8乳酸發(fā)酵工藝學(xué)

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1、8乳酸第一節(jié)乳酸的理化性質(zhì)一、乳酸的命名與分子結(jié)構(gòu)乳酸因存在于酸牛奶中而得名，它廣泛存在于人體、動物、植物和微生物中，其產(chǎn)、消量僅次于檸檬酸。乳酸，英文名為(Lacticacid)，學(xué)名為?-羥基丙酸(?-hydrxy-propionicacid)，結(jié)構(gòu)式為CH3CHOHCOOH，相對分子質(zhì)量為90.08，是一種天然存在的有機(jī)酸。HCH3-C-COOHOH由于分子內(nèi)含有一個不對稱碳源子，因此具有旋光異構(gòu)現(xiàn)象。乳酸按其旋光性可分為D(-)-乳酸、L(+)-乳酸和DL-乳酸三種。由于人體只能代謝利用其中的L(+)-乳酸，因此世界衛(wèi)生組織(

2、WHO)明確規(guī)定，成人每天攝入D(-)-乳酸的量不得超過100mg/kg體重，對于三個月以下的嬰兒食品中不應(yīng)加入D(-)-乳酸，而對于L(+)-乳酸則不加限制。二、乳酸的性質(zhì)L-乳酸是一種有機(jī)強(qiáng)酸，能與水、酒精和乙醚以任意比互溶。60%以上濃度的乳酸具有很強(qiáng)的吸濕性。乳酸通常為無色或微黃色粘稠狀液體，在67～133Pa的真空條件下反復(fù)分餾，可以得到純品的乳酸結(jié)晶。純凈的無水乳酸是白色的晶體，熔點為16.8℃，沸點為122℃(2kPa)，相對密度為1.24g。由于乳酸含有一個羥基和一個羧基，因此可以參與多種反應(yīng)，如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、酯

3、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。另外，加熱乳酸使其自動酯化，可形成乳交酯。乳酸市售品無論是發(fā)酵法或合成法的制品均為外消旋體。外消旋體為無色糖漿狀液體或晶體，無臭、有酸味，有吸濕性，光學(xué)性不活潑，即使在極冷條件下也不凝固，相對密度1.4392(20℃/40℃)，熔點18℃，沸點122℃(±5mmHg)，有防止腐敗發(fā)酵的作用，不侵犯健全的組織，但對病變組織敏感。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，乳酸的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)得到大規(guī)模的提高。L-乳酸、L-乳酸鹽及其聚合物廣泛應(yīng)用

4、于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域。此外，以L乳酸聚合的聚乳酸(PLA)，憑借其可生物降解，生物相容等特性，越來越受到廣泛的研究和關(guān)注。第二節(jié)乳酸及乳酸衍生物的應(yīng)用1、食品工業(yè)（食品工業(yè)用含量為50%）由于L-乳酸對人體無毒副作用，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。乳酸可解除疲勞、松弛肌肉。飲料、果汁、奶制品中用作酸味劑；調(diào)味品如醬油、醋、咸菜中用作防腐保鮮和調(diào)味劑，使酸味自然；蛋糕、面包、肉制品、果凍、奶酪、果醬、冰淇淋、腌制品等食品中用來調(diào)節(jié)pH、抑菌、延長保質(zhì)

5、期、調(diào)味等；面包、糕餅等食品中作膨松劑；發(fā)酵工業(yè)，加入的目的是控制pH值，作滅菌劑以防止雜菌繁殖，促進(jìn)菌體發(fā)育。乳酸可使食品具有微酸性且不影響水果和蔬菜天然味和芳香，故廣泛用于水果和蔬菜等罐頭食品中。一、乳酸的用途2、醫(yī)藥工業(yè)乳酸作為消毒劑用在病房、手術(shù)室、實驗室等場所。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?？芍苯又瞥伤幓蛑瞥甥}類，用作含漱劑、涂布劑、膀胱注入劑等，還可內(nèi)服用于腸內(nèi)消毒。它能溶解蛋白質(zhì)和角質(zhì)，對病變組織的腐蝕作用特別敏感，可用于治療喉頭結(jié)核、白喉、狼瘡等病。利用乳酸親水性的特點與難溶性藥物結(jié)

6、合，可增加藥物的吸收量，防止副作用產(chǎn)生。乳酸除了可以直接用作消毒劑外，還可以制成乳酸鈉，配成輸液，治療酸中毒及高鉀血癥。L(+)-乳酸鈣、L(+)-乳酸亞鐵、L(+)-乳酸鋅都是補(bǔ)充金屬元素的良好藥品，此外由聚乳酸制成的手術(shù)縫合線、生物植片等在臨床上都被廣泛應(yīng)用。3、化妝品工業(yè)在化妝品中其用量也逐漸增大。乳酸本身含有天然潤膚成分，刺激皮膚細(xì)胞再生效果明顯，在皮膚、頭發(fā)的護(hù)理中起到保濕滋潤，替代甘油作保濕劑，調(diào)節(jié)酸堿性、抗微生物等作用，對皮膚無刺激性，兼有剝離性能、抗菌性能和增白性能，對改善皮膚組織結(jié)構(gòu)，消除皺紋、色斑，治療皮膚干燥、痤

7、瘡等有顯著療效。4、香料和香精、皮革、卷煙工業(yè)乳酸乙酯是重要的食用香料，用來配制酒和食用香精，在盛產(chǎn)清香型酒國家，乳酸用量很大。制革工業(yè)用它來除去柔皮中的石灰和鈣質(zhì)，使皮革柔軟光滑。用乳酸比其它酸脫灰質(zhì)量好，因此高級皮革都用乳酸脫灰。一般皮革用的乳酸含量為40%，對乳酸的質(zhì)量要求低，深色和帶臭味的均可使用。卷煙生產(chǎn)中用乳酸調(diào)節(jié)煙草味道，清除苦辣味且防霉變，并利用乳酸的引濕性保持水分，增加煙絲的柔軟性，降低尼古丁含量。也常用乳酸處理低檔煙草來提高檔級。5、化學(xué)工業(yè)在化學(xué)領(lǐng)域中，由于L(+)-乳酸是生物可降解塑料——聚乳酸的原料而備受關(guān)注

8、。聚乳酸有望在不久的將來代替PVC、PP等各種不可降解的塑料，以消除“白色污染”所造成的環(huán)境危機(jī)。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。6、其它行業(yè)紡織業(yè)中乳酸用于pH值調(diào)整，