中文名稱: 檸檬酸

中文同義詞: 枸椽酸;檸檬酸;枸杞酸;檸檬酸酐;無水檸檬酸;無水枸椽酸;檸檬酸、無水;一水合檸檬酸;一水合枸椽酸;檸檬酸標(biāo)準(zhǔn)品

CBNumber: CB9854361

分子式: C6H8O7

分子量: 192.12

MOL File: 77-92-9.mol

CAS號(hào): 77-92-9

英文名稱: Citric acid

英文同義詞: Citro;E 330;F 4020;Suby G;INS 330;nsc30279;CheMfill;Citretten;Aciletten;BETZ 6251

檸檬酸 性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝

自然界分布

檸檬酸在自然界中分布廣泛，存在于植物如檸檬、柑橘、菠蘿、醋栗、覆盆子、葡萄汁等果實(shí)和動(dòng)物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的檸檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物質(zhì)發(fā)酵而制得的，可分為無水和水合物兩種。品檸檬酸為無色透明結(jié)晶或白色粉末，無臭，有一種誘人的酸味。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℃。從冷水溶液中得到的半透明無色晶體是一水物，密度1.542。75℃軟化，約100℃熔化。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。用于制造藥物、汽水、糖果等，也用作金屬清潔劑，媒染劑等。

很多種水果和蔬菜，尤其是柑橘屬的水果中都含有較多的檸檬酸，特別是檸檬和青檸——它們含有大量檸檬酸，在干燥之后，含量可達(dá)8%(在果汁中的含量大約為47 g/L)。在柑橘屬水果中，檸檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005 mol/L和檸檬和青檸的0.30 mol/L之間。這個(gè)含量隨著不同的栽培種和植物的生長(zhǎng)情況而有所變化。

理化性質(zhì)

檸檬酸是動(dòng)植物體內(nèi)的一種成分和代謝的中間產(chǎn)物，也是食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域應(yīng)用zui廣泛的有機(jī)酸之一。它是無色透明或半透明晶體，或粒狀、微粒狀粉末，無臭，雖有強(qiáng)烈酸味，但令人愉快，稍有后澀味。在溫暖空氣中漸漸風(fēng)化，在潮濕空氣中微有潮解性。

1) 與酸反應(yīng)

檸檬酸與發(fā)煙硫酸混合，在常溫下即產(chǎn)生烏頭酸，稍稍加熱能生成3-酮戊二酸。檸檬酸與濃硫酸混合，溫度在40℃時(shí)產(chǎn)生丙酮、CO2、CO等；加熱至150℃時(shí)生成烏頭酸酐； 加熱至200℃時(shí)生成雙康酸(diconic acid) C9H10O6及CO、CO2等。

當(dāng)硫酸濃度于94%，溫時(shí)生成3-酮戊二酸；當(dāng)硫酸濃度于60%，加熱時(shí)生成烏頭酸。

無水檸檬酸與1份硝酸及2份硫酸作用生成硝酸酯C3H5(ONO2)(COOH)3，它不溶于醚，與鋇及鉛化合生成不溶性鹽類。

(2) 與堿反應(yīng)

檸檬酸與K2CO3或KOH或硝酸共熔得到草酸和海藻糖或其他鹽類。

檸檬酸與鈉鹽 (如NaCl) 加石灰干餾得到丙酮。

檸檬酸在堿液中煮沸時(shí)得到丙烯酸(C3H4O2)。

檸檬酸的常規(guī)酸堿中和反應(yīng)可以生成各種鹽類。

(3) 與甘油作用

檸檬酸與甘油混合干餾得到丙酮、CO、CO2和甘油內(nèi)醚丙酮酸酯。

檸檬酸與甘油混合共熱至100℃，生成檸檬酸甘油酯，這是一種玻璃狀物質(zhì)。如果甘油用量較多，加熱至170℃時(shí)得到香茅二甘油(citrodiglycerin，C12H18O11)。

檸檬酸與甘油按1：3的摩爾比共熱，可以得到檸檬酸三甘油酯。用不同的摩爾比能獲得不同性質(zhì)樹脂狀物質(zhì)，有的呈膠狀或固體狀，有的不溶于水，也有的溶于水。如果與桐油或油硬脂酸共熱至100℃，可以縮合成樹脂狀物質(zhì)，能作為油漆和塑料添加劑或特種溶劑。

在食品工業(yè)的應(yīng)用

檸檬酸被稱為*食用酸味劑，我國(guó)GB2760—16規(guī)定為允許使用的食品用酸度調(diào)節(jié)劑。在食品工業(yè)上極廣泛地用作酸味劑、增溶劑、緩沖劑、抗氧化劑、除腥脫臭劑、螯合劑等，其具體用途，不勝枚舉。

