柠檬酸是一种有机弱酸，又名枸橼酸，无色无臭，有很强的酸味，易溶于水。常用作天然防腐剂，以及食物和无酒精饮料的酸味剂。此外，它也是一种对环境无害的清洁剂。
黑麴菌有何用？生产「柠檬酸」高效率！
柠檬酸于8世纪时，由伊斯兰链金术士海杨（Jabir Ibn Hayyan）所发现。1784年时，瑞典的化学家舍勒（Carl Wilhelm Scheele）首先从柠檬汁中结晶分离出柠檬酸。直到1809年，义大利柑橘产业才真正让柠檬酸的生产进到工业化量产的阶段。1893年，德国科学家韦默尔（Carl Wehmer）发现灰绿青霉（Penicillium glaucum）可以利用糖类为原料代谢制造柠檬酸，隔年便出现了利用发酵制作柠檬酸的工厂。不过10年后，工厂就因为生产效率不佳，还有挥之不去的污染问题而关闭。
然而，于1913年，科学家札霍斯基（B. Zahorsky）为一株可以生产柠檬酸的新真菌申请专利，也就是黑麴菌。1916年，汤姆和居礼（Thom & Currie）进行了一系列黑麴菌的基础研究，发现这一属真菌都具有生产柠檬酸的能力，其中又以黑麴菌的生产效率最好；居礼这项研究开启了柠檬酸工业发酵生产的新希望。不同于灰绿青霉，黑麴菌可以在酸碱值介于2.5～3.5 之间生存，这样的酸碱值不利其他微生物生长，所以大大降低了污染。天然柠檬酸最初产于美国加州、义大利和西印度群岛，到了1922年，世界柠檬酸的总销售量有90%来自美国、英国与法国。1923年，美国辉瑞大药厂更建造了世界上第一家以黑麴菌发酵生产柠檬酸的工厂。
黑麴菌能用来生产食品与医药工业上的重要原料柠檬酸。（图片提供＝积木出版）
柠檬酸供不应求溶脂念珠菌接棒提高产能
用发酵生产柠檬酸的黑麴菌，改变了传统由水果中提炼的方法，让柠檬酸在更省钱的方式之下可以达到更高品质且得到更多产量。不过，由于发酵需要消耗大量的糖以及粮食，再加上柠檬酸的应用范围愈来愈大，不仅是食品加工业当中非常重要的添加剂，同时也广泛地应用于医药与染料工业上，因此用量逐年增加，不堪负荷。为了解决困境，人们发现了另一种可利用石化原料正烷烃为原料，发酵生产柠檬酸的真菌，那就是溶脂念珠菌。
1968 年，在日本已经发展出利用烷烃为碳源来发酵产生柠檬酸的新制程。利用溶脂念珠菌来代替黑麴菌作发酵，可生产出数量可观的柠檬酸和异柠檬酸。
烷烃的价格低廉，再加上有许多生物都具有利用烷烃的能力，所以这项改变，大大影响了1960到1970年代的发酵工业。使用溶脂念珠菌生产柠檬酸，是一个典型的例子，也成为许多专利的主题。然而，当工业生产柠檬酸的流程是奠基于利用烷烃之上时，在制程中也会产生异柠檬酸，这除了会影响柠檬酸的生产量，也发生了回收的问题。此外，烷烃的价格自1973年以来增加了4倍，已不再是便宜的原物料。
接着，利用油和脂肪为碳源的柠檬酸生产制程出现了。以棕榈油作为碳源，用溶脂念珠菌的突变株来生产柠檬酸的效率可以达到145%以上。还有其他的作法是小规模的利用黑麴菌来发酵油脂，以生产柠檬酸，也有以油脂作为黑麴菌唯一碳源发酵，以生产柠檬酸而成功的例子。虽然柠檬酸的生产可以利用油脂，而且产量效率又很高，但生产成本仍然过高，要与使用烷烃一样价格低廉，目前还不可能。另外，还有以石蜡为原料，利用溶脂念珠菌生产柠檬酸的方法，且产量宣称可高达95%。1974年辉瑞公司就将「利用溶脂念珠菌发酵的连续方法于单一生物反应器中，只须连续加入石蜡，发酵液连续取出」的方法获得专利。
柠檬酸的应用
柠檬酸除了应用在饮料之外，也广泛被应用在其他食品，例如果酱、酿造酒、冰淇淋等。腌制品与罐头也都利用柠檬酸来作为酸味剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂与螫合剂等。在医药行业，柠檬酸糖浆及各种柠檬酸盐，例如，柠檬酸铁与柠檬酸钾等，广泛用于临床及生化检验。在化工行业也常用作缓冲剂、催化剂、激活剂、增塑剂、螫合剂、清洗剂、吸附剂、稳定剂、消泡剂等。此外，还可用于多种纤维的媒染剂、混凝土缓凝剂、聚丙烯塑胶材料的发泡剂等。可以说已经深入我们的日常生活当中。
