| 词条 | 柠檬酸 |
| 释义 | § 简介 柠檬酸立体分子结构 柠檬酸， 又称枸橼酸，学名2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，化学式为C6H8O7，是一种重要的有机酸，为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味极酸，在潮湿的空气中微有潮解性。 柠檬酸在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体，用于制造汽水、糖果等，也用作金属清洁剂，媒染剂等。柠檬酸广泛分布于植物界中，如在柠檬、醋栗、覆盆子、葡萄汁等中，可从植物原料中提取，也可由糖进行柠檬酸发酵制得。[1] 由于柠檬酸具刺激作用，接触者可能引起湿疹。柠檬酸粉体与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。 § 天然分布 天然柠檬酸在自然界中分布很广，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。 很多种水果和蔬菜，尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸，特别是柠檬和青柠——它们含有大量柠檬酸，在干燥之后，含量可达8%（在果汁中的含量大约为47g/L）。在柑橘属水果中，柠檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005 mol/L和柠檬和青柠的0.30 mol/L之间。这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。 § 物理性质 外观 一水柠檬酸晶体 柠檬酸为无色半透明晶体，或白色颗粒，或白色结晶性粉末，无臭，虽有强烈酸味但令人愉快，稍有一点后涩味。它在温暖空气中渐渐风化，在潮湿空气中微有潮解性。 溶解性 溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿，水溶液显酸性。柠檬酸其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。 结晶形式 柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7，也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7·H2O、C6H8O7·H2O或C6H8O7·2H2O。结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。商品柠檬酸主要是无水柠檬酸和一水柠檬酸。 一水柠檬酸是由低温（低于36.6℃）水溶液中结晶析出，经分离干燥后的产品，分子量210.14，含结晶水量为8.58%，熔点70～75℃，密度=1.542。20℃下，100g水中可溶解无水物147g。放置在干燥空气中时，处于晶体晶格中的结晶水逸出而风化。一水柠檬酸晶体缓慢加热时，先在50～70℃开始失水，70～75℃晶体软化，开始熔化。加热到130℃时完全丧失结晶水，最后在135～152℃范围内完全熔化。一水柠檬酸剧烈加热时，在100℃熔化，结块变为无水柠檬酸，继续加热很精确地在153℃熔化。一水柠檬酸晶体为斜方棱晶，晶体较大。 无水柠檬酸是由高温（高于36.6℃）水溶液中结晶析出的。一水柠檬酸转变为无水柠檬酸的临界温度为36.6±0.15℃。无水柠檬酸分子量192.14，熔点153℃。无水柠檬酸晶体形态为单斜晶系的棱形-双菱锥体。[2] § 化学性质 从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。加热至175 °C时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H 可以电离； 加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。 柠檬酸是在生物化学上将脂肪、蛋白质和糖转化为二氧化碳的过程中的重要化合物。 这些化学反应是几乎所有代谢的核心反应，并且为高等生物提供能量。汉斯·阿道夫·克雷布斯因为发现这一系列反应获得了1953年诺贝尔生理学或医学奖。这一系列反应称作“柠檬酸循环”、“三羧酸循环”或“克氏循环”。[3] § 生产简史 世界生产史 柠檬酸 柠檬酸的发现始于8世纪伊朗炼金术士贾比尔。 1784年，C.W.舍勒首次从柠檬汁中结晶分离出柠檬酸。 1890年，意大利柠檬汁工厂开启了柠檬酸的制造工业。 1893年，C.韦默尔发现青霉菌可以以糖类为原料制造柠檬酸。 1917年，美国食物化学家詹姆斯·柯里发现某些类型的黑曲霉可以高效地制造柠檬酸。两年后，辉瑞利用这一技术开始进行柠檬酸的制造。 1923年美国菲泽公司建造了世界上第一家以黑曲霉浅盘发酵法生产柠檬酸的工厂。 1950年前，柠檬酸采用浅盘发酵法生产。 1952年美国迈尔斯试验室采用深层发酵法大规模生产柠檬酸。 此后，深层发酵法逐渐建立起来。深层发酵周期短，产率高，节省劳动力，占地面积小，便于实现仪表控制和连续化，成为柠檬酸生产的主要方法。[4] 中国发展 1942年，汤腾汉用发酵法制取柠檬酸是为中国最早记录。 