E202 柠檬酸

E202  柠檬酸

一、化学结构与理化性质

柠檬酸（citric acid）又名枸椽酸、一羟基丙三羧酸，化学名为2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，属于脂肪族有机酸。分子式为C6H8O7，分子量为192.12，CAS号为77-92-9。

柠檬酸的化学结构

常见的柠檬酸有液体和固体2种形式。液体柠檬酸的密度为1.542g/ cm3（18℃）。固体柠檬酸为无色透明斜方晶系晶体颗粒或白色结晶性粉末，结晶形态因结晶条件不同而不同，既有无水柠檬酸C6H8O7，也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7?H2O、C6H8O7?H2O或C6H8O7?2H2O。固体柠檬酸无嗅、有很强的酸味，熔点153℃，密度1.665g/ cm3，在水中的溶解度133g/100ml（20℃）。柠檬酸溶于水、乙醇和乙醚。水溶液呈酸性，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，可与酸、碱、甘油等发生反应。柠檬酸常被用做香料或调味剂。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  柠檬酸的广泛分布于红薯、玉米、马铃薯、甘蔗、甜菜、糖、菜子油等农副产品，以及柑、橘、葡萄等果类中。

生产制备方法  柠檬酸的生产有2条途径，一条是以淀粉及糖类（如地瓜粉渣、玉蜀黍、甘蔗等）为原料，用微生物发酵方法来制取。另一条是从含柠檬酸丰富的原料中提取。

三、分析方法

GB

GB/T 8269-2006  滴定法、比色法食品添加剂柠檬酸含量测定。

AOAC 

AOAC 932.05  重量法 牛奶中的柠檬酸。

AOAC 986.13  色谱法 蔓越橘混合果汁和苹果汁中的奎尼酸，苹果酸和柠檬酸。

AOAC 976.15  比色法 干酪中的柠檬酸。

AOAC 920.126  重量法 干酪中的柠檬酸。

AOAC 932.07  重量法 奶粉中的柠檬酸。

AOAC 950.17  重量法 无酒精饮料中的柠檬酸。

AOAC 955.28  重量法 面包中的柠檬酸。

AOAC 985.11  酶法 葡萄酒中的柠檬酸。

其他

ISO 2963:1997（E）  酶法 奶酪和加工奶酪制品柠檬酸含量的测定。

四、生理功能及作用

促进矿物质的吸收  一些矿物质在碱性环境中易形成不溶性的盐而极难被吸收。柠檬酸在降低胃肠道内容物pH的同时，可作为配位体，与食物的矿物质发生螯合作用促进肠道对矿物元素的吸收。体外研究在25℃时，柠檬酸与Ca2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+等离子形成稳定的、生物学效价较高的配位化合物，从而促进它们的吸收和保留。此外，亦能提高磷的利用率。

改善血脂和血糖代谢  柠檬酸（40mg/L）可减少人脐静脉内皮细胞LDL的释放，降低血脂[1]。柠檬酸可促进体内三羧酸循环的顺利进行，使葡萄糖分解完全，血糖得以降低。

促进新陈代谢，帮助消化吸收  柠檬酸可降低体液酸性物质的浓度、促进新陈代谢、恢复细胞活力，有助于减少抑制尿酸生成，预防和减缓痛风病情尿酸引起的疼痛。柠檬酸可促进引起恶醉的乙酰基乙醛的代谢和排出，使肝免受酒精之害。柠檬酸还有助于营养的吸收，有助于药物、化学物质及肝炎和脂肪肝等引起的肝功能损伤的康复，能促进肾结石的排出及肾病症状的改善。

其他  对皮肤病病人有保健作用，还可防治失眠与便秘。

五、安全性研究

人群资料[2]

给予肾结石病人每天15g药物柠檬酸钠或柠檬酸钾，不会引起任何明显的副作用，但服用柠檬酸镁的81名病人中有22名出现胃肠功能紊乱（腹泻、不消化、反胃、烧心感），而服用柠檬酸钾的75名病人有7位出现上述症状。

