于有良 蔡魯納 劉家印 王學(xué)冰 邵明軍 莊麗萍

摘 ?要：目前黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸主要以淀粉質(zhì)類玉米為原料，近期由于玉米價格的持續(xù)上漲，導(dǎo)致生產(chǎn)檸檬酸的成本大幅提高，近幾年掀起了以生物質(zhì)類纖維素酶解液為原料發(fā)酵檸檬酸的研究。本文主要對農(nóng)業(yè)秸稈生產(chǎn)檸檬酸的研究進展進行綜述，淺談當(dāng)前的發(fā)展情況及今后的研究方向。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)秸稈;發(fā)酵;檸檬酸;研究進展

檸檬酸又名枸櫞酸，是生物體內(nèi)重要的代謝產(chǎn)物之一，自然界中檸檬、無花果、柑橘等的果實中含量較為豐富。在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，較早的檸檬酸發(fā)酵原料主要為：純糖溶液、甜菜或甘蔗糖蜜等，目前黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸主要以淀粉質(zhì)類玉米為主，由于玉米價格的上漲，導(dǎo)致檸檬酸生產(chǎn)成本的大幅提高，近幾年掀起了以生物質(zhì)類纖維素酶解液為原料發(fā)酵檸檬酸的研究。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)秸稈十分豐富，其主要成分為纖維素，纖維素經(jīng)預(yù)處理可以產(chǎn)生可發(fā)酵性糖，目前在生產(chǎn)功能糖和化工醇等行業(yè)產(chǎn)業(yè)化效果良好。目前國內(nèi)報道的農(nóng)業(yè)秸稈為原料生產(chǎn)檸檬的研究較多，本文主要對農(nóng)業(yè)秸稈生產(chǎn)檸檬酸的研究進展進行簡要綜述，淺談目前的發(fā)展情況及今后的研究方向。

1 農(nóng)業(yè)秸稈的預(yù)處理

在農(nóng)業(yè)秸稈轉(zhuǎn)化過程中，預(yù)處理是必不可少的。淀粉類原料很容易水解，而纖維質(zhì)物質(zhì)的水解則受到纖維素的結(jié)晶度、底物與酶的接觸面積和木質(zhì)素的含量等幾方面的限制。目前報道的預(yù)處理的方法主要有：機械法、熱法、化學(xué)法和生物法，如表1所示從處理機制、形成的抑制物和對檸檬酸生產(chǎn)的影響方面進行了比較，發(fā)現(xiàn)用生物法處理后的農(nóng)業(yè)秸稈不形成抑制物，并能整體提高檸檬酸的產(chǎn)量。

2 農(nóng)業(yè)秸稈生產(chǎn)檸檬酸的發(fā)酵方法

發(fā)酵法是生產(chǎn)檸檬酸最常用的方法，分為淺盤發(fā)酵、深層發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵，近年來，人們從經(jīng)濟性和實用性等方面進行了討論，如表2所示。用豐富的可再生農(nóng)業(yè)秸稈為原料，優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)，根據(jù)發(fā)酵類型和檸檬酸的生產(chǎn)情況選擇不同的發(fā)酵底物，提高檸檬酸的產(chǎn)量。

3 展望

隨著檸檬酸生產(chǎn)能耗的升高和成本的日益增長，應(yīng)用的廣泛和市場需求的增長，需要探索新的高效生產(chǎn)的工藝和方法。固態(tài)發(fā)酵可以有效的提高檸檬酸的生產(chǎn)率，相應(yīng)的檸檬酸的生產(chǎn)菌種也需要提高，而如今，生產(chǎn)天然產(chǎn)品可能會成為一種趨勢。事實上，這樣的創(chuàng)新策略可以降低生產(chǎn)成本、提高收率，降低對環(huán)境的污染。農(nóng)業(yè)秸稈為原料生產(chǎn)檸檬酸可有效的降低生產(chǎn)成本，但還需加強中試研究和產(chǎn)業(yè)化推廣。

參考文獻

[1] ?Jae-Kwan，H.，Jung-Sun，C.，Chul-Jin，K.，& Chong-Tai，K.（1998）. Solubilization of apple pomace by extrusion. Journal of Food Processing and Preservation，22，477～491.

[2] ?Hendriks，A. T. W. M.，& Zeeman，G.（2009）. Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology，100，10–18.

[3] ?Alizadeh，H.，Teymouri，F(xiàn).，Gilbert，T. I.，& Dale，B. E.（2005）. Pretreatment of switchgrass by ammonia fiber explosion（AFEX）. Applied Biochemistry and Biotechnology，121～124，1133～1141.

[4] ?Tengerdy，R. P.，& Szakacs，G.（2003）. Bioconversion of lignocelluloses in solid substrate fermentation. Biochemical Engineering Journal，13，169～179.

[5] ?Soccol，C. R.，& Vandenberghe，L. P. S.（2003）. Overview of applied solid-state fermentation in Brazil. Biochemical Engineering Journal，13，205～218.

[6] ?Vandenberghe，L. P. S.，Soccol，C. R.，Pandey，A.，& Lebeault，J. M.（1999）. Review：Microbial production of citric acid. Brazilian Archives of Biology and Technology，42，263～276.

[7] ?Susana，R. C.，& Sanroman，M. A.（2006）. Application of solid-state fermentation to food industry—A review. Journal of Food Engineering，76，291～302.