Đề tài Đồ án Axit lactic

đại học quốc gia hà nội trường đại học khoa học tự nhiên khoa hoá-bộ môn hoá công nghệ ************************ niên luận Đề tài: axit lactic Giáo viên hướng dẫn : pgs.ts. Trịnh Lê Hùng. Sinh viên thực hiện : Cao Thị Dung Lớp : K46B Hà nội – 2004 mục lục Trang Lời mở đầu 2 1. Khái quát 3 2. ý nghĩa kinh tế 3 3. Tính chất hoá học 4 4. Tổng hợp hoá học 5 5. Tổng hợp sinh học 6 5.1. Sinh tổng hợp 6 5.2. Cơ chế hoá sinh 10 6. Công nghệ sản xuất 10 6.1. Lên men 11 6.2. Tách 12 Quy trình sản xuất axit lactic 12 Tài liệu tham khảo 13 Lời mở đầu. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trịnh Lê Hùng đã giao đề tài, giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian qua. Em xin cảm ơn các thầy cô giáo và các anh chị ở phòng Hoá sinh thực phẩm, đặc là chị Dương đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành bản niên luận này. Vì thời gian có hạn và những điều kiện khách quan khác về mặt tài liệu cũng như đây là lần đầu tiên làm quen với đề tài khoa học ứng dụng nên trong bản niên luận này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn sinh viên để em có thể hoàn thiện tốt hơn trong khoá luận tốt nghiệp sắp tới. Hà nội, ngày 17 tháng 5 năm 2004. Sinh viên: Cao Thị Dung. AXIT LACTIC 1. Khái quát. Axit lactic tồn tại rộng rãi trong tự nhiên, được tìm thấy ở người, động vật, thực vật và vi sinh vật. Axit này được phát hiện ở trong sữa chua vào năm 1780 do nhà bác học người Thụy Điển Sheele. Axit lactic được sản xuất ở Mĩ năm 1881 nhưng đến năm 1847 nó mới được thừa nhận là sản phẩm của quá trình lên men. Axít lactic do có chứa một nguyên tử C bất đối nên trong tự nhiên tồn tại dưới dạng L(+) quay phải, D ( - ) quay trái hay dạng một biến thể raxemic. Axít lactic được sử dụng như là một chất axít thực phẩm, và nó cũng được ứng dụng rộng rãi trong y học và trong công nghiệp. Các dạng cấu tạo của axit lactic: D(-) L(+) 2. ý nghĩa kinh tế Axit lactic sản xuất công nghiệp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Do vị chua dễ chịu và đặc tính bảo quản, một lượng lớn một lượng lớn axit lactic được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Nó được sử dụng như là một gia vị đối với các loại đồ uống nhẹ, tinh dầu, dịch quả, mứt, xirô cũng như trong ngành đóng hộp hoa quả. Axit lactic được dùng để axit hoá rượu vang hoa quả nghèo axit, axit hoá đường trong công nghiệp sản xuất rượu mạnh và để sản xuất bột chua trong ngành bánh mì. Axit lactic được dùng trong thực phẩm là một dịch lỏng không màu, chứa 60% axit lactic. Muối của axit lactic (muối canxi hay muối sắt) có tác dụng điều trị, ở đây người ta đòi hỏi một lượng axit lactic tinh khiết có chất lượng cao và có hàm lượng trên 90% axit. Axit lactic cũng được dùng trong công nghiệp thuộc da, công nghiệp dệt và công nghiệp đồ nhựa. Nhu cầu về axit lactic trên phạm vi toàn thế giới đạt 30000 tấn/1 năm. Khoảng 30% nhu cầu này được đáp ứng nhờ axit lactic racemic sản xuất bằng con đường tổng hợp. 3. Tính chất hoá học Axit lactic là chất rắn kết tinh, tan tốt trong nước, chúng bị thuỷ phân