Phân lập và sàng lọc nấm sinh tổng hợp l axit lactic định hướng tạo nhựa sinh học chất lượng cao

Nghiên cứu phân lập và sàng lọc nấm sinh tổng hợp axit lactic nhằm tạo ra nhựa sinh học chất lượng cao, bền vững và thân thiện với môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Thị Trang
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Hảo
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Phân Lập Và Sàng Lọc Nấm Sinh Tổng Hợp L-Axit Lactic Để Tạo Nhựa Sinh Học Chất Lượng Cao
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan về Axit lactic
• 2.1.1. Giới thiệu Axit lactic
• 2.1.2. Công thức cấu tạo Axit lactic
• 2.1.3. Tính chất Axit lactic
• 2.1.4. Ứng dụng và vai trò của axit lactic
• 2.2. Tổng quan về L- axit lactic
• 2.2.1. Khái niệm L- axit lactic
• 2.2.2. Tính chất L- axit lactic
• 2.2.3. Tổng hợp L- axit lactic từ vi sinh vật
• 2.2.4. Ứng dụng của L- axit lactic (LA)
• 2.3. Tổng quan về nấm mốc sinh L- axit lactic
• 2.3.1. Nấm Rhizopus oryzae
• 2.3.2. Vai trò và ứng dụng nấm mốc
• 2.4. Nhựa phân hủy sinh học polylactic acid (PLA)
• 2.5. Tình hình nghiên cứu nấm mốc sinh tổng hợp L- axit lactic trong và ngoài nước
• 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Vật liệu nghiên cứu
• 3.3. Đối tượng nghiên cứu
• 3.4. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 3.5. Môi trường sử dụng trong nghiên cứu
• 3.6. Phương pháp nghiên cứu
• 3.6.1. Thu thập mẫu nấm mốc từ các loại hoa
• 3.6.2. Phân lập và tuyển chọn chủng nấm có khả năng sinh axit lactic
• 3.6.3. Xác định khả năng sinh axit lactic của các chủng nấm đã chọn
• 3.6.4. Lên men sinh axit lactic từ chủng nấm đã chọn
• 3.6.5. Xác định hàm lượng axit lactic bằng phương pháp đo quang phổ
• 3.6.6. Xác định các đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh học của chủng nấm đã chọn
• 3.6.7. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến hàm lượng L- axit lactic sinh ra
• 3.6.8. Ảnh hưởng của nguồn nitrogen đến hàm lượng L- axit lactic sinh ra
• 3.6.9. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng L- axit lactic sinh ra
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả thu thập mẫu nấm mốc xung quanh Gia Lâm- Hà nội
• 4.2. Kết quả phân lập và tuyển chọn chủng có khả năng sinh L- Axit lactic
• 4.3. Kết quả phân lập nấm mốc từ mẫu hoa quả
• 4.4. Kết quả tuyển chọn chủng nấm sinh L- Axit lactic
• 4.5. Kết quả đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh học của 7 chủng nấm mốc đã chọn
• 4.5.1. Đặc điểm hình thái chủng TL
• 4.5.2. Đặc điểm hình thái chủng CR
• 4.5.3. Đặc điểm hình thái chủng HĐB
• 4.5.4. Đặc điểm hình thái chủng HĐB1
• 4.5.5. Đặc điểm hình thái chủng SS1
• 4.5.6. Đặc điểm hình thái chủng SS2
• 4.5.7. Đặc điểm hình thái chủng SS3
• 4.6. Khả năng sinh axit lactic của 7 chủng nấm mốc đã tuyển chọn
• 4.7. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến hàm lượng L- axit lactic sinh ra
• 4.8. Ảnh hưởng của nguồn nitrogen đến hàm lượng L- axit lactic sinh ra
• 4.9. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng L- axit lactic sinh ra
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nấm Sinh Tổng Hợp L Axit Lactic Giới Thiệu

