檸檬酸發酵工藝新進展探究

商談 佟立峰

フ?要：檸檬酸是一種廣泛應用于食品、醫藥以及工業等領域的重要有機酸，其生產大致可以分為發酵與提取兩個階段。其中，發酵階段的環境溫度、原料以及菌種等因素，可直接影響到檸檬酸的產量與最終產品的質量。為切實保障檸檬酸的生產質量，相關領域積極進行了發酵工藝的改進嘗試。本文就檸檬酸發酵工藝的新進展進行綜述。

ス丶詞：檸檬酸；清液發酵；改良

檸檬酸是一種廣泛分布于動植物與微生物細胞中的有機酸，其用途較為廣泛，如在食品行業，可作為pH調節劑、酸味劑、抗氧化劑；在醫藥領域，可用作矯味劑以及抗凝血劑；在化學工業領域，可用作調色劑、緩沖劑以及凝膠劑。在檸檬酸的生產、應用階段，依來源的不同，檸檬酸可分為天然檸檬酸（主要存在于檸檬、菠蘿等植物以及動物的血液、肌肉中）、人工合成檸檬酸（以淀粉、砂糖等物質發酵制得）。針對人工合成檸檬酸，考慮到各個行業對檸檬酸生產、使用需求存有一定的差異，眾多學者進行了檸檬酸制取方法的研究與改良。

1?檸檬酸的發酵過程

1.1?檸檬酸發酵方法

ピ諳紙錐蔚娜斯ず銑贍檬酸生產實踐中，發酵法是一種應用極為廣泛的制取方法。與傳統的生產方法相比，發酵法具有控制簡單、生產過程省時省力以及最終獲得的產量較高等優勢。加之近年來現代生物技術的快速發展、成熟以及高產菌株的應用，檸檬酸生產階段的發酵效率獲得了極大的提升。就當前常用的發酵方法來看，大致可以分為固態發酵、液態淺盤發酵以及深層發酵三種方法。固態發酵以各類含有淀粉的農副產品為主要的生產原料，通過配置培養基、高溫蒸煮、發酵等一系列生產環節，實現檸檬酸的制取。液態淺盤發酵則選取糖蜜為主要的生產原料，借助其制作無菌培養液并將其置于發酵盤內，嚴格控制無菌環境，接入菌種。深層發酵的主要原理與液態淺盤發酵相似，其涉及的流程相對較多，整個發酵過程對發酵技術與生產設備的要求相對較高，在發酵質量方面具有一定的優勢。

1.2?檸檬酸發酵的工藝條件

ゴ臃⒔偷墓ひ仗跫來看，檸檬酸的生產需要關注原料的質量、菌種以及環境的控制，其中任何一項指標出現差錯，都將有可能對最終的發酵質量以及檸檬酸的產量造成影響。在原料的控制方面，根據檸檬酸發酵、提取的相關要求，對原料的選取以及質量的檢驗進行嚴格管理，能夠為后續的生產環節提供一定的保障。針對菌種的控制，需要兼顧優質菌種的提取以及環境的控制。在培養菌種時，需要根據發酵菌種的具體特點，嚴格控制其pH值、溫度等可變因素，繼而保證發酵環境。以檸檬酸生產采用Co-827黑曲霉菌種發酵為例，該菌種進行無性繁殖，由孢子發芽、菌絲體生長、到足細胞生出分生孢子梗、孢子梗頂端膨大、再到成為頂囊、形成小梗到新孢子形成、成熟為一個生長周期。菌種培養的好壞將直接關系到發酵的水平。基于上述分析，在檸檬酸生產過程中，做好相關工藝條件的控制，能夠較好的保證檸檬酸的產量與質量。

2?檸檬酸發酵工藝的新進展

ピ諛檬酸發酵階段，相關試驗數據顯示，不同CO2濃度下檸檬酸的合成速度存有較大的差異，適當控制發酵過程的CO2濃度，能夠對檸檬酸的發酵速率以及最終的檸檬酸產量造成一定的影響。作為微生物的代謝產物，CO2又是多種微生物的生物合成反應的必備原料，現有研究表明，其對微生物的發酵過程有著一定的刺激作用。因此，從這一角度分析，要保證檸檬酸的發酵產量與生產質量，就需要合理控制發酵階段的CO2濃度。以黑曲霉菌為例，可通過將CO2固定反應成草酰乙酸的形式，保證檸檬酸的發酵速度與最終質量。明確這一改良思路后，相關的技術人員即可考慮借助基因工程相關的一些技術手段，提高丙酮酸的基因表達能力，實現檸檬酸發酵水平的提升。

コ上述關鍵參數的控制外，做好原料質量及基礎條件的控制，也是當下發酵工藝改進的重要方向。以玉米發酵生產檸檬酸為例，在原材料的選取階段，粗玉米粉中雖然有著豐富的蛋白含量，但若直接使用粗玉米粉，將可能引起菌體的瘋長，繼而對產酸過程產生負面影響；基于傳統的玉米發酵工藝，榆樹公司新開發的以玉米淀粉乳為原料和玉米漿配料清液發酵新工藝進行檸檬酸發酵時，能夠較好地規避這一問題。與玉米粉相比，液化后的玉米淀粉乳清液的蛋白質、脂肪含量明顯更低，這將對發酵液中溶氧水平的提升起到一定的積極作用。結合相關的試驗數據來看，溶氧、pH值、接種量、溫度等指標都可對檸檬酸發酵的產酸產生一定的影響。在溶氧控制方面，在發酵控制的不同時期應合理控制不同的溶氧，整個過程必須保證攪拌與通風量，確保溶氧這一關鍵控制指標，避免對黑曲霉生長產生不可逆的影響。大生產以現有的研究結論為基礎，對玉米淀粉乳清液發酵的相關工藝條件進行了適當優化調整，根據實驗數據分析各類指標可能對產酸造成的影響，合理優化工藝條件，能夠對菌絲的營養吸收以及產物釋放起到一定的作用，繼而加速發酵產酸。而在工藝優化策略方面則以玉米淀粉乳清液發酵檸檬酸，添加玉米漿作為氮源，結合原有玉米發酵工藝玉米粉中各類金屬離子的含量，并根據接種量以及初始pH值與產酸之間的關系，適當調整玉米漿添加量、將各項參數控制在一個相對合理的范圍內，兼顧產酸的效率與質量，縮短周期，大大降低生產成本。

3?結語

ピ諛檬酸的生產實踐中，借助現代生物技術縮短發酵周期、提高發酵產酸與質量是一種重要的工藝改進策略。從技術層面來講，現代生物技術的快速發展以及相關試驗獲得的結論，均為檸檬酸發酵工藝的改良提供了重要的支撐；而從實踐的角度分析，大量的生產實踐數據表明，對相關的工藝條件進行合理控制，能夠顯著提高檸檬酸的產出質量，實現檸檬酸發酵工藝的不斷優化。

ゲ慰嘉南祝

ィ1］王文華.檸檬酸發酵工藝新進展探究［J］.科技創新與應用，2017（8）：75.

ィ2］李明華，孟秀梅.超聲波輔助檸檬酸法龍蝦殼脫鈣工藝研究［J］.食品工業，2017（5）：8-10.

ィ3］王博彥，金其榮.發酵有機酸生產與應用手冊［M］.中國輕工業出版社，2000.