檸檬酸的制備方法

時間：2023-03-24 06:56:54來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

檸檬酸的制備方法

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

檸檬酸

[物化性質(zhì)]檸檬酸，又稱枸櫞酸，學(xué)名2-羥基丙烷-1，2，3-三羧酸。廣泛分布于植物界中，如在檸檬、醋栗、覆盆子、葡萄汁等中。有兩種形式：從熱的濃水溶液中得到的半透明無色晶體是無水物，熔點(diǎn)153℃。無水物分子式為C6H8O7。從冷水溶液中得到的半透明無色晶體是一水物，相對密度1.542。75℃軟化，約100℃熔化，分子式為C6H8O7·H2O，相對分子質(zhì)量為210.14。一水物在干燥空氣中可失水，是強(qiáng)有機(jī)酸，溶于水、乙醇和乙醚。

可從植物原料中提取，也可由糖進(jìn)行檸檬酸發(fā)酵制得。其結(jié)構(gòu)式分別如下所示：檸檬酸是一種用途廣泛且生產(chǎn)量極大的化工原料，我國主要利用黑曲霉通過薯干粉、淀粉等糧食原料生產(chǎn)，但成本較高。近年來，人們正致力于開發(fā)多種多樣的替代糧食原料的方法發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。

[制備方法]

(1) 由糖質(zhì)發(fā)酵而得，以砂糖、糖蜜、淀粉、淀粉渣或葡萄糖為原料，用黑霉菌經(jīng)液體或土體培養(yǎng)法發(fā)酵后用熱水萃取檸檬酸，并添加碳酸鈣得檸檬酸鈣，再用硫酸處理，除去硫酸鈣，濾液經(jīng)濃縮、粗結(jié)晶、重結(jié)晶而得一水合物。一水合物加熱至37℃以上可得無水物。

(2) 中國專利95111000.4中介紹了另一種檸檬酸的制備方法，采用玉米粉或薯干粉為原料加水、高溫淀粉酶通過高溫液化、過濾、鈣鹽法等步驟提取檸檬酸。該法能提高產(chǎn)酸率、縮短發(fā)酵周期。

①液化按液化罐容量將未經(jīng)干脫皮脫胚的玉米粉和水依質(zhì)量比1：5調(diào)漿，然后采用蒸汽加溫，溫度至65℃時加入高溫淀粉酶，加入量取決于投入玉米粉的質(zhì)量，每克玉米粉加9單位，繼續(xù)升溫至90℃時維持該溫度直至完全液化。

②過濾將完全液化的上步產(chǎn)物用板框快速壓濾分離出玉米渣和液化液，將全部液化液用泵通過管道打入發(fā)酵罐。

③調(diào)整培養(yǎng)基將壓濾分離出玉米渣總質(zhì)量的8%加入發(fā)酵罐，然后開三路蒸汽進(jìn)行消毒，溫度至85℃時開冷卻水進(jìn)行快速降溫，溫度至37℃時將種子罐接入發(fā)酵罐，其中的檸檬酸生產(chǎn)菌株已經(jīng)玉米粉酸性平板反復(fù)進(jìn)行馴化復(fù)壯。

④提取采用目前通用的鈣鹽法對發(fā)酵后含檸檬酸液的液體進(jìn)行提取得檸檬酸晶體。

(3)中國專利99123751.X中介紹了一種以稻米為原料生產(chǎn)檸檬酸的工藝。該專利介紹了以稻米為原料，經(jīng)過預(yù)處理、調(diào)漿、液化、過濾、制備培養(yǎng)基和發(fā)酵等工序得到檸檬酸。

該工藝簡單且生產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低。具體操作步驟有：

①稻米預(yù)處理將早稻米加水浸泡、漂洗后，粉末成米粉漿。米粉漿加水調(diào)成濃度為20%的漿液，經(jīng)輸送管道送至液化裝置;

②液化將米粉漿的pH值調(diào)節(jié)為7.0，然后用蒸汽使其升溫至60℃，再按每克稻米10單位加入高溫a-淀粉酶，繼續(xù)升溫到95℃后，維持該溫度30min;