Axit lactic (2-hydroxypropionic, CH3CHOHCOOH) là một axit hữu cơ quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm như chất bảo quản, chất oxy hóa và hương liệu. Nghiên cứu về axit lactic ngày càng phổ biến do khả năng tạo ra axit polylactic (PLA), một nguyên liệu tiềm năng cho polyme phân hủy sinh học, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Axit lactic được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và hóa chất. Việc sản xuất axit lactic đang thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà nghiên cứu. Một trong những ứng dụng mới nổi của axit lactic là sử dụng nó để sản xuất polyme polylactate có thể phân hủy sinh học, cung cấp một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho nhựa phân hủy sinh học có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa dầu. Với sự phát triển và thương mại hóa các chất ngoại sinh này, việc sử dụng axit lactic đã tăng lên đáng kể để trở thành trọng điểm hàng đầu của ngành công nghiệp quốc gia (Anh, 2018).

1.1. Công Thức Cấu Tạo và Tính Chất Của Axit Lactic

Axit lactic, còn gọi là axit cacboxylic 1-hydroxyethanol hoặc axit 2-hydroxypropanoic, có công thức phân tử C3H6O3 và công thức chung CH3-CHOH-COOH. Cấu trúc phân tử chứa cacbon bất đối xứng, tạo ra hai đồng phân quang học: D-axit lactic và L-axit lactic. Hai đồng phân này có tính chất hóa lý tương tự nhưng khác nhau về khả năng quay mặt phẳng phân cực ánh sáng, dẫn đến tính chất sinh học khác biệt. Axit lactic là chất lỏng không màu hoặc vàng nhạt, không mùi (ở 15°C và 1 atm). Do tính hút ẩm cao, nó thường được sử dụng dưới dạng dung dịch đậm đặc tới 90% trọng lượng, hầu như không mùi và chứa một lượng đáng kể axit lactoyllactic và các đồng phân axit lactic khác.

1.2. Ứng Dụng Quan Trọng Của Axit Lactic Trong Công Nghiệp

Axit lactic có nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Trong ngành mỹ phẩm, nó được sử dụng như một thành phần tự nhiên với các đặc tính kháng khuẩn, làm sáng và chăm sóc da, chủ yếu là chất dưỡng ẩm và điều chỉnh độ pH. Trong ngành thực phẩm, axit lactic và lactate được sử dụng rộng rãi như chất axit hóa và chất bảo quản. Một ứng dụng đang phát triển nhanh chóng là sử dụng axit lactic làm monome để sản xuất axit polylactic (PLA), một loại nhựa hàng hóa có thể phân hủy sinh học. PLA có nhiều ứng dụng, bao gồm quần áo bảo hộ, bao bì thực phẩm, chất phủ, túi đựng rác và thùng chứa cứng.

II. Thách Thức Từ Rác Thải Nhựa Giải Pháp Nhựa Sinh Học

Hiện nay, lượng rác thải nhựa đang gia tăng ở mức báo động trên toàn thế giới, bao gồm cả Việt Nam. Rác thải nhựa dùng một lần chưa qua xử lý gây ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống, sức khỏe con người và các loài sinh vật. Tính chất khó phân hủy của rác thải nhựa là một vấn đề nghiêm trọng, vì chúng tồn tại lâu dài trong môi trường đất, gây xói mòn và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng và vật nuôi. Do đó, việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu thân thiện với môi trường và các sản phẩm tự phân hủy đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu bởi các nhà nghiên cứu. L-axit lactic (LA) là một nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất các polyme có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học, chẳng hạn như axit poly-lactic.

2.1. L Axit Lactic LA Nguyên Liệu Tạo Nhựa PLA Tiềm Năng

L-axit lactic (LA) là một axit hữu cơ phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các ngành liên quan đến thực phẩm và có tiềm năng sản xuất các polyme polylactate có thể phân hủy sinh học. LA được sản xuất bởi các vi khuẩn lactic và nấm. Loài nấm Rhizopus tạo ra LA dưới dạng đồng phân duy nhất của axit lactic và đã được công nhận là loài duy nhất có khả năng tạo ra đồng phân LA (Wu & cs.). Hiện nay, LA được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như dầu mỏ, khí tự nhiên, than đá nhưng các nguồn nguyên liệu này đang dần cạn kiệt. Việc khai thác quá mức các nguồn khoáng sản thiên nhiên ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên, dẫn đến các vấn đề ô nhiễm gây hại cho sức khỏe con người và các quần thể sinh vật trên cạn và dưới nước.

