柠檬酸易溶于水，无毒，无臭，具有很强的酸味，是全球产量最大的食品酸味剂，主要通过黑曲霉液体深层发酵制备。作为生物体代谢的主要产物之一，柠檬酸广泛应用于食品、医药、化工等领域。柠檬酸发酵制备过程主要存在原料利用率差、菌种代谢调控机制不清楚、发酵过程自动化程度低以及提取精制工艺污染严重等问题。

近年来，国内外研究人员围绕柠檬酸发酵原料水解、菌种代谢调控、发酵过程控制、提取精制工艺等关键技术难题开展了深入研究。Andersen Mikael R.（2011）对产酸的黑曲霉野生型菌株ATCC1015进行了全基因组测序，并使用代谢物性能分析和系统发生学对物种的高变异进行确认，转录组分析支持了与氨基酸合成相关的基因的上调。Ali S.(2005)研究了低pH值对黑曲霉菌株SK-17连续生产柠檬酸的影响。在15 L总容量的不锈钢搅拌生物反应器中进行了微生物培养。以纤维素为原料，研究了低pH条件下葡萄糖对柠檬酸的生物转化。蔗糖溶液通过垂直织物支撑的毛细管流动添加，在界面上氧化为柠檬酸。同时优化了温度、湿度、气流和葡萄糖给料率的条件。中国专利CN201710022534.8公开了一种提高黑曲霉发酵生产柠檬酸产量的方法，其将黑曲霉的GABA通路琥珀酸半醛脱氢酶SSD基因整合到黑曲霉基因组上得到重组黑曲霉菌株，利用重组黑曲霉菌株发酵生产柠檬酸；琥珀酸半醛脱氢酶SSD基因的表达受Pgas启动子的调控。该方法实现了琥珀酸半醛脱氢酶SSD在黑曲霉中的表达，以增强GABA通路，从而加强TCA循环，促进柠檬酸的合成。 CN201711293931.5公开了一种黑曲霉种子培养及其制备柠檬酸的方法，所述方法包括如下步骤：(1)取培养成熟的黑曲霉麸曲孢子，得到分散孢子悬液；(2)培养步骤(1)中的分散孢子悬液，得到发芽孢子；(3)发芽孢子重新分散，种子罐内培养，得到成熟种子液；(4)成熟种子液转至发酵罐内培养发酵，得到柠檬酸发酵液。该发明解决了孢子萌发过程中聚集的问题，提高孢子成球率，增加菌丝球数量，有效控制菌丝球的大小均一性，提高菌体的转化效率，发酵转化率提高，发酵周期缩短。CN201611236665.8涉及一种柠檬酸产量提高的重组霉菌的构建方法，包括以下步骤：构建HGT1蛋白表达框，HGT1蛋白表达框内包含组成型启动子、与组成型启动子连接的HGT1蛋白编码基因以及与HGT1蛋白编码基因连接的终止子；构建抗性基因表达框，抗性基因表达框内包含组成型启动子、与组成型启动子连接的hph基因以及与hph基因连接的终止子；将HGT1蛋白表达框和抗性基因表达框转化到霉菌中，得到重组霉菌。该发明通过启动高亲和力葡萄糖转运蛋白表达，进而提高霉菌中柠檬酸的产量，且发酵时间大大缩短。CN201010506932.5公开了基于柠檬酸代谢网络的体积溶氧传递系数分阶段控制方法，通过控制柠檬酸不同发酵阶段的溶解氧来控制代谢的流向从而提高柠檬酸的产量。CN201711432103.5涉及一种提高柠檬酸发酵中糖利用率和柠檬酸酸产量的方法及应用，该方法是通过敲除生产柠檬酸的黑曲霉中的葡萄糖基转移酶基因，构建基因工程菌，并将其用于柠檬酸发酵来实现。葡萄糖基转移酶基因的敲除可以使还原糖含量降低8.96%～9.89%，总糖含量降低9.78%～10.26%，异麦芽糖含量降低6.12%～7.01%，柠檬酸产量提高10.28%～12.16%，一年可以减少残糖至少约1.5万t。CN201710992518.1涉及一种柠檬酸发酵菌丝体水解液回用于柠檬酸发酵的方法，以柠檬酸发酵后的废弃黑曲霉菌丝体为原料，添加合理氮源与碳源进行柠檬酸发酵，既能有效的提高黑曲霉菌丝体的利用价值，又能提高柠檬酸发酵过程菌种利用氮源的效率，促进柠檬酸快速生长和产酸，减少能源消耗，提高产酸效率。CN201810465046.9涉及一种缩短柠檬酸发酵周期的方法。该方法是在柠檬酸发酵过程中，在发酵罐培养环节加入1‰～2.5‰的非离子表面活性剂，改善了黑曲霉细胞膜的通透性，有利于营养物质快速进入细胞体内，加快细胞代谢；同时提高氧的传质，降低空气消耗，使发酵周期大大缩短，提高生产效率，增加产能。

以生物信息学、系统生物学和自动控制理论为基础的现代工业生物技术的快速发展，为柠檬酸发酵工艺的优化与发展提供了技术导向。研究人员应该致力于对柠檬酸发酵工艺进行全流程重构和系统创新，创制新一代柠檬酸发酵制备关键技术，实现产业升级和可持续发展。