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红枣是闻名中外药食兼用的中国特产,栽培面积和产量均居世界首位,2017年全国红枣种植面积达300万公顷,年产量达850万吨。目前市场上对干红枣的需求已处于饱和状态,每年约有20%以上的红枣因无法销售而腐烂变质,致使经济损失严重。红枣营养丰富,含多种功能性成分,干制红枣的含糖量高达60%以上,不亚于一些淀粉类原料的总糖含量。柠檬酸是食品工业中最常用的酸味添加剂,需求量巨大。而柠檬酸的工业化生产多以淀粉类原料为碳源,通过黑曲霉液态深层发酵的方式获得。寻找廉价而适宜的发酵原料,是诸多生产者降低柠檬酸生产成本,获取最大经济效益的首要任务。论文采用低等级干红枣为生产原料,研究柠檬酸的液态发酵生产工艺,主要开展了红枣汁的提取、发酵菌株的筛选、红枣汁发酵基质营养组分优化、发酵工艺参数的确定及其枣渣预处理后再利用其发酵生产柠檬酸的探究试验。取得了以下研究结果:1、干红枣:水为1:6(质量比)加水、打浆,pH为3.5,加入0.2%果胶酶(酶活力>20u·mg-1)提取红枣汁。通过两因素三水平正交试验,确定了红枣汁适宜的酶解条件,酶解温度40℃、酶解时间4 h。经酶解过滤后红枣汁还原糖含量达90.14 g·L-1,总氮含量为 1.09 g·L-1,磷含量为0.32 g·L-1;Fe、Mn、Cu和Zn的含量较少,分别为0.021 g·L-1、0.003 g·L-1、0.0006 g·L-1 和0.0025 g·L-1。与工业化生产柠檬酸黑曲霉所需培养基组分相比较,红枣汁营养组成基本符合黑曲霉生长和积累柠檬酸的营养条件。2、通过对9株具有发酵生产柠檬酸的黑曲霉菌株的初筛、复筛,以红枣汁作为基质,黑曲霉菌株H-2产酸量最高为41.12g·L-1,最适温度为30℃,发酵周期为84 h,是最佳发酵菌株。在红枣汁发酵生产柠檬酸的过程中,黑曲霉菌株H-2生长24h后开始产柠檬酸,进入产酸阶段后的菌丝球形态很小,缠绕紧密,符合高产酸菌株的基本形态特征。通过HPLC的产物定性分析,证明菌株H-2产生的酸绝大多数为柠檬酸。3、以红枣汁为基质进行了柠檬酸发酵培养基的优化试验,确定添加无机氮源为NH4Cl、有机氮源为豆粕;添加CuSO4·5H2O、MgSO4·7H2O金属离子有一定的促进作用;CH3OH作为促生长因子,添加在红枣汁中能明显提高柠檬酸产酸能力。进一步通过Box-Behnken设计和响应面试验,最终确定用红枣汁发酵生产柠檬酸的各组分含量为:调整红枣汁还原糖为128 g·L-1左右,添加KH2PO4 3.2 g·L-1、NH4Cl 1.6 g·L-1、豆粕 8.7 g·L-1、CuSO4·5H2O 1 mg·L-1、MgSO4·7H2O 0.5 g·L-1、CH3OH 3%。4、确定了红枣汁基质发酵生产柠檬酸的工艺参数为摇床转速200 r·min-1、装液量80 mL、接种量2%、调整初始pH为5.5。在最佳红枣汁基质发酵条件下发酵84h后柠檬酸产量为58.86 g·L-1,显著高于未优化组。观察最佳发酵条件下的黑曲霉菌株,生长状态良好,菌丝球形态规则,菌丝缠绕紧密适中,说明该条件适宜黑曲霉菌株积累柠檬酸。对黑曲霉发酵红枣汁产柠檬酸进行分析,发酵液以柠檬酸为主,杂酸含量低于2%,主要为草酸和富马酸。5、以红枣渣为原料进行发酵生产柠檬酸的研究,用碱性双氧水预处理红枣渣效果显著,最优预处理条件为:温度56℃、双氧水用量4%、时间200 min。通过SEM图像、FTIR及XRD图谱分析,双氧水处理效果显著,最终还原糖含量可达21.16%。黑曲霉菌株可在红枣渣酶解液中生长,形成可积累柠檬酸的正常菌丝球。发酵结束时,菌体生物量达25.01 g·L-1,柠檬酸含量为27.45 g·L-1,表明红枣渣经组分调整后可用于黑曲霉发酵生产柠檬酸。