柠檬酸的制备

【背景及概述】^[1][2]

柠檬酸别名2-羟基-1，2，3-丙三羧酸、β-羟基丙三羧酸、枸橼酸。有无水物和一水物之不同。为无色透明结晶或白色颗粒与结晶性粉末，无臭，有强酸味。熔点 153℃(无水物)和135℃(一水物)。水合物在干燥空气中易风化。1g本品分别约溶于0.5mL水、2mL乙醇和 30mL乙醚。1% 水溶液的pH为 2.31。用途：酸度调节剂、酸化剂、螯合剂、抗氧化增效剂、分散剂、香料。使用注意事项：本品酸味圆润、滋美，入口即可达最强味感，但后味持续较短。与其他酸(如酒石酸、苹果酸等) 作用，可使产品风味丰满。

本品通过释放氢离子，可降低食品的pH，尚有抑制微生物的作用，可增强杀菌效果。因本品具螯合作用，可作油炸食品等的抗氧化增效剂及防止果蔬等的变色。本品与蔗糖并用，加热时可促使蔗糖转化，即可防止食品中蔗糖结晶、发砂，又易使食品吸湿。本品不应与防腐剂山梨酸钾、苯甲酸钠等溶液同时添加，必要时可分别先后添加，以防止形成难溶于水的山梨酸-苯甲酸结晶，影响食品的防腐效果。使用范围及使用量：本品可在各类食品中按生产需要适量使用。实际使用参考：用于果酱和果冻，以保持制品的pH为 2.8～3.5较合适。添加在果酱中除有利于改进果酱的风味和防腐外，还可促进蔗糖转化。若同时还需在果酱中添加山梨酸钾防腐时，则两者不能同时添加。用于以谷物为基料的婴幼儿食品，按干基计用量为25g/kg。

【产品质量标准】^[2]

【功能与特点】^[2] 

(1) 柠檬酸既含有羧基，又含有羟基，故其具有酸和醇的双重性质；柠檬酸既是α-羟基酸，又是β-羟基酸，故它又兼具α-和β-羟基酸的特性。 

(2) 柠檬酸对无机鞣具有良好的蒙囿作用。 

【用途和用法】^[2] 

(1) 柠檬酸在锆鞣中用作蒙囿剂，用量为1molZrO₂不超过0.25mol蒙囿剂。 

(2) 柠檬酸 配制柠檬酸钠用于铝鞣。 

(3) 柠檬酸配制高碱度的氧化铝鞣液时加入适量柠檬酸可以在高达 75%的碱度下保持鞣液稳定。 

(4) 柠檬酸用于钛鞣作蒙囿剂，用量0.2mol比1molTiO₂，沉淀点 pH4.2～4.4，其效果好于酒石酸、苹果酸。 

(5) 柠檬酸作为成盐亲水物质用于阴离子型聚氨酯乳液的制备。 

(6) 柠檬酸可用作锅炉清洗剂、管道清洁剂、无公害洗涤剂等。 

【制备】 ^[3][4]

方法1：一种柠檬酸或柠檬酸钠的制备方法 ：原料全部采用玉米粉，直接发酵提取柠檬酸或制备柠檬酸钠，改变“由于玉米粉蛋白质含量高、营养成份过于丰富，现有柠檬酸生产菌株无法利用这种高营养的培养基进行代谢积累柠檬酸，无法用玉米粉为原料发酵直接提取柠檬酸。”这一传统观念，同时，降低生产成本、提高产酸率、缩短发酵周期；还可以制备柠檬酸钠。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：经电子显微镜扫描可见玉米粉颗排列紧密，呈深穴状结构，按常规的液化工艺是无法达到液化效果的，因而将玉米粉和水按重量比1∶4-1∶5调浆后在液化罐内加热，温度至65℃时按每克玉米粉加入6-12单位的高温淀粉酶，温度至90℃时再按每克玉米粉加入4-8单位的高温淀粉酶，温度至95℃时维持至完全液化；采用快速过滤将含过剩蛋白质及不可发酵固形物的玉米渣与液化液分离，将液化液投入发酵罐；经过滤后的液化液绝大部分是7-8DP的短链糊精，基本不含蛋白质及其他营养成份，因此必须加入部份蛋白质及营养物质，柠檬酸生长菌才能正常地生长繁殖并代谢积累柠檬酸，所以加入上步所得的玉米渣至发酵罐，加入量为玉米渣总重量的5-25%.

当然，也可加入满足上述需要的其他等同营养物质；加温消毒，加温至85℃时停止加温并开始快速降温，降至37℃时将种子罐接入发酵罐；将发酵后所得含柠檬酸的液体用钙盐法提取柠檬酸，或在用钙盐法过程中产生柠檬酸钙时加入碳酸钠，利用复分解法提取柠檬酸钠。上述方法所用玉米粉原料也可采用山芋粉。

方法2：利用小麦粉来生产柠檬酸，并从小麦粉内提取出有较大经济价值的谷朊粉作为副产品。由于小麦面粉生产柠檬酸时由于蛋白质含量高(占可食部分的9.9％)，而柠檬酸发酵培养其蛋白质含量要 求在0.5-0.6％，因此小麦粉必须除去大量的蛋白质，并调整蛋白质含量在0.5-0.6％之间。本发明所提出的利用小麦面粉生产柠檬酸的方法中，所制产品除柠檬酸外还可以生产出具有较高经济价值地谷朊粉，使柠檬酸的生产成本得到降低。同时由于小麦面粉内蛋元的含量较高，利用小麦面粉生产柠檬酸时无须象利用薯类生产柠檬酸时需加大量的麸皮 以增加蛋元成分，成本又得以降低。所以利用小麦面粉生产柠檬酸是一条可取的途径。

【主要参考资料】

[1] 中华烘焙食品大辞典·原辅料及食品添加剂分册

[2] 皮革化学品手册

[3] 薛培俭；金其荣；李荣杰. 一种柠檬酸或柠檬酸钠的制备方法. CN95111000.4，申请日1995-04-08

[4] 孙维国；焦旭东；李忠兴；白汉云；刘宝清.利用小麦粉生产柠檬酸的方法 . CN92110021.3，申请日1992-08-28