檸檬酸根離子會(huì)與金屬陽(yáng)離子形成絡(luò)合物。由于螯合作用，形成這些絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)相當(dāng)大。因此，它甚至能與堿金屬陽(yáng)離子形成絡(luò)合物。然而，當(dāng)使用全部三個(gè)羧基形成螯合絡(luò)合物時(shí)，會(huì)形成7元或8元螯合環(huán)，在熱力學(xué)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(yīng)：
檸檬酸可在其三個(gè)羧酸基團(tuán)中的一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)上進(jìn)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：

1890年，在意大利柑橘類水果產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，開始了工業(yè)規(guī)模的檸檬酸生產(chǎn)，用熟石灰（氫氧化鈣）處理果汁以沉淀檸檬酸鈣，然后分離檸檬酸鈣并用稀硫酸將其轉(zhuǎn)化為檸檬酸 [9]。
1917年，美國(guó)食品化學(xué)家詹姆斯-庫(kù)里（James Currie）發(fā)現(xiàn)，黑曲霉的某些菌株可以地生產(chǎn)檸檬酸，兩年后，輝瑞制藥公司開始使用這種技術(shù)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn) [10]。1929年，Citrique Belge公司也開始使用這種技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。這種生產(chǎn)技術(shù)至今仍是檸檬酸的主要工業(yè)化生產(chǎn)途徑，在這種技術(shù)中，黑曲霉培養(yǎng)物在含蔗糖或葡萄糖的培養(yǎng)基上進(jìn)行喂養(yǎng)，以生產(chǎn)檸檬酸。糖的來(lái)源是玉米浸液、糖蜜、水解玉米淀粉或其他廉價(jià)的含糖溶液。從生成的溶液中過濾出霉菌后，用氫氧化鈣沉淀檸檬酸，生成檸檬酸鈣鹽，再用硫酸處理，從中再生檸檬酸，就像直接從柑橘果汁中提取檸檬酸一樣 [11]。
1977年，Lever Brothers公司獲得了在高壓條件下從烏頭鈣鹽或異檸檬酸鈣鹽（又稱異檸檬酸鈣鹽）開始化學(xué)合成檸檬酸的專利。這似乎是一種逆向的、非酶的三羧酸循環(huán)反應(yīng)，可產(chǎn)生接近定量的檸檬酸 [12]。
2018年，全球產(chǎn)量超過200萬(wàn)噸。其中50%以上產(chǎn)自中國(guó) [13]。50%以上用作飲料中的酸度調(diào)節(jié)劑，約20%用于其他食品應(yīng)用，20%用于洗滌劑應(yīng)用，10%用于食品以外的應(yīng)用，如化妝品、藥品和化工行業(yè) [9]。

天然檸檬酸在自然界中分布很廣，天然的檸檬酸存在于植物如檸檬、柑橘、菠蘿等果實(shí)和動(dòng)物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的檸檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物質(zhì)發(fā)酵而制得的。
很多種水果和蔬菜，尤其是柑橘屬的水果中都含有較多的檸檬酸，特別是檸檬和青檸——它們含有大量檸檬酸，在干燥之后，含量可達(dá)8%（在果汁中的含量大約為47 g/L）。在柑橘屬水果中，檸檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005mol/L和檸檬和青檸的0.30 mol/L之間。這個(gè)含量隨著不同的栽培種和植物的生長(zhǎng)情況而有所變化 [14]。
檸檬酸循環(huán)（三羧酸循環(huán)）
檸檬酸是檸檬酸循環(huán)（又稱 TCA（三羧酸）循環(huán)）的中間產(chǎn)物，是動(dòng)物、植物和細(xì)菌的核心代謝途徑。檸檬酸合成酶催化草酰乙酸（OAA）與乙酰輔酶A縮合形成含有3個(gè)羧基的檸檬酸。然后，檸檬酸鹽作為烏頭酸酶的底物，轉(zhuǎn)化為烏頭酸。這個(gè)循環(huán)以草酰乙酸的再生而結(jié)束。這一系列化學(xué)反應(yīng)是高等生物三分之二的食物能量來(lái)源。漢斯-阿道夫-克雷布斯因這一發(fā)現(xiàn)獲得了1953年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