1.飲料

據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)，飲料工業(yè)消耗檸檬酸占總檸檬酸生產(chǎn)總量的75%～80%。檸檬酸是果汁成分之一，不僅能賦予水果風(fēng)味而且還有增溶、緩沖、抗氧化等作用，使飲料中糖、香精、色素等成分交融協(xié)調(diào)，形成調(diào)和口味和香氣，能增加抗微生物防腐效果。所以，很廣泛地用于配制各種水果型軟飲料，例如水果型汽水一般加酸量在0.10%～0.25%之間。對(duì)于不充CO2的飲料，例如水、果汁、糖、酸、色素、香精混合物，檸檬酸用來調(diào)節(jié)pH到一定酸度，使產(chǎn)品滴定酸度在0.25%～0.40%之間。對(duì)于果肉型固體飲料粉，檸檬酸添加量可增至1.5%～5.0%。近年來隨著城鄉(xiāng)人民生活水平不斷提，各種飲料需求量大幅度增加，可以預(yù)測(cè)今后飲料工業(yè)檸檬酸用量將大幅增加。

2.果醬與果凍

檸檬酸在果醬與果凍中的作用與在飲料中相類似，主要調(diào)節(jié)產(chǎn)品pH和賦予產(chǎn)品酸味，pH必須調(diào)節(jié)到zui適于果膠凝結(jié)的很窄的范圍內(nèi)。按所使用的果膠的不同類型，可限制pH在3.0～3.4之間。在果醬生產(chǎn)中可改進(jìn)風(fēng)味和防止蔗糖結(jié)晶析出發(fā)砂的缺陷。

3.糖果

檸檬酸加到糖果中可增加酸味并防止各種成分氧化以及蔗糖結(jié)晶析出。一般酸味糖果可含2%檸檬酸。煮糖后，在糖膏冷卻過程中將檸檬酸和色素、香精等一并加入。果膠軟糖等生產(chǎn)中檸檬酸能調(diào)節(jié)酸味和增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度。無水檸檬酸用于口香糖和粉末食品。

4.冷凍食品

檸檬酸具有螯合及調(diào)節(jié)pH的特點(diǎn)，可以加強(qiáng)抗氧化劑作用和使酶失活，能較可靠地冷凍食品的穩(wěn)定性。

檸檬酸單獨(dú)或與異抗壞血酸結(jié)合使用，有助于延長(zhǎng)冷凍魚和貝類的保存期，它可以使那些能引起魚類和貝類變質(zhì)的酶系失活并螯合微量元素。海鮮品冷凍前一般要浸泡在0.25%檸檬酸和0.2%異抗壞血酸溶液中，有利于保鮮冷藏。對(duì)于鮮豬肉保鮮、防止也有效果。

檸檬酸也能抑制冷凍水果顏色和香氣變壞，這也是抑制水果內(nèi)酶系和防止微量元素氧化的表現(xiàn)，例如：0.1%～0.3%檸檬酸與0.001%～0.002%異抗壞血酸配合是有效的。

在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用

泡騰是大眾化藥物口服配料釋放體系，檸檬酸與碳酸鈉或碳酸氫鈉水溶液共同反應(yīng)產(chǎn)生大量CO2 (即泡騰)和檸檬酸鈉，可使藥物中活性配料迅溶解并增強(qiáng)味覺能力。例如，使瀉藥和止痛藥有增溶作用。檸檬酸糖漿是發(fā)熱用清涼飲料，具有矯味、清涼、的功效。

檸檬酸普遍應(yīng)用于各種營(yíng)養(yǎng)口服液等，緩沖pH3.5～4.5，維持活性配料的穩(wěn)定性，加強(qiáng)防腐劑的效果。檸檬酸與水果香精合用，賦予人們喜愛的香酸口感以掩蓋藥物的苦味，尤其是中藥制劑，在液態(tài)配料中加入0.02%檸檬酸可形成微量鐵和銅的絡(luò)合物，延緩活性配料的降解作用。在口嚼藥片中采用0.1%～0.2%檸檬酸能改善藥片的風(fēng)味，使其具有檸檬風(fēng)味。

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在工業(yè)上的應(yīng)用

1.金屬凈化

以檸檬酸為基礎(chǔ)的金屬凈化配方，能有效地去除黑色金屬和有色金屬的表面形成的氧化物，作為一種弱有機(jī)酸，它可引起金屬表面層的輕微的損害，然而作為金屬離子螯合劑則加金屬氧化物的遷移，在許多鋼材浸酸體系中，為了消除金屬氧化物應(yīng)力裂痕和使強(qiáng)度鋼材的侵蝕致脆減至zui程度，采用檸檬酸除銹以代替無機(jī)強(qiáng)酸。