khi chưng cất ở áp suất thường. Do có mặt trong phân tử nhóm (–OH) là nhóm hút electron, lực axit của axit lactic mạnh hơn một chút so vơi axit tương ứng chưa có nhóm (-OH) thay thế. Tương tự các axit không có nhóm (-OH) ở vị trí a. Axit lactic có thể tạo muối với kim loại. CH3- CH(OH)- COOH + Na đ CH3-CH(OH)-COONa + 1/2 H2 Ngoài phản ứng tạo muối nhóm cacbonyl cũng tạo thành các dẫn xuất như este, amit..v..v.. Đồng thời hidroxi cũng có khả năng phản ứng một cách bình thường như một chất ancol khác, có thể được chuyển thành ete, este v..v.. VD :  CH3- CH(OH)- COOH +C2H5OH đ CH3-CH(OH)-COOC2H5 CH3- CH(OH)- COOH + ( CH3CO )2O đ CH3-CH(OCOCH3)-COOH + CH3COOH Khi đun nóng với axit halogenhidric đặc, nhóm hidroxi được thế bằng halogen. CH3- CH(OH)- COOH +HBr CH3- CHBr- COOH + H2O Axit a- brômprôpionic Dưới tác dụng của photpho pentaclorua hay sufonil clorua, mới đầu axit lactic chuyển thành cloanhydrit của halogen axit và sau khi thuỷ phân bằng nước clo anhydrit này chuyển thành halogen axit. CH3- CH(OH)- COOH +2PCl5 đ CH3-CHCl-COCl +2POCl3 H2O CH3-CHCl-COOH Cloanhydrit của axit lactic không bền do các phản ứng của các nhóm (-COCl) và (-OH) giữa hai phân tử. Tuy nhiên nếu khoá nhóm (-OH) bằng cách axetyl hoá, ta vẫn có thể điều chế được cloanhyđrit. VD : CH3COOCH2COOCl Khi đun nóng, axit lactic sẽ xảy ra phản ứng tách nước giữa hai phân tử và tạo thành este vòng 6 cánh, gọi là lactit. Tên lactit là xuất phát từ axit lactic (acidum lacticum) vì lần đầu tiên quan sát thấy phản ứng này ở đó. Sự tách nước của axit lactic xảy ra đặc biệt dễ dàng ngay cả khi bảo quản trong bình phòng ẩm có chứa axit sunfuric. Nên vì thế mà quá trình điều chế axit lactic ở dạng tinh khiết là đặc biệt khó khăn. Lactit của axit raxemic nóng chảy ở 124oC, của (+) và (-) lactic nóng chảy ở 95oC khi bảo quản hay đun nóng nhẹ lactit trở lại thành axit ban đầu. Khi đun nóng với nước hay kiềm lactic cũng trở thành lactit giống như các poli axit khác. Đun nóng với axit sunfuric loãng, axit lactic tách đi một phân tử axit focmic và chuyển thành hợp chất anđêhit. CH3- CH(OH)- COOH CH3CHO + HCOOH Nếu dùng axit đặc thì : HCOOH đ CO + H2O 4.Tổng hợp hoá học Có nhiều phương pháp điều chế axit lactic: a. Thuỷ phân halogen axit bằng natri hidroxit. CH3CHClCOOH + NaOH đ CH3CHOHCOOH+ NaCl Axit a-clo propionic Axit a-hiđroxi propionic (axit lactic) b. Tác dụng của amoni axit với axit nitrơ CH3CHNH2COOH +HONO đ CH3CHOHCOOH + N2 +H2O a-alanin c. Thủy phân nitrin CH3CHO CH3CHOHCN CH3CHOHCOOH +NH4Cl Axit DL-lactic cũng có thể thu được bằng các phương pháp tổng hợp khác nhau, thí dụ xianhiđrin của anđehit axêtic, từ a-clo hay a-brôm propionic, từ alanin và axit nitrơ. DL lactic khan thu được nhờ chưng cất ở áp suất thấp (dưới 1 tor). Có thể kết tinh thành khối dễ nóng chảy (Đnc=18oC). Nó có thể trộn lẫn H2O, ancol và ete với bất cứ tỷ lệ nào. Axit DL-lactic có thể được tách thành các đối quang nhờ stricnin, quinin hay mocphin. 