檸檬酸鹽可被運(yùn)出線粒體并進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，然后分解為乙酰-CoA（用于脂肪酸合成）和草酰乙酸。檸檬酸鹽是這種轉(zhuǎn)化的正向調(diào)節(jié)劑，并對(duì)乙酰-CoA 羧化酶進(jìn)行異構(gòu)調(diào)節(jié)，而乙酰-CoA 羧化酶是乙酰-CoA 轉(zhuǎn)化為丙二酰-CoA（脂肪酸合成的步）的調(diào)節(jié)酶。簡(jiǎn)而言之，檸檬酸鹽被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中，轉(zhuǎn)化為乙酰-CoA，然后由乙酰-CoA 羧化酶轉(zhuǎn)化為丙二酰-CoA，而乙酰-CoA 羧化酶受檸檬酸鹽的異構(gòu)調(diào)節(jié)。
除此之外，檸檬酸鹽是骨骼的重要組成部分，有助于調(diào)節(jié)磷灰石晶體的大小

在食品添加劑方面主要用于碳酸飲料、果汁飲料、乳酸飲料等清涼飲料和腌制品，其需求量受季節(jié)氣候的變化而有所變化。檸檬酸約占酸味劑總消耗量的2/3。在水果罐頭中添加檸檬酸可保持或改進(jìn)水果的風(fēng)味，提高某些酸度較低的水果罐藏時(shí)的酸度（降低pH值），減弱微生物的抗熱性和抑制其生長(zhǎng)，防止酸度較低的水果罐頭常發(fā)生的細(xì)菌性脹罐和破壞。在糖果中加入檸檬酸作為酸味劑易于和果味協(xié)調(diào)。在凝膠食品如果醬、果凍中使用檸檬酸能有效降低果膠負(fù)電荷，從而使果膠分子間氫鍵結(jié)合而凝膠。在加工蔬菜罐頭時(shí)，一些蔬菜呈堿性反應(yīng)，用檸檬酸作pH調(diào)整劑，不但可以起到調(diào)味作用，還可保持其品質(zhì)。檸檬酸所具有螯合作用和調(diào)節(jié)pH值得特性使其在速凍食品的加工中能增加抗氧劑的性能，抑制酶活性，延長(zhǎng)食品保存期 [23]。
金屬清洗

（促進(jìn)腸道菌群健康
有機(jī)酸可以進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞壁，使細(xì)菌內(nèi)部和外部出現(xiàn)pH梯度變化，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。常見的幾種病原菌生長(zhǎng)的適宜pH均是中性偏堿，如大腸桿菌適宜的pH為6.0～8.0，鏈球菌為6.0～7.5，而乳酸菌等益生菌宜于酸性環(huán)境繁殖。檸檬酸使胃腸道內(nèi)pH下降，腸道內(nèi)乳酸菌等益生菌得到良好的生長(zhǎng)條件，從而維持畜禽消化道中微生物菌群的正常平衡 [25]。
增強(qiáng)機(jī)體抗應(yīng)激和能力
活性細(xì)胞，即T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞，對(duì)機(jī)體起著監(jiān)視作用。研究表明，肉雞飼喂檸檬酸可使活性細(xì)胞具有較高的密度，使雞處于較好狀態(tài)，可抑制腸道致病菌繁殖和預(yù)防傳染病的發(fā)生 [25]。作防霉劑和抗氧化劑
檸檬酸是一種天然防腐劑。由于檸檬酸可降低飼料的pH，有害微生物的增殖及毒素的產(chǎn)生受到抑制，有明顯的防霉作用。作抗氧化劑的增效劑，將檸檬酸與抗氧化劑混合使用，可提高抗氧化效果，阻止或延緩飼料氧化， 提高配合飼料的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)貯存期。

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