柠檬酸的历史与发酵生产机制

柠檬酸又名枸橼酸，外观为白色颗粒状或白色结晶粉末，无臭，具有令人愉快的强烈的酸味，易溶于水、酒精，不溶于醚、酯、氯仿等有机溶剂。商品柠檬酸主要是无水柠檬酸和一水柠檬酸。柠檬酸在工业、食品业、化妆业等具有极多的用途。天然的柠檬酸存在于植物（如柠檬、柑橘、菠萝等）果实中，早期的柠檬酸生产是以柠檬、柑橘等为原料提取加工。1784年，瑞典化学家Scheel最早从柠檬汁中提取出柠檬酸。

发酵法制取柠檬酸始于19世纪末。1893年德国微生物学家Wehmer发现青霉能积累柠檬酸。1913年Zahorski报道黑曲霉能生成柠檬酸。1916年美国科学家Thom和Currie以曲霉属菌进行试验，证实大多数曲霉菌如泡盛曲霉、米曲霉、温氏曲霉、绿色木霉和黑曲霉都具有产柠檬酸的能力，而黑曲霉的产酸能力更强。1917年美国科学家Currie使用黑曲霉浅盘发酵生产柠檬酸。1923年美国Pfizer公司建造了第一家以黑曲霉浅盘发酵法生产柠檬酸的工厂。1938年Perquin和1942年Karrow进行了柠檬酸的深层发酵研究。1952年美国Miles公司首先以淀粉质为原料，经水解后深层发酵大规模生产柠檬酸。

1968年我国柠檬酸深层发酵法研究成功，并进入工业化生产；20世纪70年代中期，柠檬酸工业已初步形成了生产体系；1970年我国开始研究以石油正烷烃为原料、解脂假丝酵母为菌种，发酵柠檬酸；1977年上海市工业微生物研究所以薯渣为主原料，以黑曲霉为菌种，固体发酵法生产柠檬酸钙的研究，中试成功并投入生产；20世纪70～90年代，我国致力于柠檬酸生产菌种的改进；至此，我国的发酵技木及生产水平，特别是菌种及发酵工艺均为世界领先水平，形成了以薯干粉、淀粉、木薯粉、葡萄糖母液等直接深层发酵的独有技术。

柠檬酸发酵是好气性发酵。通过采用不同碳源和不同发酵方式（固态或液态）来选育柠檬酸产生菌。很多微生物都能产生柠檬酸，例如黑曲霉（Aspergillus niger）、泡盛曲霉（Aspergillus awamori）、温特曲霉（Aspergillus wentii）、宇佐美曲霉（Aspergillus usamil）、海枣曲霉（Aspergillus phoenicis）、炭黑曲霉（Aspergillus carbonarius）、棒曲霉（Aspergillus clavatus）和斋藤曲霉（Aspergillus saitoi），目前用于工业化生产的几乎都是黑曲霉。以石油、乙酸、乙醇为原料都是酵母作为生产菌种，例如解脂假丝酵母（Candida lipolytica）、热带假丝酵母（Candida tropicalis）、季世蒙假丝酵母（Candida guilliermondii）等，以及毕赤氏酵母属（Pichia）、汉逊氏酵母属（Hansenula）和红酵母属（Rhodotorula）菌种能发酵正烷烃生产柠檬酸，伴随着相当数量的异柠檬酸。(www.xing528.com)

关于柠檬酸发酵的机制虽有多种理论，但目前大多数学者认为它与三羧酸循环有密切的关系。糖经糖酵解途径（EMP途径），形成丙酮酸，丙酮酸羧化形成C4化合物，丙酮酸脱羧形成C2化合物，两者缩合形成柠檬酸。

工业上发酵生产柠檬酸的方法有三种：表面发酵、固态发酵和液态深层发酵。前两种方法是利用气相中的氧，后者利用溶解氧。目前用的最多的方法是液态深层发酵。