2.2. Nấm Mốc Sinh L Axit Lactic Giải Pháp Sản Xuất Bền Vững

Việc tìm ra nguồn nguyên liệu sản xuất LA thân thiện với môi trường từ vi sinh vật là điều cần thiết. Do đó, nghiên cứu về phân lập và sàng lọc nấm sinh tổng hợp L-axit lactic định hướng tạo nhựa sinh học chất lượng cao là vô cùng quan trọng. Mục tiêu chính là phân lập và tuyển chọn chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp L-axit lactic hiệu quả. Các nội dung nghiên cứu bao gồm phân lập và tuyển chọn nấm từ các nguồn khác nhau, sàng lọc nấm có khả năng sinh lactic cao, khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như nguồn cacbon, nguồn nitrogen và pH đến khả năng sinh tổng hợp L-axit lactic của các chủng nấm được tuyển chọn.

III. Phương Pháp Phân Lập Nấm L Axit Lactic Quy Trình Chi Tiết

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân lập và tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp L-axit lactic (LA) từ các mẫu thu thập được từ hoa quả hỏng. Quá trình bao gồm thu thập mẫu nấm mốc, phân lập và tuyển chọn các chủng có khả năng sinh axit lactic, xác định khả năng sinh axit lactic của các chủng đã chọn, lên men sinh axit lactic từ chủng nấm đã chọn, xác định hàm lượng axit lactic bằng phương pháp đo quang phổ và xác định các đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh học của chủng nấm đã chọn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp LA như nguồn cacbon, nguồn nitrogen và pH cũng được nghiên cứu.

3.1. Thu Thập và Phân Lập Nấm Mốc Từ Mẫu Hoa Quả Tự Nhiên

Quá trình bắt đầu bằng việc thu thập mẫu nấm mốc từ các loại hoa quả hỏng. Sau đó, các mẫu được phân lập và tuyển chọn để tìm ra các chủng nấm có khả năng sinh axit lactic. Việc phân lập được thực hiện bằng các kỹ thuật vi sinh vật học tiêu chuẩn, đảm bảo thu được các chủng nấm thuần khiết. Các chủng nấm này sau đó được đánh giá khả năng sinh axit lactic thông qua các thí nghiệm sàng lọc.

3.2. Xác Định Đặc Điểm Hình Thái và Sinh Học Của Chủng Nấm

Sau khi tuyển chọn được các chủng nấm có khả năng sinh axit lactic, các đặc điểm hình thái và sinh học của chúng được xác định. Điều này bao gồm quan sát hình thái khuẩn lạc, tế bào nấm dưới kính hiển vi và các đặc tính sinh lý khác. Việc xác định này giúp phân loại và so sánh các chủng nấm khác nhau, từ đó chọn ra các chủng có tiềm năng sinh tổng hợp LA cao nhất.

3.3. Lên Men và Đo Hàm Lượng Axit Lactic Bằng Phương Pháp Đo Quang

Các chủng nấm đã chọn được sử dụng để lên men sinh axit lactic. Quá trình lên men được thực hiện trong điều kiện kiểm soát để tối ưu hóa sự sinh trưởng của nấm và sản xuất LA. Hàm lượng axit lactic sinh ra được xác định bằng phương pháp đo quang phổ, một kỹ thuật chính xác và hiệu quả để định lượng các chất hóa học trong dung dịch. Kết quả đo quang phổ được sử dụng để đánh giá khả năng sinh LA của các chủng nấm khác nhau.

IV. Ảnh Hưởng Của Yếu Tố Môi Trường Đến Sinh Tổng Hợp LA

Nghiên cứu này cũng tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường như nguồn cacbon, nguồn nitrogen và pH đến khả năng sinh tổng hợp L-axit lactic của các chủng nấm đã chọn. Các thí nghiệm được thiết kế để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp LA, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất nhựa sinh học.

