发酵工艺 案例7 乳酸发酵工艺学

H
CH3-C-COOH
OH
由于分子内含有一个不对称碳源子，因此具有旋 光异构现象。乳酸按其旋光性可分为D(-)-乳酸、 L(+)-乳酸和DL-乳酸三种。
由于人体只能代谢利用其中的L(+)-乳酸，因此世 界卫生组织(WHO)明确规定，成人每天摄入D(-)乳酸的量不得超过100 mg/kg体重，对于三个月以 下的婴儿食品中不应加入D(-)-乳酸，而对于L(+)乳酸则不加限制。
卷烟生产中用乳酸调节烟草味道，清除苦辣味且防 霉变，并利用乳酸的引湿性保持水分，增加烟丝的 柔软性，降低尼古丁含量。也常用乳酸处理低档烟 草来提高档级。
5、化学工业
在化学领域中，由于L(+)-乳酸是生物可降解塑 料——聚乳酸的原料而备受关注。聚乳酸有望在 不久的将来代替PVC、PP等各种不可降解的塑料， 以消除“白色污染”所造成的环境危机。
一、乳酸的用途
1、食品工业 （食品工业用含量为50%）
由于L-乳酸对人体无毒副作用，且易吸收，可直接参与体内代 谢，因此被广泛的应用于酸味剂、防腐剂(代替苯甲酸钠)、pH 调节剂和食品强化剂。乳酸可解除疲劳、松弛肌肉。
饮料、果汁、奶制品中用作酸味剂； 调味品如酱油、醋、咸菜中用作防腐保鲜和调味剂，使酸味
3、化妆品工业
在化妆品中其用量也逐渐增大。乳酸本身含有 天然润肤成分，刺激皮肤细胞再生效果明显， 在皮肤、头发的护理中起到保湿滋润，替代甘 油作保湿剂，调节酸碱性、抗微生物等作用， 对皮肤无刺激性，兼有剥离性能、抗菌性能和 增白性能，对改善皮肤组织结构，消除皱纹、 色斑，治疗皮肤干燥、痤疮等有显著疗效。
第二节 乳酸及乳酸衍生物的应用
乳酸是世界公认的三大有机酸之一，自从1780年 Scheele发现乳酸以来，乳酸的生产及应用技术得 到大规模的提高。L-乳酸、L-乳酸盐及其聚合物广 泛应用于食品、医药、农业、化学工业等领域。 此外，以L乳酸聚合的聚乳酸(PLA)，凭借其可生 物降解，生物相容等特性，越来越受到广泛的研 究和关注。
4、香料和香精、皮革、卷烟工业
乳酸乙酯是重要的食用香料，用来配制酒和食用香 精，在盛产清香型酒国家，乳酸用量很大。
制革工业用它来除去柔皮中的石灰和钙质，使皮革 柔软光滑。用乳酸比其它酸脱灰质量好，因此高级 皮革都用乳酸脱灰。一般皮革用的乳酸含量为40%， 对乳酸的质量要求低，深色和带臭味的均可使用。
乳酸发酵工艺调控
第一节 乳酸的理化性质
一、乳酸的命名与分子结构
乳酸因存在于酸牛奶中而得名，它广泛存在于人 体、动物、植物和微生物中，其产、消量仅次于 柠檬酸。
乳酸，英文名为(Lactic acid)，学名为-羟基丙酸 (-hydrxy-propionic acid)，结构式为CH3CHOHCOOH， 相对分子质量为90.08，是一种天然存在的有机酸。
二、乳酸的性质
L-乳酸是一种有机强酸，能与水、酒精和乙醚以任意比互溶。 60%以上浓度的乳酸具有很强的吸湿性。
乳酸通常为无色或微黄色粘稠状液体，在67～133Pa的真空 条件下反复分馏，可以得到纯品的乳酸结晶。纯净的无水乳 酸是白色的晶体，熔点为16.8℃，沸点为122℃(2kPa)，相对 密度为1.24g。
由于乳酸含有一个羟基和一个羧基，因此可以参与多种反应， 如氧化反应、还原反应、酯化反应、缩合反应等，其中由L乳酸充分脱水可缩聚成聚L-乳酸。另外，加热乳酸使其自动 酯化，可形成乳交酯。
乳酸市售品无论是发酵法或合成法的制品均为外消旋体。
外消旋体为无色糖浆状液体或晶体，无臭、有酸味，有吸湿 性，光学性不活泼，即使在极冷条件下也不凝固，相对密度 1.4392(20℃/40℃)，熔点18℃，沸点122℃(±5mmHg)，有防 止腐败发酵的作用，不侵犯健全的组织，但对病变组织敏感。
利用乳酸亲水性的特点与难溶性药物结合，可增加药物的吸 收量，防止副作用产生。
乳酸除了可以直接用作消毒剂外，还可以制成乳酸钠，配成 输液，治疗酸中毒及高钾血症。
L(+)-乳酸钙、L(+)-乳酸亚铁、L(+)-乳酸锌都是补充金属元 素的良好药品，
此外由聚乳酸制成的手术缝合线、生物植片等在临床上都被 广泛应用。
酸PLA的原料。 在饲料中L-乳酸用于调节动物肠道的pH，促进饲
料的消化吸收，可提高牛羊的产奶量。
二、乳酸盐、乳酸衍生物及聚合物用途
乳酸是一种羟基羧酸，分子上有一个羟基和一个羧基， 因此，能进行反应，生成一系列的乳酸盐、乳酸酯Baidu Nhomakorabea 乳酸酰胺等乳酸衍生物及其聚合物。
乳酸钙：L-乳酸钙广泛用于食品及医药工业，是一种良 好的钙源，用于治疗骨质疏松、手足抽搐、抽筋、低血 钙、过敏、痉挛和镁中毒等病症。用于面包、奶粉、酱 菜等做钙营养剂。还可作为稳定剂、缓冲剂、面团调节 剂改善风味和口感，提高诸如糖果、糕点等食品和饮料 的质量。增强水果和蔬菜的抗氧化性，防止褪色。加于 饲料中能控制饲料中菌的改变，牛羊可提高产奶量，提 高家禽蛋壳硬度减少破碎。
此外聚乳酸还具有良好的机械性能、透明性、透 气性等而被大量应用于农业、制造业等领域。
6、其它行业
纺织业中乳酸用于pH值调整，是良好的媒染剂； 农药中用作除草剂的原料； 因其具有清洁除垢等作用，用于洗涤清洁产品； 在涂料墨水工业中用作pH 调节剂和合成剂； L-乳酸在塑料纤维工业中是可降解新型材料聚乳
自然； 蛋糕、面包、肉制品、果冻、奶酪、果酱、冰淇淋、腌制品
等食品中用来调节pH、抑菌、延长保质期、调味等； 面包、糕饼等食品中作膨松剂； 发酵工业，加入的目的是控制pH值，作灭菌剂以防止杂菌繁
殖，促进菌体发育。 乳酸可使食品具有微酸性且不影响水果和蔬菜天然味和芳香，
故广泛用于水果和蔬菜等罐头食品中。
2、医药工业
乳酸作为消毒剂用在病房、手术室、实验室等场所。
在医药方面广泛用作防腐剂、载体剂、助溶剂、药物 制剂、pH 调节剂等。
可直接制成药或制成盐类，用作含漱剂、涂布剂、膀胱注入 剂等，还可内服用于肠内消毒。
它能溶解蛋白质和角质，对病变组织的腐蚀作用特别敏感， 可用于治疗喉头结核、白喉、狼疮等病。