【正文】 ，使之作用于底物 DL2氯丙酸，就可得到 L乳酸或 D乳酸。 ? (1) 乙醛法 ? 該法是以乙醛、氫氰酸和乙醇 (或甲醇 )為原料。分別以玉米酒糟和瓜干酒糟為基質(zhì)進(jìn)行乳酸發(fā)酵，最終乳酸產(chǎn)量為% 和 %。 ? 芽孢桿菌屬主要是凝結(jié)芽孢桿菌 (Bacillus coagu1ans)。 ? 發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸是以淀粉 、 葡萄糖等糖類原料經(jīng)微生物發(fā)酵而得來 ， 按照發(fā)酵微生物的種類可分為 細(xì)菌發(fā)酵 和根霉發(fā)酵 。 ? 最早使用的是發(fā)酵法，該法以大米、玉米、薯干、糖蜜等為原料，經(jīng)蒸煮、糖化、乳酸菌發(fā)酵等系列工序制得乳酸。另外聚乳酸用作不用拆線的外科縫合線，作藥物、酶和生物制品的微型包囊可緩慢釋放藥物，囊材不起排異反應(yīng)，經(jīng)一段時(shí)間代謝后，能逐步降解排除。 ? 乳酸丁酯： 是高沸點(diǎn)溶劑，對(duì)非溶劑和稀釋劑有極高的允許限度，可用做硝酸纖維素和堿性顏料的溶劑。 14 ? 乳酸乙酯： 廣泛用作食品、香料和飼料工業(yè)的香味劑和增效劑，也用做硝化纖維及乙酸纖維溶劑，人造珍珠類的高級(jí)溶劑，作壓制藥片的潤(rùn)滑劑。食品工業(yè)中用作pH 調(diào)節(jié)劑、風(fēng)味改進(jìn)劑、保濕劑、干酪增塑、防冷劑等。加于飼料中能控制飼料中菌的改變，牛羊可提高產(chǎn)奶量，提高家禽蛋殼硬度減少破碎。 ? 乳酸鈣： L乳酸鈣廣泛用于食品及醫(yī)藥工業(yè)，是一種良好的鈣源，用于治療骨質(zhì)疏松、手足抽搐、抽筋、低血鈣、過敏、痙攣和鎂中毒等病癥。 ? 此外聚乳酸還具有良好的機(jī)械性能、透明性、透氣性等而被大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等領(lǐng)域。 ? 卷煙生產(chǎn)中用乳酸調(diào)節(jié)煙草味道，清除苦辣味且防霉變，并利用乳酸的引濕性保持水分，增加煙絲的柔軟性，降低尼古丁含量。 9 香料和香精、皮革、卷煙工業(yè) ? 乳酸乙酯是重要的食用香料，用來配制酒和食用香精，在盛產(chǎn)清香型酒國家，乳酸用量很大。 ? 乳酸除了可以直接用作消毒劑外，還可以制成乳酸鈉，配成輸液，治療酸中毒及高鉀血癥。 ? 在醫(yī)藥方面廣泛用作 防腐劑、載體劑、助溶劑、藥物制劑、 pH 調(diào)節(jié)劑 等。 乳酸可解除疲勞 、 松弛肌肉 。 5 ? 乳酸是世界公認(rèn)的三大有機(jī)酸之一，自從 1780年 Scheele發(fā)現(xiàn)乳酸以來，乳酸的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)得到大規(guī)模的提高。另外，加熱乳酸使其自動(dòng)酯化，可形成乳交酯。60%以上濃度的乳酸具有很強(qiáng)的吸濕性。 H ? CH3CCOOH OH 2 ? 由于分子內(nèi)含有一個(gè)不對(duì)稱碳源子，因此具有旋光異構(gòu)現(xiàn)象。 ? 乳酸，英文名為 (Lactic acid)，學(xué)名為 ?羥基丙酸(?hydrxypropionic acid)，結(jié)構(gòu)式為 CH3CHOHCOOH，相對(duì)分子質(zhì)量為 ，是一種天然存在的有機(jī)酸。 3 二、乳酸的性質(zhì) ? L乳酸是一種有機(jī)強(qiáng)酸，能與水、酒精和乙醚以任意比互溶。 ? 由于乳酸含有 一個(gè)羥基 和 一個(gè)羧基 ，因此可以參與多種反應(yīng)，如 氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、酯化反應(yīng)、縮合反應(yīng) 等，其中由 L乳酸充分脫水可縮聚成聚 L乳酸。 5mmHg )，有防止腐敗發(fā)酵的作用，不侵犯健全的組織，但對(duì)病變組織敏感。 第二節(jié) 乳酸及乳酸衍生物的應(yīng)用 6 食品工業(yè) （食品工業(yè)用含量為 50%） ? 