有关乳酸知识要点
一、 乳酸在医药卫生事业中的应用现状
二、 乳酸的理化性质
三、 乳酸的生产历史
四、 国内外乳酸工业生产现状
五、 乳酸工业生产中存在的技术难题
六、 进行技术改造的理论基础（必要性和可行性）
七、 新设计的工艺流程路线的优缺点比较
酸的应用：
乳酸学名是a－羟基丙酸，广泛用于制药、酿酒、食品、饮料、保健品、造纸、制革、卷烟、油漆、油墨、电镀和塑料工业及输油管道防腐等。由于乳酸容易被人体吸收，直接参加体内新陈代谢，促进消化，具有xx、xx、治癌及抗衰老作用，被称为“肌乳酸”，是生物化工、精细化工领域中一颗闪烁的新星。 乳酸分为D－乳酸、DL－乳酸和L－乳酸，D－乳酸用途很少，已基本不生产；DL－乳酸，有一定毒副作用，一般只做工业用，而L－乳酸的用途广、品质优、正逐步取代DL－乳酸。乳酸是以玉米、糙米、白薯、土豆淀粉为主要原料，通过发酵过滤、酸解、短程蒸馏等工序深加工而成的高级产品。
乳酸的结构式为CH3—CH—COOH，分子式C3H6O3，相对分子质量为90。08，分子中既带羟基（—OH）又带羧基（—COOH）两个官能团，是自然界是存在最广泛的一种羟基羧酸，也是最简单的一种羟酸。乳酸广泛存在于动物、植物和微生物中，人体和动物体内组织只存在L—乳酸和能够代谢L—乳酸的L—乳酸脱氢酶，不存在D—乳酸脱氢酶。人体摄入L—乳酸，可以被吸收，而D—乳酸则不能。
乳酸的工业化生产
主要方法：化学合成法和微生物发酵法。
（一） 微生物发酵法生产乳酸
发酵是通过微生物的生命活动产生和积累特定代谢产物的过程。通过特定类型的微生物的代谢活动，在以糖类为主原料的培养基中发酵生产乳酸，称为乳酸发酵。常规发酵工艺过程是经选用的xx，反合适的碳水化合物发酵为乳酸，发酵时加中和剂CaCO3中和发酵生成的乳酸，形成乳酸钙。提取时加入硫酸水解，生成游离乳酸和硫酸钙（石膏）。
1、 用于生产乳酸的微生物
（1） xx
① 乳酸xx的一般特性。能发酵糖类、主要代谢产物是乳酸的一大类xx统称为乳酸xx，它是球菌或杆菌，有多数乳酸xx是兼性xxx或微需氧菌，过氧化氢酶阴性；属于异养微生物在培养基中需添加复合的氮源如蛋白胨、酵母膏、玉米浆或麦芽等。
② 乳酸xx的类型：主鼠李糖乳杆菌，称德氏乳杆菌。后来发现有凝结芽孢杆菌等
（2）根霉：主米根霉
2、乳酸发酵所用的主要原料及培养条件
（1）碳源 乳酸生产用的碳源一般源自农产品加工副产品。如葡萄糖、蔗糖（美国），甘蔗糖和甜菜糖（欧洲和巴西），玉米淀粉乳。
（2）氮源 一般的乳酸菌生物合成氨基酸、维生素、核苷酸等能力很差，因而在合成培养基上不易生长。在培养基中添加有机氮源丰富的酵母膏、蛋白胨、玉米浆、乳清蛋白水解物、棉籽水解液、植物蛋白胨等。常用的MRS培养基含有蛋白胨、牛肉膏、酵母膏即可。但酵母膏价高，用大豆蛋白胨代替。
（3）环境条件对他酸发酵的影响
①PH的影响。以PH=5—7之间，不同菌株有不同最适PH。
②温度：多数在37℃—42℃。但用米根霉生产乳酸时，发酵温度一般控制在30℃。
③ 氧：乳酸xx在无氧的条件下进行，而米根霉的乳酸发酵则需氧发酵，发酵罐要通气加搅拌。
④ 搅拌的作用。对米根霉有氧发酵生产乳酸必须搅拌。而xx发酵则不一定。若用乳清作原料则搅拌有利。
3、乳酸发酵的常用工艺
（1）分批发酵工艺
①xx发酵工艺技术。国内多采用德氏乳杆菌。
A、 玉米原料发酵技术。玉米发酵经高压喷射液化及糖化所获得的糖化液，过滤后清糖液打入发酵罐。糖浓度达到8%—10%，添加10%的米糠，冷却降温至50℃，接入已培养好的乳酸菌种，接种量为10%，接种4h后测PH。在缓慢搅拌状态下，添加石灰粉，中和至PH4.8，再加碳酸钙，继续发酵。整个发酵保持温度50℃，PH4.0～5.5,每隔2h搅拌一次,每次5～10分钟,发酵前期碳酸钙的添加量稍大些,后期稍小些.发酵周期控制在55～75h,转化率不低于90%.
