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柠檬酸作为酸味剂广泛应用于各种饮料和以及果汁的生产，使产品的酸味清爽可口，并有果味的香甜。柠檬酸本身是果汁的天然成分之一，不仅赋予饮料水果风味，而且具有增溶和缓冲以及抗氧化等作用。柠檬酸作pH值的调整剂，可使其pH值降低，抑制腐败微生物的繁殖。一般当pH值小于5.5时，大部分腐败细菌可被抑制。如当葡萄或其他酿酒原料成熟过度而酸度不足时，可以用柠檬酸调节，以防止所酿造的酒口味单薄，同时还有抗氧化和保护色素的作用，以保护果汁的新鲜感和防止变色。
此外柠檬酸作抗氧化剂的增效剂，如在切去皮后的果蔬原料中加入浓度为0.1%的抗坏血酸溶液可防止原料氧化褐变。通常以柠檬酸作为增效剂，以控制酚酶的活力，防止酶褐变。如添加柠檬酸可以改善冰激凌的口味，增加乳化稳定性，防止氧化作用。在果酱和果冻中同样可以增进风味，并有抗氧化作用。如各种肉类和蔬菜在腌制加工时，加入或涂上柠檬酸可以改善风味，除腥去臭，抗氧化。柠檬酸还可作为香料稳定剂添加到许多食品包装材料中去，起到保鲜除异味作用，如将添加1%柠檬酸等聚乙烯制成的膜用于包装鱼及其腌制品，三天后能明显降低异味。

自然界中柠檬酸广泛存在于柠檬和橙以及桔子等水果中。工业生产主要采用合成法和发酵法，而工业上使用的柠檬酸多由黑曲霉发酵法生产。其主要性状特点有以下几点：
1、溶解性好,柠檬酸易溶于水和乙醇以及乙醚。柠檬酸在水中的溶解度很大,此外，柠檬酸和其衍生物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、酸味，温和芳香，在所有有机酸中是可口的，并能与多种香料混合产生清爽的酸味，故事用于许多食品。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。
3、螯合力强，柠檬酸由于含有三个羧基故可形成三种形式的盐，但除碱金属盐外，其他盐大多不溶或难溶于水。它还有一种奇特的性质，就是在冷水中比在热水中易溶。
4、能与碱或盐组成缓冲剂，如与磷酸氢二钠以不同比例混合，可得到多种缓冲液。
5、毒性小，在人体内柠檬酸为三羧酸循环的重要中间体，对人体不会造成伤害。

柠檬酸是食品加工业中很重要的食品添加剂，也广泛应用于医药和染料及其他工业。柠檬酸生产有两条途径，一条是以淀粉及糖类为原料，用微生物发酵方法来制取；另一条是从含酸分丰富的原料中提取，特别是在果品加工中进行综合利用如制梅胚后排出的咸酸汁液，其含酸量可达4至5%，制柑橘胚后排出的咸酸汁液都是提取柠檬酸很好原料。其主要提取工艺有以下几步：
原料澄清过滤：橘汁和梅汁中含有不少果胶及杂质，需进行澄清，促进杂质沉淀，然后用压滤机压滤。
中和：可用碳酸钙或石灰中和，要预先调成浆状进行，好加入15%碳酸钙中和。具体做法是：把橘汁、梅汁等咸酸水加热至75摄氏度时，逐渐加入碳酸钙乳浆，继续加热2小时，初温控制在5摄氏度左右，后可升高到100摄氏度，至溶液呈青绿色时，即表示已完成中和反应。然后静置沉淀，此沉淀即为果酸钙。
除盐：所得柠檬酸钙含有盐分，可用清水洗涤，加热至70—80摄氏度，反复多次，直至盐分除净为止，干燥备用。
酸解脱色：柠檬酸钙浆液加热至60至70摄氏度，加入浓度为35%的硫酸，沸腾3小时左右，待柠檬酸钙分解完成，即静置沉淀，上层清液为柠檬酸溶液。将暗红色的柠檬酸用1—2%活性炭脱色半小时，则得无色清液。
浓缩和晶析：将无色柠檬酸液进行浓缩，至固形物含量75%时，于结晶缸内静置结晶。4—5天可完成晶析。
离心和干燥：柠檬酸结晶还含有一定水分和杂质，需用离心机除去。然后在75摄氏度下干燥到含水量达1%以下，后通过过筛分级以及包装即为成品。

在室温下，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、味极酸 ，它可以以无水合物或者一水合物的形式存在：柠檬酸从热水中结晶时，生成无水合物；在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78℃时一水合物会分解得到无水合物。在15℃时，柠檬酸也可在无水中溶解。

菌种的培养
在柠檬酸的工业生产中都采用微生物发酵法，而有的只有几种曲霉菌和酵母菌，其中黑曲霉菌是工业中具有竞争力的菌种，酵母中竞争力强的有解脂假丝酵母和季也蒙赤酵母等。
黑曲霉是在琼脂上培养的，在琼脂上成局限菌落，在室温下培养10~14天，成为丰富密集的孢子梗，菌落为黑色，有时也为深褐黑色。考虑到柠檬酸生产菌应具有产酸能力强和耐柠檬酸浓度高的特点，可采用酸性滤纸法、变色圈法和单孢子移植法将黑曲霉分离出来，以避免其他杂菌干扰，使其成为生产柠檬酸用黑曲霉。
酵母的培养可用于柠檬酸生产的酵母有解脂假丝酵母和季也蒙假丝酵母2种。前者有很强的分解脂肪的能力，较好的炭源是正烷烃。后者可由烷烃发酵生成柠檬酸，也可由糖类发酵生成柠檬酸，酵母发酵pH值为3.5~4.0。

处理柠檬酸生产废水比较常见的处理方法为生物法，生物法又分为厌氧生物法和好氧生物法在国外处理柠檬酸生产废水的主要方法为式厌氧污泥床，其处理废水的步骤如下。使废水在经过反应器底部之后进入到内筒，然后废水不断上升直至达到反应器的水分布器，再利用虹吸管将废水导入驯化好的污泥中，不断进行混合，将废水里的有机物分解成沼气，利用三相分离器将沼气、污泥与水分离并各自排出。