柠檬酸的应用拓展（Citric acid application development）
(天津科技大学生物工程学院，天津，300457）
摘要：柠檬酸是一种有机酸，该产品在食品工业、医药工业和化学工业有广泛的用途。本文介绍了柠檬酸的基本性质和应用范围。开发新的使用途径是柠檬酸生产行业的发展方向。关键词：柠檬酸，开发，应用
Abstract: The citric acid is an organic acid, the product range of uses in the food industry, pharmaceutical and chemical industries. This article describes the basic nature and scope of application of citric acid. Develop a new way to use is the development direction of the citric acid production industry.
Keywords: citric acid, development and application
一、前言
柠檬酸（Citric acid），又名枸橼酸，学名2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸。
柠檬酸广泛存在于植物界中，如：柠檬、复盆子、葡萄汁中，因最初从柠檬果的汁中提出，故取名柠檬酸。
柠檬酸为无色透明斜方晶系晶体颗粒或白色结晶性粉末，无嗅，有很强的酸味。柠檬酸有二种形式，一种是无水物，密度：1.542g/cm3，约在153℃熔融。一种是一水化合物，约在135℃熔融。水合物于70～75℃下脱水变成无水物。在湿空气中慢慢潮解。加热则熔融，产生刺激性臭气，并炭化，较易溶于水。0℃时，在100mL水中可溶解133g；125℃时可溶解209g。柠檬酸溶于水、乙醇和乙醚。水溶液呈酸性，市售品含量为99.5％～102.0％，含重金属1×10-6以下，砷l×10-6以下，硫酸盐0.048％以下，强热残余物0.1％以下。
柠檬酸是食品工业中用量最大的酸味剂.1992年酸味剂的世界消费量为59万吨，其中柠檬酸为39万吨，占总量的2/3。我国的酸味剂消我国的酸味剂消费也以柠檬酸为主。同时柠檬酸还有许多其他用途，如作为抗氧化剂增效剂、漂白剂增效剂、果酱凝结剂、水果护色剂、增香剂及鱼类、羊奶的除臭剂等。
自然界中柠檬酸广泛存在于柠檬、橙、枯子等水果中。
工业生产主要采用合成法和发酵法。
二、柠檬酸的性状特点
2. 1溶解性好柠檬酸易溶于水、乙醇，溶于乙醚。无水柠檬酸在水中溶解度很大，10℃为54%、20℃为59%、50℃为71%、100℃为84%。25℃时在乙醇中的溶解度为58.900。此外柠橡酸及其衍生物(如柠檬酸脂)的丙二醇溶液还可溶于油脂。由于水溶性和脂溶性较好，柠檬酸易于均匀地分散于各类食品中。
2. 2酸味纯正1%的无水柠橄酸溶液pH值为2. 31，呈酸性，其刺激阀值(感官上能尝出酸味的最低浓度)最大为0. 08，最小为0. 0025 。柠檬酸酸味纯正，温和芳香，在所有有机酸中是最可口的，并能与多种香料混合产生清爽的酸味，故适用于许多食品。同时由于柠檬酸的弱酸性，在一定pH范围内能抑制细菌繁殖，起到防腐作用。
2. 3鳌合力强柠檬酸分子中有三个狡基，是多元酸，淡基中的氧原子能提供孤对电子，因而柠檬酸可作为“00”型鳌合剂，它能与可接受电子的金属离子相键合形成稳定的环状鳌合物，从而封锁金属离子使其失去催化能力，延缓油脂的酸败、变味，果蔬的褐变等。
2. 4能与碱或盐组成缓冲剂柠檬酸为三元弱酸，能与碱组成广泛pH范围的缓冲溶液，如与磷酸氢二钠两者以不同比例混合，可得到PH为2-8的系列缓冲溶液.此外柠檬酸还可与其钠、钾盐配成缓冲溶液，控制溶液pH值。
2. 5毒性小在人体中柠檬酸为三浚循环的重要中间体，毒性小。联合国FAO/WHO(1994)对柠檬酸的ADI不作限制性规定，美国食品和药物管理局((FDA)及美国食用香料制造者协会((FEMA)将柠棣酸列为一般公认为安全品(GRAS )，我国GB2760一86中规定柠橡酸可按正常生产需要添加。
三、柠檬酸的应用领域
1、柠檬酸在食品工业中的应用
柠檬酸是重要的食用有机酸，是饮料、糖果、罐头等食品的添加剂。
1.1作风味调节剂。柠檬酸作为酸味剂具有酸味圆润滋美的特点，广泛用于汽水、果汁、水果罐头等。通常使用量为0.1%—0.5%，具体使用量视品种和需要而定。柠檬酸可感觉酸味的最低浓度为0.0025%一0.08%。在某些果蔬制品中可以通过柠檬酸和糖来调节制品的糖酸比，改善制品的风味。
1.2 作蔗糖转化剂。在蔗糖液中添加适量柠檬酸可使其转化为转化糖，可提高蔗糖的饱和度和勃度，增大渗透压。因此可以防止糖制品的蔗糖返砂，还可增加糖制品的保藏性和改善制品的质地。
1.3 作果蔬原料的护色剂。果蔬原料放在1%-2%的食盐和0.1%的柠檬酸混合液中浸渍，可抑制果蔬原料酶褐变引起的变色。
1.4 作pH值的调整剂。柠檬酸在罐头、果酱、果冻等制品中，可使pH值降低，抑制腐败微生物的繁殖。当pH值小于5.5时，大部分腐败细菌可被抑制。通过柠檬酸调整pH值还可达到改善品质和风味的目的。
