檸檬酸工藝的探究與進展

張洋 孟憲瓊 楊寶 劉思洋 佟立峰

摘 要：檸檬酸作為當前社會應用相對廣泛的有機酸，其發酵工藝直接影響檸檬酸的產量和市場份額，所以，要對發酵原料、發酵環境以及發酵菌種進行嚴格挑選和控制。闡述了檸檬酸所具備的基本特征和在日常生活中的表現，分析了檸檬酸發酵的主要流程和發酵工藝的新進展，旨在促進檸檬酸發酵工藝的發展和創新。

關鍵詞：檸檬酸;發酵工藝;進展

檸檬酸在食品行業、醫藥行業、紡織行業、飼養行業等不同行業都有所應用，并且取得了相對明顯的成果。這就需要優化和創新檸檬酸的發酵工藝，為市場提供更多、更好的檸檬酸。檸檬酸在發酵過程中會受到原料和環境等基礎條件的影響和制約，同時，不同發酵流程和不同條件的參數也影響著檸檬酸的發酵。因此，本研究針對檸檬酸的發酵工藝進行研究和探討。

1?檸檬酸的基本特征

1.1? 檸檬酸的化學基本特征

檸檬酸在化學中屬于一種有機酸，酸性相對來說比較強，同時能夠電離出3個氫離子。所以，檸檬酸能與酸、堿以及甘油發生不同的化學反應。檸檬酸作為一種三羧酸類化合物，當加熱到175 ℃時就會分解，主要能分解成二氧化碳和水。

1.2? 檸檬酸的物理基本特征

檸檬酸應存放在位于干燥陰涼處的密閉容器中。在正常溫度下，檸檬酸多為白色的結晶性粉末，同時還具備一定的潮解功能，不易溶于油類。檸檬酸主要可以劃分為一水檸檬酸和無水檸檬酸兩類，由于其對腸道黏膜具有不同程度的刺激性，在長期刺激下，接觸者會出現濕疹等不良反應。

2?檸檬酸在日常生活中的表現

2.1? 在食品行業的表現

由于檸檬酸具有天然性和無毒性，經常將其應用于食品行業，作為食品重要的主料或者調料使用，例如檸檬酸經過加工可制作檸檬水、作為調料可制作檸檬味餅干等。在有機酸中，檸檬酸的產量所占比例最大，從市場占比和銷量來看，檸檬酸也具有比較顯著的優勢。因為檸檬酸還能抗氧化，所以還可以用于制作食品防腐劑，能夠達到無毒并且綠色環保的目的。

2.2? 在紡織行業的表現

檸檬酸在紡織行業中也具有相對較好的表現，利用化學檢測的方式，可以將檸檬酸制作成洗滌紡織衣物的重要材料，能夠減少洗滌對紡織衣物造成的損壞。另外，利用檸檬酸可以制作成本較低但效果顯著的除皺劑，同時，能夠取代含有甲醛等不利于人體健康成分的除皺劑。國家明確規定，禁止在增塑劑中添加對人體有害的物質，所以，將檸檬酸合理應用于增塑劑的制作中也取得了對紡織行業較為有利的成果，同時更加節能和環保。

2.3? 在醫藥行業的表現

在醫藥行業中的西醫方面，檸檬酸通常被用于傷口止血，將檸檬酸中的鈣離子與酸根離子進行結合，可形成一種凝膠狀的結合物，能夠很好地阻止血液的流動，達到凝血、止血的作用[1]。將檸檬酸合理應用在中醫藥中，能夠對鼻咽炎患者和支氣管炎患者起到化痰止咳的作用;對口臭患者起到清除口腔異味的作用;對便秘患者起到加強腸胃消化功能的作用;對肥胖患者起到減少脂肪的作用。

2.4? 在化學行業的表現

檸檬酸在化學行業主要應用于化學清洗中，將檸檬酸與氨相結合，能夠制作具有較強清洗功能的制劑，用來清洗化學設備能夠取得較好的清洗效果，并且能夠減少因為清洗給設備造成的損壞和腐蝕，同時在清洗操作中的安全要求相對較低。利用檸檬酸制成的除垢制劑，除了可以用于化工行業設備的清洗，還可以用于家中常見機器設備的清洗，并且能夠延長設備的使用壽命。