5. Tổng hợp sinh học. 5.1 Sinh tổng hợp Có thể phân biệt kiểu lên men axit lactic đồng hình và kiểu lên men dị hình. Trong một số trường hợp, lên men đồng hình có thể được chuyển sang dạng dị hình khi các điều kiện lên men thay đổi. Lên men lactic đồng hình được biểu diễn bằng phương trình: C6H12O6 đ 2CH3-CHOH-COOH Tuy nhiên không bao giờ đạt được 100% độ chuyển hoá. Những sản phẩm phụ như êtanol, axit axêtic, axit focmic, CO2 và các thành phần khác có thể được tạo thành. Một quá trình lên men đạt trên 80% axit lactic được coi là đồng hình. Trong lên men axit lactic dị hình các sản phẩm phụ và axit lactic được sinh ra với số lượng phân tử gam như nhau. Có ba dạng tồn tại của axit lactic như đã nói là L(+) quay phải, D(-) quay trái hay biến thể raxemic. Việc phát hiện ra rằng axit lactic có dạng quay phải trong cơ đã dẫn đến ý kiến cho rằng chỉ có dạng này tồn tại trong tự nhiên. Song về sau người ta phát hiện ra rằng một số sinh vật sinh ra dạng quay trái đối hình. Người ta đã thành công trong việc tách axit racemic thành các dạng đồng phân quang học của nó. ở các tế bào người và động vật tồn tại dạng axit L(+), do vậy chỉ tìm thấy enzim L- lactatđehiđrôgennazơ tương ứng. Do điều này, cấu hình của axit lactic có vai trò quan trọng đúng về mặt dinh dưỡng. Sự hấp thu những lượng lớn axit D(-) lactic hay DL lactic có thể gây nên sự tích luỹ D(-) lactic trong máu có thể làm xuất hiện độ dư axit lactic trong nước tiểu. Phát hiện này đã khiến WHO phải giới hạn sử dụng axit D(-) lactic ở mức 100mg/kg/ngày. Vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật sinh ra axit lactic đều thuộc họ lactobacilaceae và được xếp vào bốn chi: Steptococcus, Pediococcuss, Lactobacillis và Leuconostoc. Do những đặc điểm riêng, Bifidobacterium, cũng thuộc họ này, nay được xếp vào họ Actinomyctales. Các Bifidobacterium thực chất là kị khí, còn các vi khuẩn lactic khác có thể thu nhận những lượng oxi hạn chế do vậy được gọi là loại vi hiếu khí. Về mặt hình thái, vi khuẩn lactic là những vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao, chúng cần nitơ, một phần dưới dạng axit amin, một số vitamin, các chất sinh trưởng và các chất khoáng Vì axit lactic tự do ở nồng độ tương đối nhỏ đã kìm hãm sự sinh trưởng nên sự có mặt của một số chất đệm là cần thiết để duy trì quá trình lên men . Bảng 1: Các chi vi khuẩn lactic, kiểu lên men và sản phẩm chính Chi và dưới chi Kiểu lên men Tỷ lệ phân tử (SP chính) Cấu hình Steptococcus đồng hình Lactat L(+) Pediococcuss đồng hình Lactat DL và L(+) Lactobacillis đồng hình Lactat Thermobacterium đồng hình Lactat Steptobacterium Dị hình(tuỳ tiện) Lactat:axetat(1:1) D(-), L(+), DL Betabacterium Dị hình Lactat:axetat:CO2(1:1:1) D(-), L(+), DL Leuconostoc Dị hình Lactat:axetat:CO2(1:1:1) D(-) Bifidobacterium Dị hình Lactat:axetat:(2:3) L(+) Nguồn cacbon tốt nhất là đường và ở một mức độ nhỏ, các đường chứa nhóm OH, còn polysacarit thực chất không thể lên men. Tốc độ lên men các loại mono-, đi-, ôligosacarit khác nhau đến mức có thể dùng tiêu chuẩn này để phân biệt giữa loài. Nếu khi nhân giống người ta dùng một loại đường thông thường hiếm khi được dùng làm nguồn cacbon thì vi khuẩn có thể thích