離子又可以促進(jìn)產(chǎn)酸。

3.2提取

在檸檬酸發(fā)酵液中，除了主要產(chǎn)物外，還含有其他代謝產(chǎn)物和一些雜質(zhì)，如草酸、葡萄糖酸、蛋白質(zhì)、膠體物質(zhì)等，成分非常復(fù)雜，必需通過(guò)物理和化學(xué)辦法將檸檬酸提取出來(lái)。

大多數(shù)工廠仍是采納碳酸鈣中和及硫酸酸解的工藝提取檸檬酸。除此之外，還討論勝利用萃取法、電滲析法和離子交換法提取檸檬酸[5]。

4我國(guó)檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)的回顧及展望

我國(guó)的檸檬酸產(chǎn)業(yè)，較早地進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)