2.5? 在工業行業的表現

檸檬酸在工業行業中能夠很好地軟化水質，是化學實驗中經常用到的一種試劑，利用檸檬酸消除沉淀物的基本功能可以清洗工業中的實驗設備。在工業煙氣脫硫中，檸檬酸也是比較重要的一種原料，利用檸檬酸制成的緩沖液吸收煤炭燃燒生成的氣體，能夠減少氣體中的二氧化硫，有效減輕工業行業對空氣造成的污染，同時還可以減少酸雨對生態環境造成的破壞和危害。

2.6? 在化妝品行業的表現

在化妝品的生產中，也離不開檸檬酸所具備的基本功能。由于檸檬酸能夠促使人體角質層的更新速度加快，在具有美白功效、抗衰功效類的化妝品中，通常會有檸檬酸的存在。檸檬酸能夠促使人體皮膚的角質層快速更新，以此更好地排出人體臉部內部和表面的油脂，減少人體面部的黑色素。除此之外，將檸檬酸應用在化妝品生產中，還能夠有效減少和消除人體面部的青春痘。

2.7? 在飼養行業的表現

人們對食品的綠色環保要求在經濟發展的推動下逐漸提升，使得檸檬酸在飼養行業中也得到廣泛應用。通過將檸檬酸充分應用在飼養行業，可以加快飼養物的成長速度，同時還可以降低飼養物患病的可能性。例如在豬的飼料中加入一定數量的檸檬酸，可以提升豬的繁殖效率和縮短飼養時間;在雞鴨的飼料中加入一定量的檸檬酸，可以增強雞鴨抵抗疾病和病毒的能力，減少因為疾病造成的損失。

3?檸檬酸發酵的主要流程

3.1? 發酵方式

對于檸檬酸來說，比較常見的發酵方式主要可以分為? ? 3種：第一種為液態淺盤發酵，第二種為固態發酵，第三種為深層發酵[2]。液態淺盤發酵所應用的材料主要為糖蜜，先將糖蜜加工制作成培養液，再將其放在用來發酵的盤子中，要在無菌環境中實現菌種的接入，最后等待檸檬酸完成發酵。這種發酵方式對設備要求較低，能夠得到較好的發酵質量，只是需要對發酵過程中的突發事件和影響因素進行控制。固態發酵所應用的材料主要為淀粉，通過對帶有淀粉的產品進行蒸煮，再放置在無菌環境中進行冷卻，當溫度適合接種時，利用特殊的溫度條件和濕度條件進行發酵。這種發酵方式操作起來相對比較容易上手，對設備要求較低，但是質量并不理想。深層發酵所應用的材料也以糖蜜為主，發酵的原理類似于液態淺盤發酵，但是深層發酵的流程相對較多，對發酵設備和發酵技術也有比較嚴格的要求，通常會使用攪拌器和消泡器，所以檸檬酸發酵質量較高。

3.2? 發酵工藝

檸檬酸在發酵過程中，對發酵菌種、發酵環境以及發酵原料等影響因素的要求都比較嚴格，任何一種因素的質量若沒有達到檸檬酸的發酵要求，就會導致檸檬酸在發酵過程中的質量和產量難以達到預期的目標。檸檬酸發酵中涉及的發酵菌種通常都是在壞掉的水果中進行提取之后，再進行生物培養而產生的。在發酵菌種滿足檸檬酸的發酵條件后，要對發酵環境中的溫度和濕度進行控制，為檸檬酸發酵創造最合適的發酵環境。例如黑曲霉菌作為檸檬酸發酵工藝中經常涉及的一種，其發酵工藝也要在正確合理的條件下進行。黑曲霉菌產酸的溫度在29 ℃最佳，上下浮動不宜超過2 ℃，過低的發酵溫度會延長發酵的時間，過高的發酵溫度則會導致黑曲霉菌生存的環境受到雜質的影響[3]，使黑曲霉菌在發酵中喪失活性，所以，檸檬酸在發酵時要選擇恒溫的發酵環境。另外，要選擇pH為3的發酵環境促進黑曲霉菌的產酸，可以有效避免發酵中葡萄糖酸的生成。隨著發酵時間不斷延長，要通過快速攪拌來增加發酵過程中的含氧量，保證黑曲霉菌在發酵中的活性。此外，要通過化學方式或者物理方式來分離檸檬酸發酵液中存在的雜質，以此獲取更高純度的檸檬酸。