4.1. Tối Ưu Hóa Nguồn Cacbon Cho Quá Trình Sinh Tổng Hợp LA

Nguồn cacbon là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp LA. Các thí nghiệm được thực hiện với các nguồn cacbon khác nhau để xác định nguồn nào là thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của nấm và sản xuất LA. Kết quả cho thấy saccharose là nguồn cacbon thích hợp nhất để 2 chủng SS2 và SS3 sinh tổng hợp LA.

4.2. Ảnh Hưởng Của Nguồn Nitrogen Đến Hàm Lượng L Axit Lactic

Nguồn nitrogen cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp LA. Các thí nghiệm được thực hiện với các nguồn nitrogen khác nhau để xác định nguồn nào mang lại hiệu quả cao nhất. Trong môi trường nuôi cấy chứa yeast extract, lượng LA sinh ra là cao nhất với nồng độ là 26,59 mg/l và 14,05 mg/l tương ứng với 2 chủng SS2 và SS3.

4.3. Điều Chỉnh pH Để Tối Đa Hóa Sản Lượng L Axit Lactic

pH của môi trường nuôi cấy cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình sinh tổng hợp LA. Các thí nghiệm được thực hiện ở các giá trị pH khác nhau để xác định điều kiện tối ưu. Vào ngày nuôi cấy thứ 5, ở giá trị pH=3, chủng SS2 có khả năng sinh tổng hợp LA cao nhất, tuy nhiên đối với chủng SS3, pH=5 là điều kiện thích hợp nhất để lượng LA sinh ra đạt cực đại.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Chủng Nấm Tiềm Năng và Điều Kiện Tối Ưu

Kết quả nghiên cứu cho thấy đã phân lập và tuyển chọn được 7 chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp LA, bao gồm SS1, SS2, SS3, TL, CR, HĐB và HĐB1. Trong đó, chủng SS2 và SS3 có khả năng sinh tổng hợp LA cao nhất. Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nguồn cacbon, nguồn nitrogen và pH đã xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp LA của hai chủng này.

5.1. Chủng Nấm SS2 và SS3 Ứng Viên Sáng Giá Cho Sản Xuất PLA

Chủng SS2 và SS3 được xác định là hai chủng nấm có tiềm năng lớn trong sản xuất L-axit lactic, một nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhựa PLA. Với khả năng sinh tổng hợp LA cao và điều kiện nuôi cấy tối ưu đã được xác định, hai chủng này có thể được sử dụng để phát triển quy trình sản xuất PLA hiệu quả và bền vững.

5.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Vào Sản Xuất Nhựa Sinh Học

Kết quả nghiên cứu này có thể được ứng dụng vào sản xuất nhựa sinh học từ L-axit lactic. Việc sử dụng các chủng nấm có khả năng sinh tổng hợp LA cao và điều kiện nuôi cấy tối ưu sẽ giúp giảm chi phí sản xuất và tăng tính cạnh tranh của nhựa sinh học so với nhựa truyền thống. Điều này góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững.

VI. Kết Luận và Kiến Nghị Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nghiên cứu đã thành công trong việc phân lập và tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp L-axit lactic, đồng thời xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này. Kết quả này mở ra triển vọng ứng dụng trong sản xuất nhựa sinh học. Tuy nhiên, cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

6.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Lên Men và Chiết Xuất L Axit Lactic

Để nâng cao hiệu quả sản xuất L-axit lactic, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình lên men và chiết xuất LA. Điều này bao gồm việc điều chỉnh các thông số như nhiệt độ, thời gian lên men, nồng độ chất dinh dưỡng và phương pháp chiết xuất LA. Việc tối ưu hóa quy trình sẽ giúp tăng sản lượng LA và giảm chi phí sản xuất.