B、 葡萄糖原料发酵技术。种子培养基：葡萄糖50g/L，蛋白胨10g/L，乙酸钠0.5g/L,硫酸镁200mg/L。该工艺采用的乳酸xx菌种是从热带椰子果的花粉汁中分离获得的干酪乳杆菌，该菌生成的总酸占95%。
②混合菌种培养的乳酸发酵。
③米根霉的分批发酵工艺技术。米根霉用于乳酸的工业生产有着悠久的历史。米根霉能把葡萄糖转化为乳酸，亦能把淀粉直接转化为乳酸。1990年U。S。Pat。4，963，486中，Y。D。Hang以磨碎玉米为原料，米根霉NRRL395一步直接糖化发酵，1Kg碎玉米可产生350g以上的纯L-（+）-乳酸。另外，以燕麦、大米、小麦或无核葡萄干直接发酵，L-（+）-乳酸转化率分别为210g/kg 、 437g/kg 、153g/kg 和 433g/kg。
根霉属于丝状xx，深层培养时其菌丝体形态已受到重视。菌丝体有不同的形态，由分散疏松状至致密的菌球体，而乳酸发酵的效率受菌丝体形状的影响很大。解决的一个办法是使菌丝体长成为致密的菌球体。米根霉素生产L-（+）-乳酸中，已采用菌球体的办法，以求改善发酵效率。另外，在发酵设备上采用了近年来发展的气升式发酵罐生物反应器，菌丝体的形态与三角瓶中培养的情况相同。种子培养基中接种的孢子浓度为2×106个/ml时，48h培养后L-（+）-乳酸的产率是1。07g/（L。h)。菌球体可反复使用。一个发酵周期结束，停止通气，菌球体随时沉淀，由气升式发酵罐底部放掉发酵液，并加入等体积新鲜培养基，即可进行第二轮发酵。反复进行9个发酵周期，14d以上，前6个周期中，平均产率是2。02g/(L.h),比分批式培养高出1。9倍。气升式发酵罐的另一个优点是通气气量较低。与小型发酵罐相比，乳酸的产率高出约2倍。
代表菌种米根霉的糖代谢主要进行以下几种反应：
A正常呼吸：C6H12O6+6O2——6CO2+6H2O；
B同化作用（生成菌体）干菌体量的95%来自碳水化合物；
C富马酸发酵：C6H12O6+3O2——C4H4O4+2CO2+4H2O；
D酒精发酵：C6H12O6——2C2H5OH+2CO2；
E L-乳酸发酵：C6H12O6——2C3H6O3。
若抑制反应A、C和D反应，乳酸产率就可以提高。米根霉产乳酸的机理如下
活性CO2化合物
总反应式为：2C6H12O6——3C3H6O3+C2H5OH+CO2 2mol葡萄糖产生3mol乳酸，即只有理论值的75%。在通气、添加营养盐及添加微量金属元素等一定条件下，根霉的异型乳酸发酵可转成同型乳酸发酵，只产生L-乳酸。此时糖酸转化率接近乳酸xx的同型发酵。
米根霉主要特征如下：菌落疏松或稠密，最初为白色，后变为灰褐色至黑褐色，匍匐爬行，无色，假根发生指状分枝，褐色，孢囊梗直立或稍弯曲，2～4根群生，与假根对生，有时膨大或分枝。囊托楔型，菌丝形成厚垣孢子，接合孢子未见。最适发育温度37℃，41℃也能生长。有淀粉糖化能力，发酵生产乳酸最适温度为30℃。可利用无机氮，如尿素、硝酸铵、硫酸铵等。
（2）连续发酵工艺技术。在培养过程中，不断向培养罐或串连的培养罐组中以恒定的流速加新鲜培养基，同时以相同的流量连续出料，从而保持培养过程处于稳定状态，这就是连续发酵。由于在乳酸的分批发酵中存在着相当严重的产物（乳酸）和底物（葡萄糖）抑制现象，因而连续发酵工艺技术经常被用于乳酸发酵，以提高乳酸的产率、浓度和转化率，即提高乳酸发酵的效率。
