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乳酸是葡萄糖無氧酵解的最終產物。分子式為CH3CH0HC00H。當組織嚴重缺氧時三羧酸循環中丙酮酸有氧氧化障礙，丙酮酸還原為乳酸作用增強，血中乳酸增加，乳酸/丙酮酸比值增高，有的乳酸高達25mmol/L，這種極值的出現標志著細胞氧化過程的惡化。心肌組織含有豐富的乳酸脫氫酶(LDH)，對乳酸的親和力大，有利于催化乳酸氧化生成丙酮酸，故心肌能利用乳酸作為“燃料”。在急性心肌梗塞、心功能失代償、肺功能不全和休克時常見低氧血癥，同時伴有高乳酸血癥。全血乳酸測定常用分光光度法，參考值0.9～1.7mmol/L；血漿乳酸測定常用比色法，一般小于2.4mmol/L。乳酸存在L-乳酸和D-乳酸2種同分異構體(90%以上為L-乳酸)，臨床測定的主要為L-乳酸，它是組織缺氧的敏感指標。而D-乳酸不同于L-乳酸，其在來源、代謝、排泄與臨床意義上均具有獨特性。近年來，對于D-乳酸以上獨特性的研究與認識不斷深入和提高。正常情況下，人體內的D-乳酸源于丙酮醛代謝，血液中含量甚微，當胃腸道細菌大量酵解、腸屏障功能發生障礙時，其含量可升達千倍，甚者導致D-乳酸酸中毒。既往研究認為D-乳酸由D-羥基-酸-脫氫酶緩慢代謝，且主要通過腎臟排泄。但近來報道，D-乳酸的代謝能力相對較高，并推測D-乳酸脫氫酶的存在。血中D-乳酸水平的增高也備受關注，它可能是膿毒癥、創傷性休克、炎性腸病等一系列疾病的診斷指標。
D-乳酸主要來源于以下3條途徑：(1)丙酮醛途徑：正常血清乳酸水平為1～2mmol/L。L-乳酸為主要成分，其源于丙酮酸的無氧酵解；D-乳酸僅為L-乳酸的1%～5%，其源于丙酮醛代謝。生理狀態下丙酮醛含量極低，由碳水化合物、脂肪與蛋白質代謝而來，經乙二醛酶Ⅰ與Ⅱ催化轉化為D-乳酸，如圖1所示。(2)胃腸道酵解：D-乳酸可由胃腸道多種細菌酵解產生。正常情況下此途徑生成的D-乳酸對機體不會造成酸堿失衡的威脅，因為腸道內存在其他細菌可將其轉化為乙酸鹽和短鏈脂肪酸。但腸屏障功能障礙時，該途徑往往是D-乳酸酸血癥或酸中毒的主要來源。(3)外源性的攝入：這包括一系列的發酵食品如腌菜、酸奶酪以及藥物制劑等。最近發現，高含量的丙二醇(藥物制劑或加工食品的一種溶劑)攝入可導致血中D-乳酸的增加，甚至出現嚴重代謝性酸中毒。
乳酸2種同分異構體的代謝產物均為丙酮酸。經L-乳酸脫氫酶催化，L-乳酸在肝臟中快速代謝。然而哺乳動物體內缺乏D-乳酸脫氫酶，D-乳酸代謝由D-α-羥基-酸-脫氫酶替代，速度緩慢。該酶是一種線粒體酶，僅在極狹小的pH范圍內具備活性。據此推測，正常人體內D-乳酸含量很低，不足以激活相關酶類使之被分解代謝。但是，近來研究推定人類和哺乳動物的線粒體內存在D-乳酸脫氫酶。牛和鼠組織在體外具備大量利用D-乳酸的能力。在人體，腸外輸注3.0mmol/kg量的D-乳酸則導致丙酮酸、丙氨酸、3-羥基丁酸鹽和乙酰乙酸的蓄積。D-乳酸有補給作用，其從胞質進入線粒體膜的轉運導致線粒體中草酰乙酸鹽與蘋果酸鹽向胞質的逆向轉運。這一轉運過程中，D-乳酸被位于線粒體內膜上的疑似D-乳酸脫氫酶氧化。同時，研究發現D-乳酸經線粒體穿梭時存在3種新的轉運體，即D-乳酸/H+共向轉運體、D-乳酸/酮酸和D-乳酸/蘋果酸反向轉運體。關于哺乳動物D-乳酸的代謝和排泄物文獻記載中頗有爭議。傳統的觀點認為D-乳酸在哺乳動物體內不能代謝或緩慢代謝。這主要基于20世紀20年代晚期CORI等的實驗，其表明D-乳酸代謝不充分，攝入的D-乳酸30%～40%經尿液排泄。
