50-21-5
基本信息
丙醇酸
乳酸
乳酸TMP
二羥基丙酸
DL-乳酸/二羥基丙酸
2-羥丙酸
Β-羥丙酸
2-羥基丙酸
alpha-羥基丙酸
乳酸標準溶液1.0N
Α-羥基丙酸
DL-乳酸/DL-羥基丙酸
DL-乳酸, 85% AQ. SOLN.
DL-乳酸, ACS, 85.0-90.0% AQ. SOLN.
2-HYDROXYPROPIONIC ACID
2-HYDROXYPROPIONIC ACID, RACEMIC
ACIDUM LACTICUM
alpha-Hydroxypropionic acid
DL-2-HYDROXYPROPANOIC ACID
DL-ALPHA-HYDROXYPROPIONIC ACID
DL-LACTIC ACID
FEMA 2611
(+/-)-LACTIC ACID
LACTIC ACID
LACTIC ACID, RACEMIC
MILK ACID
RARECHEM AL BO 2317
1-Hydroxyethane 1-carboxylic acid
1-Hydroxyethanecarboxylic acid
1-hydroxyethanecarboxylicacid
2-hydroxy-propanoicaci
2-hydroxy-propionicaci
Acetonic acid
物理化學性質(zhì)
安全數(shù)據(jù)
應(yīng)用領(lǐng)域
制備方法
1發(fā)酵法
以大米或干薯粉為原料,通蒸汽于120℃下糊化。糊化液在糖化酶作用下于51-53℃下糖化。利用葡萄糖發(fā)酵可得乳酸。(1)乳酸桿菌發(fā)酵。乳酸桿菌產(chǎn)物一般為DL-乳酸。糖化液用蒸汽加熱至90-95℃滅菌1-2h,冷卻至50℃后接種乳酸桿菌進行發(fā)酵。發(fā)酵穩(wěn)定控制在48-50℃;通風攪拌;PH控制在5.5-6.0,在培養(yǎng)基中加入碳酸鈣,發(fā)酵過程液分批加入碳酸鈣,以調(diào)節(jié)PH大于5.0。發(fā)酵周期3- 4天。
(2)根霉發(fā)酵。根霉也是乳酸生產(chǎn)菌。雖然其理論糖酸轉(zhuǎn)化率較低(75%),但卻易得搞純度的L-乳酸。
(3)發(fā)酵乳酸提取。乳酸不易結(jié)晶,國內(nèi)一般采用鈣鹽法提取。即發(fā)酵結(jié)束后,發(fā)酵液用氫氧化鈣中和至PH11- 12,并趁熱(>80℃)壓濾,濾液加氯化鎂沉淀劑靜置,上清液濃縮至相對密度1.098-1.115,再靜置結(jié)晶過濾得疏松的乳酸鈣結(jié)晶。乳酸鈣用蒸汽熔融,加硫酸酸解,再用活性炭脫色,靜置6h后真空吸濾得約含10%的乳酸溶液。一次濃縮至相對密度1.098,用離子交換樹脂除去鈣、鎂離子,再經(jīng)二次濃縮、脫色過濾得乳酸成品。
2合成法
哈合成有乙醛法和丙烯法,制得的乳酸為DL-乳酸。
(1)乙醛法。以乙醛與氫氰酸為原料反應(yīng)生成乳腈,經(jīng)水解得粗乳酸,粗乳酸經(jīng)乙醇醇化再水解得乳酸:
將乙醛和冷的氫氰酸連續(xù)送入反應(yīng)器生成乳腈,再用泵壓入水解釜,并加入水和硫酸催化水解得乳酸;加乙醇酯化后精餾分出乳酸乙酯;最后送入濃縮罐加熱分解而得精乳酸。
(2)丙烯腈法。丙烯腈水解得粗乳酸,再經(jīng)甲醇酯化后水解得乳酸:
