砂糖在贮存过程中一些指标发生不同程度的变化,如色值、水分、微生物等,其中色值不断变化,颜色加深,又称“返黄”,是一种为普遍的现象。
白砂糖贮存过程色值增加是因为它含有的各种微量杂质被空气氧化,增加的程度主要取决于这些杂质的种类和数量以及贮存环境的温度。白砂糖的生产在澄清和结晶过程都除掉了大量的杂质,但后结晶时还是带入微量的色素和能够形成色素的物质,主要是酚类物、铁、氨基氮、葡聚糖等。
酚类物是影响白糖色泽和色值的重要因素,一般含量在15~60 ppm 之间,由蔗汁带入。酚类物容易被氧化和产生缩聚反应,生成深色的高分子物质,由黄色至棕红色。
铁是由蔗汁和蔗汁与铁器接触带入的,一般含量只有0.5一2.0 ppm,。铁与各种有机物结合形成深色络合物,其含量不高但颜色相当深。白糖中的氨基氮在贮存过程中被氧化缩聚形成高分子量的深色物质。此外,白砂糖的变色速度受堆放温度影响,温度越高变色越快。因此在改进工艺、提高清净效果的同时,应设法降低白糖装包温度和贮存温度
1890年,在意大利柑橘类水果产业的基础上,开始了工业规模的柠檬酸生产,用熟石灰(氢氧化钙)处理果汁以沉淀柠檬酸钙,然后分离柠檬酸钙并用稀硫酸将其转化为柠檬酸 [9]。
1917年,美国食品化学家詹姆斯-库里(James Currie)发现,黑曲霉的某些菌株可以地生产柠檬酸,两年后,辉瑞制药公司开始使用这种技术进行工业化生产 [10]。1929年,Citrique Belge公司也开始使用这种技术进行生产。这种生产技术至今仍是柠檬酸的主要工业化生产途径,在这种技术中,黑曲霉培养物在含蔗糖或葡萄糖的培养基上进行喂养,以生产柠檬酸。糖的来源是玉米浸液、糖蜜、水解玉米淀粉或其他廉价的含糖溶液。从生成的溶液中过滤出霉菌后,用氢氧化钙沉淀柠檬酸,生成柠檬酸钙盐,再用硫酸处理,从中再生柠檬酸,就像直接从柑橘果汁中提取柠檬酸一样 [11]。
1977年,Lever Brothers公司获得了在高压条件下从乌头钙盐或异柠檬酸钙盐(又称异柠檬酸钙盐)开始化学合成柠檬酸的专利。这似乎是一种逆向的、非酶的三羧酸循环反应,可产生接近定量的柠檬酸 [12]。
2018年,全球产量超过200万吨。其中50%以上产自中国 [13]。50%以上用作饮料中的酸度调节剂,约20%用于其他食品应用,20%用于洗涤剂应用,10%用于食品以外的应用,如化妆品、药品和化工行业 [9]。
天然柠檬酸在自然界中分布很广,天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的。
很多种水果和蔬菜,尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸,特别是柠檬和青柠——它们含有大量柠檬酸,在干燥之后,含量可达8%(在果汁中的含量大约为47 g/L)。在柑橘属水果中,柠檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005mol/L和柠檬和青柠的0.30 mol/L之间。这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化 [14]。
柠檬酸循环(三羧酸循环)
柠檬酸是柠檬酸循环(又称 TCA(三羧酸)循环)的中间产物,是动物、植物和细菌的核心代谢途径。柠檬酸合成酶催化草酰乙酸(OAA)与乙酰辅酶A缩合形成含有3个羧基的柠檬酸。然后,柠檬酸盐作为乌头酸酶的底物,转化为乌头酸。这个循环以草酰乙酸的再生而结束。这一系列化学反应是高等生物三分之二的食物能量来源。汉斯-阿道夫-克雷布斯因这一发现获得了1953年诺贝尔生理学或医学奖。
柠檬酸为食用酸类,可增强体内正常代谢,适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好,并可促进食欲,在中国允许果酱、饮料、罐头和糖果中使用柠檬酸 [18]。
基于柠檬酸对钙的代谢可产生的影响,经常食用罐头、饮料、果酱、酸味糖果的人们,特别是孩子,要注意补钙,多喝牛奶、鱼头、鱼骨汤、吃些小虾皮等,以免导致血钙不足而影响健康,胃溃疡、胃酸过多、龋齿和糖尿病患者不宜经常食用柠檬酸。柠檬酸不能加在纯奶里,否则会引起纯奶凝固。乳制品行业常把柠檬酸配成10%左右的溶液加入低浓度的牛奶溶液中,加入时应快速的搅拌。
净化多在色谱柱上进行,脱色炭是GH-15颗粒炭,离子树脂是阴、阳树脂。柠檬酸净化液的浓度仅20%~25%,只有浓缩到70%以上才能进行结晶。浓缩时温度不能过高,以免柠檬酸分解,净化液的浓缩可在负压下进行,为了节能,可采用双效或三效蒸发器。浓缩分2段进行,第1次浓缩后,放入沉降槽中保温沉降,再除去大部分石膏;第2次浓缩液含柠檬酸约80%,及时放料结晶。第2次浓缩可用升降式或括板式蒸发器,以减少料液和热媒的接触时间,可提高产品质量。结晶方式不同可得不同产品,一水柠檬酸的结晶是将80%溶液,温度在55 ℃时,在结晶器中搅拌下自然冷却,当温度降至40 ℃时,加入晶种,开始结晶,控制温度不超过36 ℃,此时产品为一水柠檬酸;如果溶液在60 ℃条件下浓缩到83%,冷却至46 ℃加入晶种,维持温度在40~60 ℃慢慢结晶,终降到38 ℃,产品为无水柠檬酸。晶膏分密离心得结晶状的商品
柠檬酸是通过微生物发酵生产的有机酸,在洗涤剂生产当中进行应用比较广泛,其自身的特异性以及螯合作用发挥起到了积极作用。柠檬酸在实际的使用过程中,有着良好的性能体现,主要就是在安全性方面比较,制备柠檬酸的原料都是来源于粮食,这是安全的食品级微生物。柠檬酸的使用对环境不会造成影响,在微生物以及热等作用下比较容易降解,其自身的螯合能力也比较强,主要及时柠檬酸盐对锰离子以及铁离子等有着比较强的螯合能力,使用效果也比较。洗涤剂中的柠檬酸使用性能中的缓蚀性也比较,酸洗作为化学清洗中的一个比较重要的环节,和无机酸相比较而言,柠檬酸的酸性相对比较弱,所以对设备所产生的腐蚀性也比较小,柠檬酸清洗的安全可靠性比较强,废液也比较容易处理,对人体不会造成危害 [24]。柠檬酸清洗机理