柠檬酸

柠檬酸生工1203目录柠檬酸概述柠檬酸应用及前景生产工艺柠檬酸简介柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，在室温下，为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味极酸，是酸味剂中用量最多的一种，约占酸味剂总耗量的三分之二。理化性质中文名：柠檬酸英文名：CitricAcid别称：枸橼酸(jǔyuánsuān)化学名称:3-羟基-1,3,5-戊三酸化学式：C6H8O7分子量:192.14熔点：153沸点：175℃分解闪点:100℃引燃温度:1010（粉末）爆炸上限:65℃水溶性：溶于水密度:1.6650CAS登录号:77-92-9食品工业化工和纺织业环保禽畜生产化妆品4.用于乳液、乳霜、洗发精、美白用品、抗老化用品等。5.作为饲料添加剂，具有改善产品品质，提高抗病能力及成活率等特点。1.作为调味剂用于各种饮料、糖果、点心等食品的制造。也可用作食用油的抗氧化剂。2.用作实验试剂、色谱分析试剂作助洗剂等。其他用途：用于杀菌、医药、保养身体等方面。3.柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫柠檬酸应用生产工艺柠檬酸生产工艺的选择柠檬酸从柠檬、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取。此法提取的成本较高，不利于工业化生产。此方法的原料是丙酮，二氯丙酮或乙烯酮，此法工艺复杂，成本高，安全性低。1、表面发酵法2、深层发酵法柠檬酸生产工艺水果提取法化学合成法生物发酵法发酵法生产柠檬酸特点：微生物发酵法生产柠檬酸其发酵周期短，产率高，便于连续化和控制，是现在主要的生产方法。发酵方程式：C12H24O11(蔗糖)+H2O+3O2→2C6H8O7（柠檬酸)+4H2O主要工艺过程：菌种培养,原料处理，接种、发酵，浸取柠檬酸，酸解和脱色，浓缩结晶过程.生产过程简述首先在培养基上接种黑曲霉素培养发酵细菌，然后将培养出的细菌接种在无菌的原料中，然后送入曲室发酵，发酵完成后将曲液放入浸取缸浸取，然后向发酵液中加入沉淀剂一般为石灰沉淀料液，使得柠檬酸（C6H8O7）沉淀为柠檬酸钙（Ca(C6H507)2）之后在发酵液中加入硫酸酸化柠檬酸钙，酸液经过离子交换树脂去除Fe2+，Ca2+离子，然后经过浓缩结晶得到柠檬酸。其方程式如下：Ca(C6H507)2+3H2SO4→2C6H8O7+CaSO4一、柠檬酸合成途径葡萄糖丙酮酸柠檬酸乙酰-CoA草酰乙酸EMP途径氧化脱羧羧化淀粉葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乙酰CoA苹果酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富马酸CO2Fe2+CO2CO2存在两个CO2固定系统（需Mg2＋、K＋）：1）丙酮酸（PYR）在丙酮酸羧化酶作用下，生成草酰乙酸（此作用更强）2）磷酸烯醇丙酮酸（PEP）在PEP激酶的作用下，生成草酰乙酸（一）、糖酵解及丙酮酸代谢的调节1、正常情况下，柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶有抑制作用，而AMP、无机磷、铵离子对该酶则有激活作用，特别是还能解除柠檬酸、ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用。铵离子浓度与柠檬酸生成速度有密切关系，正是由于细胞内浓度升高，使磷酸果糖激酶对细胞内积累的大量柠檬酸不敏感。二、柠檬酸生物合成的代谢调节淀粉葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸CO2CO2CO2NH4+PiK+AMPATP2.比较底物锰充足、锰缺乏时分批培养物的最大活力时发现，锰缺乏时黑曲霉的组成（合成）代谢受损伤，这与柠檬酸的积累有关。锰缺乏时，细胞内NH4＋浓度高，Aa浓度高（蛋白合成受阻，导致升高）。因此，锰离子效应是通过NH4＋升高而减少柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制来实现的。3.丙酮酸激酶是EMP途径的第2个调节点，在某些真菌得到证实，但黑曲霉未被证实。（二）TCA循环的调节1.TCA环的起始酶：柠檬酸合成酶是一种调节酶。但在黑曲霉中，柠檬酸合成酶没有调节作用，这是黑曲霉TCA环的第一个特点。顺乌头酸酶失活，阻断TCA环是柠檬酸积累的必要条件，顺乌头酸水合酶需要Fe2＋。顺乌头酸酶、异柠檬酸酶在pH2.0时失活，线粒体顺乌头酸酶在催化时有柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7的平衡，这个平衡可能就是造成柠檬酸的最初积累而使pH值降低。2.黑曲霉菌体内α-酮戊二酸脱氢酶缺失或活力很低（TCA环被阻断），它被葡萄糖和NH4＋抑止。（是TCA循环中唯一不可逆的反应步骤）3.氧和pH值对柠檬酸发酵的影响很大。氧是发酵过程（EMP途径和丙酮酸脱氢）生成的NADH2重新氧化时所需标准呼吸链产生ATP积累，侧呼吸链不产生ATP，缺氧导致侧呼吸链失活，使ATP积累，柠檬酸积累减少。磷酸烯醇丙糖酸丙酮酸乙酰CoA苹果酸草酰乙酸柠檬酸顺乌头酸异柠檬酸α-酮戊二酸琥珀酸富马酸CO2Fe2+CO2CO2抑制α-酮戊二酸脱氢酶系TCA循环在柠檬酸积累中所起作用可归纳为：（1）大量生成草酰乙酸是积累柠檬酸的关键（2）丙酮酸羧化酶和柠檬酸合成酶基本上不受代谢调节的控制或其控制及微弱，而且这两个反应的平衡保证了草酰乙酸的提供，增加了柠檬酸的合成能力（3）TCA循环的阻断微弱，导致循环中间代谢物积累。由于各种酶处于平衡状态，使柠檬酸积累，当柠檬酸浓度超过一定水平时，就通过抑止异柠檬酸脱氢酶活力来提高自身的积累。柠檬酸的积累机制归纳：①Mn抑制蛋白合成NH4解除磷酸果糖激酶的代谢调节，促进EMP途径的畅通有一条呼吸活力强的不产生ATP的侧系呼吸链2+﹢缺乏②由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。③丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。④由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡：柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7同时控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。⑤随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。三、乙醛酸循环和醋酸发酵柠檬酸丙酮酸脱羧反应是不可逆的，草酰乙酸的供给只能由乙醛酸循环来完成存在异柠檬酸裂解酶，合成柠檬酸的C4二羧酸只能由乙醛酸提供。乙醇乙酸乙酰CoACoA烃类β-氧化草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸琥珀酸乙醛酸乙酰CoA苹果酸富马酸乙醛酸循环thanks