乳酸的应用需求现状分析(共7页)

1、乳酸的应用、需求现状分析乳酸 (2一羟基一丙酸)，英文名称Lactic acid，纯品为无色液体，是最简单的羟基酸。工业品为无色到浅黄色液体，无气味，具有吸湿性。分子存在2种光学异构体(D-乳酸和L-乳酸), 其理化性能十分相近，只是旋光性相反。左旋 (L ) 乳酸分子多见于酸奶中，右旋 (D) 乳酸很少存在于天然产物中, 因为细菌无法产生出具有纯右旋构型的乳酸分子。乳酸广泛存在于人体、动物及微生物代谢之中, 也存在于与人民生活密切相关的多种食品中。乳酸主要应用于饮食业、医药、制革、化工等领域, 更为重要的是L-乳酸是生产聚乳酸的原料。聚乳酸是可以降解的高分子材料, 有着广阔的发展前景。1 应

2、用1.1 乳酸在食品工业中的应用在食品工业中, 由于乳酸对人体无副作用,容易吸收,可直接参与体内代谢,促进消化及抑制肠道内有害细菌等作用,故应用十分广泛。乳酸及其衍生物被公认为是安全的食品添加剂，添加剂类型包括:酸化剂、防腐剂、抗氧化剂、果蔬保鲜剂、稳定剂、面团改良剂、乳化剂、保湿剂、营养强化剂、增稠剂、膨松剂等。据20世纪90年代中估计, 世界上乳酸产量的2/ 3用作酸味剂,和常用的酸味剂柠檬酸比较，乳酸既能使食品具有微酸性，又不掩盖水果和蔬菜的天然风味和芳香气，并具有防腐作用，所以广泛用于西红柿、 油橄榄和酸白菜等罐头食品中。乳酸粉末是用于生产荞头的直接酸味调节剂，缓冲型乳酸可应用于硬糖，

3、水果糖及其他糖果产品中，酸味适中且糖转化率低。酿造工业中常用乳酸作防菌剂，防止杂菌繁殖的同时，加入的乳酸也可以促进酵母菌发育，防止酒混浊；作为风味剂可改善酒的品味，并能提高酒的收率。此外,在大麦糖化过程中加入适量的食用乳酸, 能促进糖化完全,提高啤酒质量；在啤酒酿造中，用乳酸调节 pH，可使啤酒口味醇和, 并延长其保藏期,美国啤酒酿造业已全部用乳酸调节pH,禁止再用磷酸。 乳酸可以用来生产酸化麦芽和酸化麦汁，经过生物酸化处理的啤酒具有较浅的色度,较多的含氮物质和非常适宜的多酚组成，这些多酚与含量较高的还原物质共同作用而使啤酒具有良好的抗氧化性能，并且会使啤酒的口味柔和。而且经生物酸化可以提高酿

4、造用水的酸度、淀粉酶的活性和啤酒的最终发酵度，有利于蛋白质的酶解，改善麦汁的过滤性能，提高啤酒的非生物稳定性和生物稳定性。 米酒是低度饮料酒，口感醇和，富含多种氨基酸及其营养成分。米酒制作中添加乳酸可以产生其特有的酸味，乳酸可与酒中乙醇反应生成酯类，赋予米酒特殊的风味。乳酸作为一种防腐剂，已广泛代替了苯甲酸钠和乳酸钠，已成为抑制肉制品细菌性腐败最常用的化合物之一。詹昌玲等研究发现，用乳酸钙部分替代氯化钠可显著提高鸭肉干产品的硬度、咀嚼性、亮度L 值和黄度b值,并显著降低鸭肉干的水分活度( P 0. 05) ，有利于延长产品的货架期。在乳酸的盐类衍生物中，最重要的是硬脂酰乳酸钙( CSL)和硬脂

