Молочная кислота в организме от каких продуктов
Молочную кислоту, или, по-научному, лактат, многие люди считают вредной и чуть ли не опасной для здоровья. Иногда можно слышать от начинающих спортсменов, а также от сторонников похудения с помощью интенсивных нагрузок, что после тренировок сильно болят мышцы всего тела: «наверное, молочная кислота скопилась…». Отсюда вопросы. Откуда берётся избыток молочной кислоты, и вообще – что она такое, и может ли она скапливаться в мышцах? Если может, как от неё избавляться? Давайте поговорим сейчас о том, насколько вредна или наоборот полезна молочная кислота для нашего организма.
В каких продуктах содержится?
В организм молочная кислота может поступать с пищей: ею богаты молочные продукты, квашеная капуста, сыры, есть она в вине, пиве, квасе, «бородинском» хлебе и др. В пищевой промышленности это нетоксичное соединение – лактат, Е-270, используется, как консервант, и считается безопасной пищевой добавкой: её добавляют даже в детское питание.
Польза для организма
Многим интересно, какая же польза молочной кислоты для организма? Зачем она нужна?
В норме организм сам вырабатывает молочную кислоту. Происходит это при распаде глюкозы, но сказать, какое количество молочной кислоты является нормой, трудно: учёные пока не пришли к конкретному выводу, и точные данные не указываются.
Известно, что молочная кислота необходима для нормального обмена веществ, а недостаток физической активности ее выработку замедляет: человек может чувствовать слабость, мозг работает вяло, а пищеварение ухудшается. При нехватке молочной кислоты труднее становится работать сердцу и нервной системе, легче возникают воспаления и бактериальные инфекции: полезная микрофлора кишечника страдает, и иммунитет снижается.
Такие заболевания, как диабет и рак, тоже развиваются быстрее при недостатке молочной кислоты, но избыток ее тоже грозит серьёзными проблемами: например, появляются судороги или поражается печень. Обычно это случается, если человек уже имеет тяжёлые заболевания: количество молочной кислоты увеличивается в 2-3 раза, и в пожилом возрасте она тоже может накапливаться: например, в тканях мозга.
Здесь мы, однако, скажем о проблемах любителей спорта и физических нагрузок, связанных, казалось бы, с молочной кислотой.
Есть ли вред от молочной кислоты?
Реально, вопрос о том, полезна или вредна молочная кислота для организма волнует многих людей, заботящихся о своем здоровье. Нередко встречаются высказывания вроде «молочная кислота не приносит ничего хорошего», «от неё болят мышцы», «надо избавляться от неё как можно скорее» и т.д. На самом деле мышечные боли на второй и даже третий день после тренировки возникают по причине повреждения и воспаления волокон в тканях, а судороги – из-за резкого перевозбуждения мышечных рецепторов.
Когда «жжение в мышцах» ощущается в процессе занятия, это молочная кислота и есть, и это нормально: требуется много энергии, начинается быстрый распад углеводов — выработка лактата увеличивается в несколько раз. Можно ли продолжать тренировку, если начинается жжение? Да, короткое время, если жжение терпимое – это часть процесса роста мышц, но усиливающуюся боль терпеть нельзя: занятие надо прекратить. Начинающим же следует заканчивать тренировку, как только появилось жжение: занятия через боль не принесут пользы.
Опытные тренеры знают, что молочная кислота – не вредный «продукт распада», а вещество, играющее важную роль в образовании энергии. Кроме того, она помогает организму пережить стресс, а для печени служит «топливом». Ещё лактат помогает сердцу перенести нагрузку, и об этом знают многие профессиональные спортсмены: футболисты, бегуны, пловцы, велосипедисты и все, кто тренируется регулярно.
Сама по себе молочная кислота жжения не вызывает: оно появляется, когда её выработка ускоряется резко – тогда она расщепляется на лактат и водород. Последний вызывает замедление биохимических реакций и мышечных сокращений, и возникают боли и чувство переутомления. Любители «валить всё в одну кучу» не разбираются, «кто виноват», и выносят вердикт: молочная кислота – вред, и от неё надо избавляться.
Как вывести молочную кислоту из организма?
