[發明專利]制備高光學純度L-乳酸鈉的方法

無效

• 申請號: 201010101423.4
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN101886094A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 王正祥;石貴陽
• 申請（專利權）人: 江蘇銳陽生物科技有限公司
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C12N1/21;C12R1/07
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及用微生物合成光學純度高的L-乳酸并連續生產L-乳酸鈉鹽的方法，屬于生物技術領域。

背景技術

乳酸鈉是乳酸與氫氧化鈉中和反應后得到的有機酸鹽，有吸濕性。能與水、乙醇或甘油任意混合，純品為無色或微黃色透明粘稠液體。市面出售的乳酸由于生產工藝的差別和用途的不同具有40％～80％間不同濃度的產品，也有少部分產品含量在90％以上。一般市售乳酸鈉多為外消旋DL-型乳酸鈉，也有光學純度不高的L-乳酸鈉。

乳酸鈉自開發以來，在食品、化妝品和醫療行業上具有重要的作用。在食品行業，乳酸鈉可以用作調味料、pH值調節劑(如用于酒精)、風味改進劑、焙烤食品(蛋糕、蛋卷、餅干等)的品質改進劑、保濕劑、干酪增塑料、防冷劑、抗氧化增效劑、乳化劑，還可以用作具有防腐作用的食品添加劑。乳酸鈉不僅可抑制大多數腐敗菌的繁殖，而且對許多致病菌，如李斯特單核增生菌、沙門氏菌、肉毒梭狀芽孢桿菌等均有不同程度的抑制作用，從而有效地延長肉制品的貨架期。L-乳酸鈉已成功地應用于熟火腿、烤牛肉、雞胸肉等整塊肉產品和熱狗腸、鮮香腸、熏腸和臘腸等碎肉產品。化妝品行業可以用作保濕劑作為甘油替代品；吸濕性好，作調理劑和皮膚或頭發的柔潤劑，用于護膚膏箱、乳液、香波、護發素，透氣性好，保濕保潤效果好，延展性和鋪展性能好。醫療方面，用于解除因腹瀉脫水、糖尿病、腎炎等癥所產生的酸中毒現象，還可用于急性泌尿系感染需要堿化尿液者。在高鉀血癥或普魯卡因胺等引起的心律失常伴有酸血癥時，用本品較適宜。1/6摩爾乳酸鈉不但具有糾正代謝性酸中毒的效能，還有制酸、止痛作用。

研究發現人體和動物體內不能代謝D-乳酸。D-乳酸攝入過多可以引起D-乳酸血癥，表現為惡心嘔吐；對思維有害，引起神經癥狀——語言模糊不清，意識錯亂，不能集中精力，嗜睡，幻覺、行動笨拙、無力，共濟失調，步態不穩等癥狀。研究表明D-乳酸對小雞的記憶力具有抑制作用，對小牛神經具有毒性，也會對小鼠的神經中樞有負面影響，給空腹48h的小鼠靜脈注射外消旋的DL-乳酸可以造成嚴重的心率失調導致的死亡。大劑量的D-乳酸也可以使兔子死亡。

為此，世界衛生組織規定，成人每天攝入的D-乳酸量每公斤體重不得超過100mg，并禁止在嬰兒食品中添加D-乳酸。從人類的長遠生存考慮，D/DL-乳酸在食品、化妝品行業的應用也應該進行限制，更應當杜絕在醫療方面的應用。因此開發具有高光學純度的L-乳酸鈉生產具有重要的現實意義。

目前世界上以葡萄糖、淀粉質原料經根霉、細菌發酵生產乳酸。國內大多利用根霉發酵生產L-乳酸，與細菌發酵相比，具有發酵快、菌體生長營養要求簡單、可以使用無機氮源、發酵液含雜質較少等優點。但是其最大的缺點是發酵對糖的轉化率較低通常只有70％左右，并且發酵過程需要供氧設備并且能量消耗大使投資成本增高，發酵過程容易染菌造成產酸低、光學純度低，甚至會造成倒灌報廢，生產過程的操作性較差。申請號為96121927.0的專利公開了用凝結芽孢桿菌來發酵生產L-乳酸，但是該菌對培養基的要求高，不適合工業化應用。也可以采用乳桿菌生產L-乳酸，但是發酵時容易混入產D-乳酸的德氏乳桿菌。專利號為CN?1306091A公開一種利用嗜熱性乳桿菌在高溫下厭氧發酵生產L-乳酸，所采用的嗜熱性乳桿菌(Lactobacillus?thermophillus)Lt616對糖轉化率高于90％、產L-乳酸7.0％以上、光學純度大于95％。卡吉爾公司從基因改造的酵母中生產L-乳酸，其申請的專利CN?101157930A公開重組酵母在低pH的條件下生產L-乳酸，pH為2.8～3.0時細胞收率仍然可達75～81％、0.1～0.4g/g小時的比生產率和14～40g/L的滴度，可以減少乳酸后續純化處理工序，降低成本。

但是，這些發明中所產生的L-乳酸光學純度都不能用來生產高光學純度、具有特殊用途特別是醫用的L-乳酸鈉。醫療方面最好用純度在99％以上的L-乳酸鈉。

L-乳酸鈉的生產研究比較早，常規的方法是采用成品乳酸(含量60～80％)與氫氧化鈉溶液(40～50％)中和反應，再利用活性炭脫色、過濾、真空濃縮后可以得到乳酸鈉含量為72～78％的成品。乳酸鈉成品多為水溶液，pH為6.5～7.5。連續發酵法生產乳酸鈉的普通方法是向發酵液中加入Ca(OH)₂作為中和劑，后續中加入硫酸從乳酸鈣中得到純乳酸，與氫氧化鈉反應制得乳酸鈉。這樣的生產方法工序多、過程繁多、費力、耗時，并且生產過程利用大量的硫酸、生成的大量硫酸鈣固體廢物，對環境造成很大的負擔。