摘要：柠檬酸是一种十分重要的有机酸，为无色晶体，有很强的酸味，可以在水中溶解，主要作为食品添加剂、防腐剂使用。柠檬酸为十分重要的代谢产物，与ATP相同，是能量中比较有代表性的物质。在细胞代谢的过程中，柠檬酸位于三羟酸循环起点。几乎所有微生物都可以合成柠檬酸，受到代谢调节作用的影响，大部分微生物累积量较少。所以，并不是可以产生柠檬酸的微生物都可以用于发酵，本文对具体的发酵生产所用菌种进行分析。

关键词：微生物;柠檬酸;发酵工艺

早在1893年，一些研究人员就已经发现可以分泌柠檬酸的青霉，但通过实践证明发现，在柠檬酸工业化生产中，青霉并不是一种比较适用的菌种。随后发现曲霉，其中黑曲霉分泌柠檬酸的能力较强。除了黑曲霉，棒曲霉、文氏曲霉、芬曲霉等都可以分泌较多的柠檬酸。但在工业化生产中，黑曲霉的应用最广泛。采用石油、乙醇等原料时，柠檬酸的生产菌种通常选择酵母。目前，世界上消费使用的柠檬酸普遍采用发酵的生产方式。

一、黑曲霉在柠檬酸发酵中的应用

（一）黑曲霉形态特征

在20世纪30年代，我国的科学家就已经开始开展柠檬酸生产菌的培育，黑曲霉就是其中之一，同时进行发酵技术的研究。当前已经研究成功的菌种普遍具有很强的适应性，国内具有丰富的生产经验，在世界范围内，我国的深层发酵柠檬酸技术也名列前茅。我国柠檬酸生产发酵状态包括深层、浅盘、固体三种。原料包括淀粉水解糖、葡萄糖母液、糖蜜等等。黑曲霉的形态特征有很多，包括菌落和菌丝，在察氏琼脂培养基中进行培养，在室温状态下培养10-14天，菌落直径可以长到2.5-3cm，组成部分包括致密或输送的白色、黄色菌丝，其带有直立分生孢子梗[1]。菌落的颜色为炭黑色或深褐色，反面没有颜色，中央可能为淡黄色，有霉味。在麦芽汁琼脂培养基中培养，菌落可以迅速生长，室温状态下培养2周，菌落直径即可达到5-6cm，外观呈现平坦的状态，黑色孢子密集遍布，反面没有颜色或呈现些微黄色，有霉味。

分生孢子头，在幼时呈现出球状形态，随着生长逐渐变为放射形态或者分裂成二瓣或者多瓣，外观呈现为柱状，大小通常在700-800μm之间。典型大的颜色为黑色，不典型小的颜色为褐色，与球形比较接近，比较大的并不会全部着色。

分生孢子梗从基质中生长出来，长短、大小会发生变化，通常为（1.5-3μm）X（15-20μm），外壁比较光滑且有一定厚度，没有颜色，或者存在淡褐色的阴区，上半部分比较常见。除此之外，还包括顶囊、小梗、分生孢子等多种形态。

（二）国内生产用菌种特征

目前，国内生产常用的菌种为5016、3008和G23-4。5016菌株可以在察式琼脂培养基上进行培养，温度为30℃，菌落生长比较缓慢。如果在麦芽汁琼脂培养基上培养，直径可以生长到4-7cm，呈现出绒毛状，边缘并不规则。基质菌丝为白色，反面没有颜色。分生孢子头全部由基质分出，颜色为棕褐色，呈现出球形状态。此类菌株适合在高浓度薯干粉直接发酵。

3008菌株可以在察氏琼脂培养基中培养，在28℃的状态下培养4-5天，菌落直径只能长到1.5-2.0cm，生长比较缓慢。如果在麦芽汁琼脂培养基上培养，则生长速度明显提升，在28℃的状态下培养7天，菌落直径可以达到4.5-5.0cm。该菌株的菌细胞具有粗短的特点，菌球体比较小，在高浓度发酵中适用。

菌株G23-4以r-144为基础诱变而来，菌落的颜色为纯白色，孢子油在菌落中央集中，外观细小、均匀，颜色为深棕色，菌落边缘的均色比较长，呈现羽绒状态。黑曲霉柠檬酸生产菌可以采用自然选育或诱变选育的方式，在分离筛选方面，要对现有菌种进行收集，通过分离纯化挑出符合要求的菌株，采集大量含菌样品，然后进行优良菌种的筛选。

二、解脂假丝酵母在柠檬酸发酵中的应用

在1976年，柠檬酸生产中就已经开始使用酵母，碳源最好可以选择烃类，可以保障柠檬酸具有较高的产率，最高达到14.3mg/ml。酵母菌是单细胞真菌，体积比细菌大，有氧无氧都可以生存，在pH较低的情况下也可以生存。酵母有较大的应用优势，烷烃发酵产柠檬酸的能力较强，远高于黑曲霉，转化率可以得到56%。主要采用解脂假丝酵母、解脂腹膜胞酵母等菌种[3]。在麦芽汁中进行培养，温度为25℃，培养3天，细胞呈现卵形生长的状态，并且逐渐长成长卵形态，基部具有狭长或宽大的特点，会在基部出芽。可能出现假菌丝、真菌丝、节孢子。也可能出现菌噗，底部位置可能出现菌体沉淀。在17℃的状态下培养1个月，会出现菌体沉淀和菌醭，不能进行发酵;在麦芽汁琼脂培养基上进行培养，温度为17℃，培养时间为1个月，菌落会呈现出奶油色，湿润或者没有光泽，柔软或者粗糙，可能有细微褶皱，也可能出现粗皱。在马铃薯或玉米粉琼脂载片培养的过程中，可能会出现较多的假菌丝，或真菌丝，真菌丝有横膈。在菌丝顶端或中间可以发现单个或一对芽生孢子，也可能出现节孢子。

结语：

综上所述，世界范围内使用消费的柠檬酸普遍采用发酵法生产。在发酵的过程中，主要使用黑曲霉、解脂假丝酵母等菌种。不同的菌种采用不同的培养方式会呈现出不同的状态，在实际发酵的过程中，要分析不同菌种的特点，根据需求采取对应的发酵工艺，确保柠檬酸产率的提升。

参考文献：

[1]黄海宁.柠檬酸发酵过程优化对残糖的影响[J].当代化工，2021，50（09）：2261-2264+2268.

[2]卢宗梅.基于微生物群体感应的固定化黑曲霉生产柠檬酸[J].生物加工过程，2021，19（06）：604-611.

[3]陈坚.发酵工程与轻工生物技术的创新任务和发展趋势[J].水产学报，2019，43（01）：206-210.

基金项目：天津市科技计划项目（20ZYCGSN00420）

作者简介：刘鼎阔，男，汉族，内蒙人，硕士学历。研究方向：饲用生物制剂研究（*为通讯作者）