Вопреки «сложившимся стереотипам», уделять особое внимание выведению молочной кислоты из мышц не требуется: чаще всего она выводится после тренировки сама, примерно в течение часа. Лактат – не «отработка» моторного масла, а лучшее топливо для мышц, поддерживающее их как во время нагрузки, так и после неё.
Выводит ли молочную кислоту сауна и массаж?
Однако «самочувствие» мышц зависит от того, с какой скоростью молочная кислота удаляется, и как организм это переносит.
Стоит сказать, что наиболее сильный дискомфорт испытывают новички, а при регулярных тренировках в течение долгого времени уровень молочной кислоты не повышается резко и сильно. Именно среди начинающих и малоопытных спортсменов многие уверены: для выведения молочной кислоты надо посетить сауну, или принять горячую ванну, сделать массаж, а потом отдыхать — тогда боли и судороги отступят. Есть даже определённые схемы использования этих методов. Так, в сауну предлагается зайти на 10 минут, выйти, через 5 минут зайти снова – уже на 20 минут; ещё 5 минут перерыва и ещё один заход, получасовой. В заключение – поплавать в холодном бассейне или принять холодный душ. Примерно то же – с горячей ванной: смысл процедур — «разогнать» кровь и помочь мышцам восстановиться быстрее. Массаж тоже называют отличным способом избавления от молочной кислоты, и принцип здесь тот же – ускоряется кровообращение. Польза упомянутых методов несомненна, но к выведению молочной кислоты из организма они вряд ли имеют отношение.
Велосипед после тренировки
По результатам исследования, в котором принимали участие несколько групп спортсменов, содержание молочной кислоты в крови тех, кто после тренировки использовал сауну и массаж, было фактически таким же, как у тех, кто просто отдыхал. Зато у тех, кто сразу после занятия катался на велосипеде в спокойном темпе, уровень молочной кислоты в организме снизился значительно.
Получается, что при адекватных нагрузках организм без проблем выводит молочную кислоту сам: нужно лишь определить для себя оптимальную интенсивность тренировок и их характер, а график планировать так, чтобы мышцы успевали восстановиться полностью.
Чередуйте нагрузку во время занятий
Ещё профессиональные тренеры рекомендуют не давать мышцам остывать между подходами. Замечено, что мышцы утомляются меньше, если чередовать интенсивную нагрузку с лёгкой: например, после силового тренажёра или работы с весом пройтись в спокойном темпе по беговой дорожке, либо просто по залу. Во время движения кровь не застаивается в мышечной ткани, начинает быстрее циркулировать по всем тканям и органам, и молочная кислота не задерживается.
Вода нормализует молочную кислоту в организме
Важная помощь организму — нормальный водный баланс. Он защищает мышцы от любых агрессивных воздействий, а при интенсивных занятиях особенно важен. Пейте чистую воду до тренировки, во время неё и после; во время занятия следует пить каждые 10-20 минут, по 200-300 мл, а при повышенной температуре воздуха ещё чаще и больше.
В течение дня о жидкости тоже не забывайте: на первом месте после воды настои целебных трав и свежий зелёный чай, богатый антиоксидантами.
Важно правильно питаться
Отличной защитой является для мышц и правильное питание. Калории, необходимые для тренировки, надо получать из сложных, «медленных» углеводов; белка должно хватать всегда – тогда мышечные волокна не будут рваться и воспаляться, а «правильные» жиры обеспечат нормальную скорость метаболизма.
Как гормон инсулин влияет на похудение
Эффективные народные средства для омоложения организма
Уважаемые читатели, пожалуйста, не забывайте подписываться на наш канал и ставить пальцы вверх, так в вашей ленте всегда будут отображаться наши полезные и интересные материалы. Пишите комментарии — мы всегда рады выслушать ваше мнение, советы и даже критику. Делитесь своим опытом 🙂
Содержание:
Сегодня сложно даже представить, что когда-то человечество не использовало пищевые добавки. Тем не менее, появились они лишь в начале прошлого века. Именно тогда в ходе химических экспериментов ученые обнаружили, что при добавлении в продукт определенных компонентов он может изменять вкус. Позднее стало ясно, что подобным образом можно влиять также на запах, цвет, текстуру и срок хранения. Это привело к серьезным изменениям в индустрии питания. Производители поняли, как сделать свой бизнес эффективнее, а товар — привлекательнее для потребителей.
