第一節(jié) 乳酸的簡(jiǎn)介

乳酸學(xué)名：2-羥基丙酸是一種化合物，它在多種生物化學(xué)過(guò)程中起作用。它是一種羧酸，分子式是C3H6O3。它是一個(gè)含有羥基的羧酸，因此是一個(gè)α-羥酸。在水溶液中它的羧基釋放出一個(gè)質(zhì)子，而產(chǎn)生乳酸根離子CH3CHOHCOO−。在發(fā)酵過(guò)程中乳酸脫氫酶將丙酮酸轉(zhuǎn)換為左旋乳酸。在一般的新陳代謝和運(yùn)動(dòng)中乳酸不斷被產(chǎn)生，但是其濃度一般不會(huì)上升（可行性 研究 ）。

第二節(jié) 乳酸的生產(chǎn)方法

發(fā)酵法

發(fā)酵法的主要途徑是糖在乳酸菌作用下，調(diào)節(jié)pH值5左右，保持大約50或60dm;C發(fā)酵三到五天得粗乳酸。

發(fā)酵法的原料一般是玉米、大米、甘薯等淀粉質(zhì)原料（也有以苜蓿、纖維素等作原料，有 研究 提出廚房垃圾及魚(yú)體廢料循環(huán)利用生產(chǎn)乳酸的）。乳酸發(fā)酵階段能夠產(chǎn)酸的乳酸菌很多，但產(chǎn)酸質(zhì)量較高的卻不多，主要是根霉菌和乳酸桿菌等菌系。不同菌系其發(fā)酵途徑不同，可分同型發(fā)酵和異型發(fā)酵，實(shí)際由于存在微生物其它生理活動(dòng)，可能不是單純某一種發(fā)酵途徑。

發(fā)酵法分同型發(fā)酵和異型發(fā)酵。

合成法

合成方法制備乳酸有乳腈法、丙烯腈法、丙酸法、丙烯法等，用于工業(yè)生產(chǎn)的僅乳腈法(也叫乙醛氫氰酸法)和丙烯腈法。

（1）乳腈法

乳腈法是將乙醛和冷的氫氰酸連續(xù)送入反應(yīng)器生成乳腈（或直接用乳腈作原料），用泵將乳腈打入水解釜，注入硫酸和水，使乳腈水解得到粗乳酸。然后再將粗乳酸送人酯化釜，加入乙醇酯化，經(jīng)精餾、濃縮、分解得精乳酸。美國(guó)斯特林化學(xué)公司及日本的武藏野化學(xué)公司均采用此法合成乳酸。

（2）丙烯腈法

丙烯腈法是將丙烯腈和硫酸送入反應(yīng)器中水解，再把水解物送人酯化反應(yīng)器中與甲醇反應(yīng)；然后把硫酸氫銨分出后，粗酯送入蒸餾塔，塔底獲精酯；再將精酯送入第二蒸餾塔，加熱分解，塔底得稀乳酸，經(jīng)真空濃縮得產(chǎn)品。

（3）丙酸法

丙酸法以丙酸為原料，經(jīng)過(guò)氯化、水解得粗乳酸；再經(jīng)酯化、精餾、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。反應(yīng)如下：

CH3CH2COOH Cl2-→CH3CHClCOOH NaOH—→CH3CH(OH)COOH NaCl

酶化法

（1）氯丙酸酶法轉(zhuǎn)化

東京大學(xué)的本崎[6]等 研究 利用純化了的L-2-鹵代酸脫鹵酶和DL-2-鹵代酸脫鹵酶分別作用于底物L(fēng)-2-氯丙酸和DL-2-氯丙酸，脫鹵制得L-乳酸或D-乳酸。L-2-鹵代酸脫鹵酶催化L-2-氯丙酸，而DL-2-鹵代酸脫鹵酶既可催化L-2-氯丙酸，又可催化L-2-氯丙酸生成相應(yīng)的旋光體，催化同時(shí)發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)化。