將丙烯腈送入反應(yīng)器,在硫酸的催化下水解生成乳酸和硫酸氫銨混合物。混合物進入酯化反應(yīng)器與甲醇酯化,分離出硫酸氫銨稀乳酸。最后經(jīng)真空濃縮即得產(chǎn)品。
1發(fā)酵法
以大米或干薯粉為原料,通蒸汽于120℃下糊化。糊化液在糖化酶作用下于51~53℃下糖化。利用葡萄糖發(fā)酵可得乳酸。
(1)乳酸桿菌發(fā)酵乳酸桿菌產(chǎn)物一般為DL-乳酸。糖化液用蒸汽加熱至90~95℃滅菌1~2h,冷卻至50℃后接種乳酸桿菌進行發(fā)酵。發(fā)酵溫度控制在48~50℃;通風攪拌;pH值控制在5.5~6.0,在培養(yǎng)基中加入碳酸鈣,發(fā)酵過程也分批加入碳酸鈣,以調(diào)節(jié)pH值>5.0。發(fā)酵周期3~4d。
(2)根霉發(fā)酵根霉也是乳酸產(chǎn)生菌。雖然其理論糖酸轉(zhuǎn)化率較低(75%),但卻易得高純度的L一乳酸。
(3)發(fā)酵乳酸提取乳酸不易結(jié)晶,國內(nèi)一般采用鈣鹽法提取。即發(fā)酵結(jié)束后,發(fā)酵液用氫氧化鈣中和至pH值11~12,并趁熱(>80℃)壓濾,濾液加氯化鎂沉淀劑靜置,上清液濃縮至相對密度1.098~1.115,再靜置結(jié)晶過濾得疏松的乳酸鈣結(jié)晶。乳酸鈣用蒸汽溶融,加硫酸酸解,再用活性炭脫色,靜置6h后真空吸濾得約含10%的乳酸溶液。一次濃縮至相對密度1.098,用離子交換樹脂除去鈣、鎂離子,再經(jīng)二次濃縮、脫色過濾得乳酸成品。
2合成法
化學合成有乙醛法和丙烯腈法,制得的乳酸為DL.乳酸。
(1)乙醛法 以乙醛與氫氰酸為原料反應(yīng)生成乳腈,經(jīng)水解得粗乳酸,粗乳酸經(jīng)乙醇酯化再水解得乳酸:
將乙醛和冷的氫氰酸連續(xù)送入反應(yīng)器生成乳腈,再用泵壓入水解釜,并加入水和硫酸催化水解得乳酸;加乙醇酯化后精餾分出乳酸乙酯;最后送入濃縮罐加熱分解而得精乳酸。
(2)丙烯腈法 丙烯腈水解得粗乳酸,再經(jīng)甲醇酯化后水解得乳酸:
將丙烯腈送人反應(yīng)器,在硫酸的催化下水解生成乳酸和硫酸氫銨的混合物?;旌衔镞M入酯化反應(yīng)器與甲醇酯化,分離出硫酸氫銨后,粗酯送精餾塔,塔底得精酯。精酯再送蒸餾塔,加熱分解,得稀乳酸。最后經(jīng)真空濃縮即得產(chǎn)品。
常見問題列表
乳酸是一種重要有機酸,產(chǎn)量及消費量僅次于檸檬酸的第二種有機酸,有資料表明,乳酸的消費量占有機酸總的消費量的15%左右。近年來,由于L-乳酸在生物降解塑料上的擴大應(yīng)用,其需求量將有一個較大速度的增長,有人預測,數(shù)年后有可能趕上或超過檸檬酸。乳酸廣泛存在于自然界中,在生物體內(nèi)都發(fā)現(xiàn)有乳酸。
乳酸又稱2-羥基丙酸、α-羥基丙酸,分子結(jié)構(gòu)中有一個不對稱碳原子,形成兩種旋光異構(gòu)體d-體,l-體及外消旋體dl-體,共有3種光學異構(gòu)體。1780年Scheele在酸牛奶中得到本品,故名乳酸。在人體及動物肉組織中存在右旋體及外消旋體,而左旋體則為哺乳動物的正常代謝物。天然也存在于罌粟、蘋果、番茄汁等水果中。市售品無論是發(fā)酵法或合成法制得者,均為外消旋體。