由于 L乳酸對(duì)人體無毒副作用 ， 且易吸收 ， 可直接參與體內(nèi)代謝 ， 因此被廣泛的應(yīng)用于 酸味劑 、 防腐劑 (代替苯甲酸鈉 )、 pH調(diào)節(jié)劑 和 食品強(qiáng)化劑 。 一、乳酸的用途 7 醫(yī)藥工業(yè) ? 乳酸作為 消毒劑 用在病房、手術(shù)室、實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所。 ? 利用乳酸親水性的特點(diǎn)與難溶性藥物結(jié)合，可增加藥物的吸收量，防止副作用產(chǎn)生。乳酸本身含有天然潤(rùn)膚成分，刺激皮膚細(xì)胞再生效果明顯，在皮膚、頭發(fā)的護(hù)理中起到保濕滋潤(rùn)，替代甘油作 保濕劑 ， 調(diào)節(jié)酸堿性 、 抗微生物 等作用，對(duì)皮膚無刺激性，兼有剝離性能、抗菌性能和增白性能，對(duì)改善皮膚組織結(jié)構(gòu)，消除皺紋、色斑，治療皮膚干燥、痤瘡等有顯著療效。一般皮革用的乳酸含量為 40%， 對(duì)乳酸的質(zhì)量要求低，深色和帶臭味的均可使用 。聚乳酸有望在不久的將來代替 PVC、 PP等各種不可降解的塑料，以消除“白色污染”所造成的環(huán)境危機(jī)。 12 二、乳酸鹽、乳酸衍生物及聚合物用途 ? 乳酸是一種羥基羧酸，分子上有一個(gè)羥基和一個(gè)羧基，因此，能進(jìn)行反應(yīng)，生成一系列的 乳酸鹽 、 乳酸酯 、 乳酸酰胺 等乳酸衍生物及其聚合物。增強(qiáng)水果和蔬菜的抗氧化性，防止褪色。試劑工業(yè)中用做酪蛋白增韌劑、吸水劑。優(yōu)點(diǎn)是溶解性好，可降解，揮發(fā)性小，無毒，環(huán)境污染小，易回收等，它將逐步取代石油類溶劑，其市場(chǎng)潛力很大。還是有機(jī)合成和藥物合成的主要原料。 15 ? 乳酸聚合物： 近年來用 L乳酸生產(chǎn)生物降解材料聚乳酸已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，其物理性能與聚苯乙烯非常相似，它除了具有以石油化學(xué)品為原料的塑料材料的優(yōu)異特性外，還有最大的特點(diǎn)足生物可降解性，即在自然界中可自然降解，不造成環(huán)境污染，解決了為世界環(huán)保所困擾的“白色污染”問題，將大量用于農(nóng)用地膜，預(yù)計(jì)其需求量會(huì)迅速增加。 ? 1841年， Boutron和 Fremy采用自然發(fā)酵生產(chǎn)乳酸 ? 1881年， Charles E. Avery公司采用純種發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)乳酸 ? 1894年， Eijkman發(fā)現(xiàn)了魯氏毛霉能產(chǎn)少量乳酸 ? 1896年， leichman分離獲得 50度下發(fā)酵的優(yōu)良乳酸菌 — 德氏乳桿菌 ? 1936年，采用華根霉生產(chǎn) D乳酸 ? 1982年，采用固定化技術(shù)生產(chǎn)乳酸 17 國內(nèi)乳酸及乳酸鈣工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史 ? 1944年重慶振元化學(xué)藥品廠采用德氏乳桿菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸 ? 1985— 1992年，采用“雙酶法”處理原料，大型發(fā)酵罐生產(chǎn)乳酸 ? 1991年，開始研究用米根霉發(fā)酵生產(chǎn)乳酸 ? 1991年，用固定化技術(shù) 18 二、生產(chǎn)方法 ? 主要有發(fā)酵法和合成法兩種。 ? 傳統(tǒng)發(fā)酵法控制發(fā)酵溫度一般在 40～ 50℃ ， pH值在 左右 ， 用堿式鈣化物中和 ， 用硫酸酸解乳酸鈣為游離乳酸 ， 再經(jīng)提純得乳酸產(chǎn)品； ? 