柠檬酸、酒石酸性能指标

1.柠檬酸

中文别名：枸橼酸，3-羟基-3-羧基-1,5-戊二酸，2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸

英文名称：citric acid; 2-hydroxy-1, 2, 3-propanetricarboxylic acid; citric acid, anhydrous,USP grade 1,2,3-propanetricarboxylic acid，2 hydroxy-citric acid，anhydrous，USP grade;citricacid anhydrous;citric acid anhydride;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate

分子式：C6H8O7·H2O

(1)性能指标

(2)生产原料与用量

(3)合成原理已经证明，糖质原料生成柠檬酸的生化过程中，由糖变成丙酮酸的过程与酒精发酵相同，亦即通过E-M途径(二磷酸己糖途径)进行酵解。然后丙酮酸进一步氧化脱羧生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸缩合成为柠檬酸并进入三羧循环途径。

柠檬酸是代谢过程中的中间产物。在发酵过程中，当微生物体内的乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶活性很低、而柠檬酸合成酶活性很高时，才有利于柠檬酸的大量积累。

(4)生产工艺流程(参见图7-24，图7-25)

①种母醪制备将浓度为12%～14%的淀粉浆液放入已灭菌的种母罐D103中，用表压为98kPa的蒸汽蒸煮糊化15～20min，冷至33℃，接入黑曲霉菌N-588的抱子悬浮液，温度保持在32～34℃，在通无菌空气和搅拌下进行培养，约5～6d完成。

图7-24柠檬酸生产工艺流程

图7-25柠檬酸提纯工艺步骤及参数

②发酵在拌合桶D101中加入甘薯干粉和水，制成浓度为12%～14%的浆液，泵送到发酵罐D102中，通入98kPa的蒸汽蒸煮糊化15～25min，冷至33℃，按8%～10%的接种比接入种醪，在33～34℃下搅拌，通无菌空气发酵。发酵过程中补加CaCO3控制pH=2～3，约5～6d发酵完成。

③发酵液中除柠檬酸和大部分水分外尚有淀粉渣和其他有机酸等杂质，故应继续进行脱色、提取、纯化。其提纯工艺过程参见图7-24，工艺步骤及参数如图7-25所示。

(5)产品用途柠檬酸是有机酸中第一大酸，是广泛应用于食品、医药、日化等行业最重要的有机酸。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，到目前还没有一种可以取代柠檬酸的酸味剂。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。同时改善食品的感官性状，增强食欲和促进体内钙、磷物质的消化吸收。无水柠檬酸大量用于固体饮料。柠檬酸的盐类如柠檬酸钙和柠檬酸铁是某些食品中需要添加钙离子和铁离子的强化剂。柠檬酸的酯类如柠檬酸三乙酯可作无毒增塑剂，制造食品包装用塑料薄膜，是饮料和食品行业的酸味剂、防腐剂。

2.酒石酸

中文别名：2,3-二羟基丁二酸，二羟基琥珀酸

英文名称：tartaric acid

分子式：C4H6O6

(1)性能指标

异构体及性能：酒石酸分子中有两个不对称碳原子，故有3种光学异构体，即左旋酒石酸或L-酒石酸、右旋酒石酸或D-酒石酸、内消旋酒石酸。等量的左旋酒石酸与右旋酒石酸混合得外消旋酒石酸或DL-酒石酸。天然酒石酸是右旋酒石酸。工业上生产量最大的是外消旋酒石酸。D型酒石酸为无色透明结晶或白色结晶粉末，无臭，味极酸，相对密度1.7598。熔点168～170℃。易溶于水，溶于甲醇、乙醇，微溶于乙醚，不溶于氯仿。 DL型酒石酸为无色透明细粒晶体，无臭味，极酸，相对密度1.697。熔点204～206℃ , 210℃分解。溶于水和乙醇，微溶于乙醚，不溶于甲苯。酒石酸在空气中稳定。无毒。

(2)生产原料与用量

(3)合成原理酒石酸具有两个相互对称的手性碳，具有三种旋光异构体;有二个不对称碳原子，有3种立体异构体，即：右旋型(D型，L型)、左旋型(L型，D型)、内消旋型。通常，外消旋型酒石酸又称为葡萄酸。右旋型酒石酸以游离的或K盐、Ca盐、Mg盐的形态广泛分布于高等植物中，特别是多存在于果实和叶中。在制造葡萄酒时，会沉积大量酒石(氢钾盐)。另外，在霉菌和地衣类中也常见到它的存在。分离到的酒石酸发酵细菌(Gluconobacter suboxydans的变异菌株)，在体内是通过葡萄糖氧化分解，经由5-酮葡萄糖酸，在形成羟基乙酸的同时形成酒石酸。酒石酸铵受微生物作用，可变成琥珀酸，因此，工业上用酒石酸作为生产琥珀酸的原料，巴斯德(L. Pasteus)曾以酒石酸作为研究天然物质旋光性的材料，在历史上是很有名的。

等量右旋酒石酸和左旋酒石酸的混合物的旋光性相互抵消，称为外消旋酒石酸。各种酒石酸均是易溶于水的无色结晶。

右旋酒石酸存在于多种果汁中，工业上常用葡萄糖发酵来制取。左旋酒石酸可由外消旋体拆分获得，也存在于马里的羊蹄甲的果实和树叶中。外消旋体可由右旋酒石酸经强碱或强酸处理制得，也可通过化学合成，例如由反丁烯二酸用高锰酸钾氧化制得。内消旋体不存在于自然界中，它可由顺丁烯二酸用高锰酸钾氧化制得。

工业上，L-酒石酸的主要甚至唯一来源仍然是天然产物。葡萄酒酿造工业产生的副产物酒石，通过酸化处理即可制得L-酒石酸。意大利是世界上L-酒石酸的最大生产国，这跟该国造葡萄酒的规模不无关系。

外消旋酒石酸在工业上是通过马来酸酐与双氧水作用后水解制得。

图7-26 酒石酸生产工艺流程

(4)生产工艺流程(参见图7-26)在反应釜D101中按比例加入水和顺丁烯二酸酐及催化剂钨酸，加热至65～75℃，逐渐滴加双氧水，反应8h后浓缩，用活性炭经L101脱色，再经过滤、冷却结晶、过滤、干燥等后处理而得产品。后处理的工艺流程及说明参见图7-24及图7-25。

(5)产品用途在自然界中酒石酸以钙盐和钾盐存在，以葡萄中含量较高。其酸味为柠檬酸的1. 2～1. 3倍，风味独特，可用于特殊风味罐头食品，与柠檬酸并用可制作酸苹果等一些特殊酸味食品;加入酒中可增加酒香味，使酒晋级;在清凉饮料中用量为0.1%～0.2%，且不单独使用，常与柠檬酸、苹果酸混合使用;糖果中用量可达2%左右。