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乳酸生产应用现状与发展趋势作者：张鹏张兴龙来源：《创新科技》2013年第10期

[摘要]简要介绍了乳酸的性能、主要用途和应用领域及其生产工艺技术现状，分析了乳酸的生产、消费分布及发展趋势，对乳酸行业发展前景进行展望。

[关键词]乳酸；生产技术；市场应用

[中图分类号]TQ921.3[文献标识码]A

乳酸，学名为a-羟基丙酸或2-羟基丙酸，分子中有一个不对称碳原子，具有旋光性，因此有L-乳酸与D-乳酸两种旋光异构体。由于L-乳酸可以被人体吸收，可广泛用于食品、制药、纺织、制革、环保和农业中，其产品主要用做酸味剂、调味剂、防腐剂、鞣制剂、植物生长调节剂、生物可降解材料和手性药物等。D-乳酸可用于医药、农药和化工等领域的手性合成方面，也用于氨基酸的不对称合成、聚乳酸领域[1-2]。

工业生产乳酸主要有发酵法和化学合成法[3]。用发酵法生产时，依所用乳酸菌种及发酵条件，可以得到L-乳酸、D-乳酸光学异构体和一定比例的混合物或外消旋体；化学合成法则生成外消旋乳酸，即DL-乳酸。目前国外工业化生产乳酸主要采用发酵法，发酵法有根霉发酵法和细菌发酵法，基因工程酵母发酵法。现在国内除武藏野在南昌的工厂采用根霉发酵生产L-乳酸外，其他全部采用细菌发酵法，近年来美国对基因工程酵母发酵法生产乳酸进行了大量的研究，主要是在不加中和剂的条件下，利用工程酵母生产乳酸。

1乳酸生产技术与研发现状

1.1钙盐法生产乳酸

钙盐法是传统的乳酸生产工艺，生产技术成熟，是主流的乳酸生产技术，得到广泛应用，随着膜分离技术、分子蒸馏技术、色谱分离技术在工业化生产的应用推广，产品品质有了很大提高，已经可以满足部分高端市场的需求。但该工艺存在着提取工序多，生产周期长，收率低，且钙盐法乳酸生产过程中产生大量硫酸钙固废，容易造成三废污染[4]。

1.2钠盐法生产乳酸

钠盐法生产乳酸是一种清洁、环保的乳酸生产工艺，由于菌种的耐渗透压的能力较低，所以发酵产率较低，糖酸转化率低，但钠盐法生产乳酸采取电渗析技术消耗大量电能，且提取前如不组合精密过滤装置，微生物细胞会附着在阴极离子膜上，增大电渗析电阻，降低电渗析效率。电渗析膜组件的价格高昂，这些缺点制约钠盐法生产乳酸难以工业化。

1.3化学合成法生产乳酸[5]

化学合成法中主要的是乳腈法，以乙醛与氢氰酸经碱性催化作用生成乳腈，粗乳腈通过蒸馏回收纯化并用浓盐酸或硫酸水解为乳酸，粗乳酸用甲醇酯化得到乳酸甲酯，精馏提纯后再用浓硫酸或浓盐酸水解生成乳酸。

化学合成法的产品为外消旋乳酸即DL一乳酸，且所用原料是乙醛和剧毒物氢氰酸；因此，发达国家不放心使用合成法制得的乳酸。此外，合成法的生产成本也较高，限制了其大规模的工业化生产。

1.4纤维素水解法生产乳酸

该方法将小麦、玉米秸秆等纤维素原料先经预处理，再加入纤维素酶或者复合酶进行水解制糖，通过同步糖化发酵（SSF）过程，DL-乳酸的转化率达到了理论值的90%。该方法由于消耗大量的酶，且制酶技术被国外公司垄断，目前还处于研发阶段。水解法优势比较明显，节省粮食，纤维素原料比较丰富，且能做到清洁生产，是乳酸产业发展的新方向。

2乳酸消费分析与预测[6]

2.1乳酸市场容量状况

2.1.1世界乳酸市场容量状况

随着全球物质财富的增加，人们的生活水平不断得到提高，作为食品添加剂乳酸的需求量也在大幅度的增长。从统计数据来看（表1），2008年以来世界乳酸消费量在稳步快速增长，同时随着聚乳酸生产和应用技术日益成熟，工业需求也会发挥极大的潜力，预计2013年、2014年乳酸市场容量将大幅增长。由于聚乳酸是可降解的生物基材料，且不产生污染，随着聚乳酸的产业化，从经济效益和社会效益两个方面来讲乳酸产业的前景将是非常光明的。

2.1.2国内乳酸市场容量状况

国内对乳酸及乳酸盐需求主要用于食品行业，近年来也存在稳步增长的趋势，

国内乳酸市场容量状况如表2所示：

2.2乳酸消费地区分布状况

根据乳酸消费量和用途的不同，可以把乳酸消费区域分为三大类：（1）西方发达地区：欧洲、美国、加拿大，日本，韩国，澳大利亚；占全球消费量60%。（2）发展中国家与地区：中国，巴西，墨西哥，智利，阿根廷，东盟，印度，南非；占消费量37%。（3）非洲和中美洲等食品绝大部分需要进口，占消费量3%。