在鍋爐、加熱器、過熱器的管子和不清潔的反應(yīng)器以及不銹鋼設(shè)備中，一般都采用檸檬酸預(yù)洗及凈化除去鐵、銅氧化物，尤其是在不允許氯化物存在的地方。檸檬酸溶液凈化反應(yīng)要于37.8℃的情況下進(jìn)行，于37.8℃凈化時(shí)間要相應(yīng)延長(zhǎng)，由估計(jì)沉淀量增減來調(diào)整檸檬酸用量和改變作用條件。

檸檬酸是螯合清洗劑，對(duì)鈣、鎂、鐵、鉻、銅等污垢有效，廣泛用于各種金屬表面的清洗，洗后廢水可生物降解不污染環(huán)境。

近年來，檸檬酸適用于金屬凈化的化學(xué)處理，又適用于廢溶劑的無污染性的灰化作用，在灰中檸檬酸分子灼燒成CO2和水蒸氣而有價(jià)值的金屬可從灰中回收，對(duì)于有毒性的或有放射性元素可全封閉進(jìn)行化學(xué)處理。

2.去垢劑

檸檬酸鈉能增加去污性能，在許多家用去垢劑產(chǎn)品中可加快生物降解，可作為磷酸鹽的代用品，大量應(yīng)用于洗衣粉、去污劑之中，檸檬酸鈉與鋁硅酸鹽一起增強(qiáng)洗凈劑的清潔作用是很有效的。這類產(chǎn)品中使用工業(yè)級(jí)50%檸檬酸溶液為。在非合成去污劑溶液中，由于檸檬酸有緩沖作用和螯合微量金屬的能力，因此也用于熱水萃取地毯的清潔劑、泡浴和紡織品的軟化劑。

3.無土栽培農(nóng)藝

在國(guó)外使用微量元素植物營(yíng)養(yǎng)液無土栽培早已很普遍，在國(guó)內(nèi)也開始發(fā)展起來。為了要去除土壤中某些銅、鋅、錳、鉻等過量元素，一般采用檸檬酸螯合這類元素。使用檸檬酸代替磷酸鹽能取得滿意的增產(chǎn)效果。

4.礦物和顏料方面應(yīng)用

檸檬酸有分散效能，它可減少某些重要的淤漿生料的粘滯性。在采礦方面如磷酸鹽巖石粉在水力運(yùn)輸中粘滯性問題常常成為粘土膨脹的主要原因，采用檸檬酸處理可控制膨脹，使淤漿生料便于運(yùn)輸。檸檬酸也可減少二氧化鈦的濃縮生料的沉淀，使其易于處理和以整體形式運(yùn)輸。檸檬酸也可用于漿膠料、油漆和紡織品處理和二氧化鈦的分散劑。

克氏循環(huán)

檸檬酸是學(xué)中將脂肪、蛋白質(zhì)和糖轉(zhuǎn)化為二氧化碳的過程中的重要化合物。

這些化學(xué)反應(yīng)是幾乎所有代謝的核心反應(yīng)，并且為等生物提供能量。漢斯·阿道夫·克雷布斯因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)這一系列反應(yīng)獲得了1953年諾貝爾學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這一系列反應(yīng)稱作“檸檬酸循環(huán)”、“三羧酸循環(huán)”或“克氏循環(huán)”。

在水中的溶解度

10℃-54.0%;20℃-59.2%;30℃-64.3%;40℃-68.6%;50℃-70.9%;

60℃-73.5%;70℃-76.2%;80℃-78.8%;90℃-81.4%;100℃-84.0%

食品添加劑zui大允許使用量zui大允許殘留量標(biāo)準(zhǔn)

添加劑中文名稱 允許使用該種添加劑的食品中文名稱 添加劑功能 zui大允許使用量（g/kg） zui大允許殘留量（g/kg）

檸檬酸 食品 食品用香料 用于配制香精的各香料成分不得過在GB 2760中的zui大允許使用量和zui大允許殘留量

檸檬酸 食品 酸度調(diào)節(jié)劑 按生產(chǎn)需要適量使用（有特別規(guī)定的除外）

化學(xué)性質(zhì)

白色半透明晶體或粉末。 易溶于水和乙醇，溶于乙M。

用途

主要用作食品的酸味劑，也用于制備醫(yī)藥清涼劑、洗滌劑用添加劑等

用途

用作實(shí)驗(yàn)試劑、色譜分析試劑及生化試劑，也用于緩沖液的配制。用于食品工業(yè)尤其做為酸化劑，PH緩沖劑，和其它化合物一同做為保藏劑。 在洗滌劑工業(yè)，它是磷酸鹽理想的代替品。鍋爐化學(xué)清洗酸洗劑,鍋爐化學(xué)清洗漂洗劑。主要用作食品的酸味劑，也用于制備醫(yī)藥清涼劑、洗滌劑用?