5、酰乳酸钠( SSL) ，他们与面团中的谷蛋白结合，并与面团中的淀粉发生化学反应，改善面团结构，烘烤的面包变得质地柔软，因此成为焙烤工业中不可缺少的食品添加剂。在卷烟行业中使用乳酸，可以保持烟草湿度，除去烟草中杂质,改变口味，提高烟草档次，乳酸还可中和尼古丁烟碱，减少对人体有害成份提高烟草品质。1.2 乳酸在饲料生产中的应用乳酸可用作青饲料贮藏剂、牧草成熟剂、反刍动物的饲料添加剂等。饲料中添加L乳酸铵和L乳酸钙后，可提高产蛋率、产奶率,并促进畜禽生产，特别有利于虾、蟹、鳖等特种水产的养殖。在猪禽饲料中作为生长促进剂，可以降低胃内的pH值，起到活化消化酶、改善氨基酸消化能力的作用，并对肠道上皮的生

6、长有好处。小猪在断乳后的几个星期喂食含有酸化剂的饲料，其在断乳期间的体重可以增加15%。白国勇等研究发现，在日粮中添加无水硫酸锌255 mg/ kg和乳酸锌150 mg/ kg饲喂獭兔28天，结果发现实验组与对照组相比，日增重显著提高11. 77%，料肉比显著降低16. 45%，腹泻率降低80. 12%，一级皮皮张等级提高80个百分点。 乳酸酵母菌作为微生物饲料添加剂使用，不仅可以提高饲料的利用率，降低饲料加工的成本，更重要的是可以给人类带来安全放心的动物源性食品，由发酵法直接生产出的乳酸铵粗制品可用作动物蛋白饲料补充剂。1.3 在医药工业中的应用在医药上，由于乳酸具有很强的杀菌作用，被用作消

7、毒剂，配置成药或制成乳酸盐类使用。在病房、手术室、实验室等场所中采用乳酸蒸气消毒，可有效杀灭空气中的细菌，起到减少疾病的目的。乳酸能溶解蛋白质和角质，且对病变组织腐蚀作用特别敏感，故可治疗喉头结核、 白喉、 狼疮等；在收敛性杀菌方面， 乳酸也可作含漱剂、涂布剂、阴道清洗剂等配方成分；利用乳酸的亲水性特点，与难溶性药物结合，增加药物的吸收效果。乳酸还可以用作生产红霉素糖衣的原料等。在乳酸盐类中，乳酸钙用作儿童健骨剂，治疗缺钙；乳酸亚铁用于治疗贫血；L乳酸、L乳酸钠与葡萄糖、氨基酸等复配制成输液，可治疗酸中毒和高钾血症；用乳酸钠作为丙酮酸的前体物质, 生物合成的 L苯基乙酰基甲醇(LPAC) ，是

8、一种重要的有机合成中间体，在制药业中被用作前体来合成L麻黄素、D伪麻黄碱。乳酸钙盐用于血液凝固剂，在手术和牙科手术中用作止血剂和抗龋剂；乳酸乙酯用于压制药片的润滑剂及生物降压药物心得静的中间体， 也是抗痤疮制剂的活性成分乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）有着优良的安全性、 生物相容性和可变的生物降解性，是制备微球的常用基本材料，微球是一种生物物理靶向载药制剂，粒径1 300um，目前PLGA 微球作为多肽、蛋白类药物的载体已广泛应用于免疫学、基因治疗、肿瘤治疗、骨缺损修复、眼科等众多医学领域中。1.4 化工工业中的应用乳酸经化学催化，可产生乙醛、丙二醇、丙烯酸和2，3戊二酮等重要化工原料，其中丙二

9、醇是生产树脂、增塑剂、乳化剂和破乳化剂、防冻剂、热载体等的原料；丙烯酸则被广泛用于、橡胶、纤维、胶黏剂、皮革、纸张洗涤剂、树脂、 超吸收材料等，也是高吸水树脂、涂料、水处理剂等的原料, 具有重要的工业生产应用价值。 乳酸可用于制造具有强粘合性、 防腐性的高性能涂料。添加乳酸所制成的优质环氧树脂涂料用于涂刷船体外壳钢板，在水下具有很强的粘合性，并具有良好的防腐蚀作用。乳酸作为耐热绝缘材料生产的起泡剂，用于生产具有耐火、耐热、 绝缘性能良好的绝缘材料。乳酸乙酯具有无毒、溶解性好、不易挥发、有果香气味等特点，又具有可生物降解性，因此乳酸乙酯又是极具开发价值和应用前景的绿色溶剂。 乳酸乙酯可用作硝化纤