С тех пор добавки встречаются практически в каждом продукте на магазинных прилавках. Убедиться в этом можно, прочитав состав на упаковках. Обычно они указываются именно там под кодовыми номерами согласно международным правилам. Вокруг этих ингредиентов сложилось много утверждений, порой весьма противоречивых. Кто-то уверен, что добавки несут вред для организма человека, кто-то придерживается иного мнения. В этой статье речь пойдет о веществе, о котором вы наверняка слышали — молочной кислоте. Ее тоже окружают довольно спорные мифы и истории, поэтому полезно будет разобраться в нюансах. Мы расскажем о том, какой бывает молочная кислота, откуда ее получают, где применяют и, главное, как она влияет на здоровье.
Что такое молочная кислота
Историю эта кислота ведет еще с XVIII столетия, когда исследователи выделили из прокисшего молока субстанцию коричневого цвета. После этого наука нашла еще одно подтверждение гипотезе о натуральном происхождении. Уже в XIX веке было сделано заявление, что молочная кислота не просто является продуктом брожения сахаров, но и принимает участие в человеческом метаболизме, образуясь в клетках. Впервые об этом заговорили, когда медики получили соль молочной кислоты из мышечной ткани, где скапливалось вещество. Выработка его происходит при распаде в организме глюкозы, обеспечивающем энергию для интеллектуальных нагрузок и силовых тренировок.
Свойства соединения
После открытия молочной кислоты, ученые с любопытством занялись изучением ее физических и химических характеристик и обнаружили, что она обладает важными свойствами:
- не имеет цвета;
- существует в виде раствора-сиропа с высокой (до 90 процентов) концентрацией;
- отлично растворима в воде и этиловом спирте;
- при взаимодействии с окислителями способна превращаться в целый ряд кислот от муравьиной до уксусной и виноградной;
- одновременно является и кислотой, и спиртом и может образовывать эфирные соединения.
Эти свойства свидетельствуют о широком спектре возможностей соединения. Поэтому добывают его в промышленных масштабах. Происходит это преимущественно двумя способами — ферментативным и синтетическим.
Ферментативная технология
За основу здесь берется сырье, в котором много углеводов:
- кукуруза;
- глюкоза в виде сиропов;
- кормовая патока;
- свекольный сок;
- сыворотка;
- крахмал.
К сырью добавляются дрожжи, необходимые для брожения. В процессе ферментации образуются нужные соли молочной кислоты — лактаты, из которых далее возможно производство кислоты. После этого продукт нужно очистить от побочных примесей.
Этот способ считается экологичным, однако весьма трудоемким. Для того чтобы брожение происходило нормально, нужно искусственно поддерживать уровень pH с помощью солей кальция и натрия. Биотехнологи полагают, что можно упростить процесс и сделать так, чтобы при брожении образовывалась сама кислота, а не ее соли. Для этого нужно вывести бактерии, способные работать и при низком pH — тогда промежуточного продукта-лактатов удастся избежать. Поэтому производят молочную кислоту и другим способом.
Синтетическая технология
Этот подход основан на просчитанной химической реакции уксусного альдегида с синильной кислотой и гидролизе полученного вещества. Способ позволяет получить внушительный объем кислоты, однако качество ее будет ниже, чем у произведенной ферментативно.
Виды кислоты
В зависимости от степени очистки получаемая молочная кислота бывает:
- технической, то есть направляемая для нужд непищевого производства;
- пищевой — той, которая попадает в продукты питания и фармацевтическую отрасль.
Также принято выделять D- и L-молочную кислоту. Обе разновидности получаются в ходе ферментации и названы по обозначению участвующих в процессе бактерий. Разница в том, что L-бактерии присутствуют в организме (кишечнике), являются условно полезными и необходимы для брожения и естественного метаболизма. Наличие же D-бактерий говорит скорее о патогенной токсичной среде. Таким образом, в качестве пищевой добавки используют исключительно L-кислоту.
Сферы применения
Масса полезных характеристик позволяет использовать молочную кислоту в нескольких направлениях:
- индустрия питания — в целом ряде продуктов (от шоколадных конфет до заправок и соусов);
- химическая промышленность — здесь ее активно применяют, чтобы производить полимеры-синтетические вещества, необходимые почти для всех областей жизни (например, целлюлоза и пластик);
- фармацевтика;
- косметическая индустрия;
- электроника;
- кожевенное производство.