nghi loại đường đó và về sau chúng có thể phát triển có hiệu quả trên môi trường chứa loại đường này, mà vẫn không làm ảnh hưởng đến khả năng lên men đối với các nguồn cacbon thông thường. Khả năng sinh tổng hợp của các vi khuẩn lactic thuộc loại yếu. Do vậy hàm lượng vitamin của môi trường giữ một vai trò quan trọng trong sự tổng hợp các axit amin. Chẳng hạn nhiều vi khuẩn lactic cần bổ sung axit aspactic khi sinh trưởng trong một môi trường thiếu biotin. Song trong môi trường giàu biotin các vi khuẩn này không đòi hỏi axit aspatic nữa. Mối tương quan tương tự cũng gặp giữa axit folic và serin. Vitamin B6, một vitamin rất quan trọng trong tổng hợp các amin ở các vi khuẩn lactic cũng có thể được thay thế bởi axit amin.Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào từng loại vi khuẩn lactic, nhiều loại axit amin vẫn được coi các axit amin không thể thay thế, tức là buộc phải có mặt trong môi trường. Các peptit amít cũng có thể dược dùng làm nguồn nitơ và trong nhiều trường hợp các hợp chất mang đăc tính của các nhân tố sinh trưởng.Tốc độ sinh trưởng khi có mặt chúng có thể tăng gấp nhiều lần so với khi có mặt các axit amin tự do. Sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vào nồng độ với các vitamin có thể được sử dụng cho phép định lượng các vitamin này nhờ sinh vật. Những phép thử này thường rất nhạy, chẳng hạn có thể phát hiện được một hàm lượng của vitamin B12 tới 20 picôgam/ml. Danh sách các vitamin này và nhân tố sinh trưởng cần cho các vi khuẩn lactic được trình bày trong bảng dưới đây. Bảng 2: Vitamin và các chất sinh trưởng cần thiết cho sinh trưởng của các vi khuẩn lactic( theo K.Buchta 1983). Chất Vi sinh vật điển hình Axit p.aminobenzoic Lactobacillus plantarum Lactobacillus arabinous Axit folic Lactobacillus casei Streptococius facalis Axit 5-focnyl-5,6,7,8-tetrahidrofolic Leuconostoc citrovorum Streptococius faecalis Lơcovorin Lactobacillus casei Axit nicotinic Lactobacillus arabinosue Leuconostoc mesenteroides Streptococius faecalis Riboflavin Lactobacillus casei Leuconostoc mesenteroides Streptococius faecalis Pantetein. Pantetin Lactobacillus acidophylus Lactobacillus casei Lactobacillus bulgaricus Axit lipoic Streptococius lactis Streptococius faecalis Lactobacillus fermenti Tiamin Streptococius lactis Lactobacillus plantarum Biotin Streptococius faecalis Leuconostoc mesenteroides Bioxitin Lactobacillus arbinosus Lactobacillus casei Các axit béo cũng ảnh hưởng lên sự sinh trưởng của các vi khuẩn lactic nhờ những cơ chế còn chưa được biết rõ. Photphat là loại muối quan trọng nhất mà các vi khuẩn lactic yêu cầu. Các muối amon không thể được dùng làm nguồn nitơ duy nhất song hình như chúng gây một ảnh hưởng nhất định lên sự chuyển hoá một amin. Sự có mặt của một số loại muối khoáng có lẽ không phải là bắt buộc và hàm lượng có sẵn của chúng trong các môi trường phức hợp trong hầu hết các trường hợp đã là đầy đủ. Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sinh trưởng tuỳ thuộc vào nhiệt độ tối ưu cho lên men và cho sinh trưởng, vi khuẩn lactic được chia thành loại ưa nhiệt và loại trung nhiệt. Bảng3: Nhiệt độ tối ưu đối với sự sinh trưởng của chi Lactobacillus. Kiểu Nhiệt độ Kiểu homolactic thermobacterium L. causasicus 37-45oC trung sinh L. lactis L. helveticus L. acidophilus L. bifidus L. bulgaricus 45-62oC ưa nhiệt L. thermophilus L. delbrueckii Kiểu heterolactic Streptobacterium L. casei 28-32oC trung sinh L. plantarum L. leichmanii Betabacterium L. brevis 28-32oC trung sinh L. buchneri L. pastorianus Như đã nói ở trên, axit lactic mới được tạo thành phải đuợc trung hoà liên tục. Để lên men nhanh và trọn vẹn, phạm vi pH phải nằm trong khoảng giữa 5,5-6,0. Lên men bị ức chế mạnh ở pH = 5 và sẽ dừng lại ở pH dưới 4,5. 5.2 Cơ chế hoá sinh. Vi khuẩn hômôlactic, ví dụ Lactobacillus bulgaricus và L. delbrueckii, được sử dụng chủ yếu để sản xuất axit lactic. Chất ban đầu có thể là lactozơ, glucozơ, sucrozơ, rỉ đường tinh khiết của củ cải đường và sự lên men là một ví dụ điển hình của quá trình yếm khí. Monosacarit bị thuỷ phân đến hexozơ, chất mà bị dị hoá theo con đường Embder-Meyerhof đến pyruvat, sau đó bị khử đến L(+) lactic bằng lactozơ dihydrogenaza. 6. Công nghệ sản xuất. Sản xuất công nghiệp axit lactic được bắt đầu vào cuối thế kỉ 19. Đó là quy trình đầu tiên, ở đó môi trường được làm nóng trước khi lên men các loại vi sinh vật, và sau đó được cấy bằng cách cho lên men ở nhiệt độ cao (45-62oC) và nhờ đặc tính vi hiếu khí của các vi sinh vật hiếu khí nên không cần phải nuôi cấy với không khí vô trùng mà cũng không cần phải loai bỏ một cách tuyệt đối. Ngày nay nhìn lại, người ta có thể coi đây là một ví dụ về các quy trình công nghệ sinh học đầu tiên vận hành dưới các điều kiện có kiểm soát. Avory là người đầu tiên đã tìm cách sản xuất axit lactic ở quy mô thương mại ở Mỹ, nhưng đã không thành công. Nhà máy đầu tiên thực sự mang lại thành công đã được Boehringer xây dựng vào năm 1895 ở Ingelheim thuộc Đức. 6.1. Lên men. Tại nhà máy Ingelheim Lactobacillus đã được sử dụng để sản xuất axit lactic. Ngày nay ngoài Lactobacillus leichmanii và Lactobacillus bulgaricus, loại vi khuẩn này cũng được ưu tiên sử dụng. Đó là một vi khuẩn lactic đồng hình có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu vào khoảng 45-48oC, có ưu thế trong việc phòng ngừa sự nhiễm trùng. Các chất chứa tinh bột hoặc rỉ đường có thể được dùng làm nguyên liệu thô. Trong một thời gian dài, rỉ đường, mà chủ yếu là rỉ đường củ cải được dùng làm nguyên liệu ban đầu, song người ta chỉ thu được axit lactic có chất lượng cao sau khi chiết bằng dung môi. Các nguyên liệu chứa tinh bột trước hết phải được phân giải bằng enzim hoặc bằng axit vì các Lactobacillus không chứa các enzim phân giải tinh bột. Điều này cũng có nghĩa là giá thành sẽ cao hơn phải trả cho công đoạn bổ sung và công đoạn này cũng đem đến nhiều tạp chất. Việc sử dụng đường sacarozơ 12-18% tạo nên môi trường thuần khiết nhất và các hợp chất nitơ, hữu cơ và vô cơ như cao ngô, mầm mạch hoặc sunfatamon có thể được giữ ở mức tối thiểu sau khi đun nóng đến 90oC trong 1-2 giờ, nhiệt độ được hạ thấp đến 50oC, CaCO3 