檸檬酸根離子會與金屬陽離子形成絡合物。由于螯合作用，形成這些絡合物的穩(wěn)定常數(shù)相當大。因此，它甚至能與堿金屬陽離子形成絡合物。然而，當使用全部三個羧基形成螯合絡合物時，會形成7元或8元螯合環(huán)，在熱力學上通常不如較小的螯合環(huán)穩(wěn)定。因此，羥基可以去質(zhì)子化，形成更穩(wěn)定的五元環(huán)的一部分，如檸檬酸鐵銨（NH4）5Fe(C6H4O7)2·2H2O。 [7]
酯化反應：
檸檬酸可在其三個羧酸基團中的一個或多個基團上進行酯化，形成各種單酯、二酯、三酯和混合酯中的任何一種。如下圖所示：
1940年，H.A.克雷伯斯提出三羧循環(huán)學說以來，檸檬酸的發(fā)酵機理逐漸被人們所認識。已經(jīng)證明，糖質(zhì)原料生成檸檬酸的生化過程中，由糖變成丙酮酸的過程與酒精發(fā)酵相同，亦即通過E-M途徑（二磷酸己糖途徑）進行酵解。然后丙酮酸進一步氧化脫羧生成乙酰輔酶A，乙酰輔酶A和丙酮酸羧化所生成的草酰乙酸縮合成為檸檬酸并進入三羧循環(huán)途徑。
檸檬酸是代謝過程中的中間產(chǎn)物。在發(fā)酵過程中，當微生物體內(nèi)的烏頭酸水合酶和異檸檬酸脫氫酶活性很低、而檸檬酸合成酶活性很高時，才有利于檸檬酸的大量積累。 [21]
發(fā)酵工藝分表面發(fā)酵和固體發(fā)酵，按不同工藝制備不同原料的培養(yǎng)基，然后進行蒸料。蒸料的目的是將淀粉糊化，并進行滅菌。蒸料時要使物料受熱均勻，蒸汽通暢，邊蒸邊加料，把料加在冒汽的地方，逐層加入。蒸好的物料要揚散攤涼，當溫度降至37 ℃以下，即可補水接種，裝盤發(fā)酵，發(fā)酵終點以酸度來決定，定期測定
凈化多在色譜柱上進行，脫色炭是GH-15顆粒炭，離子樹脂是陰、陽樹脂。檸檬酸凈化液的濃度僅20%~25%，只有濃縮到70%以上才能進行結(jié)晶。濃縮時溫度不能過高，以免檸檬酸分解，凈化液的濃縮可在負壓下進行，為了節(jié)能，可采用雙效或三效蒸發(fā)器。濃縮分2段進行，第1次濃縮后，放入沉降槽中保溫沉降，再除去大部分石膏；第2次濃縮液含檸檬酸約80%，及時放料結(jié)晶。第2次濃縮可用升降式或括板式蒸發(fā)器，以減少料液和熱媒的接觸時間，可提高產(chǎn)品質(zhì)量。結(jié)晶方式不同可得不同產(chǎn)品，一水檸檬酸的結(jié)晶是將80%溶液，溫度在55 ℃時，在結(jié)晶器中攪拌下自然冷卻，當溫度降至40 ℃時，加入晶種，開始結(jié)晶，控制溫度不超過36 ℃，此時產(chǎn)品為一水檸檬酸；如果溶液在60 ℃條件下濃縮到83%，冷卻至46 ℃加入晶種，維持溫度在40~60 ℃慢慢結(jié)晶，終降到38 ℃，產(chǎn)品為無水檸檬酸。晶膏分密離心得結(jié)晶狀的商品
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