10名男子4天摄入10%的柠檬酸钠溶液，总量约6g，引起血液中酸碱失衡，且尿液中碱和钠分泌增多，而镁和钾降低。

通常柠檬酸用作强螯合剂，饮食中的摄入量往往受生物有效性、金属离子的吸收和排泄等因素的影响，长期频繁地通过果汁饮料摄入柠檬酸会导致牙釉质腐蚀和脱落，以及局部的刺激作用。

代谢情况

在人体中，柠檬酸是三羧酸循环中常见的重要中间化学物，三羧酸循环在每个细胞中都随时发生着。在糖酵解过程中葡萄糖生成丙酮酸，丙酮酸分解过程中释放CO2和4个氢。人体内每天约有2kg的柠檬酸生成和代谢。此生理途径高效运转，并能迅速代谢体内过多的柠檬酸。部分循环中的柠檬酸（主要是代谢产物，当然也有摄入的）通过尿液排泄，24小时内尿液中柠檬酸的参考范围为1.5～3.68 mmol，相当于每人每天排泄0.29～0.71g柠檬酸。

亚慢性毒性[2]

连续5天经口灌胃给予大鼠（每组20只，雌雄各半）剂量为每天2～16g/kg柠檬酸，结果显示，NOAEL为每天4 000mg/kg，LD50为每天5 600mg/kg。

10只雄性大鼠给予柠檬酸含量高达4.8%的饲料（约合每天4.67g/kg）6周，动物出现轻微的生长迟缓。高剂量组动物出现了轻微的血液和尿液参数改变，以及胸腺和脾的退化。

9只大鼠给予2%的柠檬酸（约合每天0.13g/kg），结果未观察到对试验动物的体重或进食量有影响，同时也未发现对钙、镁的吸收和排泄有任何影响，但尿液中锌的含量出现短暂升高。

经口给予雄性小鼠柠檬酸含量为5%（约合每天7.5g/kg）的饲料，试验动物出现生长迟缓和寿命缩短（试验组11～13个月，对照组16～17个月）。

经口给予豚鼠柠檬酸含量1%～5%（约合每天7.5g/kg）的饲料60天，仅出现血细胞压积减少。

给予家兔剂量为每天1.5g/kg的柠檬酸150天，给予犬剂量为每天1.4g/kg柠檬酸120天，均未观察到任何不良影响。

给予幼猪柠檬酸含量为5%（约合每天4g/kg）的富镉饲料，未观察到对体重增重有任何影响。但是，幼猪肝和肾中的镉含量有升高。

慢性毒性和致癌[2]

经口给予大鼠柠檬酸含量为3%和5%（分别约合每天1.2g/kg和2g/kg）的饲料2年，高剂量出现轻微的生长迟缓，但主要脏器无异常。该研究得出NOAEL为每天1 200mg/kg。家兔和犬通过相似的研究得出NOAEL分别为每天1 500mg/kg和1 400mg/kg。

连续给予两代大鼠柠檬酸含量为1.2%（约合每天600 mg/kg）的饲料约一年，除可能出现轻微牙齿结构的改变外，未发现其他异常。

经口给予20只雄性大鼠柠檬酸含量为5%（每天2g/kg）的饲料2年，结果未见致癌性。

经口给予大鼠柠檬酸钠含量为1.7%（约合每天0.74g/kg）的饲料8周，未见膀胱上皮细胞的DNA合成增加（一种细胞增生的检测方法）。

但是，另外几项非标准化的研究中，当大鼠暴露于已知的致癌因素，同时给予柠檬酸或柠檬酸盐（约合柠檬酸每天1.4～2.6g/kg）喂养20～45周时，发现肿瘤发生率有所增高。有多项研究在试验动物的饲料中添加了柠檬酸钠，同时在饮用水中也加入致癌物质，至少有一项研究表明肿瘤发生率的增加不是因为柠檬酸根离子的摄入，而是因为钠离子的加入导致饮水量增加（因此也增加了致癌物的摄入量）。这些研究认为柠檬酸没有促癌性。

