无水柠檬酸

一、简介

柠檬酸（CA），又名枸橼酸，分子式为C₆H₈O₇，是一种重要的有机酸，为无色晶体，无臭，有很强的酸味，易溶于水，是酸度调节剂（GB2760—2014）和食品添加剂。

二、性状

在室温下，柠檬酸为白色结晶性粉末，无臭、味极酸，密度1.542g/cm3，熔点153-159℃，175℃以上分解释放出水及二氧化碳。柠檬酸易溶于水，20℃时溶解度为59%，其2%水溶液的pH为2.1。柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而存在差异，在干燥空气中微有风化性，在潮湿空气中有吸湿性，加热可以分解成多种产物，可与酸、碱、甘油等发生反应。柠檬酸溶于乙醇时与乙醇反应，生成柠檬酸乙酯。

三、用途

用作乳化剂、增稠剂。

食品工业

柠檬酸是世界上用生物化学方法生产的产量的有机酸， 柠檬酸及盐类是发酵行业的支柱产品之一，主要用于食品工业，如酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、风味增进剂、胶凝剂、调色剂等。

在食品添加剂方面主要用于碳酸饮料、果汁饮料、乳酸饮料等清凉饮料和腌制品，其需求量受季节气候的变化而有所变化。柠檬酸约占酸味剂总消耗量的2/3。在水果罐头中添加柠檬酸可保持或改进水果的风味，提高某些酸度较低的水果罐藏时的酸度（降低pH值），减弱微生物的抗热性和抑制其生长，防止酸度较低的水果罐头常发生的细菌性胀罐和破坏。在糖果中加入柠檬酸作为酸味剂易于和果味协调。在凝胶食品如果酱、果冻中使用柠檬酸能有效降低果胶负电荷，从而使果胶分子间氢键结合而凝胶。在加工蔬菜罐头时，一些蔬菜呈碱性反应，用柠檬酸作pH调整剂，不但可以起到调味作用，还可保持其品质。柠檬酸所具有螯合作用和调节pH值得特性使其在速冻食品的加工中能增加抗氧剂的性能，抑制酶活性，延长食品保存期。

金属清洗

柠檬酸是通过微生物发酵生产的有机酸，在洗涤剂生产当中进行应用比较广泛，其自身的特异性以及螯合作用发挥起到了积极作用。柠檬酸在实际的使用过程中，有着良好的性能体现，主要就是在安全性方面比较突出，制备柠檬酸的原料都是来源于粮食，这是安全的食品级微生物。柠檬酸的使用对环境不会造成影响，在微生物以及热等作用下比较容易降解，其自身的螯合能力也比较强，主要及时柠檬酸盐对锰离子以及铁离子等有着比较强的螯合能力，使用效果也比较突出。洗涤剂中的柠檬酸使用性能中的缓蚀性也比较突出，酸洗作为化学清洗中的一个比较重要的环节，和无机酸相比较而言，柠檬酸的酸性相对比较弱，所以对设备所产生的腐蚀性也比较小，柠檬酸清洗的安全可靠性比较强，废液也比较容易处理，对人体不会造成危害。

（1）柠檬酸清洗机理

柠檬酸对金属腐蚀小，是一种安全清洗剂，由于柠檬酸不含有Cl-，故不会引起设备的应力腐蚀，它能够络合Fe3+，削弱Fe3+对腐蚀的促进作用。

柠檬酸可溶解氧化铁和氧化铜，生成柠檬铁、铜的络合物，如果采用氨化的柠檬酸溶液，能生成溶解度很大的柠檬酸亚铁氨和柠檬酸高铁络合物，清洗效果非常好，柠檬酸以除铁锈为主，所以主要用于清洗新建的锅炉，柠檬酸与氨基磺酸、羟基乙酸或甲酸混用，可用来清洗锅炉中的钙镁垢和铁锈，柠檬酸与乙二胺四乙酸（EDTA）混用，可用来清洗过热器。

柠檬酸及其衍生物以其特殊的理化性能，在化学清洗等许多领域都有很广阔的用途。

（2）柠檬酸清洗管道

这是针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，产生水流震荡，使水管内的陈年积垢剥离脱落，让水管畅通清洁。

（3）复配表面活性剂清洗燃气热水器

柠檬酸、AES和苯并三氮唑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℃～8℃。

（4）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20min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。

精细化工领域

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、乳霜、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，防止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；提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂；可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂。柠檬酸-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SO2污染严重。柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对SO2吸收率高等原因，是极具开发价值的脱硫吸收剂。

