[发明专利]柠檬酸的提取制备工艺

说明书

本发明属于柠檬酸制备技术领域，公开了柠檬酸的提取制备工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备发酵培养基，步骤2）活化黑曲霉种子液，步骤3）发酵产酸，步骤4）提取柠檬酸。本发明优优化了发酵产酸工艺，周期短，成本低，制备的柠檬酸产品收率和纯度较高。

技术领域

本发明属于柠檬酸制备技术领域，具体涉及柠檬酸的提取制备工艺。

背景技术

柠檬酸，又名枸橼酸，学名 2-羟基-l，2，3-丙三羧酸（2-hydroxy-1，2，3-propanetricanboxylic acid），为白色晶体粉末，无味，常含一分子结晶水或无结晶水，易溶于水。它是生物体内三接酸循环的主要中间产物之一，所以在几乎所有的生物体中有着重要的代谢意义。柠檬酸在食品、医药、化妆品、化工等领域具有广泛的应用。由于柠檬酸的口感为爽快的酸味，所以，普遍用作于各种饮料、点心的酸性调味剂，或者食用油的抗氧化剂。此外，柠檬酸具有防止或者消除皮肤色素沉着的作用，因此柠檬酸可用于制药和化妆品行业。柠檬酸溶液及其盐溶液还可以作为纺织品的助洗剂，可以沉淀纺织品上金属离子，同时，作为纯棉纺织物的无甲酸防皱整理剂。世界市场上大约有 70%的柠檬酸用于食品行业，10%用于医药和化妆品，化学工业占 15%，其他行业 5%。目前，柠檬酸全世界消耗量已经达到 120万吨，年产达 160 万吨，市场贸易量为 90 多万吨，而且以每年 7%的增长率逐年上升。中国作为世界上最大的柠檬酸出口国，生产技术居世界前列，年出口量超过世界贸易总量的一半，主要销往欧洲、日本等地。因此柠檬酸的生产对具有重要的意义。

柠檬酸的生产方法主要有天然提取法、化学合成法和生物发酵法。生物发酵法是最常用的方法。柠檬酸发酵方式分为：利用青霉属和曲霉真菌的固态表面发酵；利用曲霉真菌深层发酵；固态培养、连续培养、和多级发酵。目前，商业上主要以淀粉为底物通过黑曲霉发酵生产柠檬酸。黑曲霉发酵柠檬酸的过程主要包括：利用培养基中的碳源；经EMP途径后，积累柠檬酸；柠檬酸由线粒体分泌至胞质；柠檬酸由胞内分泌至培养基中。

柠檬酸发酵行业在工业生产上亟待解决的问题主要包括菌种、发酵培养基原料、提取三个方面。在发酵菌种方面，多种微生物可以积累柠檬酸，如黑曲霉、青霉、构巢曲霉等，此外，一些酵母也可以利用乙酸、烷烃等来制造柠檬酸。实际的工业生产中用到的菌种都是经过筛选选育的新菌种。分子生物工程的发展，为优良菌种的选育提供了更为广阔的空间，用基因重组菌种取代原有柠檬酸生产菌的报道已经有很多，20世纪70-90 年代是我国柠檬酸新菌种的高产期。黑曲霉是食品级安全的丝状真菌，黑曲霉具有酶系丰富，发酵效率高、副产物少等优势，能够很好的调控糖酵解的通量，以及柠檬酸从线粒体和细胞质的分泌，仍然是柠檬酸发酵发展的重要方向，也是提高柠檬酸生产率的重要途径。到目前为止，黑曲霉仍是工业上应用最为广泛的柠檬酸生产菌。对于已有高产菌株的产酸机理进行研究，分析菌株整个生长和代谢的生理过程，为产酸机理的阐释以及菌种改良提供依据，意义重大。“柠檬酸发酵菌黑曲霉的菌种改良述评，生物技术2005年”公开了柠檬酸发酵菌黑曲霉的改良方式，包括对菌株进行诱变以及转基因技术等方式，其在一定程度上提高了菌株的产酸量；“玉米粉原料的柠檬酸发酵初步研究，工业微生物2000年”研究了玉米粉为原料进行柠檬酸发酵的工艺参数，优化了产酸体系。如何对微生物发酵产酸体系进一步优化，以提高产酸量，同时降低发酵成本，是发酵产业需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术发酵培养基成本高，柠檬酸产率、收率以及纯度低等缺陷，提供了柠檬酸的提取制备工艺。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

柠檬酸的提取制备工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备发酵培养基，步骤2）活化黑曲霉种子液，步骤3）发酵产酸，步骤4）提取柠檬酸。

具体地，所述工艺包括如下步骤：