6.2. Nghiên Cứu Ứng Dụng Nhựa Sinh Học Trong Các Lĩnh Vực Khác Nhau

Cần có thêm các nghiên cứu về ứng dụng của nhựa sinh học trong các lĩnh vực khác nhau, như bao bì thực phẩm, y tế và nông nghiệp. Việc mở rộng ứng dụng sẽ giúp tăng nhu cầu sử dụng nhựa sinh học và thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp này. Đồng thời, cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích sử dụng nhựa sinh học để giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, lượng rác thải nhựa đang dần gia tăng ở mức báo động. Lượng rác thải nhựa dùng một lần chưa qua xử lý, chuyển hóa có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống, sức khỏe con người và các loài sinh vật khác. Điều nguy hiểm nhất của rác thải nhựa là tính chất khó phân hủy, tồn tại lâu dài trong môi trường đất. Ngay cả khi bị chôn vùi trong bùn, đất chúng vẫn tồn tại hàng trăm nghìn năm, làm thay đổi tính chất vật lý của đất, gây xói mòn đất, làm cho đất không giữ được nước và chất dinh dưỡng, ngăn cản oxy đi qua đất, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng, cản trở sự sinh trưởng và phát triển của vật nuôi và cây trồng,.

Các sản phẩm từ nhựa khó biến mất hoàn toàn trong đời sống bởi những tác dụng tiện lợi của chúng nên việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu thân thiện với môi trường, các sản phẩm tự phân hủy đang là vấn đề được quan tâm nhiều bởi các nhà nghiên cứu hàng đầu hiện nay. L- axit lactic (LA) là một nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất các polyme có khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học, chẳng hạn như axit poly-lactic. LA là một axit hữu cơ phổ biến được sử dụng rộng rãi trong các ngành liên quan đến thực phẩm và có tiềm năng sản xuất các polyme polylactate có thể phân hủy sinh học. LA được sản xuất bởi các vi khuẩn lactic và nấm.

Loài nấm Rhizopus tạo ra LA dưới dạng đồng phân duy nhất của axit lactic và đã được công nhận là loài duy nhất có khả năng tạo ra đồng phân LA (Wu & cs. Hiện nay, LA được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu như dầu mỏ, khí tự nhiên, than đá nhưng các nguồn nguyên liệu này đang dần cạn kiệt. Việc khai thác quá mức các nguồn khoáng sản thiên nhiên ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên, dẫn đến các vấn đề ô nhiễm gây hại cho sức khỏe con người và các quần thể sinh vật trên cạn và dưới nước. Vì vậy, việc tìm ra nguồn nguyên liệu sản xuất LA thân thiện với môi trường từ vi sinh vật là điều cần thiết.

Do đó, tôi đã tiến hành nghiên 1 cứu đề tài “ Phân lập và sàng lọc nấm sinh tổng hợp L- axit lactic định hướng tạo nhựa sinh học chất lượng cao.”  Mục đích nghiên cứu Phân lập và tuyển chọn chủng nấm mốc có khả năng sinh tổng hợp L- axit lactic.  Nội dung nghiên cứu - Phân lập và tuyển chọn nấm thu thập từ thanh long, cà rốt, su su,. - Sàng lọc nấm có khả năng sinh lactic cao trong môi trường lên men tăng sinh khối của các chủng nấm đã tuyển chọn. - Khảo sát ảnh hưởng của nguồn cacbon đến khả năng sinh tổng hợp L- axit lactic của các chủng nấm được tuyển chọn.

- Khảo sát ảnh hưởng của nguồn nitrogen đến khả năng sinh tổng hợp L- axit lactic của các chủng nấm được tuyển chọn. - Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh tổng hợp L- axit lactic của các chủng nấm được tuyển chọn. 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Tổng quan về Axit lactic Giới thiệu Axit lactic Axit lactic (2-hydroxypropionic, CH3CHOHCOOH) là một axit hữu cơ có giá trị vì nó được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm và các sản phẩm liên quan đến thực phẩm, được sử dụng như chất bảo quản, chất oxy hóa và hương liệu. Các nghiên cứu về axit lactic ngày nay trở nên phổ biến với chiến dịch xanh, khả năng tạo ra axit polylactic (PLA) có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất polyme phân hủy sinh học, bao gồm nhựa phân hủy sinh học để giải quyết một trong những nguyên nhân nóng lên toàn cầu (Wu & cs.

