【正文】 達(dá)，指狀或根狀分枝，褐色。在瓊脂斜面培養(yǎng)基上生長(zhǎng)不旺盛。在瓊脂平板培養(yǎng)基上菌落小，明顯帶有白色中心。細(xì)胞桿狀，～ ～ ，單個(gè)或成短鏈，革蘭氏陽(yáng)性，不運(yùn)動(dòng)。 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(lèi)乳酸發(fā)酵的代謝產(chǎn)物沒(méi)有不可逾越的界限。 ? 在好氣條件下，合理添加營(yíng)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。 ? 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。 ? 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。 ? 酶法生產(chǎn)乳酸雖然可以專(zhuān)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。 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 。 ? 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。 ? 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(guó)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(chǎng)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(kāi)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。還是有機(jī)合成和藥物合成的主要原料。試劑工業(yè)中用做酪蛋白增韌劑、吸水劑。 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。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 。 ? 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。 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(wú)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 。 ? 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。 ? 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。60%以上濃度的乳酸具有很強(qiáng)的吸濕性。 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(lái)，乳酸的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)得到大規(guī)模的提高。 ? 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。 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(lái)配制酒和食用香精，在盛產(chǎn)清香型酒國(guó)家，乳酸用量很大。 ? 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。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。 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(lèi)的高級(jí)溶劑，作壓制藥片的潤(rùn)滑劑。另外聚乳酸用作不用拆線(xiàn)的外科縫合線(xiàn)，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。 ? 發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸是以淀粉 、 葡萄糖等糖類(lèi)原料經(jīng)微生物發(fā)酵而得來(lái) ， 按照發(fā)酵微生物的種類(lèi)可分為 細(xì)菌發(fā)酵 和根霉發(fā)酵 。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 %。 27 28 酶法生產(chǎn) L乳酸 ? (1)氯丙酸酶法轉(zhuǎn)化 ? 日本東京大學(xué)的木畸等人研究了用酶法生產(chǎn)乳酸，他分別從惡臭假單孢菌和假單孢菌 113細(xì)胞中純化出 L2鹵代酸脫鹵酶 (簡(jiǎn)稱(chēng)為 L酶 )和 DL2鹵代酸脫鹵酶 (簡(jiǎn)稱(chēng)為DL酶 )，使之作用于底物 DL2氯丙酸，就可得到 L乳酸或 D乳酸。 30 第四節(jié) 乳酸發(fā)酵機(jī)理 ? 一些能大量產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌稱(chēng)為 乳酸細(xì)菌 ，用于發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的細(xì)菌。 34 ? 異型乳酸發(fā)酵是某些乳酸菌利用 HMP途徑，分解葡萄糖為 5磷酸核酮糖，在經(jīng)差向異構(gòu)酶作用變成 5磷酸木酮糖，然后經(jīng)磷酸酮解酶催化裂解反應(yīng)，生成已酰磷酸。 雙歧桿菌是人體腸道內(nèi)典型的有益細(xì)菌，它的生長(zhǎng)繁殖貫穿在人的整個(gè)生命歷程中。 40 糖代謝主要有以下幾種反應(yīng)： (1)正常呼吸： C6Hl2O6 + 6O 2 6H2O + 6CO 2 (2)同化作用：干菌體量的 95%來(lái)自碳水化合物。 ? 鏈球菌屬 (Streptoccoccus)有嗜熱鏈球菌、乳脂鏈球菌、唾液鏈球菌等。最適生長(zhǎng)溫度為 45℃ ， 50℃ 仍能旺盛發(fā)育并產(chǎn)酸，最高耐受溫度為55℃ 。能耐受 13g/l的 D乳酸，最適生長(zhǎng)溫度為 36℃ 。 46 種類(lèi) 根霉 ? 1884年 Eijkmann指出，根霉所產(chǎn)生的酸可能為乳酸，在1901年被 Chrzaszz所確證。也具有酒精發(fā)酵能力及蛋白質(zhì)分解能力。根霉菌在發(fā)酵過(guò)程中需要通氣攪拌 ,使得動(dòng)力消耗增加 ,生產(chǎn)成本上升。 制麥的主要過(guò)程為：大麥進(jìn)入浸麥槽洗麥、吸水后，進(jìn)入發(fā)芽箱發(fā)芽，成為綠麥芽。形成的乳酸鈣為水合型，即含 5H2O 發(fā)酵后 加熱 90100℃ 中和至 pH 靜置 46 h 壓濾 7080 ℃ 脫色 壓濾 真空濃縮 乳酸鈣 150 g/L 石灰乳 74 三、乳酸鈣結(jié)晶 ? 乳酸鈣在水中的溶解度與溫度成正比例關(guān)系 ? 雜質(zhì)含量增加會(huì)使乳酸鈣的溶解度增大 ? 一般雜質(zhì)數(shù)量增加 1%，乳酸鈣溶解度約增大 10% ? 1h 30oC降至 23 oC； 降至 18 oC；每小時(shí)降低 2 oC，降至 10 oC，保持 3h。 ? 近年來(lái)，我國(guó) L乳酸生產(chǎn)已開(kāi)發(fā)出具有國(guó)際水平的“嗜熱乳酸桿菌”技術(shù)，使每噸 L乳酸的淀粉消耗降低到 t左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 DL乳酸的消耗水平 (約 t)，同時(shí)在 L乳酸的精制方面采用了先進(jìn)的“短程蒸餾”技術(shù)，如果將這幾項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)整合實(shí)施，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，可使我國(guó) L乳酸工業(yè)生產(chǎn)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。近年來(lái)，該公司又建了一套乳酸鈣生產(chǎn)裝置。 拓寬原料來(lái)源，降低成本。 ? 細(xì)胞固定化技術(shù)、原位分離技術(shù)、溶劑萃取發(fā)酵法、離子交換樹(shù)脂吸附法、膜法發(fā)酵等都可廣泛應(yīng)用于乳酸的發(fā)酵與分離中。 100 擴(kuò)大 L乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域。因此開(kāi)發(fā)乳酸發(fā)酵及聚合的成套技術(shù)，對(duì)于發(fā)展化工新材料、加速生物化工技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化速度將起到積極作用。這樣既可降低生產(chǎn)成本，又可提高其附加值。 ? 目前國(guó)內(nèi)外只有關(guān)于工程菌構(gòu)建的文章，尚無(wú)乳酸工程菌工業(yè)應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。甘薯含有大量的淀粉、維生素和微量元素，利用甘薯發(fā)酵乳酸是完全可行的。在今后幾年內(nèi)，隨著生產(chǎn)成本的降低乳酸產(chǎn)品的年需求將達(dá)到200萬(wàn) ~300萬(wàn) t，將大量取代現(xiàn)在廣泛使用的熱塑產(chǎn)品，從而消除白色污染問(wèn)題。1998年 Cargill公司建成 7 300 t/a聚乳酸生產(chǎn)裝置， 2023年又與 DOW化學(xué)公司組建了 Cargill Dow Polymer公司，在 Blaiir建設(shè)一套 14萬(wàn) t/a聚乳酸裝置，并于 2023年 4月投產(chǎn)。H2O + H2SO4