連續(xù)法為美國加利福尼亞大學(xué)開發(fā)成功的 ， 特點(diǎn)是菌體循環(huán) ， 產(chǎn)率高 ， 但該技術(shù)尚未經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)裝置的考驗(yàn) ， 菌體壽命也還有限 。 ? 鏈球菌屬有嗜熱鏈球菌 (Streptococcus thermophilus)、乳脂鏈球菌(Streptococcus cremoris)、唾液鏈球菌 (Streptococcus salivarius)等。江南大學(xué)生物工程學(xué)院龐欽、章克昌等人通過厭氧分離技術(shù)，接入酒糟馴化后，分離得到產(chǎn)乳酸的嗜酸乳桿菌。 24 ? 淀粉原料生產(chǎn)聚乳酸 25 26 合成法 ? 工業(yè)上化學(xué)合成乳酸的方法是 乙醛氫氰酸法 (也叫乳腈法或醛、酮和 HCN 加成法 )和 丙酸法 。 ? (2) 丙酸法 ? 以丙酸為原料，經(jīng)氯化得 2氯丙酸，再與氫氧化鈉反應(yīng)得粗乳酸，再經(jīng)酯化、精鎦、水解得產(chǎn)品，該法原料價(jià)格較貴，僅日本大賽路公司等少數(shù)廠家采用。 ? 酶法生產(chǎn)乳酸雖然可以專一性得到旋光乳酸，但工藝比較復(fù)雜，應(yīng)用到工業(yè)上還有待于進(jìn)一步研究。尤其是根霉屬發(fā)酵可得到光學(xué)純度很高的 L(+)乳酸，這對(duì)進(jìn)一步生產(chǎn)乳酸聚合物極為重要，而乳酸菌發(fā)酵乳酸常因消旋作用而得到 DL乳酸。 ? 乳桿菌屬 （ Lactobacillus） ，鏈球菌屬 （ Streptococcus） 等 ? 葡萄糖經(jīng) EMP途徑降解為丙酮酸，丙酮酸在 乳酸脫氫酶的催化下還原為乳酸。產(chǎn)物為乳酸和其它物質(zhì)的乳酸發(fā)酵稱為 異型乳酸發(fā)酵 。 ? 腸膜明串株菌（ Leuconostoc mesenteroides） ? 1葡萄糖 ? 1乳酸 +1乙醇 +1ATP ? 不同微生物異型乳酸發(fā)酵產(chǎn)物有些不同 35 異型乳酸發(fā)酵的途徑 36 ? A、同型乳酸發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物只有乳酸的一種發(fā)酵。 37 ? 3）雙歧 (bifidus)發(fā)酵 雙歧發(fā)酵 是雙歧桿菌發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乳酸的一條途徑，此發(fā)酵過程， 2mol的葡萄糖可生成 2mol乳酸和 3mol的乙酸，乳酸的轉(zhuǎn)化率理論上只有 50%。 ? 在好氣條件下，合理添加營養(yǎng)鹽和微量金屬元素，異型乳酸發(fā)酵可轉(zhuǎn)變成同型乳酸發(fā)酵，只生產(chǎn) L乳酸。隨著外界條件的擾動(dòng)，米根霉的代謝機(jī)制也發(fā)生著變化，如當(dāng)葡萄糖濃度增大時(shí)， EMP途徑和進(jìn)入乳酸合成途徑的通量都相應(yīng)增大。 41 微生物的代謝途徑一般都不是單一的，因此，不論同型乳酸發(fā)酵還是異型乳酸發(fā)酵，實(shí)際代謝產(chǎn)物都不象代謝途徑中那樣單純，所以，兩類乳酸發(fā)酵的代謝產(chǎn)物沒有不可逾越的界限。 42 第五節(jié) 乳酸生產(chǎn)工藝 一、乳酸發(fā)酵微生物 種類 —— 細(xì)菌 ? 乳桿菌屬 (Lactobacillus)的菌種有干酪乳桿菌、嗜熱乳桿菌、唾液乳桿菌、清酒乳桿菌、嗜酸乳桿菌、 德氏乳桿菌 、嗜淀粉乳桿菌、 植物乳桿菌 等。細(xì)胞桿狀，～ ～ ，單個(gè)或成短鏈，革蘭氏陽性，不運(yùn)動(dòng)。 ? 能利用麥芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、糊精等碳源，發(fā)酵產(chǎn)生 D乳酸，少數(shù)菌株產(chǎn)生 DL乳酸。在瓊脂平板培養(yǎng)基上菌落小，明顯帶有白色中心。 ? 能利用麥芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖和海藻糖產(chǎn)酸；利用半乳糖、甘露醇和 α甲基配糖體生成微量酸；不發(fā)酵乳糖、棉子糖、