Axit hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và hóa chất. Việc sản xuất axit lactic hiện đang thu hút rất nhiều sự quan tâm của các nhà nghiên cứu hiện nay. Một nghiên cứu được thành lập vào năm 1995 cho biết 85% axit lactic được sản xuất tại Hoa Kỳ được sử dụng trong thực phẩm và các ứng dụng liên quan đến thực phẩm. Một trong những ứng dụng mới nổi nhất của axit lactic ngày nay là sử dụng nó để sản xuất polyme polylactate có thể phân hủy sinh học, cung cấp một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho nhựa phân hủy sinh học có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa dầu.

Với sự phát triển và thương mại hóa các chất ngoại sinh này, việc sử dụng axit lactic đã tăng lên đáng kể để trở thành trọng điểm hàng đầu của ngành công nghiệp quốc gia (Anh, 2018). Công thức cấu tạo Axit lactic Axit lactic còn được gọi là axit cacboxylic 1- hydroxyethanol hoặc axit 2- hydroxypropanoic. Với công thức phân tử C3H6O3, công thức chung là CH3- CHOH-COOH. Cấu tạo phân tử của các axit lactic có cacbon bất đối xứng nên chúng có 2 đồng phân quang học là D - axit lactic và L - axit lactic.

Hai đồng phân quang học này có các tính chất hóa lý giống nhau, chỉ khác nhau về khả năng quay mặt phẳng phân cực ánh sáng, một sang phải và một sang trái. Do đó, hai đồng phân quang học này có tính chất sinh học khác nhau hoàn toàn (Anh, 2018). Cấu trúc không gian 2 dạng đồng phân axit lactic (Anh, 2018) Tính chất Axit lactic Axit lactic là chất lỏng màu vàng đến không màu (ở 15°C và 1 atm) và không mùi. Do đặc tính hút ẩm cao của axit lactic, nó thường được sử dụng dưới dạng dung dịch đậm đặc tới 90% trọng lượng, hầu như không mùi và chứa một lượng đáng kể axit lactoyllactic và các đồng phân axit lactic khác.

Axit lactic hòa tan hoàn toàn trong nước, ethanol, dietyl ete và các dung môi hữu cơ khác. Nó gần như không hòa tan trong benzen và chloroform. Các tính chất nhiệt động của axit lactic được trình bày cụ thể trong bảng 1. D- axit lactic và L- axit lactic là chất lỏng có nhiệt độ nóng chảy 16,8oC, độ sôi 122oC, là chất kết tinh có thể hòa tan hòa tan hoàn toàn trong H2O, rượu, tuy nhiên không tan trong CHCl3.

Axit lactic có khối lượng phân tử 98,08 và là một chất hữu cơ không màu, có mùi nhẹ, một chất lỏng nhớt, hút ẩm cao, có sẵn trên thị trường với các chất lượng khác nhau và tùy theo độ tinh khiết mà có các chỉ tiêu khác nhau: axit lactic kỹ thuật, axit lactic thực phẩm, dược phẩm và nhựa. Ở dạng đồng phân axit D- axit lactic hoặc L- axit lactic có nhiệt độ nóng chảy tương ứng là 28oC và 103oC. Một tiêu chuẩn chất lượng quan trọng của acid lactic tinh sạch cao là sự bền nhiệt, ví dụ: không màu tạo thành khi làm nóng dung dịch 80% acid lactic đến 180 oC. Tính chất nhiệt động học của axit lactic Tính chất Giá trị Mật độ ở 20o C (g/l) 1.249 Điểm nóng chảy oC 52,8 (Đ); 53,0 (L); 16,8 (DL) Điểm sôi (° C) 82,0 (ĐL) a 0,5 mmHg; 122,0 (DL) ở 15 mmHg; 103 (D) ở 15 mmHg Hằng số phân ly (pKa) ở 25 ° C 3,83 (Đ); 3,79 (L) Nhiệt dung (J / mol ∙ ° C) ở 20 ° C 3,83 (Đ); 3,79 (L) Nhiệt dung dịch (kJ / mol) ở 25 ° C 7,79 (L) Nhiệt của phản ứng tổng hợp (kJ/mol) 16,86 (L); 11,33 (ĐL) (Andrea Komesu & cs., 2017) Tùy thuộc vào bản chất của vi sinh vật mà các đồng phân được tạo ra là khác nhau.

