柠檬酸详细版课件

柠檬酸

使用最广的酸味剂。广泛存在于植物果实中（柑桔类及浆果类水果，大都与苹果酸共存）。对人体有益，广泛用于清凉饮料，水果罐头、糖果等。提取不能满足需要。合成法不被人们所接受。发酵法生产的有机酸接近自然产物。

柠檬酸（citricacid）学名：2-羟基-丙烷三羧酸或

-羟基丙三酸分子式C6H8O7

，分子量192.13

商品柠檬酸有：

Anhydouscitricacid>36.6结晶析出

Monohydratecitricacid<36.6结晶析出

一、历史

1893年前，主要从柑橘、菠萝和柠檬等提取。

1893年后发现微生物（青霉）可产生柠檬酸。

1913年，利用黑曲霉生产柠檬酸。

1917年，美国采用表面培养法生产柠檬酸。

1923年，美国建立第一家固体发酵生产厂家。

1951年，美国率先用深层发酵法生产柠檬酸。我国60年代末开始浅盘发酵生产柠檬酸。

1968年，上海酵母厂深层发酵生产柠檬酸投产。二、柠檬酸生产菌青霉（Penicillium）、毛霉（Mucor）、曲霉（Aspergillus）等。国内外学者一致认为：黑曲霉（Aspergillusniger）是生产柠檬酸的最佳菌种。因为：黑曲霉具有多种较强的酶系，边长菌、边糖化、边发酵产酸。

三、柠檬酸发酵机制及代谢调控

1.柠檬酸生物合成途径

EMP乙酰CoA

葡萄糖丙酮酸柠檬酸

HMP

草酰乙酸

氧化脱羧CO2固定反应缩合TCA循环与柠檬酸的形成2.黑曲霉柠檬酸发酵的代谢调控（1）磷酸果糖激酶是EMP途径第一个调节酶，也是决定EMP途径代谢流量最重要的关键酶。柠檬酸NH4+且：NH4+能有效解受抑制，受激活，除前两者的抑制。

ATPAMP

高葡萄糖（2）

-酮戊二酸脱氢酶受的阻遏。

NH4+（3）低pH下，乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶受抑制。三高三低:

高底物浓度：激活磷酸果糖激酶高铵离子浓度:

阻遏

-酮戊二酸脱氢酶

高通氧强度：存在一条侧系呼吸链,正常情况下，不产生ATP。缺氧导致不可逆失活,NADPH2改走标准呼吸链，产生ATP。低磷酸盐浓度：否则ATP多。低Mn2+浓度：降低菌体中糖代谢转向合成蛋白质、核酸的能力，造成NH4+浓度升高。低pH值：有利于柠檬酸积累。四、柠檬酸的生产工艺黑曲霉（Aspergillusniger）利用淀粉质原料大量积累柠檬酸。工艺:固体或液体深层发酵原料:薯干粉、废糖蜜、甘蔗渣等

柠檬酸发酵工艺1.

原料预处理

淀粉的液化、糖蜜的除杂我国采用薯干粉发酵工艺只用液化工艺，利用黑曲霉自身能产生糖化酶，完成后续的糖化工艺。液化法是我国柠檬酸工艺的特色方法。

深层发酵的几种方法利用薯干粉醪液利用糖蜜利用淀粉水解糖2.培养基与发酵条件提供高浓度的葡萄糖和充足的氧，而磷、锰、铁、锌等无机盐处于低水平。接种方式：二级种子，麸曲孢子（1）碳源：高糖是柠檬酸发酵的一大特征。（2）氮源：偏好无机氮。添加铵盐。（3）温度：28

30°C

初期温度稍高，有利于菌体繁殖产酸期后温度稍低，有利于产酸（4）pH:低pH（2.0

3.0）条件下产生柠檬酸中性pH条件下形成草酸菌体生长发育pH3.0

7.0（5）溶解氧的控制：严格好氧微生物，提高发酵罐内溶氧水平可提高柠檬酸产量。五、柠檬酸的提取国内常用的方法：钙盐法

1.发酵醪预处理：直接加热作用：

（1）杀死微生物（2）使蛋白质变性凝固，粘度降低，利于过滤。（3）使菌体内柠檬酸释放出来，提高产率。2.过滤：板框压滤机3.中和：柠檬酸＋钙盐柠檬酸钙沉淀4.酸解：柠檬酸钙＋H2SO4

