柠檬酸（CAS 77-92-9）——绿色化学与食品级应用指南
柠檬酸 (CAS 77-92-9) — 性质与应用完整指南
类别：有机酸 / 食品添加剂 | 分子式：C₆H₈O₇ | 分子量：192.12 g/mol
什么是柠檬酸？
柠檬酸 (CAS 77-92-9) 是一种有机酸/食品添加剂，分子式为 C₆H₈O₇，分子量为 192.12 g/mol。
IUPAC 系统名称为 2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸。
外观为 白色结晶粉末或颗粒。
物理和化学性质
| 性质 | 数值 | 来源 |
|---|---|---|
| CAS 号 | 77-92-9 | |
| 分子式 | C₆H₈O₇ | |
| 分子量 | 192.12 g/mol | |
| IUPAC 名称 | 2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸 | |
| 外观 | 白色结晶粉末或颗粒 | |
| 熔点 | 153–159 °C | |
| 沸点 | 高于 175 °C 时分解 | |
| 密度 | 1.665 g/cm³ |
绿色化学优势
柠檬酸作为绿色化学典范
柠檬酸比几乎所有其他大宗化学品更全面地体现了绿色化学的十二项原则。其生产、使用和环境归宿在每一个阶段都符合可持续化学的理念。
原则 7 — 使用可再生原料：柠檬酸是通过丝状真菌黑曲霉发酵葡萄糖、蔗糖或糖蜜进行工业生产的。原料完全基于生物质——玉米淀粉水解液、甘蔗糖蜜或甜菜汁——并且不消耗石化资源。全球年产量超过 200 万公吨，全部通过发酵生产，使柠檬酸成为工业生物技术中产量最大的产品之一。
原则 3 — 危险性较小的化学合成：发酵过程在接近环境温度 (28–32 °C) 和常压的水介质中进行。唯一的化学计量输入是碳水化合物原料、氧气（来自空气鼓泡）和无机营养素（硝酸铵、硫酸镁、磷酸钾）。生产或纯化过程中不使用有机溶剂，产品通过简单的沉淀法以柠檬酸钙形式分离，然后用硫酸酸化以再生柠檬酸并沉淀硫酸钙（石膏）。
原则 10 — 降解设计：柠檬酸是三羧酸（Krebs）循环中的关键代谢物，该循环是所有需氧生物体中普遍存在的能量获取途径。当释放到环境中时，它会通过自然代谢途径迅速生物降解为二氧化碳和水。它在土壤和地表水中的半衰期以小时到天计。它不会生物累积、持久存在或产生有毒转化产物——实际上，它是微生物的食物。
原则 4 — 设计更安全的化学品：柠檬酸对大鼠的急性经口 LD₅₀ 为 3,000–5,000 mg/kg，属于实际无毒（GHS 类别 5 或未分类）。它被美国 FDA 认定为 GRAS（一般认为安全），可用于食品，除现行良好生产规范外无上限。这一安全性特征使其能够直接用作食品添加剂、药物辅料和个人护理成分，而无需像合成替代品那样进行广泛的毒性测试。
原则 1 — 预防（减少废物）：作为除垢和清洁剂，柠檬酸替代了会产生腐蚀性废液的强无机酸（盐酸、磷酸、氨基磺酸）。柠檬酸清洁产生可生物降解、无毒的废水。其螯合能力（三个羧酸基团和一个羟基基团提供六齿金属配位）使得金属清洁所需的酸浓度低于非螯合性无机酸。
主要应用
- 食品和饮料酸度调节剂（主要市场）：全球约 70% 的柠檬酸产量用于食品和饮料行业，作为酸度调节剂、风味增强剂和防腐剂。其清爽的酸味特征使其成为软饮料（可乐、柠檬-青柠、水果味）、糖果、果酱、果冻和乳制品的首选酸味剂。通过其三个 pKa 值 (3.13, 4.76, 6.40)，它在 pH 3–6 范围内起到缓冲作用，提供持久的酸味和微生物稳定性。柠檬酸还能螯合催化氧化酸败和颜色降解的微量金属（Fe, Cu），从而在不使用合成抗氧化剂的情况下延长产品保质期。