Nhờ quá trình lên men cùng với hoạt động của vi sinh vật đã tạo ra axit lactic. Tỷ trọng, độ nhớt, chiết suất và độ dẫn điện của dung dịch axit lactic trong nước ở các nồng độ khác nhau (Chahal & Starr, 2000). Ứng dụng và vai trò của axit lactic Axit lactic cung cấp các thành phần tự nhiên cho các ứng dụng mỹ phẩm. Chúng có nhiều đặc tính khác nhau như hoạt động kháng khuẩn, làm sáng và chăm sóc da, nhưng chủ yếu được sử dụng làm chất dưỡng ẩm và điều chỉnh độ pH.

Tác dụng dưỡng ẩm liên quan trực tiếp đến khả năng giữ nước của lactate và tác dụng làm sáng da của axit lactic được tạo ra bằng cách ức chế sự hình thành tyrosinase. Vì chúng là một thành phần tự nhiên của cơ thể con người, axit lactic hoàn toàn phù hợp với xu hướng hiện đại hướng tới các công thức tự nhiên và an toàn hơn, đồng thời chúng tạo ra các tác dụng như làm sáng và trẻ hóa da. Đó là thành phần hoạt chất rất hữu ích trong mỹ phẩm (Wee & cs. Việc sử dụng axit lactic đang phát triển nhanh nhất là việc sử dụng nó làm monomer để sản xuất axit polylactic hoặc polylactide (PLA).

Nature Works LLC sản xuất PLA thông qua quá trình trùng hợp lactide mở vòng (Henton & cs. 5 Lactide được tạo ra bằng cách ngưng tụ hai thực thể axit lactic. Axit lactic gần đây đã nhận được rất nhiều sự chú ý như một monome nguyên liệu để sản xuất PLA, được sử dụng làm nhựa hàng hóa có thể phân hủy sinh học. Axit lactic tinh khiết về mặt quang học có thể được polyme hóa thành PLA có trọng lượng phân tử cao thông qua các phản ứng nối tiếp polycondensation, depolyme hóa và trùng hợp mở vòng.

Polyme thu được có nhiều công dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như quần áo bảo hộ, bao bì thực phẩm, chất phủ, túi đựng rác, thùng chứa cứng, màng co và khay có thời hạn sử dụng ngắn. Với sự tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường PLA sẽ kích thích đáng kể nhu cầu sử dụng axit lactic trong tương lai sắp tới (Wee & cs. a) Trong thực phẩm Ngành công nghiệp thực phẩm ăn được là ngành tiêu thụ lớn axit lactic và lactate. Nó chủ yếu được sử dụng như một chất axit hóa và chất bảo quản.

Axit lactic có vị chua nhẹ và không lấn át mùi thơm yếu hơn, nó xuất hiện tự nhiên nên nó không đưa các nguyên tố lạ vào thực phẩm và muối của nó rất dễ hòa tan, do đó có thể thay thế một phần axit trong hệ thống đệm. Axit lactic và muối của nó được sử dụng trong nhiều loại đồ uống, bánh kẹo, thịt và nước sốt. Canxi lactate có thể được sử dụng trong nhiều loại thực phẩm để tạo ra sản phẩm tăng cường canxi. Steroyl lactate và muối natri và canxi của nó được sử dụng trong bánh mì.

b) Trong công nghiệp Có nhiều ứng dụng công nghiệp cho axit lactic và các dẫn xuất của nó, được sử dụng trong các ngành công nghiệp mạ kim loại, mỹ phẩm, dệt may và da. Este lactate được sử dụng trong sản xuất sơn và mực in, đồ điện tử và làm sạch kim loại.