1.5 作杭氧化剂的增效剂。如切去皮后的果蔬原料在0.1%的抗坏血酸溶液中浸渍后，可防止氧化变褐。在使用时一般以柠檬酸作增效剂，以控制酚酶的活力，防止酶褐变。
1.6 作疏松剂的改良剂。在面食制品中用小苏打疏松剂时，制品往往碱度增大，口味变劣，若柠檬酸和小苏打同时使用，可使小苏打分子在反应过程中产生的二氧化碳被吸收，不致使碳酸钠积累，从而降低面制品的碱度，改善口味。
2、柠檬酸在制药、医药杀菌等方面的应用
主要用作抗凝血剂、解酸药、矫味剂及配制各种药剂。柠檬酸可防止血液中凝血酶的生成，其下游产品柠檬酸钠、钾可用于输血剂、抗凝血剂、化痰药和利尿药；柠檬酸铁用于铁营养强化剂治疗缺铁性贫血；柠檬酸铁和柠檬酸铵的复盐柠檬酸铁铵可作补血药、营养强化剂等；柠檬酸酯是无毒增塑剂，可被生物降解，无污染，已被美国FDA批准用于医疗卫生制品和食品包装薄膜。
柠檬酸与80℃温度联合作用具有良好杀灭细菌芽抱的作用，并可有效杀灭血液透析机管路中污染的细菌芽抱。享有“西餐之土”美誉的柠檬具有很强的杀菌作用，对食品卫生很有好处，再加上柠檬的清香气味，人们历来喜欢用其制作
凉菜，不仅美味爽曰，也能增进食欲。在凝血酶原激活物的形成及以后的凝血过程中，必须有钙离子参加。构椽酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性络合物，因而降低了血中钙离子浓度，使血液凝固受阻。本品在输血或化验室血样抗凝时，用作体外抗凝药。
3、柠檬酸用于化学工业等领域的应用
柠檬酸是一种重要的化工产品，具有广泛的用途。在食品工业中，添加柠檬酸可降低蔗糖的转化，增加防腐剂的功效，提高香料的风味，稳定抗氧剂，阻抑酶的催化和微量金属引起的催化氧化等。食品中加入柠檬酸除增添酸味外，还可用于控制适当的pH值；在医药工业中，柠檬酸的钠盐可用作血液防凝剂和利尿剂，钾盐可用作解酸剂，铁盐可用作补血剂，铜盐可用作收敛剂。柠檬酸代替三聚磷酸钠用作家用洗涤剂，不仅去污和清洗效果好，而且易于生物降解，不会带来环境污染和公害;此外，柠檬酸还可用于照相纸的上浆，用作造纸稳定剂，用作饲料、微量元素肥料和磷肥的添加剂；用作甲基丙烯酸甲醋聚合物的发泡剂，聚酞胺粘合剂的引发剂，聚氯乙烯的增塑剂；用作丙烯睛聚合反应中激活硫醇链转移的激活剂，聚酞胺纤维染色时促进染料与纤维结合的促进剂，苯酚的氧化轻基化、氨基酸与糖的缩合、环氧树脂的交联等生产的催化剂。
柠檬酸属于果酸的一种，主要作用是加快角质更新，,常用于乳液、乳箱、洗发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂；用作络合剂，掩蔽剂;用以配制缓冲溶液。采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速沉淀金属离子，防比污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性;使污垢和灰分散和悬浮；提高表而活性剂的性能，是一种优良的鳌合物；可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂。柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫。我国煤炭资源丰富，是构成能源的主要部分，然而一直缺乏有效的烟气脱硫工艺，导致大气层污染严重。柠檬酸一柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对S吸收率高等原因，是极具开发价值的脱硫吸收剂。
4、柠檬酸在化学清洗中的应用
4.1 高周波柠檬酸清洗技术清洗管道
这是钊一对高杂质硬水质的最新清洗技术，利用食品级柠檬酸软化顽固水垢，再以微电脑控制水流与气动，产生水流周波水震荡等方法，使水管内的陈年积垢剥离脱落，让水管畅通清浩，高周波柠檬酸清洗技术，最快速安全有效的施工法，不使用臭氧或化学试剂费用低。
4.2 用柠檬酸复配表面性剂清洗燃气热水器
柠檬酸、AES和苯并二氮哩配制的化学清洗剂清洗已使用多年的燃气热水器，将清洗剂注入倒置的热水器中，浸泡1h后，倒出清洗液，用清水冲洗干净，重新使用热水器，在相同流量下，出水温度提高5℃一80℃。
4.3 用柠檬酸清洗饮水机
用食用柠檬酸(粉末状)用水稀释，注入饮水机加热内胆中，浸泡2分钟左右。最后用清水反复冲洗内胆，直至干净为止，无毒且效果好。
5、其他方面
在建筑施工中,可作混凝土缓凝剂，提高工程抗拉、抗压、抗冻性能，防治龟裂，
高纯度的柠檬酸(含量在99.9%以上)可用于半导体等电子部门，日本扶桑化学公司将我国的柠檬酸精制用于渔业和食品业。电镀业用作电镀液的pH值调整剂,印染业用作染料的防染剂,还可作金属清洁剂、油脂抗氧剂、混凝土缓凝剂、锅炉清洗剂、无毒增塑剂等。作化学试剂，用作多价螯合剂，用于配制缓冲溶液,测定血钾，检定铋、亚硝酸盐等。
总结
总之，柠檬酸行业要保持可持续发展，必须大力拓展国内市场，开发新的应用领域，同时注重柠檬酸下游产品的开发。随着应用领域的扩大，世界柠檬酸需求的增长，国内的柠檬酸生产前最仍将看好，我国应加大改革力度，使生产形成规模，产品向多元化，质量向名优化方向发展，逐渐兼并，组合，重组，重点扶植条件较好的大型企业，以此促进柠檬酸生产的发展。
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