1952年陈声等开始用黑曲霉浅盘发酵制取柠檬酸。 1966年，天津市工业微生物研究所、上海市工业微生物研究所相继开展用黑曲霉进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究，并获得成功，从而确定了中国柠檬酸生产的这一主要工艺路线。薯干粉深层发酵柠檬酸，原料丰富，工艺简单，不需添加营养盐，产率高，是中国独特的先进工艺。 1970年，天津、上海、沈阳、常州等地研究单位利用解脂假丝酵母(candida lipolytica)进行石蜡油（正构烷烃）发酵生产柠檬酸的试验。 1979年徐子渊等筛选出一株对氟乙酸敏感的变异株解脂假丝酵母，其乌头酸水合酶的活性很低，柠檬酸的生成比例从原来的50％提高至80％，从而提高了石油发酵柠檬酸的产率。 柠檬酸工业 在柠檬酸发酵技术领域，由于高产菌株的应用和新技术的不断开拓，柠檬酸发酵和提取收率都有明显提高，每生产1t柠檬酸分别消耗2.5～2.8t糖蜜，2.2～2.3t薯干粉或1.2～1.3t蔗糖。随着生物技术的进步，柠檬酸工业有了突飞猛进的发展，全世界柠檬酸年产量已达0.4Mt。 § 生产方法 柠檬酸发酵工艺 柠檬酸生产工艺分为水果提取法，化学合成法和生物发酵法三种。 水果提取法 柠檬酸从柠檬、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取。此法提取的成本较高，不利于工业化生产。 化学合成法 这种方法的是以丙酮，二氯丙酮或乙烯酮的为原料的化学合成。此法工艺复杂，成本高，安全性低。 生物发酵法 将黑曲霉被放入含有蔗糖或葡萄糖的培养基中进行培养，以生产柠檬酸。糖类的来源包括玉米浆、糖蜜发酵液、玉米粉的水解产物或其他廉价的糖类溶液。在去除霉菌之后，向剩余的溶液中加入氢氧化钙，使柠檬酸反应生成柠檬酸钙沉淀，分离出沉淀之后再加入硫酸就可以得到柠檬酸。[4] § 主要用途 柠檬酸是有机酸中第一大酸，由于物理性能、化学性能、衍生物的性能，是广泛应用于食品、医药、日化等行业最重要的有机酸。 用于食品工业 因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。在所有有机酸的市场中，柠檬酸市场占有率70%以上。一分子结晶水柠檬酸主要用作清凉饮料、果汁、果酱、水果糖和罐头等的酸性调味剂，也可用作食用油的抗氧化剂。 用于化工 柠檬酸用作化学试剂 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。 用于纺织业 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，可以迅速和沉淀金属离子，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。柠檬酸和改性柠檬酸可制成一种无甲醛防皱整顿剂，用于纯棉织物的防皱整理。不仅防皱效果好，而且成本低。 用于环保 柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫。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。 用于禽畜生产 在仔猪饲料中添加柠檬酸，可以提早断奶，提高饲料利用率5％～10％，增加母猪产仔量。在生长育肥猪日粮中添加1％～2％柠檬酸，可提高日增重，降低料肉比，提高蛋白质消化率，降低背脂厚度，改善肉质和胴体特性。柠檬酸稀土是一种新型高效饲料添加剂，适用于猪、鸡、鱼、虾、牛、羊、兔、蚕等各种动物，具有促进动物生长，改善产品品质，提高抗病能力及成活率，提高饲料转化率，缩短饲喂周期等特点。 用于化妆品 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。角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解等。 用于杀菌 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。享有“西餐之王”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，不仅美味爽口，也能增进食欲。 用于医药 柠檬酸具有收缩、增固毛细血管并降低其通透性的作用，还能提高凝血功能及血小板数量，缩短凝血时间和出血时间，具有一定的止血作用。制药工业用作医药清凉剂，测血钾。[5] § 食用注意 柠檬酸作为食品添加剂 柠檬酸为食用酸类，可增强体内正常代谢，适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好，并可促进食欲。虽然柠檬酸对人体无直接危害，但它可以促进体内钙的排泄和沉积，如长期食用含柠檬酸的食品，有可能导致低钙血症。儿童表现有神经系统不稳定、易兴奋、植物神经紊乱；大人则为手足抽搐、肌肉痉挛，感觉异常，瘙痒及消化道症状等。 基于柠檬酸对钙的代谢可产生的影响，经常食用罐头、饮料、果酱、酸味糖果的人们，特别是孩子，要注意补钙，多喝生奶、鱼头、鱼骨汤、吃些小虾皮等，以免导致血钙不足而影响健康，胃溃疡、胃酸过多、龋齿和糖尿病患者不宜经常食用柠檬酸。柠檬酸不能加在纯奶里，否则会引起纯奶凝固。[5] |
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