預備知識2檸檬酸發酵機制

、檸檬酸概述

檸襟酸是種重要的有機酸，又名枸櫞酸，為無色晶體，常含分了結晶水，無臭，有很強的酸味，易溶于水。其鈣鹽在冷水中比在熱水中更易溶解，此性質常用來鑒定和分離檸檬酸。結晶時控制適宜的溫度可獲得無水檸粼酸。

物理性質：在室溫下，檸檬酸為無色半透明品體或白色顆粒或白色結晶狀粉末，無臭，味酸，在潮濕的空氣中徽有潮解性。可以以無水合物或者水合物的形式存在，在熱水中結品時生成無水合物，在冷水中結品則生成水合物，加熱到78℃時，水合物會分解得到無水合物。在15℃時，檸檬酸也可在無水乙醇中溶解。

檸檬酸結品形態因結晶條件不同而不同，有無水檸檬酸CG。H。O，，也有含結晶水的檸檬酸2C%HsO，·H:O、CaH，O·H:O或C。HaO·2H2O。

化學性質：從結構上講，檸檬酸是種三羧酸類化合物，因此與其他羧酸有相似的物理和化學性質。加熱至175℃時會分解產生二氧化碳和水，剩余些白色品體。檸檬酸是種較強的有機酸，有3個H+可以電離；加熱可以分解成多種產物；可與酸、堿、甘油等發生反應。

二、檸檬酸發酵機制

檸檬酸是將脂肪、蛋白質和糖轉化為二氧化碳的過程中的重要化合物。這些化學反應是兒乎所有代謝的核心反應，并且為高等生物提供能量。1940年，H.A.克雷伯斯提出三羧酸循環學說以來，檸檬酸的發酵機理逐漸被人們所認識。克宙伯斯因為發現這系列反應獲得了1953年諾貝爾生理學或醫學獎，這系列反應稱作“檸檬酸循環”、“三羧酸循環”或“克氏循環”。已經證明，糖質原料生成檸檬酸的生化過程中，由糖變成丙酮酸的過程與酒精發酵的相同，即通過E-M途徑（雙磷酸已糖途徑）進行酵解，然后丙酮酸進步氧化脫羧生成乙酰，乙酰和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸縮合成為檸檬酸并進入三羧酸循環途徑。

檸蝶酸是代謝過程的中間產物。在發酵過程中，當微生物的烏頭酸水合酶和異檸檬酸脫氫酶活性很低，而檸檬酸合酶活性很高時，才有利于檸檬酸的大量積累。

1784年，C.W.含勒先從柑橘中提取檸檬酸。他是通過在水果榨汁中加入石灰乳以形成檸檬酸鈣沉淀的方法制取檸檬酸的。天然檸檬酸初產于關加利福尼亞州、意大利和西印度群島，以意大利的產量居位。到1922年，世界檸檬酸的總銷售額的90%

由美、英、法等壟斷。發酵法制取檸檬酸始于19世紀末。1893年，C.韋默爾發現青霉（屬）菌能積累檸檬酸。1913年，B.扎霍斯基報道黑曲霉能生成檸檬酸。1916年，湯姆和柯里以曲霉（屬）菌進行試驗，證實大多數曲霉菌（如泡盛曲霉、米曲霉、文氏曲霉、綠色木霉和黑曲霉）都具有產檸檬酸的能力，其中黑曲霉的產酸能力更強。柯里以黑曲需為供試菌株，在15%蔗糖培養液中發酵，發現黑曲霉對糖的吸收率達55%。1923年，關菲澤公司建造了世界上以黑曲霉淺盤發酵法生產檸酸的工廠，隨后，比利時、英、德等相繼研究成功發酵法生產檸燃酸。由此，依靠從柑橘中提取天然檸燃酸的方法逐漸被發酵的方法所取代。1950年以前，檸檬酸采用淺盤發酵法生產。1952年，美邁爾斯試驗室采用深層發酵法大規模生產檸檬酸。此后，深層發酵法逐漸建立起米。深層發酵周期短，產率高，節省勞動力，占地面積小，便于實現儀表控制和連續化，現已成為檸檬酸生產的主要方法：

檸檬酸生產的主要方法：

用發酵法制取檸檬酸以1942年湯騰漢等人的報告為早。1952年，陳聲等開始用黑曲需淺盤發酵法制取檸檬酸。1959年，當時的輕工業部發酵工業科學研究所完成了200L規模深層發酵制檸檬酸試驗，1965年進行了生產100t甜萊糖蜜原料淺盤發酵制取檸襟酸的中間試驗，并于1968年投人生產，1966年后，天津市工業微生物研究所、上海市工業微生物研究所相繼開展用黑曲需進行蔣干粉原料深層發酵來制取檸檬酸的試驗研究，并獲得成功，從而確定了檸檬酸生產的主要工藝路線。用薯干粉深層發酵來制取檸檬酸，原料豐富，工藝簡單，不需添加營養鹽，產率高，是特的工藝，