柠檬酸用途广泛,且全球市场需求量每年仍继续增长,是世界上第二大发酵产品。橡子是壳斗科栎属树木的种子,干果含50%以上的淀粉。橡子含有单宁,具有强烈的涩味,影响了橡子的开发利用。本论文根据橡子富含淀粉的特性,利用黑曲霉能发酵生产柠檬酸,研究了橡子发酵柠檬酸的优化工艺,对生产柠檬酸替代粮食的新发酵基质提供生产技术参考,亦为橡子的综合利用提供了新途径。本论文以橡子粉为原料,研究原料脱单宁处理对橡子淀粉液化、糖化及柠檬酸发酵的影响;通过对不同黑曲霉菌株发酵橡子粉产酸试验,筛选发酵菌种;对橡子粉发酵液成分和发酵工艺条件进行了优化研究;通过测定柠檬酸产量及残总糖量对橡子粉发酵液糖化方式进行筛选。取得的研究结果以下:1、橡子粉单宁含量达12.91 mg/g,用70%乙醇液脱除橡子粉单宁后,酶解淀粉的液化和糖化效果明显提高,与对照相比,酶解后橡子醪液还原糖分别提高了 50.33%和53.68%;发酵醪液高浓度单宁抑制黑曲霉菌丝生长和发酵产酸量,与对照组相比,脱单宁橡子粉发酵柠檬酸的生物量提高了 7.92 g/L,产酸量增加7 25.56 g/L。2、试验选用了黑曲霉SIIM M288、CICC2716、CICC2160和QL-1为发酵菌种,确定了黑曲霉SIIM M288为适宜菌株,该菌在培养温度33℃下发酵橡子淀粉醪液60 h,其柠檬酸产量为37.30土 1.22 g/L,明显高于其它3株菌。且该菌在发酵醪液中呈菌丝球分布,无色透明、短而粗、分支少、稀疏着生,这种形态的菌有利于产酸。3、采用单因素试验初步优化了SIIM M288菌株摇床振荡通气发酵橡子粉醪液工艺参数,适宜发酵条件为初始醪液pH值5.5,摇瓶转速200r/min,黑曲霉接种量为2%。Mg2+和Mn2+是黑曲霉发酵产柠檬酸的限制因子,但试验发现,发酵醪中添加0～0.25 mg/L的MgCl2和0～50μ g/L的MnCl2对SIIM M288发酵橡子粉醪液无明显作用;结合Box-Behnken设计和响应面分析,更进一步优化了发酵醪液的配比:橡子粉醪液总糖浓度110 g/L,NH4C1浓度0.63%,甲醇浓度0.17%。用该发酵培养基发酵60 h,柠檬酸产量达到53.82 g/L,是优化前柠檬酸产量的144.24%。4、柠檬酸发酵菌种黑曲霉自身有糖化淀粉的能力,将橡子淀粉用酶初步糖化2h后发酵柠檬酸,与未将淀粉糖化发酵柠檬酸相比较,前者柠檬酸产量比后者提高了 2.27 g/L,残总糖量下降了 8.1%。柠檬酸发酵过程中在橡子粉醪液中通过补加糖化酶,可提高柠檬酸发酵产量,发酵醪液发酵42 h,补加500 U/g糖化酶量,柠檬酸产量达55.70±0.62 g/L,较其它糖化方式均高。5、用纸层析和高效液相色谱分析了橡子粉醪液发酵柠檬酸的产酸情况,发酵液中柠檬酸占总酸含量的94.8%,草酸是橡子粉醪液发酵柠檬酸时产生的主要杂酸,但含量很少,为1.13%。