Рассмотрим подробнее, как именно молочную кислоту используют в пищевых целях. Для этого потребуется разделить ее функционально, так как за счет своих качеств пищевая добавка может выступать и регулятором кислотности, и консервантом.
Молочная кислота — регулятор кислотности
Особой популярностью этот компонент пользуется при изготовлении всей линейки кисломолочных продуктов — йогуртов, сметаны, творога, кефира, сыра, ряженки, ацидофилина, а также майонеза и соусов. Молочнокислые бактерии находятся в этих товарах по умолчанию, однако, для того чтобы достичь оптимального уровня кислотности и поддерживать его, нужна дополнительная добавка.
Молочная кислота — излюбленный регулятор кислотности не только в этих продуктах. Ее добавляют также в конфеты, леденцы, мармелады, суфле, десерты, хлебобулочные и мясные изделия, маринады, консервы, полуфабрикаты, напитки (спиртосодержащие и безалкогольные), а также детское питание (в том числе для младенцев).
Молочная кислота — консервант
Консервирующее воздействие также приносит свои результаты. Вещество имеет выраженные антисептические свойства, что препятствует размножению болезнетворных бактерий. В силу того, что молочные продукты — одни из самых скоропортящихся, важно максимально продлить срок реализации. Этому способствует введение в состав кислоты. Она применяется в приготовлении всего спектра молочных изделий, а также прочих товаров, которым требуется дополнительный консервант — тортов, пирожных, печенья, рыбные, овощные, мясные консервы, сухофрукты. Интересно, что и в косметической промышленности молочная кислота выполняет сходное назначение — увеличивает срок годности уходовых масок, кремов, эмульсий, гелей, обеспечивая дезинфекцию, оздоравливая кожу и препятствуя появлению болезнетворных микроорганизмов.
Помимо двух этих функций, кислота может быть также и ароматизатором и вкусовым усилителем. Ингредиент кладут в соленые продукты для мягкого и естественного расширения вкусовой гаммы, отдавая ей предпочтение ввиду натурального происхождения.
Для перечисленных пищевых целей молочную кислоту закупают в больших количествах. Как правило, ее поставляют в жидком виде. На упаковках она фигурирует под кодом E270, так что вы всегда сможете узнать о ее наличии в том или ином продукте. Теперь рассмотрим особенности употребления добавки и выясним, насколько она полезна для человека и есть ли от нее вред.
В чем польза молочной кислоты
Неоспоримым аргументом в пользу безвредности добавки стало ее натуральное происхождение. Как уже было сказано, она образуется в клетках нашего организма и является источником энергии, расходуемой на умственные и физические нагрузки. Именно выработкой кислоты объясняется чувство усталости в мышцах (излишки в норме выводятся через почки). Поэтому от нее не стоит отказываться людям, занимающимся спортом (потребность в кислоте при этом увеличивается в два раза). Для этого важно соблюдать условия — мышцам должно быть обеспечено насыщение кислородом. Это означает, что занятия лучше проводить на свежем воздухе или в хорошо проветриваемом помещении и сочетать со сбалансированным питанием.
Благодаря наличию L-бактерий молочная кислота оказывает положительное воздействие на желудочно-кишечный тракт, нормализуя микрофлору и делая иммунитет более устойчивым.
Поступает в организм она с пищей, поэтому стоит иметь в виду, какие продукты богаты молочной кислотой. Для удобства приведем таблицу-список:
- все молочные изделия (особенно те, в которых молоко подвергалось минимальной обработке — например, натуральные йогурты и кефиры);
- квашеные овощи — капуста и огурцы;
- вино;
- пиво;
- квас;
- «бородинский» ржаной хлеб.
Их этих продуктов молочная кислота усваивается лучше всего и идет на полноценную работу нервной системы, тканей и органов, оказывая противомикробное и противовоспалительное действия. Эти ее свойства используются и в медицине при терапии некоторых заболеваний.
Потенциальный вред молочной кислоты
На вопрос, опасна ли кислота, современные ученые склонны отвечать отрицательно. Главный довод тот же — ее натуральность. По этой причине единого регламента относительно допустимого суточного количества не существует и стоит опираться на индивидуальные особенности организма. Очевидно, молочная кислота нужна, чтобы была энергия. Однако врачи называют ряд симптомов, указывающих на ее переизбыток:
- судороги;
- заболевания печени;
- наличие большого количества аммония в крови.