20世紀80、90年代的研究與早期的這一實驗相悖，學者們應用D-乳酸或14C標記的D-乳酸，證明D-乳酸確實是易于代謝的。納入10個受試者，輸注1.0～1.3mmol/(kg·h)的D/L-乳酸，90%的D-乳酸被代謝，10%經尿排泄。DEVRESE等認為健康人口服6.4mmol/kg劑量的D-乳酸，其血漿半衰期為21min；若當劑量增加1倍，其半衰期增至40min，極可能反映了D-乳酸代謝已呈現飽和。且對比早前實驗，僅有2%的D-乳酸在輸注24h后經尿排泄。在鼠體，注入14C標記的D-乳酸，3.7%經腎排泄，而85%以14CO2的形式排出。這一實驗的給藥劑量(300μmolD-乳酸鈉鹽/kg體重)較Cori實驗(19mmol/kg體重)要低，且為口服和腹腔注射給藥，并非管飼法。鑒于給藥劑量與途徑的不同，兩者比較尚有困難。盡管如此，一項后續實驗中，以13.4mmol/kg的劑量采取同樣的方式給藥，僅有0.9%以原型經腎排泄，2.4%代謝后經腎排泄，30%～45%為14CO2，54%～68%的14C未能回收，可能代謝成丙酮酸或乙酰輔酶A，或者未能吸收而隨糞便排出，或被腸道內細菌分解。
1. D-乳酸在農藥、醫藥等合成領域的應用
D-乳酸是多種手性物質的合成前體，廣泛用于醫藥、農藥和化工等領域的手性合成，也可以用于氨基酸的不對稱合成。近年來芳氧丙酸類除草劑在農業中的應用越來越廣泛，這類除草劑是國際上最早實現工業化生產的一大類旋光性除草劑，此類除草劑中有一個手性碳原子，其中D(-)型的藥性比L(+)型高出6～12倍，合成這類除草劑最重要的原料是R-(+)-2-氯丙酸，以D-乳酸為原料可以制備光學活性的R-(+)-2-氯丙酸，即D-乳酸是制備這類除草劑的光學活性前體。乳酸甲酯是一種重要的羥基酯類化合物，既可作為手性物質的前體，同時也是一種優秀的工業溶劑，具有熔點高、蒸發速度慢、可與水及多種極性溶劑均勻混合的優點。以高光學純度的D-乳酸（光學純度97%以上）和甲醇酯化形成的D-乳酸甲酯可以用來合成R-1，2-丙二醇、R-2-羥基羧酸酯以及多取代脯氨酸等多種手性化合物，可合成重要的醫藥中間體。
2. D-乳酸在聚乳酸領域的應用
隨著新型生物材料的普及推廣，L-乳酸、D-乳酸在新材料的應用方面有了很大的發展。例如以乳酸為原料來制造聚乳酸類（PLA）生物降解塑料。聚乳酸以其良好的生物可降解性及其它優良的使用特性（如透明性、熱塑性、產物安全性等）而被認為是理想的取代傳統塑料的生物材料之一。根據聚合原料的差異，聚乳酸有聚L-乳酸（PLLA）、聚D-乳酸（PDLA）及聚D，L-乳酸（PDLLA）之分。由于PLLA的降解產物L-乳酸能被人體完全代謝，而且容易制備，所以一般生產的聚乳酸即指PLLA，但PLLA有很大缺陷，如耐熱性較低、力學強度低、韌性差等[11]。從20世紀80年代起，日本的一些科學家和公司開始為提高聚乳酸的性能進行一系列的研究。1987年第一次報道了PLLA/PDLA形成的立體聚合物相對于單體的聚合物有不同的結晶結構。