柠檬酸铁具有不同的组成成分，可以呈现红褐色粉末或透明薄片的形态。它在冷水中溶解缓慢，在热水中溶解较快，但不溶于乙醇。柠檬酸铁的水溶液呈酸性，可以被光或热还原，逐渐转化为柠檬酸亚铁。该物质的铁含量在16.5%～18.5%之间。
柠檬酸铁（或三价铁的羧酸盐）在光的作用下（尤其是蓝光和紫外光），会发生光还原反应。在此过程中，三价铁离子会被还原为亚铁离子，并伴随着与羟基相邻的羧基氧化为二氧化碳和丙酮二羧酸盐的生成。该反应只能在pH值约2.9的水中观测到最高量子效率，且无法在pH值大于5.0或小于1.5的环境或无水的非质子溶剂中发生。
柠檬酸铁可以通过将四水合硫酸铁加入pH值为3.0的柠檬酸氢氧化钠混合液中，然后通过乙醇使复合物沉淀来制备。
该反应对于植物的新陈代谢也具有重要作用。植物根部吸收土壤中的铁质，柠檬酸铁溶解在树汁中，最终在叶片上经过光还原转化为二价铁，并被运输回植物细胞。
柠檬酸铁被认为是GRAS（一般被认为安全）物质，符合FAD-21CFR 184.1298的规定。根据FAO/WHO（1994）的评估，柠檬酸铁的摄入量无需特别规定ADI（每日摄入量）。
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