vô trùng được bổ sung làm chất đệm với mức độ hơi dư và môi trường được cấy bằng một giống sơ cấp Lactobacillus dellbrueckii hoạtđộng. Trong quá trình lên men chính, nhiệt độ được giữ ở 48-50oC và dịch nuôi được khuấy trộn để ngăn ngừa CaCO3 kết tủa. Thông thường sau 2- 4 ngày đường được chuyển hoá hoàn toàn. Sự sản xuất các axit lactic được tiến hành trong các nồi lên men có dung tích 20-100m3 CO2 sinh ra nhiều và liên tục đôi khi đặt ra vấn đề an toàn cho nhà máy. Mặt khác CO2 lại tạo điều kiện bán hiếu khí khi cần thiết cho mức tối ưu của quá trình. Nếu dùng đường sữa sử dụng làm nguyên liệu ban đầu thì Lactobacillus bulgaricus được chọn vì do khả năng lên men lactoza có hiệu quả của nó. Hàm lượng muối cao của dịch đường sữa đôi khi làm giá thành tinh khiết cao. Gần đây người ta mới phát hiện ra rằng 1,2-propandiol có thể được dùng làm nguồn cacbon cho quá trình sản xuất axit lactic nhưng chỉ với các chủng Artherobacter oxidans, Alcaligenes faecalis hay Fusarium solani. Khác với các phương pháp cổ điển, đây là một quy trình hiếu khí được tiến hành ở 25-37oC trong một môi trường chứa 3% 1,2-prôpandiol, 0,4% urê, 0,1% K2HPO4, 0,05% MgSO4.7H2O, 0,05KCl, 0,001%FeSO4.7H2O, 0,05% cao nấm men. Quá trình bắt đầu ở pH từ 7-9 sau đó không cần điều chỉnh pH. Sau 72 giờ có thể đạt được 0,9% axit lactic trong môi trường ở nhiệt độ 30oC. Quá trình lên men liên tục với Lactobacillus delbrucckii được tiến hành ở 50oC. Môi trường bao gồm dịch thuỷ phân được làm từ 9 phần tinh bột ngô và một phần bột đại mạch với axit sunfuric 0,5N. Sau khi pha loãng tới 9% hàm lượng đường tổng số và bổ sung những lượng sunfat amon và sunfit natri, môi trường được khử trùng rồi cấy vi khuẩn. Việc trung hoà axit sinh ra được tiến hành bằng sự bổ sung dung dịnh cacbonat natri song song với sự kiểm tra pH. Tốc độ tốc độ sản xuất sẽ là 89 g/l/ngày trong quy trình giai đoạn một. Tuy nhiên nồng độ đương còn lại phải thấp hơn 0,1% và do vậy trên quy mô sản xuất quy trình được tiến hành trong 2 hoặc 3 giai đoạn. Thời gian lên men có thể rút ngắn xuống còn ít hơn 2 ngày so với 5 hoặc hơn trong phương pháp không liên tục. 6.2. Tách. Trong hầu hết các quy trình, axit lactic được tạo thành dưới dạng muối canxi. Do lactat canxi có tính tan thấp, nồng độ đường không được vượt quá13-15% tuỳ thuộc vào thành phần môi trường. Trước khi tách sinh khối và các chất không tan khác dịch lên men được đun nóng để hoà tan toàn bộ lactat canxi. Dịch lọc được xử lý với axit sunfuric để giải phóng axit lactic, axit này có thể được tách khỏi sunfat canxi vừa được tạo thành. Sự thuần khiết hơn nữa phụ thuộc vào mục đích ứng dụng. Một số phương pháp hay sử dụng là: loại màu bằng than hoạt tính, trao đổi ion, hoặc điện thẩm tích, chiết bằng dung môi, thuần khiết nhờ các este etyl và metyl. 