隨后對PLLA/PDLA共混體系做了一系列的研究，包括共混體比例、分子量、共混條件等，研究顯示PLLA和PDLA以1∶1比例形成的共混PLLA/PDLA復合物因為PLLA和PDLA鏈間強烈的相互作用，其熔點（Tm）可以達到220～230℃，比純的PLLA或PDLA（170～180℃）高出約50℃。研究發現，PLLA/PDLA的比例為50/50時形成的PLA擁有最強的抗水解能力，因為這時氫鍵以及偶極-偶極之間的作用力最強。熔點的提高使聚乳酸可以使用在對耐熱性有更高要求的領域，例如在紡織業，高熔點聚乳酸可以制造出能被熨燙的纖維。在共混PLLA/PDLA聚合物中，通過改變PDLA的添加量可以制備不同結晶性能的材料并且可以調控最終材料的降解速度。研究顯示，PDLA作為單體與PLLA為基礎的復合聚合物（PLLA-co-bisA）形成的立體聚合物有更好的結晶性能，包括更快的結晶速度以及能形成更穩定的晶體。而研究則發現以立體聚合PLA與聚乙烯醇形成的多孔滲水薄膜在堿性條件下可顯著降低被水解速度。此外，對含有不同D-型異構體濃度的聚乳酸制成的纖維所做的研究表明聚乳酸中D/L異構體比例的不同不僅影響了纖維的形態和結晶度，對纖維的著色也有很大的影響
1. 化學拆分
傳統的化學合成法包括乙醛氫氰酸法、丙酸氯化水解法和丙烯-N2O4法等方法，化學法制備的乳酸全部為消旋體乳酸。化學拆分通過選擇一種合適的手性試劑與外消旋體作用，把一對對映體變成兩個非對映體再進行拆分。例如以D，L-乳酸為原料，加入等物質的量的天然生物堿試劑如嗎啡堿等進行反應，經過分級結晶等步驟進行分離。但是化學拆分法的缺點是拆分劑太貴，成本高，分離困難，還存在較大的毒性和環境污染問題。
2. 微生物酶法
拆分脂肪酶具有高度的化學、區域和立體選擇性，可催化酯類化合物分解、合成和酯交換。利用脂肪酶和混旋的乳酸酯反應（D，L-lacticacidester），脂肪酶可選擇性水解L-乳酸酯鍵而不水解D-乳酸酯鍵，用有機溶劑萃取未水解的D-乳酸酯，隨后再用化學水解方法水解D-乳酸酯鍵得到D-乳酸。此外來源于節桿菌屬、假單孢菌屬、芽孢桿菌屬和棒狀桿菌屬等的微生物都擁有能立體選擇性水解混旋乳酰胺（D，L-lactamide）的水解酶類，采用固定化細胞的方法在極性溶劑中可以選擇性水解D-乳酰胺得到D-乳酸。
3. 微生物發酵法
微生物發酵法是目前制備乳酸的最主要方法之一。發酵法根據菌種不同可得到L-乳酸、D-乳酸和D，L-乳酸消旋體，目前對L-乳酸的研究已相當深入，其生產工藝和分離制備技術也非常成熟，D-乳酸的理化性質與L-乳酸極其相似，在生產工藝上可以借鑒L-乳酸成熟的路線，因而生產D-乳酸的關鍵在于高純度D-乳酸高產菌種的選育。4.3.1D-乳酸生產菌種產光學純D-乳酸的乳酸細菌主要分布在乳桿菌屬（Lactobacillus）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、芽孢乳桿菌屬（Sporolactobacillus）和明串珠菌屬（Leuconostoc）4個屬。目前國內外研究較多的D-乳酸生產菌主要集中在乳桿菌屬和芽孢乳桿菌屬。這兩類菌都是同型發酵菌，以葡萄糖為碳源，通過糖酵解途徑生成丙酮酸，然后丙酮酸經D-乳酸脫氫酶作用生成D-乳酸。乳桿菌屬和芽孢乳桿菌屬的菌種都是專性或兼性厭氧菌，發酵耗能少，產量高，適合大規模化發酵生產D-乳酸。
[1] 心臟病學詞典
[2] 乳酸的生化特性及其臨床研究進展
[3] D-乳酸制備研究進展