③過濾將液化后得到的米粉液化液用板框加壓過濾，所得的濾清液供發(fā)酵用，過濾濕渣部分用于發(fā)酵，剩下的濕渣烘干，制成大米蛋白粉;

④配置培養(yǎng)基將濾清液打入發(fā)酵罐，并且加入相當(dāng)于發(fā)酵體積8%的過濾濕渣，開動攪拌使二者混合均勻，定容后升溫到105℃滅菌30min，然后快速降溫;

⑤發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后快速冷卻到36℃，采用菌絲接種的方式接入黑曲霉菌種，在此溫度下發(fā)酵64h，轉(zhuǎn)化率96.4%，發(fā)酵液中的檸檬酸用鈣鹽法提取。

(4)農(nóng)作物秸稈是自然界中儲量豐富的可再生資源，我國每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)7億噸之多。但是，這些資源長期未得到合理的開發(fā)，除少量用作造紙、飼料外，其余都被焚燒，這既是對天然資源的巨大浪費(fèi)，又造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染。農(nóng)作物秸稈主要成分中的纖維素和半纖維素降解后分別可以得到葡萄糖和其他單糖和寡糖，如果能將這些糖類應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)，將給秸稈的利用開辟一條新的途徑。曾經(jīng)有人提出“以秸稈為原料生產(chǎn)檸檬酸的方法”(CN1129739A)，為秸稈的利用開辟了一條新路。該方法是通過纖維素酶的作用，破壞秸稈的細(xì)胞壁，釋放其中的淀粉，蛋白質(zhì)，再用淀粉酶水解淀粉來為發(fā)酵提供碳源，同時利用的蛋白質(zhì)作為發(fā)酵的氮源。但這種處理方法用于發(fā)酵的主要不是纖維素基質(zhì)，也沒有利用秸稈中占干重20%～30%的半纖維素。

中國專利CN1884563A中介紹了以汽爆秸稈為原料發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法。具體制備步驟如下。

①將汽爆秸稈粉碎至60～80目后，按汽爆秸稈粉料與水的質(zhì)量比為(1：4)～(1：9)的比例，將汽爆秸稈粉料加入自來水中，用鹽酸、硫酸或磷酸調(diào)pH值至4.5～5.5后，按每克汽爆秸稈加酶20單位的比例加入纖維素酶，攪拌均勻，在45～55℃下水解40～80h，解結(jié)束后，經(jīng)壓濾，得到還原糖濃度為40～50g/L的濾液。

②濃縮上述糖濾液，在50～70℃下對上述濾液采用薄膜濃縮，得到原濾液體積1/3～1/2的濃縮液。

③對濃縮液進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸：將濃縮液裝入發(fā)酵罐中，同時加入占濃縮液重量0.5%～5%的麩皮。滅菌后，接入黑曲霉Aspergillus niger 2160進(jìn)行發(fā)酵，按照常規(guī)鈣鹽沉淀的方法經(jīng)過中和、洗糖、酸化、脫色、濃縮、結(jié)晶得到檸檬酸。黑曲霉Aspergillus niger 2160的接種量為每毫升濃縮液4×106個孢子。發(fā)酵條件為：溫度28～37℃，罐壓0.1MPa，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，發(fā)酵周期4～7d。

(5)歐洲專利0597235A1中介紹了一種從糖蜜啤酒發(fā)酵液中回收檸檬酸的方法。具體操作步驟有：在糖蜜啤酒發(fā)酵罐中接入黑曲霉Aspergillusniger進(jìn)行發(fā)酵，過濾除去生成的生物，濾清液用于發(fā)酵作用，并于22℃下加入提取劑。此提取劑由34%的三月桂胺、5%的辛醇和61%的Shellsol-80(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計)組成。提取劑與啤酒體積比為2.2：1，54%的檸檬酸被轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中，從殘余液中分離，并于90℃下用水進(jìn)行反提，水與提取劑體積比為7：1。產(chǎn)品中含有20.5%檸檬酸。

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