柠檬酸＋CaSO45.浓缩：减压蒸发6.结晶：介稳区投晶种7.干燥：热空气干燥法

其它几种提取方法离子交换电渗析萃取法第三节苹果酸

一、概况：

又名羟基琥铂酸，羟基丁二酸，几乎一切果实中都含有，以仁果类中最多。酸味较柠檬酸强1.2

1.3倍，呈味时间也长。DL-苹果酸：

白色或结晶状粉末，国外采用化学法生产。L-苹果酸：

无色结晶，存在于植物或其果实中，发酵法生产。

二、历史20世纪20年代，发现某些霉菌和酵母可积累L-苹果酸。60年代，英美用化学合成法生产L-苹果酸，成本高。1959年，日本利用短乳杆菌（lactabacillusbrevis）产生的富马酸酶催化富马酸转化为L-苹果酸成功。60年代以来，各国争相研制一步法从淀粉等糖质原料生产苹果酸。目前，世界上苹果酸的主要产地是日本。三、生产方法

1.从果汁中直接抽提法：经济上不合理

2.化学合成法：产物是DL-苹果酸

3.发酵法：

（1）一步法糖类苹果酸

（2）二步法根霉酵母菌、细菌

糖类富马酸苹果酸

4.酶转化法:

固定化细胞富马酸盐（化学合成）苹果酸盐曲霉富马酸酶四、苹果酸合成途径

EMP

固定CO2

淀粉葡萄糖丙酮酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸

证据（1）发酵依赖于CaCO3或其它碳酸盐。（2）苹果酸对糖的最高转化率可达128％，说明部分碳源是外源性的（不是从葡萄糖来的）。

CaCO3的双重作用:（1）提供外源的羧基碳源（2）调节pH

五、苹果酸的提取反应液中有残余的富马酸盐和多量的苹果酸盐。提取原理：利用富马酸难溶于水的性质，在反应液中加酸使富马酸沉淀析出。

H2SO4过滤CaCO3流程：发酵液富马酸滤液苹果酸钙

过滤离子交换浓缩结晶干燥苹果酸

H2SO4

第四节黄原胶

一、多糖

1.概况：多糖是由多个单糖或其衍生物聚合而成的大分子化合物。高等植物传统使用的多糖来自藻类2.多糖的分类植物多糖（1）根据多糖的来源不同动物多糖微生物多糖（2）根据多糖在微生物体内的分泌部位胞内多糖细胞壁多糖胞外多糖二、黄单胞菌多糖又称黄原胶，汉生胶，是微生物多糖中产量最大的一种。最早由美国依利诺斯州的皮奥里尔实验室于1962年发现，1964年实现工业化生产，在美国的生产规模仅次于抗生素和溶剂，列第三位。黄原胶的结构特征

1975年阐明，由5分子糖为一单元，并由相同的单元聚合而成的高分子多糖物质，即“五糖重复单元”聚合而成。

D-葡萄糖：D-甘露糖：D-葡萄糖醛酸

2：2：12.黄原胶的性质（1）典型的流变特性（2）低浓度时的高粘性（3）耐热、耐酸碱性（4）相容性及溶解性（5）分散性及保水性3.黄原胶的用途（1）能源开发（2）食品工业（3）其它工业三、黄原胶的生产

1.菌种引起甘蓝黑腐病的病原细菌——野油菜黄单胞菌（Xanthomonascampestris）。杆状，G－，产荚膜。

平板：黄色粘稠菌落，液体培养形成粘稠状胶状物。2.培养基（1）碳源：葡萄糖(国外),淀粉(国内)。（2）氮源：易利用有机氮（鱼粉和豆粉），不易利用无机氮。（3）无机盐：K2HPO4、MgSO4.7H2O、轻质

CaCO3对发酵有明显的促进作用。3.培养条件温度：25

28℃pH:6.5

7.0

周期：72

96h

高粘度发酵液影响供氧，解决方法：提高搅拌转速a.改进发酵设备，提高供氧能力提高通气速率b.限制细胞浓度，控制氧的需求量——补料分批培养（后期流加糖）。四、黄原胶的提取主要方法：沉淀法

1.有机溶剂沉淀法发酵液＋乙醇黄原胶沉淀（工业级黄原胶）离心除菌体，