背景及概述[1]
乳酸是葡萄糖无氧酵解的最终产物。分子式为CH3CHOHCOOH。当组织严重缺氧时三羧酸循环中丙酮酸有氧氧化障碍，丙酮酸还原为乳酸作用增强，血中乳酸增加，乳酸/丙酮酸比值增高，有的乳酸高达25mmol/L，这种极值的出现标志着细胞氧化过程的恶化。心肌组织含有丰富的乳酸脱氢酶(LDH)，对乳酸的亲和力大，有利于催化乳酸氧化生成丙酮酸，故心肌能利用乳酸作为“燃料”。在急性心肌梗塞、心功能失代偿、肺功能不全和休克时常见低氧血症，同时伴有高乳酸血症。全血乳酸测定常用分光光度法，参考值0.9～1.7mmol/L；血浆乳酸测定常用比色法，一般小于2.4mmol/L。
应用[2-3]
乳酸及其衍生物在食品、饮料、医药等领域有广泛的应用。乳酸可加到糖果、饮料、果汁、葡萄酒和奶制品（如酸奶）中作为增香剂、酸味剂或者防腐剂，在啤酒生产过程中代替磷酸作为调酸剂。硬脂酰乳酸盐可作为面包的改良剂。乳酸钠可用于静脉注射液和肾透析溶液。乳酸钠盐和钾盐能抑制微生物如沙门菌、李斯特菌、梭状芽孢杆菌的生长，可用于延长肉制品的货架期，或者在香肠及加工肉制品中代替或减少防腐剂的用量。乳酸钠、乳酸及其他有机酸的混合物用于化品中有助保湿及美白。乳酸钙可为乳品饮料添加钙质。其他乳酸盐如铝、铜、铁、锰、镁和锌等可添加到运动性饮料和保健品中来补充矿物质。由于乳酸及其盐有天然、安全、温和及无腐蚀性等优点，可广泛应用于洗涤剂和个人护理品，如酸性洗涤剂（牙膏、洗手液、洗发水、香皂等），达到清洁、除锈、抑菌或杀菌等效果。乳酸酯（甲基、乙基、异丙基、丁基、2-乙基己基乳酸盐）由于温和、安全、可降解、高溶解性、低挥发性、高闪点、水溶性等优点，可用于化学和电子工业，也可作为树脂溶剂，用于液晶显示器、可读写磁盘、集成电路和集成电路板的生产过程中。乳酸及其盐也可用于化学法电镀、皮革加工、纺织染色等应用领域。
制备[2]
乳酸可以由化学法或者微生物发酵法来生产。化学法是以石油基化学品为原料合成，因此受原油供应及价格剧烈波动（2008～2014年原油价格范围为40～145美元/桶）等影响。化学法的另一个缺点是通常只能合成消旋的DL-乳酸，由于D-乳酸在人体内的代谢问题，其在食品和饮料中的应用受到了限制。聚乳酸需用极高化学纯度及较高光学纯度的乳酸单体，通常要求L-乳酸含量须大于96%～99%（即D-乳酸小于1%～4%），因此化学法消旋乳酸不符合一般聚乳酸材料的使用要求，仅可应用于一些对光学纯度没有要求的化工领域，例如金属的电镀、洗涤剂等，因此市场非常小。目前用化学法合成乳酸的制造商只有日本的武藏野，其他的生产商大多是利用微生物将碳水化合物（如蔗糖或淀粉糖）厌氧发酵生产酸。一分子的葡萄糖通过酵解，可以生成两分子的乳酸，理论转化率为100%，但实际发酵产率仅能达到约90%。D-乳酸或L-乳酸的生产条件差异主要在菌种及发酵条件，其回收和纯化过程没有太大的区别，但须避免D-乳酸和L-乳酸在极端条件（例如纯化过程的高温）下相互转化消旋。厌氧发酵过程中，发酵液的pH
值会随着乳酸的生成而降低，须加入氢氧化钙或者碳酸钙来中和乳酸，维持pH值发酵条件。发酵后，菌体和杂质通过过滤和离心分离，可以作为饲料添加剂。发酵液冷却后，氢氧化钙和乳酸中和生成的乳酸钙沉淀，须用硫酸来溶解以提取乳酸，此过程会生成硫酸钙沉淀副产物，过滤分离后，产生的固废可作为石膏应用于建筑领域。经此提取出的粗乳酸液尚含有大量可溶性蛋白质、糖、盐、杂酸等，必须纯化去除。食品级的乳酸容许少量可溶性的杂质，可以通过树脂吸附提纯、活性炭脱色、膜分离或蒸发浓缩，使乳酸浓度达到一般商业化的80%～88%（含12%～20%的水）。如浓缩乳酸至92%～93%，对聚合应用较合适，但其黏度增加，室温或低温时会以二聚体或者三聚体的形式存在。
耐热级或聚合级的乳酸要求很高的化学纯度，因此粗乳酸液中的可溶性杂质须以酯化或分子蒸馏完全去除。酯化蒸馏法以甲醇和乳酸反应形成较易挥发的乳酸甲酯，再蒸馏提纯，所得的乳酸甲酯经过水解成为乳酸和甲醇，再蒸馏分离出甲醇即可得到乳酸。分子蒸馏法的能耗较大，在蒸馏之前可以通过真空蒸发或纳滤来浓缩，蒸馏残余的深色废液可以作为饲料添加剂。如需得到光学纯度大于99.9%的乳酸，可以通过结晶进一步提高光学纯度。纯化的乳酸可以加碱中和，制成乳酸钠或乳酸钙等盐溶液；或以蒸发、喷雾干燥、结晶、造粒、干燥后，形成固体乳酸盐；或加甲醇或乙醇等，酯化生成乳酸酯。乳酸脱水纯化后可生成无水的丙交酯，供聚合成聚乳酸，或其他共聚物。工业级聚乳酸必须用高光学纯度的乳酸，以提高结晶度、耐热性及物理机械强度。
主要参考资料
[1] 心脏病学词典
[2] 乳酸及聚乳酸的工业发展及市场前景
[3] 天津工生所-山东寿光巨能金玉米公司D-乳酸项目正式启动.天津工生所官网，2013.