1、利用黑曲霉發酵生產檸檬酸摘要：檸檬酸是目前以微生物發酵生產的重要有機酸之一，它的用途非常廣泛，需求日益增長。目前國內檸檬酸年產量約2.5 X105噸，其中半數以上供出口之用。80年代，我國國內的檸檬酸消費急劇上升，速度遠遠超過了西方發達國家。隨 著人民生活水平的提高，對食品和飲料等含檸檬酸制品的需求量猛增，但就人均消費量來看，我國的檸檬酸消費還是很低的，以用于食品和飲料的檸檬酸為例， 我國的人均消費量遠低于美國和日本， 市場潛力巨大，因此增加檸檬酸生產不僅 可以滿足國內日益增長的需要，也是換取外匯的重要手段之一。檸檬酸是葡萄糖經檸檬酸循環而形成的最有代表性的代謝產物，早已發展成大規模的商用生產

2、。常用的菌種是黑曲霉，產酸濃度在每升發酵液中150g。關鍵詞：黑曲霉，檸檬酸，三羧酸循環1、檸檬酸用途檸檬酸被稱為第一食用酸味劑，極廣泛地用作酸味劑、增溶劑、緩沖劑、抗氧化劑等，用于飲料、糖果、釀造酒、冰淇淋、酸奶、罐頭食品、豆制品與調味 品等的生產中。另外，在藥物、美容品、化妝品工業上也有著重要的應用。它是 香料和飲料的酸化劑，在食品和醫學上用作多價螯合劑， 同時是化學中間體，用 于制造藥物，也可用于金屬清潔劑、媒染劑等。檸檬酸的鹽類、酯類和衍生物也 各具特點，用途極為廣泛而有良好的發展前景。2、黑曲霉黑曲霉，子囊菌亞門，絲抱目，叢梗抱科中的一個常見種。廣泛分布于世界 各地。食品工業上用作發

3、酵菌種，如用于食醋生產制曲、麩曲法白酒生產制曲、檸檬酸發酵等，主要是利用此黑曲霉分泌產生淀粉酶、糖化酶、檸檬酸、葡萄糖 酸、五倍子酸等的功能；在生物肥料工業上，黑曲霉具有裂解大分子有機物和難 溶無機物，便于作物吸收利用，改善土壤結構，增強土壤肥力，提高作物產量的 效果。3、檸檬酸循環（citric acid cycle ，CAC又稱三羧酸循環（tricarboxylic acid cycle，TCA，Krebs循環，由諾貝爾獲獎者（1953年）、德國學者HA .Krebs于1937年提出。是指由丙酮酸經過 一系列環節作循環式反應而被徹底氧化、脫羧，形成 CQ H0和NADH勺過程。 這是一個廣

4、泛存在于各種生物體中的重要生物化學反應， 在各種好氧微生物中普 遍存在。在真核微生物中，檸檬酸循環的反應在線粒體內進行， 其中的大多數酶 定位于線粒體的基質中；在原核生物中，大多數酶位于細胞質內。只有琥珀酸脫 氫酶屬于例外，它在線粒體或原核細胞中都是結合在膜上的。3.1 TCA循環的調節作用3.1.1 TCA循環的起始酶：檸檬酸合成酶是一種調節酶。但在黑曲霉中，檸檬酸合成酶沒有調節作用，這是黑曲霉 TCA循環的第一個特點。順烏頭酸酶失活， 阻斷TCA循環是檸檬酸積累的必要條件。順烏頭酸酶、異檸檬酸酶在pH2.0時失活，線粒體順烏頭酸酶在催化時有檸檬酸：順烏頭酸：異檸檬酸=90 : 3:7的平衡

5、，這個平衡可能就是造成檸檬酸的最初積累而使pH值降低。3.1.2黑曲霉菌體內a酮戊二酸脫氫酶缺失或活力很低（TCA循環被阻斷）。3.1.3氧和pH值對檸檬酸發酵的影響很大。標準呼吸鏈產生ATP積累，側呼吸鏈不產生ATP,缺氧導致側呼吸鏈失活，使 ATP積累，檸檬酸積累減少。4. 發酵機理4.1以薯干粉、玉米粉或淀粉等糖類為原料經黑曲霉檸檬酸產生菌糖化后產生 高濃度的葡萄糖。4.2黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸：葡萄糖以糖酵解途徑、磷酸戊糖循環兩種途徑產生丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脫羧形成乙酰CoA另一方面經CO2固定化反應后生成草酰乙酸，最后草酰乙酸和乙酰CoA縮合產生檸檬酸。4.3生理調節：檸檬

6、酸是黑曲霉的良好碳源，故檸檬酸的積累是菌體代謝失調 的結果。431 Mn2+缺乏一抑制蛋白合成-NH4T解除磷酸果糖激酶的代謝調節，促進EMP途徑暢通，有一條呼吸活動強的不產生 ATP的側呼吸鏈4.3.2由于丙酮酸羧化酶是組成型酶，不被調節控制。丙酮酸氧化脫羧生成乙 酰CoA和C02的固定兩個反應的平衡，以及檸檬酸合成酶不被調節，增強了合 成檸檬酸的能力。433由于順烏頭酸水合酶在催化時建立了以下平衡：檸檬酸：順烏頭酸：異 檸檬酸=90 : 3： 7同時控制Fe2+含量時，順烏頭酸酶活力降低，使檸檬酸積累。4.3.4隨著檸檬酸積累，pH降低到一定程度時，使順烏頭酸酶和異檸檬酸脫氫 酶失活，更有

7、利于檸檬酸的積累及排出細胞外。5. 黑曲霉發酵生產檸檬酸的影響因素一般認為，黑曲霉適合在2830 C時產酸。溫度過高會導致菌體大量繁殖， 糖被大量消耗以致產酸降低，同時還生成較多的草酸和葡萄糖酸； 溫度過低則發 酵時間延長。微生物生成檸檬酸要求低 pH，最適pH為24，這不僅有利于生 成檸檬酸，減少草酸等雜酸的形成，同時可避免雜菌的污染。檸檬酸發酵要求較 強的通風條件，有利于在發酵液中維持一定的溶解氧量。隨著菌體生成，發酵液中的溶解氧會逐漸降低，從而抑制了檸檬酸的合成。采用增加空氣流速及攪拌速 度的方法，使培養液中溶解氧達到 60%飽和度對產酸有利。檸檬酸生成和菌體 形態有密切關系，若發酵后期形成正常的菌球體，有利于降低發酵液粘度而增加 溶解氧，因而產酸就高；若出現異狀菌絲體，而且菌體大量繁殖，造成溶解氧降 低，使產酸迅速下降。參考文獻1 王鏡巖，朱圣庚，徐長