由于在分子中存在羥基及羧基,本品具有這兩種官能團的作用,與酸酐生成羧酸酯,與醇生成乳酸酯,與鈉、鈣、亞鐵等離子可生成鹽;因本品同時具有羥基和羧基,因此,可以發(fā)生自酯化作用,生成線型聚酯,甚至可以生成環(huán)狀化合物,即生成環(huán)狀二聚物丙交酯[2]。在緩慢條件下氧化,本品可生成丙酮酸,加熱至 250℃以上時則斷鏈分解,生成乙醛,放出二氧化碳和水。與氨或胺反應(yīng),可以生成乳酸酰胺。本品的羥基和羧基除可發(fā)生自酯化外,羥基和羧基還可同時參與反應(yīng),例如與醛或酮反應(yīng),可以生成環(huán)狀縮醛。
在醫(yī)藥上用乳酸鈉鹽防治酸中毒,乳酸鐵、乳酸鈣等是醫(yī)藥工業(yè)原料,乳酸乙酯是香料,乳酸丁酯是漆的良好助劑,也是塑料工業(yè)增塑劑和改良劑的重要原料;在電鍍工業(yè)被用作除銹劑。
以上信息由Chemicalbook的曉楠編輯整理。
乳酸和氧化劑、碘化物、硝酸、卵白等不能共存,否則對人體有害。天然存在于牛乳、水果的果醬、番茄的漿汁、啤酒、葡萄酒及許多高等植物的發(fā)芽處。
我國數(shù)十年來使用乳酸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)D-乳酸與L-乳酸混合的乳酸 (由于兩者無固定的比例,故暫名為混旋乳酸,作者注),由于工藝及設(shè)備原因,D-乳酸與L-乳酸無一定比例,往往是D-乳酸占絕大部分,80%或更多,而L-乳酸占小部分,因此,旋光常為左旋。過去人們認為,乳酸是自然界天然存在的有機酸,安全問題是不必擔心的; 但隨著科學技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)D-乳酸進入人體后,由于人 (包括哺乳動物) 沒有代謝D-乳酸的酶系,無法為人體代謝,過多地攝入會引起血尿酸度的升高,造成代謝紊亂。為此,世界衛(wèi)生組織 (WHO) 規(guī)定D-乳酸攝入量每天每公斤體重不能超過 100mg,而對L-乳酸則不加限制。現(xiàn)在歐美、日本等國,從安全考慮,凡食品、飲料、醫(yī)藥上使用的乳酸,已經(jīng)或逐步用L-乳酸取代原有的乳酸。我國L-乳酸的研制已在江蘇無錫取得成功,產(chǎn)品純度及質(zhì)量已達到國際同類產(chǎn)品水平。因此,在我國以L-乳酸取代混旋乳酸,已不是遙遠的事情。
1982年世界乳酸產(chǎn)量為2.4萬~2.8萬噸,1989年增至3.0萬噸,其中50%~60%為發(fā)酵法生產(chǎn)的,主要是DL-型乳酸和乳酸鈣。
近年來,世界各國在為消除塑料制品的 “白色污染” 的研究中,發(fā)現(xiàn)用L-乳酸聚合物制成的塑料薄膜,可100%為生物降解。世界衛(wèi)生組織鑒于D-乳酸對人體有危害作用,提倡在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域,使用L-乳酸,不要使用DL-乳酸,因而L-乳酸生產(chǎn)有突破性發(fā)展。荷蘭、巴西、西班牙、美國、日本都相繼擴建和新建了具有相當規(guī)模的L-乳酸廠,其中尤以美國為甚。估計目前世界乳酸產(chǎn)量達10萬噸/年,而美國的生產(chǎn)能力約4.5萬噸/年。