10、维、乙酸纤维、 醇酸树脂、贝壳松酯、马尼拉树脂、 松香、虫胶、乙烯树脂、油漆等的溶剂，同时还是人造珍珠类的高级溶剂。1.5 在化妆品工业中的应用在化妆品和清洁卫生用品方面，乳酸和乳酸钠、乳酸钙可用作致湿剂、护肤剂，其作用是保养皮肤，使皮肤增白，更有光泽，更鲜嫩，防止老化。乳酸盐可作为新一代皮肤增白剂，与其他皮肤增白剂结合使用会产生协同效果。乳酸钠还能有效的治疗皮肤功能性疾病，如皮肤干燥病等引起的极度干燥症状。乳酸及乳酸盐还具有抗微生物的作用，被应用于抗粉刺产品中。乳酸可用于香水的配制，作除口剂和口腔清洁剂；用作牙膏填料，防止牙垢形成。由于L乳酸天然存在于头发中，作用是使头发表面光泽亮丽，因此乳

11、酸常作为各种护发产品的pH 调节剂；在液体肥皂、香皂和香波中也用其作pH调节剂。酰基乳酸酯作为保养品中的乳化剂和稳定剂，起到保护皮肤的作用，可改进由于老龄而造成的皮肤结构和外表的老化。此外，将乳酸添加到肥皂中，可减少贮存过程中水分的流失，因而能防止肥皂干裂。谢维跃、佘光前等将发酵乳酸和天然薄荷醇直接酯化合成L 乳酸薄荷酯，将其作为清凉剂应用于沐浴露、护肤乳液、爽身粉等个人护理化学品的配方中，并与传统清凉剂薄荷脑进行了性能对比研究，结果表明此产品应用于个人护理用品中,在人皮肤上的清凉作用和感觉方面与薄荷脑相比较更为温和而持久。1.6 在农业中的应用光学纯度高达99%以上的乳酸，在农药方面可用于生

12、产缓释农药，例如除草剂，具有对农作物和土壤无毒无害且高效的特点。乳酸的2 10 个分子范围的聚合物在低浓度时可用作植物生长调节剂，作为生长素，可有效促进植物生长及果实发育。乳酸乙酯是制造高效低毒、低残留量苯氧丙酸类除草剂的重要中间体。乳酸钙可用于马铃薯、水果、蔬菜的保鲜剂。乳酸还是杀虫剂、杀真菌剂的有效成分。1.7 在环保方面的应用目前世界的新型材料、环保行业的明星是利用乳酸生产的聚酯材料聚乳酸( PLA) , 该材料不仅具有良好的机械性能，使其能够胜任其他合成塑料的用途，而且具有良好的生物可降解性能，且因为其原料为可再生的生物资源，所以被产业界认定为新世纪最有发展前途的新型材料。1.8 乳酸

13、的其他应用乳酸可作纺织品染色和印染的助染剂、增溶剂、pH 控制剂、酸化剂、显色剂、吸附剂等；在毛纺工业中，乳酸可用于染料的预铬媒染，以降低羊毛的铬盐含量和防止纤维氧化。在丝绸和人造丝的后处理中，用乳酸作pH调节剂，可用于增艳处理以增加纱的色泽。在制革工业中，乳酸可脱去皮革中的石灰和钙质，使皮革柔软细密，从而制成高级皮革，目前高级皮革均以用乳酸进行处理。电镀行业中，由于乳酸对镍具有独一无二的络合常数，常被用于镀镍工艺。它同时可作为电镀槽里的酸碱缓冲剂和稳定剂。在微电子工业中，其独特的高纯度及低金属含量满足了半导体工业对高质量的要求，它作为一种安全的有机溶解剂可用于感光材料的清洗。乳酸作为一种重要