Избыток может накапливаться из-за малоподвижного образа жизни (например, в преклонном возрасте или после получения травмы). У пожилых людей молочные продукты усваиваются хуже, отчего кислота скапливается в мышцах. В этой связи рекомендуется умеренная физическая нагрузка и правильное питание. Абсолютных противопоказаний к употреблению ее в пищу нет. Современные специалисты считают, что даже при непереносимости молочного сахара лактозы некоторые люди все же могут употреблять молочные продукты (а значит, и молочную кислоту в их составе) в пищу. Все зависит от степени, в которой кишечник производит фермент, переваривающий лактозу. Сама по себе кислота с непереносимостью молока и аллергией на молочный белок не связана.Тем не менее, при возникших сомнениях лучше проконсультироваться с профессионалом.
Для того, чтобы добавить коментарий, авторизируйтесь.
| Молочная кислота | |||
|---|---|---|---|
| Систематическое наименование | 2-гидроксипропановая кислота | ||
| Хим. формула | CH3CH(OH)2COOH | ||
| Рац. формула | C3H6O3 | ||
| Молярная масса | 90,08 г/моль | ||
| Плотность | 1,225 г/см³ | ||
| Температура | |||
| • плавления | 18 °C[1] | ||
| • кипения | 122 °C | ||
| Константа диссоциации кислоты | 3,86 (при 25 °C) | ||
| Рег. номер CAS | 50-21-5 | ||
| PubChem | 612 | ||
| Рег. номер EINECS | 200-018-0 | ||
| SMILES | CC(O)C(=O)O | ||
| InChI | 1S/C3H6O3/c1-2(4)3(5)6/h2,4H,1H3,(H,5,6) JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N | ||
| Кодекс Алиментариус | E270 | ||
| ChEBI | 78320 | ||
| ChemSpider | 592 | ||
| Краткие характер. опасности (H) | H315, H318 | ||
| Меры предостор. (P) | P280, P305+P351+P338 | ||
| Сигнальное слово | Опасно | ||
| Пиктограммы СГС | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
| Медиафайлы на Викискладе | |||
Молочная кислота (α-оксипропионовая, 2-гидроксипропановая кислота) CH3CH(OH)COOH — одноосновная карбоновая кислота с тремя атомами углерода, содержащая гидроксильную группу. Соли и эфиры молочной кислоты называются лактатами. Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении сахаров и играет важную роль в метаболизме.
Малотоннажная химия фабрикует молочную кислоту 4 сортов: химически чистую, фармокопейную, техническую и «пищевую».
История[править | править код]
Молочную кислоту открыл шведский химик Карл Шееле. В 1780 году он выделил её из прокисшего молока в виде коричневого сиропа. Французский химик Анри Браконно обнаружил, что она образуется при молочнокислом брожении[2].
В 1807 году Йенс Якоб Берцелиус выделил из мышц цинковую соль молочной кислоты.
Производство молочной кислоты в Советском Союзе было организовано в 1930 г. на основе работ Сергея Павловича Костычева и Владимира Степановича Буткевича.[3]
Физические свойства[править | править код]
Молочная кислота является простейшей хиральной карбоновой кислотой и может существовать в виде двух энантиомеров: L-(+)-молочной кислоты, D-(-)-молочной кислоты или их рацемической смеси — DL-молочной кислоты. Если в смеси энантиомеров один находится в избытке, его можно выделить дробными перекристаллизациями из смеси диэтилового эфира и диизопропилового эфира[2]. Чистые энантиомеры имеют температуру плавления 52,7—52,8 °С[2].
Энантиомеры молочной кислоты: L-(-)-молочная кислота (слева) и D-(+)-молочная кислота (справа)
Молочная кислота очень гигроскопична и обычно существует в виде водного раствора с концентрацией до 90 мас. %. В связи с этим очень сложно установить её температуру плавления; литература приводит значения от 18 до 33 °С. Кроме того, в таких растворах присутствует значительное количество лактоилмолочной кислоты и других олигомеров молочной кислоты[2].
Молочная кислота растворима в воде, этаноле, диэтиловом эфире и других органических растворителях, смешивающихся с водой. Она практически нерастворима в бензоле и хлороформе[4].