A.E.stally公司原是美國惟一乳酸生產(chǎn)廠,年產(chǎn)量約為0.73萬噸。1995年該公司宣布將再建 一座乳酸廠,于1997年4月投產(chǎn)。ADM公司宣稱在現(xiàn)有的年產(chǎn)0.9萬~1.82萬噸乳酸基礎(chǔ)上使產(chǎn)量翻番。據(jù)日本有關(guān)專家估計,世界L-乳酸的消費量將達到300萬噸。
我國早就對乳酸的生產(chǎn)菌種、工藝進行過大量的研究工作。1944年重慶振元化學藥品廠,曾以德氏乳桿菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸鈣。目前我國乳酸生產(chǎn)廠達十幾家,采用真菌酶制劑替代傳統(tǒng)礱糠曲糖化進行工業(yè)化生產(chǎn)DL-乳酸及乳酸鈣。但規(guī)模較小,生產(chǎn)工藝和設(shè)備較陳舊,故收率低,成本較高?,F(xiàn)生產(chǎn)能力為1萬噸/年左右。
大鼠經(jīng)口LD503730 mg/kg。急性口服LD50值:大鼠4936(雄)mg/kg和 3543(雌)mg/kg。對兔急性經(jīng)皮LD50>2000mg/kg。禽鳥口服毒性LD50:鵪鶉(飼料中喂食)>2250mg/kg;綠頭鴨>5620mg/L。魚毒性LD50:蘭鰓魚130mg/L;虹鱒魚 130mg/L。
由于乳酸的酸性柔和且穩(wěn)定,有助于食品的風味,在食品工業(yè)上廣泛用作酸味劑、防腐劑和還原劑??捎糜谇鍥鲲嬃稀⑻枪?、糕點的生產(chǎn),也可用于魚、肉、蔬菜的加工和保藏。與檸檬酸、蘋果酸等食用酸相比,具有很強的競爭力。在美國,乳酸用于軟飲料方面,很大程度地取代了檸檬酸、磷酸等。在啤酒制造上,美國禁止使用磷酸等無機酸調(diào)節(jié)pH,而全部改用乳酸。世界上四分之一的乳酸用來生產(chǎn)硬脂酰乳酯酸。它的鹽類,硬脂酰乳酯酸鈣 (CSL) 和硬酯酰乳酯酸鈉 (SSL),大量用于面包加工,不但使面包質(zhì)地松軟、細膩,而且可延長其保存期。
L-乳酸、L-乳酸鈉與葡萄糖、氨基酸等復合配制成輸液,可治療酸中毒及高鉀血癥。L-乳酸鐵、L-乳酸鈉、L-乳酸鈣是補充金屬元素的良好藥品。
由于人體只具有代謝L-乳酸的酶,D-乳酸不能被人體吸收,并且過量食用對人體有毒。因此,世界衛(wèi)生組織提倡使用L-乳酸作為食品添加劑和內(nèi)服藥品,取代目前普遍使用的DL-乳酸。
乳酸可添加于煙草中,能保持煙草的濕度,提高卷煙的質(zhì)量。乳酸可用于制革工業(yè)中的脫石灰,它能使石灰變成可溶性的乳酸鈣鹽而除去,使皮革柔軟、細密,從而制成高級皮革。乳酸還可用來處理紡織纖維,可使之易于著色,增加光澤,使觸感柔軟。
由發(fā)酵獲得的粗乳酸銨溶液,可直接作為反芻動物的飼料添加劑,增加人類所需蛋白質(zhì)。乳酸菌的發(fā)酵液若用水稀釋后,可以澆灌水稻等農(nóng)作物,具有改良土壤、增加產(chǎn)量的效果; 也可以直接作為藥劑,噴灑于人工養(yǎng)殖對蝦等水養(yǎng)殖場所,可以防治水產(chǎn)品的病害。
L-乳酸經(jīng)過聚合可生成直鏈的或環(huán)狀的聚乳酸。聚L-乳酸系無毒的高分子化合物,具有生物相容性 (biocompatibility),在人體內(nèi)能被分解成L-乳酸為人體代謝,不引起變態(tài)反應(yīng)。因此可用于生產(chǎn)如下產(chǎn)品:緩釋膠囊制劑、生物降解纖維、聚L-乳酸與其他材料共聚制成的生物降解塑料、生物植片。