14、的有机酸，可以生成多种衍生物，具有十分广泛的用途。近年来，随着人们对可生物降解材料聚乳酸及绿色化工的重视，乳酸作为一种绿色平台化合物的重要作用正引起人们的广泛关注。目前制约乳酸及其聚合物应用的重要因素仍在其成本较高，因此就需要我们从乳酸发酵的菌种改良工艺等方面进一步改进，以降低乳酸生产成本，只有这样，才能迎来乳酸生产的大发展，使其更好的造福人类。2 生产与需求2.1 我国乳酸的生产现状2009年我国乳酸的总产能约为160kt/ a，主要使用发酵法生产，生产厂家有河南金丹乳酸有限公司、安徽丰原生物化学股份有限公司、江西武藏生物化工有限公司等，上述 3 家公司占我国乳酸市场的近 9 0 % 。河南

15、金丹乳酸科技有限公司的乳酸产量达到72kt，采用发酵工艺，产品以DL一乳酸为主。此外，还有许多规模较小的生产厂家，如盐城华德生物工程有限公司、湖北亚风乳酸集团公司和山西乐达生物化学有限公司等，产能均在数百吨到千吨范围之内。我国乳酸的主要生产厂家及产能见表 1 。我国发酵法生产乳酸的瓶颈主要来自原料玉米，乳酸的生产厂家必须与其他以玉米为原料发酵生产其他产品的化学公司竞争, 如乙醇、柠檬酸、氨基酸等。近几年，由于乙醇燃料工业规模的不断扩大，使乳酸生产的原料供应不足。2.2 进出口情况2005年以来，我国乳酸的进口数量逐年增加，进口价格在不断变化，但幅度不大。2007年进口平均价格2346.6 美元

16、/t，同比增长6.0 % ；2009年进口平均价格为2004.6美元/ t ， 同比下降 了1 .9 % 。我国乳酸的出口数量不断增加，由2005年的20kt，增加到了2009年的41.2kt。出口均价也呈上升趋势，近年来我国乳酸的进出口情况如表2所示。我国乳酸的进口主要集中在上海海关、天津海关和黄浦海关。2009 年通过这3个海关进口的乳酸合计达到5.4kt，同比2008 年的4.3kt增长25.6% ，占总进口量的比例也相应的由2008年的84.3%增长到87.3% 。其中变化幅度最大的是天津海关，进口量由2008年的176t增加到了2009年的906 .4 t ，占总进口量的比例也相应的

17、由3.4%增加到14 .6% 。近两年我国乳酸的进出口海关情况如表3所示。2008年, 我国乳酸的出口主要集中在南京海关、青岛海关和上海海关，通过这 3个海关出口的乳酸合计达到29.4kt，占总出口量的 89.8% 。仅南京海关的出口量就13 k t，占总出口量的3 9 .8% 。2009 年，我国乳酸主要出口海关为青岛海关、芜湖海关和南京海关，合计达到 3 5 .0k t ，占总出口量的9 0 % 。从各海关出口乳酸的量变化幅度均较大, 南京海关的出口量由2008年的13.0k t降低到7.6k t , 占总出口量的比例也相应的由39.8% 降低到18.4 % ，芜湖海关的出口量由2008年

18、的781.7t增加到9.3kt，增加10倍之多。近两年我国乳酸的出口海关情况如表 4所示。3.3 消费情况及发展前景随着乳酸技术的不断发展，其产能、产量和消费量都有不同程度的增长，2008 年表观消费量为42.3k t 。2005一2009 年消费量的年均增长率约为7.0 % 。近年来我国乳酸的供需情况如表 5所示。 目前我国乳酸主要用于食品饮料、工业生产和医药与个人护理等。2008年的消费结构为：食品饮料的需求量约23k t，占总消费量的53 % ，工业应用 (主要是 PLA 生产) 的需求量约12k t，占总消费量的29 % ，医药及个人护理的需求量约6.5k t , 占总消费量的1 8 % 。我国乳酸的消费结构如表6所示 。我国乳酸的最大消费领域在食品饮料，并6% 的年均增长率增加。未来几年, 用于P LA 生产的乳酸的消费量将有所增加，我国是