4 檸檬酸發酵工藝的新進展

經過不斷研究檸檬酸發酵工藝，發現發酵過程中二氧化碳的濃度不同，合成檸檬酸的速度也有所不同。這就意味著需要在檸檬酸發酵中對二氧化碳的濃度進行有效控制，促使檸檬酸在發酵中的速度和產量達到預期的標準。二氧化碳在微生物發酵中能夠發揮巨大的刺激作用，而要想促使檸檬酸發酵的質量和產量有所提升，就要對發酵階段的二氧化碳濃度進行控制。例如黑曲霉菌在發酵過程中，可以利用二氧化碳裂解而成的草酰乙酸來提升檸檬酸在發酵中的質量。相關工作人員可以將基因工程中的原理和技術充分應用在檸檬酸發酵工藝中，促使檸檬酸發酵的水平和質量有所提升。

除了發酵中的二氧化碳濃度需要控制之外，檸檬酸發酵的原料質量以及以一些基礎環境條件作為檸檬酸發酵工藝進展中的一部分也需要得到控制。例如在利用玉米進行檸檬酸的發酵時，所選擇的原材料直接影響檸檬酸發酵的質量，所以要準確選擇[4]。粗玉米粉中含有一定量的淀粉和蛋白質，如果將粗玉米粉作為發酵原料直接發酵，就會導致菌體成長速度過快，不利于檸檬酸的發酵。在以往利用玉米進行檸檬酸發酵的工藝基礎上，將玉米淀粉乳作為發酵原料的新工藝，能夠取得更好的發酵效果。將玉米淀粉乳與粗玉米粉進行對比，玉米淀粉乳的脂肪含量和蛋白質含量較低，使得檸檬酸發酵時的溶氧水平能夠達到發酵標準。在現有發酵理論的基礎上調整和優化檸檬酸的發酵工藝，選擇最佳的發酵原料和發酵環境，能夠在保證菌類充分吸收營養的同時加快產酸的速度，將各種影響因素的含量和質量都控制在標準范圍內，能夠縮短檸檬酸的發酵時間，提高檸檬酸的發酵效率，減少檸檬酸的發酵成本，促進檸檬酸的發酵發展。

5?結語

檸檬酸在日常生活中得到了比較廣泛的應用，在不同領域發揮著不可小覷的作用。將現代工藝和基因工程技術合理應用在檸檬酸的發酵工藝中，對發酵工藝中的基本環境和重要條件進行調整和控制，可以促進發酵工藝的優化和創新。由此可見，在檸檬酸的發酵過程中，只有不斷促進發酵工藝的發展，才能增加檸檬酸發酵的產量和質量，有利于檸檬酸在當今社會中發揮更大的價值。

[參考文獻]

[1]商談，佟立峰.檸檬酸發酵工藝新進展探究[J].科技風，2020（1）：152.

[2]佟立峰，劉陽陽，商談，等.微量元素對檸檬酸發酵產酸的影響[J].科技風，2020（32）：150-151.

[3]陳華強.添加檸檬酸鈉與次黃嘌呤的腺苷發酵工藝研究[J].發酵科技通訊，2020，49（4）：211-214.

[4]張傳惠.汽爆預處理對檸檬酸發酵菌渣制備氨基葡萄糖鹽酸鹽的影響[J].化學與生物工程，2020，37（6）：58-61.