乳酸(Lactic acid)的学名为α-羟基丙酸(2-羟基丙酸),具有L-型和D-型两种构型。人体只具有代谢L-乳酸的L-乳酸脱氢酶,D-乳酸或DL-乳酸的过量摄入则有可能引起代谢紊乱甚至导致中毒,用L-乳酸代替目前在食品和医药工业中普遍使用的DL-乳酸是必然趋势。乳酸含有一个羟基和一个羧基,因此它可以参与许多反应。如氧化反应、还原反应、缩合反应、醇解作用、取代反应和酯化反应等。L-乳酸、L-乳酸盐、L-乳酸衍生物用途极其广泛,可用于医药、食品、化工、酿造、香料、皮革、卷烟和印染等工业。生物工程材料聚L-乳酸(PLLA)是以L-乳酸为单体经化学合成的一类高分子材料,无毒、无刺激、可生物降解,具有良好的生物相溶性,强度高,可塑性加工成型。对乳酸生产的研究已经比较深入,目前存在的问题是：(1)发酵水平不够高；(2)发酵方式简单,流加发酵系统研究较少；(3)培养基成本偏高；(4)产品分离提取困难。以上原因导致L-乳酸的生产成本偏高,应用范围受到限制。为了降低L-乳酸的生产成本,扩大应用范围,本课题主要从以下几个方面进行了研究：(1)采用细菌厌氧发酵法生产L-乳酸,由实验确定了最佳接种量、发酵温度和pH调节剂,考察了初始葡萄糖浓度对L-乳酸生产的影响,确定初始糖浓度为70-90gg/L时得率、产率、最终生物量分别达到92.68g/g,3.17g/(L-h)和8.5×107个mL-1。(2)为进一步降低L-乳酸生产成本,以豆粕水解液为氮源代替酵母粉,同时应用流加发酵技术,L-乳酸产量、得率、产率及转化率分别达到162.5g/L,95.5g/g,1.64g/(L·h)和96.9%.在保证L-乳酸最终浓度的同时可降低生产成本,为进一步工业化奠定了基础.(3)比较了脉冲、恒速、恒残糖反馈及指数流加方式,结果表明发酵生产L-乳酸补氮指数流加是一种比较好的方式,发酵84小时总乳酸产量达到210g/L,最终L-乳酸产量、得率、细胞干重、产率分别达到180g/L、90.3g/g、4.30g/L、2.14g/(L·h),与传统的分批发酵操作相比每升发酵液的L-乳酸产量、细胞干重、产率分别提高了56.5%、68.6%和59.7%。(4)乳酸对映体的拆分及定量分析一般采用手性固定相高效液相色谱法。这种方法需要专门的手性柱或用手性流动相添加剂,价格比较昂贵。为了降低测定乳酸光学纯度的成本,本试验使用反相高效液相色谱测定样品中总的乳酸含量,使用生物传感器测定L-乳酸含量,从而计算出光学纯度。