Химические свойства[править | править код]
При взаимодействии с окислителями молочная кислота разлагается. При окислении кислородом воздуха или азотной кислотой в присутствии железа или меди она превращается в муравьиную кислоту, уксусную кислоту, щавелевую кислоту, уксусный альдегид, углекислый газ и пировиноградную кислоту. Молочную кислоту можно восстановить до пропионовой кислоты действием иодоводорода[5]
Промышленный интерес представляет дегидратация молочной кислоты до акриловой кислоты и её восстановление до пропиленгликоля[6].
Поскольку молочная кислота является одновременно карбоновой кислотой и спиртом, она вступает в межмолекулярную этерификацию, давая лактоилмолочную кислоту. При дальнейшей конденсации образуется лактид — циклический сложный эфир. Также при конденсации могут образовываться линейные полилактиды. Эти соединения являются примесями в молочной кислоте. Так, в 6,5%-й молочной кислоте содержится около 0,2 % лактоилмолочной кислоты, 88%-я молочная кислота содержит меньше 60 % свободной молочной кислоты, а 100%-я — только 32 %[4].
Получение[править | править код]
Ферментативное получение[править | править код]
В промышленности молочную кислоту получают либо ферментативным способом, либо синтетическим. Первый из них имеет преимущество, поскольку приводит к молочной кислоте с более высокой стереохимической чистотой, поэтому новые производства, открывавшиеся с 1995 года, пользуются этим способом[6].
Для ферментативного производства молочной кислоты необходимо иметь углеводное сырьё, питательные вещества и соответствующие микроорганизмы. В качестве сырья используют глюкозу, кукурузные сиропы, мелассу, сок сахарной свёклы, сыворотку и крахмал. Питательными веществами являются пептиды и аминокислоты, фосфаты, соли аммония и витамины. Здесь находят применение дрожжевой экстракт, кукурузный ликёр[en], кукурузная глютеновая мука[en], солодовые ростки, соевый или мясной пептон. Молочную кислоту из углеводов вырабатывают культуры Lactobacillus, Bacillus и Rhizopus. Последняя из них является грибной и не требует сложных источников азота, хотя и даёт более низкий выход, чем бактериальные культуры[6].
Во время процесса вырабатывается кислота, поэтому необходимо поддерживать pH в области 5,0—6,5: для этого используют гидроксид кальция, карбонат кальция, аммиак и гидроксид натрия. Из-за этого в процессе ферментации образуются соответствующие соли молочной кислоты. Разработка новых подходов к ферментации связана с выведением бактерий, способных работать в области низких pH: это позволило бы получать саму молочную кислоту, а не её соли, снизило бы затраты на подщелачивающие реагенты и на серную кислоту, используемую для выделения молочной кислоты из солей[6].
После ферментации молочную кислоту подвергают очистке. Микроорганизмы отделяют флокуляцией в щелочной среде либо ультрафильтрацией. Образовавшиеся соли молочной кислоты переводят в саму кислоту под действием серной кислоты. При этом образуется также малополезный сульфат кальция. Ведётся поиск других методов очистки, при которых образование этой побочной соли не происходило бы. Для некоторых пищевых целей смесь пропускают через активированный уголь и ионообменную колонну[7].
Для фармацевтической промышленности и получения полимеров необходима более глубокая очистка. Интерес представляет экстракция молочной кислоты в органическую фазу длинноцепными третичными аминами, а затем обратная экстракция в воду. Этот метод позволяет эффективно очистить продукт от остаточных углеводов и белков. Также возможна перегонка молочной кислоты, если предпринимаются меры против её олигомеризации[7].
Выход молочной кислоты в процессе ферментации составляет 85—95 %. Побочными продуктами являются муравьиная и уксусная кислота.[6].
Синтетическое получение[править | править код]
С 1960-х гг. рацемическую молочную кислоту производят в промышленности также синтетически. Подход основан на реакции ацетальдегида с циановодородом и последующем гидролизе образовавшегося лактонитрила. Недостатком синтетического подхода является то, что получаемая молочная кислота является рацемической, а подходящий и дешёвый хиральный катализатор пока не найден. Последним крупным производителем синтетической молочной кислоты является фирма «Musashino»[7].
