柠檬酸钠用于清凉饮料可缓和酸味，改进口味。在酿造中加入本品，可促进糖化作用，用量约为0.3%．在冰糕和冰淇淋制造中，柠檬酸钠可用作乳化剂和稳定剂，用量为0.2%~0.3%。本品还可用作乳制品的防止酸败剂，加工干酪和鱼肉制品等的增黏剂，以及食品的甜味矫正剂等
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柠檬酸钠具有上述多种优良的性能，使得其具有十分广泛的用途。柠檬酸钠无毒性、具有pH调节性能及良好的稳定性，因此可用于食品工业。柠檬酸钠用作食品添加剂，需求量最大，主要用作调味剂、缓冲剂、乳化剂、膨胀剂、稳定剂和防腐剂等；另外，柠檬酸钠同柠檬酸配伍，用作各种果酱、果冻、果汁、饮料、冷饮、奶制品和糕点等的胶凝剂、营养增补剂及风味剂。
医药应用
在医药方面，柠檬酸钠的用途也很广泛。利用柠檬酸根与钙离子能形成可溶性络合物的特性，可用作抗凝血剂和输血剂，保存和加工血制品。柠檬酸钠作为防腐剂，用于保存糖浆等药物。柠檬酸钠注射时和钾盐一样，用于矫正血液、体液及尿液的酸度，作为利尿剂、化痰剂等。柠檬酸钠与别的试剂配伍可用于提取、纯化动物肝脏核糖核酸。
化工应用
柠檬酸钠具有水溶性好、对水中的Ca2+、Mg2+等金属离子具有优良的螯合能力、能发生生物降解、分散能力及抗再沉积能力强等特点，因此正逐渐成为三聚磷酸钠的替代品，被用来生产无磷洗衣粉，尤其是无磷液体洗涤剂。洗涤剂中加入一定量的柠檬酸钠，能明显增加洗涤剂的去污能力。
三聚磷酸钠作为助洗剂在洗涤剂中的大量应用是合成洗涤剂工业的一个重要发现。但是，磷酸盐随着洗涤污水排入江河湖泊，造成水质富营养化，促进了水藻类快速繁殖，水中缺氧，危害水生动物的生存，因而成为环保的一大问题。从20世纪70年代起，欧美等发达国家就已经提出了洗涤剂的限磷问题，并先后对其含量作出了规定。在我国，由于各方面原因，特别是价格因素，过去对上述问题并未引起足够重视。随着洗涤剂工业的快速发展，以及水质的不断恶化，洗涤剂行业也正朝着低磷化、无磷化方向发展。
含柠檬酸钠的液体洗涤剂具有优良的洗涤性能，因此，国内外已经开发出多种专用洗涤剂。含柠檬酸钠的液体洗涤剂还具有其他的优良性能，如有的含柠檬酸钠专用清洗剂对某些金属器具无腐蚀性，因而可专门用于清洗贵重的精密仪器等；有的含柠檬酸钠专用洗涤剂清洗器具后，金属表面光亮如新，而且，清洗后的废液经过处理能再生重复利用，降低了洗涤成本。有报道指出，为了解决蔬菜水果等食物上的农药残留问题，有关专家已研制出含柠檬酸钠的蔬菜水果农药残留专用清洗剂。
柠檬酸钠具有很好的络合性能，因此被广泛应用于电镀工业；在建筑工业上，柠檬酸钠可作为缓凝剂加入混凝土中，以提高水泥制品的抗拉、抗压及抗冻性能；在环境保护方面，柠檬酸钠可用来脱除工业尾气中的硫化物。在陶瓷工业上，柠檬酸钠可作为助磨添加剂。此外，柠檬酸钠在酿造及照相业也有新的用途，从而进一步拓宽了柠檬酸钠的应用领域。