乳酸,特別是L-乳酸,由于它的右旋性,在上述領(lǐng)域應(yīng)用,大大地提高了安全性,對人和畜無害,而且具有很強的殺菌作用,其殺菌能力是檸檬酸、酒石酸、琥珀酸的幾倍。據(jù)文獻記載,在10%糖液中加入3%檸檬酸或酒石酸、琥珀酸,放置2~3d就腐敗了。但是加入同量3%乳酸時,經(jīng)過一個月尚未出現(xiàn)異狀。在含有10%糖液中,分別接入大腸桿菌、霍亂菌、傷寒菌,糖液中加入0.1%乳酸,3h后,這些病菌全部死亡。這是其他有機酸無法競爭的。因而,乳酸可以直接用作手術(shù)室、病房、實驗室、車間等場所的消毒劑。
此外,它又是生產(chǎn)消除白色污染的生物降解塑料的主要原料,這種塑料在自然界能徹底降解成二氧化碳和水,不會像現(xiàn)在使用的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料對環(huán)境帶來危害,在歐美、日本已成為商品,并在迅速發(fā)展之中。L-乳酸還是生產(chǎn)高效、低毒、安全的苯氧丙酸類除草劑的主要原料,在我國已經(jīng)投入生產(chǎn)。此外,L-乳酸在醫(yī)用材料及特種飼料方面的應(yīng)用,可見專門的論著。
姜錫瑞 主編.酶制劑應(yīng)用手冊.北京:中國輕工業(yè)出版社.1999.第250-251頁.
谷類飼料主要富含碳水化合物,在瘤胃中通過乳酸桿菌及溶淀粉鏈球菌使碳水化合物迅速發(fā)酵,形成大量的乳酸。乳酸能使瘤胃蠕動力降低,在幾小時內(nèi)就可造成食物積滯,同時使瘤胃微生物群落也遭到破壞。乳酸又能提高瘤胃滲透壓,通過血管系統(tǒng)使體液由細胞外液間隙進入瘤胃,導致脫水及少尿,血液濃縮,尿液pH值下降。當瘤胃液pH值降到5以下時,就產(chǎn)生單一的乳酸發(fā)酵,而使乳酸濃度突然急劇上升。pH值異常下降(4.0以下) 時,動物出現(xiàn)精神沉郁,瘤胃蠕動停止和食欲廢絕,脈搏增數(shù)和體溫升高。由于瘤胃液酸度增高,微生物死亡,出現(xiàn)有毒的胺(如組胺和酪胺)。引起酸性很強的胃內(nèi)容物長期停滯在瘤胃內(nèi),瘤胃上皮引起炎癥和出血,以致絨毛脫落。
【防治措施】以中和瘤胃內(nèi)容物的酸度,解除脫水以及強心為原則。此外配合對癥治療。
(1) 中和酸度可用石灰水 (生石灰1千克,加水5千克,充分攪拌,用其上清液) 洗胃,直至胃液呈堿性為止。
(2) 解除脫水,可補充5%葡萄糖鹽水或復方氯化鈉溶液,牛每次8000~10000毫升,羊500~1000毫升,分2次靜脈注射。在補液中加入強心劑和碳酸氫鈉則效果更好。根據(jù)病情變化,隨時采用對癥療法。如伴發(fā)蹄葉炎時,則注射抗組胺藥物。
以上信息由Chemicalbook的彤彤編輯整理。
(2) 工業(yè)上以蔗糖為原料,由乳酸菌發(fā)酵而得;亦可用葡萄糖或蔗糖與堿加熱生成。化學合成可由σ-丙(撐)二醇用硝酸氧化或溴代丙酸與水(或稀堿液)加熱生成乳酸。
CH3CH(OH)·CH2(OH)+O2→CH3CH(OH)·COOH+H2O。
CH3CHBr·COOH+H2O→CH3CH(OH)·COOH+HBr。
(3) 近代采用乙醛與一氧化碳在稀硫酸溶液中,于130~200℃和90MPa下反應(yīng)生成。
知名試劑公司產(chǎn)品信息
DL-Lactic acid, 85%(50-21-5)