（2）丙酮酸酶法轉(zhuǎn)化

從活力最高的乳酸脫氫酶的混亂乳桿菌DSM20196菌體中得到D-乳酸脫氫酶，以無(wú)旋光性的丙酮酸為底物可得到D-乳酸。

工業(yè)生產(chǎn)乳酸方法主要是發(fā)酵法和合成法。發(fā)酵法因其工藝簡(jiǎn)單，原料充足，發(fā)展較早而成為比較成熟的乳酸生產(chǎn)方法，約占乳酸生產(chǎn)的70以上，但周期長(zhǎng)，只能間歇或半連續(xù)化生產(chǎn)，且國(guó)內(nèi)發(fā)酵乳酸質(zhì)量達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?；瘜W(xué)法可實(shí)現(xiàn)乳酸的大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，且合成乳酸也已得到美國(guó)食品和藥品管理局(FDA)的認(rèn)可，但原料一般具有毒性，不符合綠色化學(xué)要求。酶法工藝復(fù)雜，其工業(yè)應(yīng)用還有待于進(jìn)一步 研究 。

第三節(jié) 全球乳酸進(jìn)出口情況

從進(jìn)出口貿(mào)易情況來(lái)看，普拉克在西班牙和荷蘭均設(shè)有乳酸生產(chǎn)工廠，促使荷蘭和西班牙成為了全球乳酸進(jìn)出口量較大的兩個(gè)國(guó)家。中國(guó)的乳酸生產(chǎn)量不斷上升，國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈，出口價(jià)格相對(duì)偏低。近年來(lái)，亞洲已超過(guò)西歐成為全球第二大的乳酸產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)北美、亞洲和西歐在未來(lái)的幾年中對(duì)乳酸的需求將繼續(xù)保持較為強(qiáng)勁的增長(zhǎng)速度。

第四節(jié) 乳酸的市場(chǎng)現(xiàn)狀及需求

2014年除聚乳酸以外的全球乳酸市場(chǎng)需求量約為35萬(wàn)-40萬(wàn)噸，未來(lái)每年以自然增速增長(zhǎng)。目前全球市場(chǎng)需求以L-乳酸為主，純D-乳酸全球市場(chǎng)需求僅約2,000噸，除聚乳酸應(yīng)用外主要用于生產(chǎn)農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑、除草劑等。

目前，全球乳酸生產(chǎn)企業(yè)主要集中在美國(guó)、中國(guó)、泰國(guó)、西歐、中南美及日本等，近70%的廠商采用微生物發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)。科碧恩-普拉克公司在美國(guó)、泰國(guó)、西歐等都建有乳酸生產(chǎn)工廠，其生產(chǎn)的乳酸約占全球50%～60%的市場(chǎng)份額，中國(guó)生產(chǎn)的乳酸約占30%的市場(chǎng)份額，其余地區(qū)的制造商市場(chǎng)份額約占10%。

目前乳酸的下游應(yīng)用中，用于食品飲料領(lǐng)域的乳酸在2015年占整體市場(chǎng)的46.6%，其次為應(yīng)用于聚乳酸市場(chǎng)占比約為37.5%。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，隨著聚乳酸市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)，聚乳酸將超過(guò)食品和飲料 行業(yè) 成為乳酸的第一大應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，乳酸作為聚合單體用于生產(chǎn)聚乳酸的應(yīng)用占乳酸整體應(yīng)用領(lǐng)域的占比稍高于1/3，作為環(huán)境友好型生物基可降解材料，未來(lái)隨著塑料、包裝、紡織、農(nóng)用地膜及現(xiàn)代醫(yī)藥材料等新興應(yīng)用領(lǐng)域需求的快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至2020年全球乳酸需求中用于生產(chǎn)聚乳酸的消費(fèi)占比將上升至46.3%。

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