用途

檸檬酸是功能zui多、用途zui廣的酸味劑。有較的溶解度，對(duì)金屬離子的螯合能力強(qiáng)，可用于各類食品，按生產(chǎn)需要適量使用。此外，本品還可作抗氧化增效劑、復(fù)配薯類淀粉漂白劑的增效劑和防腐劑。

用途

廣泛用作食品、飲料的酸味劑和藥物添加劑。亦可用作化妝品、金屬清洗劑、媒染劑、無毒增塑劑和鍋爐防垢劑的和添加劑。其主要鹽類產(chǎn)品有檸檬酸鈉、鈣和銨鹽等，檸檬酸鈉是血液抗凝劑，檸檬酸鐵銨可作藥品。

用途

用作分析試劑

用途

同檸檬酸。

生產(chǎn)方法

本品主要采用發(fā)酵法生產(chǎn)，其可用糖蜜、蔗糖、甘薯和石油烴等碳水化合物。一般采用真菌為菌種發(fā)酵生產(chǎn)，按發(fā)酵方式可分為表面發(fā)酵和深層發(fā)酵兩大類，表面發(fā)酵是早期的生產(chǎn)方法，用某些青霉菌或黑曲霉菌為菌種；深層發(fā)酵法亦以黑曲霉菌為菌種，發(fā)酵過程中生成小球形的絲菌聚集體，應(yīng)避免生成長(zhǎng)而薄的絲菌體，發(fā)酵條件為pH值1.5-2.8，同時(shí)需通入無菌空氣并伴隨攪拌，發(fā)酵完畢過濾除去絲菌體及殘存的固體渣滓，濾液用碳酸鈣中和獲得檸檬酸鈣，然后用濃硫酸中和得檸檬酸粗品，再經(jīng)離子交換樹脂精制、濃縮和結(jié)晶得到成品。以深層發(fā)酵法為主，約占發(fā)酵法產(chǎn)量的80%。

生產(chǎn)方法

檸檬酸有從檸檬、橙等水果中來的提取法，也有以草酰與乙烯酮為的合成法，但國(guó)內(nèi)外目前采用的工業(yè)生產(chǎn)方法均為發(fā)酵法。發(fā)酵法中有固體發(fā)酵、淺盤發(fā)酵和深層發(fā)酵工藝。我國(guó)80%以上的檸檬酸都是以薯干粉為，經(jīng)黑曲霉深層發(fā)酵、碳酸鈣中和、硫酸酸解、精制、濃縮、結(jié)晶和干燥制得的。

(1)發(fā)酵將薯干粉調(diào)制成18%～22%的漿料，送人已經(jīng)蒸汽(0.2MPa，40～60min)的發(fā)酵罐。用蒸汽加熱至110℃20min，并用0.05%的淀粉酶進(jìn)行液化處理。冷卻到35℃后接種黑曲霉進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵溫度為前期36～38℃，后期34～36℃；通風(fēng)量為1：(0.1～0.2)；pH值不于2.5；發(fā)酵周期為96h。產(chǎn)酸水平10%～14%，轉(zhuǎn)化率95%。

(2)中和發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液加熱至80℃以滅霉，然后送人板框內(nèi)壓濾得清液。濾液于80℃下加入碳酸鈣粉末中和至pH值為5.0～5.5，并保溫0.5h。然后經(jīng)真空吸濾，用80℃熱水洗滌得檸檬酸鈣。

(3)酸解、精制 在不斷攪拌下，將檸檬酸鈣加入水或稀酸中，再慢慢加入硫酸直到pH值為1.8，加熱至90℃，并用雙管法測(cè)定終點(diǎn)。然后加入檸檬酸量的1%～3%的活性炭，保溫0.5h，放人吸濾桶吸干，并用90℃熱水洗酸至殘酸0.5%以下，洗滌水(即稀酸)供下次酸解用。zui后用732陽離子樹脂進(jìn)行離子交換除去各種陽離子。

(4)濃縮、結(jié)晶、干燥 經(jīng)離子交換后的清液約含檸檬酸15%～20%。于55～60 0C：下真空濃縮至相對(duì)密度為1.335～1.340，放入結(jié)晶鍋。用冷凍鹽水冷卻至36.6℃以下析出水結(jié)晶物。結(jié)晶物分離后，用少量蒸餾水洗至硫酸含量在200×10“以下，zui后在35℃下熱風(fēng)烘干得成品。