6.3. QUY TRìNH công nghệ sản xuất axit lactic Tinh bột Đường Dung dịch đường và VSV lên men axit lactic Lactat canxi Axit lactic Axit hoá bằng H 2 SO 4 lo?ng Bổ sung dinh dưỡng và vi khuẩn CO 2 3 ) Bổ sung CaCO 3 Thuỷ phân tinh bột bằng axit hoặc enzim - P/ứ với CaCO (2 nguồn: - Lên men Tài liệu tham khảo: Kiều Hữu ảnh. Giáo trình vi sinh vật công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 1999, Tr 113, 114, 115, 116, 117, 118. Phan Tống Sơn - Trần Quốc Sơn - Đặng Như Tại, Cơ sở hoá học hữu cơ, Tập 2, Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp, 1980. Tr373, 374, 375, 376, 377, 378, 379. Bu’Lock and B. Kristiansen (ed), Basic Biotechnology, Acdemic Press, 1987, Tr 371. Beyer, Walser, Hand book of Organic chemistry Prentre Hall Europe 1996. AXIT LACTIC Các dạng cấu tạo của axit lactic: D(-) L(+) 4.Tổng hợp hoá học Có nhiều phương pháp điều chế axit lactic: a. Thuỷ phân halogen axit bằng natri hidroxit. CH3CHClCOOH + NaOH đ CH3CHOHCOOH+ NaCl Axit a-clo propionic Axit a-hiđroxi propionic (axit lactic) b. Tác dụng của amoni axit với axit nitrơ CH3CHNH2COOH +HONO đ CH3CHOHCOOH + N2 +H2O a-alanin c. Thủy phân nitrin CH3CHO CH3CHOHCN CH3CHOHCOOH +NH4Cl Axit DL-lactic cũng có thể thu được bằng các phương pháp tổng hợp khác nhau, thí dụ xianhiđrin của anđehit axêtic, từ a-clo hay a-brôm propionic, từ alanin và axit nitrơ. DL lactic khan thu được nhờ chưng cất ở áp suất thấp (dưới 1 tor). Có thể kết tinh thành khối dễ nóng chảy (Đnc=18oC). Nó có thể trộn lẫn H2O, ancol và ete với bất cứ tỷ lệ nào. Axit DL-lactic có thể được tách thành các đối quang nhờ stricnin, quinin hay mocphin. Tổng hợp sinh học. C6H12O6 đ 2CH3-CHOH-COOH Bảng 1: Các chi vi khuẩn lactic, kiểu lên men và sản phẩm chính Chi và dưới chi Kiểu lên men Tỷ lệ phân tử (SP chính) Cấu hình Steptococcus đồng hình Lactat L(+) Pediococcuss đồng hình Lactat DL và L(+) Lactobacillis đồng hình Lactat Thermobacterium đồng hình Lactat Steptobacterium Dị hình(tuỳ tiện) Lactat:axetat(1:1) D(-), L(+), DL Betabacterium Dị hình Lactat:axetat:CO2(1:1:1) D(-), L(+), DL Leuconostoc Dị hình Lactat:axetat:CO2(1:1:1) D(-) Bifidobacterium Dị hình Lactat:axetat:(2:3) L(+) Bảng 2: Vitamin và các chất sinh trưởng cần thiết cho sinh trưởng của các vi khuẩn lactic( theo K.Buchta 1983). Chất Vi sinh vật điển hình Axit p.aminobenzoic Lactobacillus plantarum Lactobacillus arabinous Axit folic Lactobacillus casei Streptococius facalis Axit 5-focnyl-5,6,7,8-tetrahidrofolic Leuconostoc citrovorum Streptococius faecalis Lơcovorin Lactobacillus casei Axit nicotinic Lactobacillus arabinosue Leuconostoc mesenteroides Streptococius faecalis Riboflavin Lactobacillus casei Leuconostoc mesenteroides Streptococius faecalis Pantetein. Pantetin Lactobacillus acidophylus Lactobacillus casei Lactobacillus bulgaricus Axit lipoic Streptococius lactis Streptococius faecalis Lactobacillus fermenti Tiamin Streptococius lactis Lactobacillus plantarum Biotin Streptococius faecalis Leuconostoc mesenteroides Bioxitin Lactobacillus arbinosus Lactobacillus casei QUY TRìNH công nghệ sản xuất axit lactic Tinh bột Đường Dung dịch đường và VSV lên men axit lactic Lactat canxi Axit lactic Axit hoá bằng H 2 SO 4 lo?ng Bổ sung dinh dưỡng và vi khuẩn CO 2 3 ) Bổ sung CaCO 3 Thuỷ phân tinh bột bằng axit hoặc enzim - P/ứ với CaCO (2 nguồn: - Lên men