Экономические аспекты[править | править код]
Годовая потребность в молочной кислоте составляет примерно 450 тыс. тонн. Крупнейшим производителем молочной кислоты является компания NatureWorks LLC: её завод, размещённый в штате Небраска (США), имеет приблизительную мощность 180 тыс. тонн в год. Это в 3—4 раза больше, чем у следующего завода по порядку. Рынок молочной кислоты очень чувствителен к потребности в полилактиде, поскольку его производство является либо вскоре станет крупнейшим направлением использования молочной кислоты[8].
Молочная кислота в организме человека и животных[править | править код]
Молочная кислота формируется при распаде глюкозы. Иногда называемая «кровяным сахаром» глюкоза является главным источником углеводов в нашем организме. Это основной источник энергии для мозга и нервной системы, так же как и для мышц во время физической нагрузки. Когда расщепляется глюкоза, клетки производят АТФ (аденозинтрифосфат), который обеспечивает энергией большинство химических реакций в организме. Уровень АТФ определяет, как быстро и как долго мышцы смогут сокращаться при физической нагрузке.
Производство молочной кислоты не требует присутствия кислорода, поэтому этот процесс её синтеза часто называют «анаэробным метаболизмом» (см. Анаэробная тренировка). Ранее считалось, что мышцы производят молочную кислоту при нехватке кислорода в крови. Другими словами, организм находится в анаэробном состоянии. Однако современные исследования показывают, что молочная кислота образуется и в мышцах, получающих достаточно кислорода. Увеличение количества молочной кислоты в кровотоке свидетельствует лишь о том, что уровень её поступления превышает уровень удаления[9][10]. Резкое увеличение (в 2—3 раза) уровня лактата в сыворотке крови наблюдается при тяжёлых расстройствах кровообращения, таких как геморрагический шок, острая левожелудочковая недостаточность и др., когда одновременно страдает и поступление кислорода в ткани, и печёночный кровоток.
Зависимое от лактата производство АТФ очень незначительно, но имеет большую скорость. Это обстоятельство делает идеальным его использование в качестве источника энергии, когда нагрузка превышает 50 % от максимальной. При отдыхе и умеренной нагрузке организм предпочитает расщеплять жиры для получения энергии. При нагрузках в 50 % от максимума (порог интенсивности для большинства тренировочных программ) организм перестраивается на преимущественное потребление углеводов. Чем больше углеводов человек использует в качестве топлива, тем больше производство молочной кислоты.
Исследования показали, что у престарелых людей в головном мозге количество солей кислоты (лактатов) имеет повышенный уровень.
Регулятор обмена[править | править код]
Чтобы глюкоза могла проходить через клеточные мембраны, ей необходим инсулин. Молекула же молочной кислоты в два раза меньше молекулы глюкозы, и гормональная поддержка ей не нужна — она с лёгкостью сама проходит через клеточные мембраны.
Анализ[править | править код]
Количественный анализ молочной кислоты обычно проводят титрованием гидроксидом натрия в присутствии фенолфталеина. Этот способ не подходит для концентрированных растворов, потому что в них молочная кислота частично находится в виде лактоилмолочной кислоты. Если такой раствор нужно оттитровать, используют приём обратного титрования: молочную кислоту обрабатывают избытком щёлочи (лактоилмолочная кислота при этом гидролизуется), а затем остаток щёлочи оттитровывают соляной кислотой[8].
В промышленности и исследовательских лабораториях молочную кислоту анализируют методом ВЭЖХ. Содержание энантиомерных форм в молочной кислоте можно определить ферментативным методом либо ВЭЖХ на хиральной колонке. Такие колонки, как и образцы высокочистых энантиомеров молочной кислоты коммерчески доступны[8].
Молочную кислоту можно обнаружить по следующим качественным реакциям:
- Взаимодействие с n-оксидифенилом и серной кислотой:
При осторожном нагревании молочной кислоты с концентрированной серной кислотой она вначале образует уксусный альдегид и муравьиную кислоту; последняя немедленно разлагается:
CH3CH(OH)COOH → CH3CHO + HCOOH (→ H2O + CO)
Уксусный альдегид взаимодействует с n-оксидифенилом, причём, по-видимому, происходит конденсация в o-положении к OH-группе с образованием 1,1-ди(оксидифенил)этана:
В растворе серной кислоты медленно окисляется в фиолетовый продукт неизвестного состава. Поэтому, как и при обнаружении гликолевой кислоты с помощью 2,7-диоксинафталина, в данном случае происходит взаимодействие альдегида с фенолом, при котором концентрированная серная кислота действует как конденсирующий агент и окислитель. Такую же цветную реакцию дают α-оксимасляная и пировиноградная кислоты.
