綜述：乳酸生產(chǎn)與提取

乳酸是一種天然存在的有機酸，可用于化妝品，藥物，化學品，食品，以及最近的醫(yī)療行業(yè)。通過從可再生資源獲的發(fā)酵來制造，作為環(huán)保產(chǎn)品，近年來引起了很多關注。2010年，美國能源部發(fā)布了一份報告，將乳酸列為未來基礎產(chǎn)品。

乳酸是黃色至無色液體（15°C時）和1個大氣壓，并且無味。它是最簡單的羥基羧酸。

乳酸既是醇又是酸，有兩種旋光異構體，L（+）-乳酸和D（-）-乳酸，或稱外消旋形式。這兩種異構體具有相同的物理性質(zhì)（熔點，溶解度，解離常數(shù)，密度等）和相同的化學性質(zhì)，所以難以通過傳統(tǒng)技術（色譜，蒸餾和分級結晶）分離兩種旋光異構體。

食品工業(yè)所需乙酸占35％，作酸化劑，因為與食品中使用的其他酸相比，具有溫和的酸味，并且作為橄欖和泡菜中的防腐劑。它還可用作食品加工中的調(diào)味劑，pH調(diào)節(jié)劑和殘留細菌抑制劑，例如糖果，面包，軟飲料，啤酒和其他產(chǎn)品。乳酸也是發(fā)酵食品中必不可少的成分，如酸奶，黃油和蔬菜罐頭。

乳酸在皮革鞣制工業(yè)，除垢工藝，紡織工業(yè)中作為染色的媒染劑（固定劑）也有應用，并且可以代替防凍劑乙二醇，特點是高效和低成本。在化學工業(yè)中，乳酸可以轉(zhuǎn)化為乙醇，丙二醇和丙烯酸聚合物。乳酸衍生物，鹽和酯用作溶劑，乳化劑和增塑劑。乳酸還用于生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，乙醛，丙烯酸，丙酸，2,3-戊二酮，乳酸乙酯，丙交酯和聚乳酸。

在制藥工業(yè)中，乳酸用于植入物，丸劑，透析，手術縫合線和受控藥物釋放系統(tǒng)。在化妝品行業(yè)，乳酸因其保濕而被用于制造衛(wèi)生和美容產(chǎn)品。

微生物發(fā)酵產(chǎn)生的全球乳酸占乳酸總產(chǎn)量的約90％。

淀粉材料，如小麥，玉米，玉米，木薯，馬鈴薯，水稻，黑麥，大麥是潛在的乳酸生產(chǎn)原料，優(yōu)點是淀粉質(zhì)材料可以避免葡萄糖抑制，當培養(yǎng)基中葡萄糖濃度過高，會抑制乳酸菌的生長稱為葡萄糖抑制。

作為世界最豐富的碳源，木質(zhì)纖維素可用于生產(chǎn)乳酸，具有廣闊的前景。

可通過幾步處理，獲得可利用的木質(zhì)纖維素：

（a）預處理，分解木質(zhì)纖維素結構，（b）酶解，將木質(zhì)纖維素解聚為發(fā)酵糖，和（c）糖發(fā)酵成乳酸。奶酪的生產(chǎn)副產(chǎn)品乳清、食物垃圾、甘油等可以作為生產(chǎn)乳酸的底物。

用于發(fā)酵的微生物可分為兩組：細菌和真菌。選擇使用哪種微生物主要取決于待發(fā)酵的碳水化合物，大多數(shù)乳酸菌（LAB）是球菌，但乳桿菌和棒狀桿菌例外。

因為LAB合成B族維生素和氨基酸的能力有限，因此需要富含營養(yǎng)的培養(yǎng)基才能生長。

真菌發(fā)酵有一些優(yōu)點。例如，米曲霉僅需要一種簡單的培養(yǎng)基并產(chǎn)生L（+）-乳酸，但它也需要劇烈通氣，因為米根霉是一種專性的好氧菌。

真菌發(fā)酵中生產(chǎn)率低于3g/L/h，很可能是由于傳質(zhì)限制，富馬酸和乙醇也可導致產(chǎn)物收率低。

除了底物來源和微生物之外，可能影響發(fā)酵效率的一些參數(shù)是培養(yǎng)基的pH和溫度，氮和維生素來源，發(fā)酵操作和副產(chǎn)物形成。

分離過程對化學工業(yè)和其他相關行業(yè)至關重要。大約40％至70％的運營和資本成本與分離步驟相關。在乳酸生產(chǎn)過程中，從發(fā)酵液中開發(fā)有效的乳酸分離和純化方法對于經(jīng)濟可行性是極其重要的。盡管乳酸和水的沸點之間的差異相對較大，但幾乎不可能獲得純的結晶乳酸。這是因為當乳酸濃度足夠高時，乳酸對水具有高親和力并形成乳酸二聚體。

經(jīng)典的乳酸提取方法，包括沉淀，常規(guī)過濾，酸化，碳吸附，蒸發(fā)，結晶等。

通過發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸具有幾個優(yōu)點：底物成本低，生產(chǎn)溫度和能量消耗低。然而，乳酸生產(chǎn)仍然受到最終生產(chǎn)成本的限制，如工藝步驟多、強度低、轉(zhuǎn)化效率低等。因此，開發(fā)更有效和可行的技術，是當前乳酸發(fā)酵的重點。

乳酸用途比例

生產(chǎn)乳酸方法

生產(chǎn)乳酸原料