2.3主要分布的行业

2.3.1乳酸世界消费行业分布状况

从目前来看乳酸主要用于食品添加剂行业，由于聚乳酸产业还未完全工业化，工业用途主要用于电镀等行业，随着人们食品安全观念的增强以及聚乳酸合成技术和应用的突破，可以预见工业用途和饲料行业的乳酸消耗量将会有很大提升。统计数据如表3所示。

如表3所示：目前从世界范围看，食品行业占销量的80%（目前呈下降趋势），工业行业占目前销量的12%（目前呈上升趋势），饲料行业占销量的8%（目前呈上升趋势）。

2.3.2乳酸国内消费行业分布状况：

从表4可以看出目前我国国内乳酸消费用途主要体现在以下方面：医药0.4%、烟草0.5%、食品5.7%、太阳能2.5%、啤酒3.2%、饲料5.3%、香料12.4%、肉类14.8%、乳品22.1%、其他33.1%。

3乳酸市场与应用前景

3.1聚乳酸广泛应用对乳酸市场的影响

随着全球经济发展，地球上石油、天然气、煤等石化资源将在50-90年内用尽。由于白色污染对环境造成极大的破坏，21世纪人们将面临环境恶化，资源枯竭，能源枯竭的巨大压力。许多国家已将建设可持续发展的“资源循环型”社会作为国策之一，大力开发环境友好的生物降解高分子材料已在世界范围内蓬勃兴起。

在众多已开发的生物降解高分子材料中，聚乳酸（PLA）被公认为最具有发展潜力的材料之一。该材料亦有人称为“玉米塑料”，不仅无毒、无刺激性，耐热性高、具有普通塑料的实用性能和成型加工性能，而且具有良好的生物降解性能、生物相容性和生物可吸收性，其降解后的产物可完全分解成二氧化碳和水，回归大自然，不会遗留环保问题，产品性能得到了国际的公认。而且二氧化碳减排对《京都议定书》的贡献是显而易见的。

近年来聚乳酸技术逐渐成熟，国内形成了一批利用聚乳酸制备可降解生物材料的工厂，利用聚乳酸制备环保服装、一次性用品、包装材料等已形成了一个以聚乳酸应用为基础的生物可降解聚材料新兴产业。聚乳酸消费量增加必然使乳酸在工业应用比例快速上升。

3.2食品行业应用对乳酸市场的影响

随着世界经济的发展，人们对食品安全越来越关注，食品行业乳酸将替代无机酸和对人体有害的防腐剂等。在啤酒酿造过程中乳酸可以有效地替代甲醛，在成品酒中还可以消除由于甲醛存在而引起的口感不适和异味。受2006年啤酒的“甲醛风波”影响，2007年乳酸在啤酒行业的用量由2006年的3.25万吨迅速增长到6.35万吨。近年来国内规模较大啤酒生产商纷纷革新生产工艺，在酿造过程中用乳酸代替甲醛，乳酸在啤酒行业用量稳步增长。

3.3饲料行业应用对乳酸市场的影响

1986年，瑞典全面禁止在畜禽饲料中使用抗生素，成为第一个不准使用抗生素作为饲料添加剂的国家，瑞典通过改善卫生条件达到动物防病目的的“瑞典模式”至今为各国所称道。丹麦、欧盟、韩国、美国等国家和地区相继禁止在畜禽饲料中使用抗生素，为乳酸在饲料行业应用带来很大的机遇。

发展中国家生活水平迅速提高，养殖业呈现规模化、科学化，促进饲料添加剂行业迅速发展，加速饲料添加剂升级换代，饲料添加剂中无机酸正逐步被乳酸所代替。

4小结

目前，全球对乳酸及其衍生物的开发力度在逐年加大，其研发方向为低成本、高收率、高品质和无污染。随着新的发酵技术和分离技术不断涌现，这些新技术使得乳酸生产的技术不断更新，极大地推动了乳酸行业的发展，将大大提高乳酸的发酵转化率和产品质量，降低副产物生成和环境污染，具有很好的发展前景。

随着人们对健康需求日益激烈，对食品安全日益关注，乳酸在食品饮料行业应用将更加广泛。此外世界各国相关刺激政策的不断出台和配套设施的完善，促使PLA的消费量大增，将拉动乳酸工业的发展，总之乳酸工业的发展前景广阔。

参考文献：

[1]闫智慧，高静，周丽亚等.乳酸的应用与发酵生产工艺[J].河北工业大学学报，2004，33（3）：15-18.

[2]李真金，任丹，苏文涛等.L-乳酸高产菌选育及其发酵条件的优化[J].四川大学学报（自然科学版），2011，48（2）：451-457.

[3]王立梅，齐斌.L-乳酸应用及生产技术研究进展[J].食品科学，2007，28（10）：608-612.

[4]王振铎.L-乳酸钙的生产工艺[J]，山西食品工业，2000，1：26-28.

[5]刘.我国乳酸的生产技术及研发状况[J].河南化工，27（4）：29-31.

[6]杨晓宇.我国乳酸市场发展前景广阔[J].精细与专用化学品，18（9）：45-47.

作者简介：张鹏（1958.7-），男，高级工程师，研究方向：乳酸行业前沿技术研发与管理。