Выполнение реакции:
В сухой пробирке нагревают в течение 2 минут на водяной бане при 85 °C каплю исследуемого раствора с 1 мл концентрированной серной кислоты. После этого охлаждают под краном до 28 °C, добавляют небольшое количество твёрдого n-оксидифенила и, перемешав несколько раз, дают постоять 10-30 минут. Фиолетовое окрашивание появляется постепенно и через некоторое время становится более глубоким. Открываемый минимум: 1,5⋅10−6 г молочной кислоты.
- Взаимодействие с подкисленным серной кислотой раствором перманганата калия
Выполнение реакции: В пробирку прилить 1 мл молочной кислоты, а затем немного подкисленного серной кислотой раствора перманганата калия. Нагревать в течение 2 минут на слабом огне. Ощущается запах уксусной кислоты.
С3Н6О3 + [O] = C3Н4O3 + H2O↑
Продуктом данной реакции может быть пировиноградная кислота С3Н4О3, которая тоже имеет запах уксусной кислоты.
С3Н6О3 + [O] = C3Н4O3 + H2O↑
Однако пировиноградная кислота при обычных условиях неустойчива и быстро окисляется до уксусной кислоты, поэтому реакция протекает согласно суммарному уравнению:
С3Н6О3 + 2[O] = CH3COOH + CO2↑ + H2O
- Взаимодействие с фенолятом железа
Описание реакции: Эта реакция называется реакцией Уффельмана и используется, например, в клинической медицине для определения присутствия молочной кислоты в желудочном соке, открыта Юлиусом Уффельманом[de] в 1880-х гг. Для проведения реакции нужно растворить одну каплю хлорида железа и 0,4 грамма фенола в 50 см3 воды. Затем добавить тестируемую жидкость, если в ней есть молочная кислота, то синий цвет раствора сменится жёлтым[11][12], поскольку образуется лактат железа.
Применение[править | править код]
Молочная кислота используется преимущественно в двух сферах: пищевой промышленности и производстве полимеров, а также в других промышленных целях[13].
В пищевой промышленности молочная кислота используется как консервант и подкислитель. Благодаря тому, что её соли хорошо растворимы в воде, их также можно использовать в тех продуктах, где важно значение pH. Молочная кислота и её соли используются в напитках, конфетах, мясных изделиях и соусах. Лактат кальция добавляется в продукты как источник кальция.[13]
В полимерной промышленности из молочной кислоты получают полилактид. Производится он из лактида полимеризацией с раскрытием цикла. Сам же лактид получают конденсацией молочной кислоты[13].
Также молочная кислота используется в покрытии металлов, косметике, текстильной и кожевенной промышленности. Её эфиры находят применение в производстве красок и чернил, электроники и чистке металлов[13].
Безопасность[править | править код]
Молочная кислота — это органическая карбоновая кислота, которая присутствует во многих организмах и является безопасной для окружающей среды. Увеличение производства молочной кислоты и, соответственно, полилактида оказывает положительное влияние тем, что вытесняет использование полимеров, производимых из нефти, снижает выбросы углекислого газа и предоставляет более широкие возможности по утилизации отходов[14].
Молочная кислота также используется в пищевой промышленности и не является токсичной. Тем не менее при попадании в глаза или на повреждённую кожу она вызывает раздражение. Полулетальная доза для крыс при оральном приёме составляет 3,73 г/кг[14].
См. также[править | править код]
- Цикл Кори
- Крепатура
Примечания[править | править код]
- ↑ Bradley J., Williams A., Andrew S.I.D. Lang Jean-Claude Bradley Open Melting Point Dataset // Figshare — 2014. — doi:10.6084/M9.FIGSHARE.1031637.V2
- ↑ 1 2 3 4 Ullmann, 2014, p. 1.
- ↑ rsl.ru
- ↑ 1 2 Ullmann, 2014, p. 2.
- ↑ Трегер Ю. А. Молочная к?