生殖与发育毒性

一项大鼠的两代90天喂养试验表明，柠檬酸含量为1.2%的饲料喂养90天，大鼠的各项生殖参数未见异常，未见致畸作用[2]。

三项为期较短的大鼠生殖毒性研究中，在交配前、交配中、交配后给予柠檬酸含量为5%（约合每天2.5 g/kg）的饲料，未发现有致畸性和其他的不良反应，NOAEL为每天2 500g/kg。另一项研究在孕期的6～15天给予大鼠每天295mg/kg的柠檬酸，亦未发现有致畸性和其他的不良反应。

有两项小鼠生殖毒性和致畸性研究，其中一项在交配前、交配中、交配后连续给予小鼠柠檬酸含量为5%（约合每天7.5g/kg）的饲料，另一项在小鼠孕期的6～15天给予每天241mg/kg的柠檬酸，结果均未见有任何不良反应，前者NOAEL为每天7 500mg/kg。

雌性仓鼠在孕期的6～10天每天给予272mg/kg柠檬酸，雌性家兔在孕期的6～18天每天给予425mg/kg柠檬酸，均未发现有致畸性和其他不良反应，后者的NOAEL为每天425g/kg。

其他

多项动物试验数据表明，柠檬酸的致敏可能性较低，眼和皮肤刺激试验表明柠檬酸具有刺激性，特别是对眼睛、呼吸道和皮肤的刺激，这也是评价柠檬酸危害的主要毒理学依据。

柠檬酸（1.0% pH 2.21）可以导致牙釉质腐蚀牙硬度降低[7]，柠檬酸（0.5% pH 4.74）和柠檬酸（1.0% pH 3.42）处理牙髓细胞2h，分别导致25%和48%的牙髓细胞死亡[8]。柠檬酸还可以诱导豚鼠哮喘，其机制可能是柠檬酸诱导来自肥大细胞的白三烯和组胺引起非胆碱能的气道收缩[9]。

六、常见使用方法与调查/推荐摄入量

1、常见使用方法

（1）食品  柠檬酸是食品原料，大量应用于果汁、果冻、果酱、水果糖、冰棒、雪糕、糕点等，番茄、豆类、石柏等蔬菜罐头中，也常用其作pH调节剂。

（2）保健食品  柠檬酸作为配料，调节香味。其他产物柠檬酸铁用于铁营养强化剂治疗缺铁性贫血。柠檬酸铁和柠檬酸铵的复盐柠檬酸铁铵可作补血药、营养强化剂等[10]。

（3）其他  未查见相关文献资料。

2、调查/推荐摄入量

（1）调查摄入量  未查见相关文献资料。

（2）推荐摄入量  在美国，每天通过饮料食品摄入的柠檬酸及其盐为每人563ppm。2000年，美国农业部USDA48小时膳食调查显示，美国2～70岁人群中平均摄入量每天15.2mg/kg，最高90百分位数以上摄入是每日28.2mg/kg。

七、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  我国食品添加剂使用卫生标准（GB2760-86）将柠檬酸列为允许使用的香料，可按正常生产需要添加：人造奶油0g/kg，冷饮10g/kg，油炸花生罐头中添加油脂量0.015%，一般食用油脂添加量0.005%～0.2%，软饮料2 500mg/kg、冷饮1500mg/kg、一般焙烤食品1 200mg/kg、糖果4300mg/kg、胶姆糖3600mg/kg。我国2006年卫生部第5号公告允许使用柠檬酸单甘酯CITREM在乳化脂肪制品中，最大使用量10g/kg。柠檬酸在2008年GB2760-2007被列为可在各类食品中按生产需要适量使用的添加剂。