- 药物辅料和泡腾制剂：柠檬酸与碳酸氢钠结合形成用于抗酸片、维生素 C 补充剂和镇痛制剂的泡腾对。与水接触后，酸碱反应产生二氧化碳，从而分散活性成分并掩盖不良味道。柠檬酸还用作眼科溶液、注射制剂和口服糖浆中的缓冲剂，以维持 pH 稳定性。其钙螯合特性被用于血液采集和储存用的抗凝枸橼酸葡萄糖 (ACD) 和枸橼酸磷酸葡萄糖 (CPD) 溶液中，其中枸橼酸盐结合离子化钙并抑制凝血级联反应。
- 绿色除垢和清洁剂：柠檬酸通过酸溶解和螯合作用有效溶解碳酸钙（水垢）、铁锈（氧化铁）和皂垢。加热至 60–80 °C 的 5–10% 水溶液可去除锅炉水垢、咖啡机沉积物和浴室矿物质堆积物。它是浓缩咖啡机、洗碗机和洗衣机“绿色”除垢产品中的活性成分。与基于盐酸的除垢剂不同，柠檬酸在典型使用浓度下不会腐蚀不锈钢，并且其废液对化粪池系统是安全的。
- 可生物降解聚合物中的交联剂：柠檬酸用作多糖和蛋白质基材料的无毒、生物基交联剂。三个羧酸基团可以与纤维素、淀粉、壳聚糖和聚乙烯醇上的羟基形成酯键，从而产生交联网络，提高机械强度、降低水溶性并赋予抗菌性能。柠檬酸交联的淀粉薄膜和涂层正在被开发为石油衍生塑料的可生物降解包装替代品。交联反应是热活化的 (120–150 °C)，不需要有机溶剂或有毒催化剂。
常见问题解答
柠檬酸的 CAS 号是多少？
CAS 登记号为 77-92-9。此唯一标识符已在化学文摘社注册，是科学文献、监管文件和商业交易中化学物质鉴定的权威参考。从任何供应商订购柠檬酸时，指定 CAS 号可确保您收到正确的化合物，无论命名方式如何变化。
柠檬酸的分子量是多少？
根据分子式 C₆H₈O₇，分子量为 192.12 g/mol。该值是根据组成元素的标准原子量计算得出的，代表一摩尔该化合物的质量。对于合成规划，请使用此值计算摩尔当量并制备已知浓度的溶液。
柠檬酸有什么用途？
柠檬酸主要用作有机合成及相关化学过程中的有机酸/食品添加剂。具体应用取决于特定的研究或工业背景。有关详细的应用信息，请参阅上面的产品部分，或参考供应商的技术文档和已发表的合成方案。
柠檬酸应如何储存？
将柠檬酸储存在阴凉、干燥、通风良好的区域，远离不相容物质，包括强氧化剂、强酸和火源。不使用时保持容器密闭。请务必咨询特定供应商的安全数据表 (SDS)，以获取最准确和最新的储存建议，因为条件可能因纯度等级和配方而异。
我在哪里可以买到柠檬酸？
柠檬酸 (CAS 77-92-9) 可从主要化学品供应商处获得。供货情况、价格和纯度等级因供应商和地区而异。请查看 科弘生物 的产品采购部分，或联系我们的销售团队以获取采购协助和批量报价。
商业柠檬酸的纯度是多少？
商业柠檬酸通常可从主要化学品供应商处以 ≥97% 的纯度获得。对于制药生产和分析标准等专业应用，可能提供更高纯度 (≥99%)。在关键应用中使用前，请务必与供应商核实具体的纯度等级和分析证书 (CoA)。
购买渠道
柠檬酸可在 科弘生物 目录中找到。
来源清单
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- id: type: database label: "科弘生物 DB" url: "https://chem.xin/product/77-92-9" accessed: "2026-06-19" data_claimed: ["Product status in 科弘生物 catalog"]
生成日期：2026-06-19 | 所有注释、代码均由 structured_writer.py 强制执行