在传统的染色整理工艺中， 整理通常是在染色之后进行的。由于整理中的交联处理，常常会导致色牢度和色差的问题，特别是选用还原牲催化剂时，这种现象更加明显。用一步法对织物进行处理，不仅可以降低成本、缩短生产时间，而目可以避免色牢度及色差问题。目前染色整理同步进行主要用于棉、棉的混纺织物、丝、毛和粘胶纤维。 这些纤维共同的特征是需要通过整理来提高其服用性能； 染色整理一步法和两步法均获得了较好的整理效果，但一步法更能节省能源、工艺简单，污染小，因此具有好的发展前景。

柠檬酸可作为无甲醛染色整理剂。三乙醇胺可以防止柠檬酸在织物焙烘过程中分解、脱水生成不饱和多元羧酸，从而有效地抑制了织物的泛黄现象。

柠檬酸酯类，已经美国食品和药物管理局批准，作为食品包装用的聚氯乙烯及纤维素塑料薄膜的无毒增塑剂。乙酰化、丁酰化柠檬酸酯可用于甲基丙烯酸甲酯聚合物的发泡剂、丙烯酰胺的稳定剂、聚酰胺黏合剂的引发剂、聚氯乙烯的增塑剂等。特别是柠檬酸丁酯和乙酰化柠檬酸三丁酯，是举世公认的无毒增塑剂。本身除无毒外，在相容性，耐抽出性，低挥发性等方面性能更为优越。如乙酰化柠檬酸三己酯、丁酰化柠檬酸三丁酯可用于生产卫生要求高的成分输血管与导管等。

杀菌及凝血过程

柠檬酸与80℃温度联合作用具有良好杀灭细菌芽孢的作用，并可有效杀灭血液透析机管路中污染的细菌芽孢。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。枸橼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。

动物养殖

柠檬酸在机体三羧酸循环中由乙酰辅酶A和草酰乙酸羧合而成，参与体内糖、脂肪和蛋白质代谢。 天然的柠檬酸存在于植物（如柠檬、柑橘、菠萝等）果实和动物的骨骼、肌肉、血液中，人工合成则通过砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵制得。 在配合饲料中添加柠檬酸可消毒，预防霉变，防止沙门氏菌等感染动物饲料。 动物采食柠檬酸可减少病原体的增殖和抑制有毒代谢产物产生，提高动物应激力。 

（1）提高采食量促进营养物质消化吸收

日粮中添加柠檬酸，可以改善日粮的适口性。柠檬酸可以直接刺激口腔内的味蕾细胞，使唾液分泌增多，起到调味剂的作用，增强动物食欲，从而提高动物的采食量。日粮中添加柠檬酸可使日粮pH降低，动物采食后，胃内酸度下降，无活性的胃蛋白酶原转化为有活性的胃蛋白酶，或直接刺激消化酶的分泌；另外，酸性食糜进入小肠后，刺激小肠分泌肠抑胃素，使之反射性抑制胃蠕动，延缓胃排空的时间，使食糜通过肠道的时间增长，促进营养物质的消化。

（2）促进肠道菌群健康

有机酸可以进入细菌的细胞壁，使细菌内部和外部出现pH梯度变化，抑制细菌生长。常见的几种病原菌生长的适宜pH均是中性偏碱， 如大肠杆菌适宜的pH为6.0～8.0，链球菌为6.0～7.5，而乳酸菌等益生菌宜于酸性环境繁殖。柠檬酸使胃肠道内pH下降， 肠道内乳酸菌等益生菌得到良好的生长条件，从而维持畜禽消化道中微生物菌群的正常平衡。

（3）增强机体抗应激和免疫能力

免疫活性细胞，即T淋巴细胞和B淋巴细胞，对机体起着免疫监视作用。研究表明，肉鸡饲喂柠檬酸可使免疫活性细胞具有较高的密度，使鸡处于较好免疫状态，可抑制肠道致病菌繁殖和预防传染病的发生。

（4）作防霉剂和抗氧化剂

柠檬酸是一种天然防腐剂。由于柠檬酸可降低饲料的pH，有害微生物的增殖及毒素的产生受到抑制，有明显的防霉作用。作抗氧化剂的增效剂，将柠檬酸与抗氧化剂混合使用，可提高抗氧化效果，阻止或延缓饲料氧化， 提高配合饲料的稳定性并延长贮存期。