美国  FDA把柠檬酸列入1994年10月前膳食补充剂用物质名单（1994年10月15日后需要备案GRAS）。2007年将柠檬酸列为食品用公认安全物质（GRAS），CFR184.1033[10,12]。柠檬酸单甘脂和双脂（GRN 000222）。GRAS名单物质被列为柠檬酸单甘酯CITREM作为抗氧化剂、乳化剂、螯合剂、稳定剂、增稠剂在人造奶油、肉制品、涂抹食品、饮料乳浊液等各类食品中广泛使用。

欧盟  E472批准柠檬酸作为食品添加剂。

澳/新  没有发现对柠檬酸的评价。FSANZ对其相似物质柠檬素（citrin）也称为5-羟基柠檬酸（5-hydroxycitric acid）进行评价，评价主要围绕人群食用后是否存在不良反应。认为是新资源食品。来自藤黄果提取物（garcinia cambogia extract），主要成分是羟基柠檬酸（HCA，5-hydroxycitric acid）也被评价。

其他  FAO/WHO（JECFA，1994）对柠檬酸用量的ADI不作限制性规定，意义是毒性非常低。

八、注意事项和禁忌

不适宜人群  钙摄入不足人群，低钙血症人群。

禁忌  未查见相关文献资料。

与药物相互作用  未查见相关文献资料。

其他  柠檬酸对皮肤和眼部有刺激性。

九、小结

柠檬酸广泛分布于红薯，玉米、柑、橘、葡萄等食物中。可经微生物发酵或提取获得。检测方法有重量法、比色法等。柠檬酸是三羧酸循环的重要组成部分，具有促进矿物质的吸收、新陈代谢等多种功能。主要用于医药工业中。食品工业中用于制作饮料、糖果的酸味剂。FAO/WHO（1994）对柠檬酸的ADI不作限制性规定。

参考文献

[1] van den Berg AJ, Halkes SB, van Ufford HC. A novel formulation of metal ions and citric acid reduces reactive oxygen species in vitro. J Wound Care, 2003, 12（10）:413-418.

[2] 王竹天.食品卫生检验方法（理化部分）注解（上）.北京：中国标准出版社，2004，102-103.

[3] http://www.inchem.org/documents/sids/sids/77929.pdf.

[4] Attin T, Meyer K, Hellwig E. Effect of mineral supplements to citric acid on enamel erosion. Arch Oral Biol, 2003, 48（11）:753-759.

[5] Fei WL, Chen JQ, Zhong SL, et al. The pharmacokinetics of FK506 and its nanoparticles in aqueous humor of rabbits.Zhonghua Yan Ke Za Zhi, 2006, 42（4）:305-308.

[6] Lin CH, Lai YL. Mast cell mediators in citric acid induced airway constriction of guinea pigs. Toxicol Appl Pharmacol, 2005, 206（3）:343-350.

[7] NNFA List of Dietary Supplement Ingredients In Use Before October 15, 1994.  http://www.fda.gov/ohrms/dockets/

dockets/05p0305/05p-0305-cr00001-03-NNFA-List-voll.pdf.

[8] Muroyama K, Murosaki S, Yamamoto Y, et al. Effects of intake of a mixture of thiamin, arginine, caffeine, and citric acid on adiposity in healthy subjects with high percent body fat. Biosci Biotechnol Biochem, 2003, 67（11）:2325-2333,

[9] US Food and Drug Administration. Database of Select Committee on GRAS Substances （SCOGS） Reviews: Citric acid. 2006.

[10] [http://www.accessdata.fda.gov/scripts/fcn/

fcnDetailNavigation.cfm?rpt=scogsListing&id=82.

[11] Food and Agricultural Organization of the U.N. and World Health Organization （FAOIWHO）, Codex Alimentarius. 2006.OfJicial Standards: General Standard for Food Additives Online Database. Citric and Fatty Acid Esters of Glycerol （472c）.