Молочная кислота: физиология, биохимия и значение

Молочная кислота является уникальным органическим соединением, играющим важнейшую роль в функционировании живых организмов. Она присутствует в нашем теле, пище и даже косметике. Давайте разберемся, откуда берется молочная кислота, как она устроена, и почему так ценна для человека.

История открытия молочной кислоты

Впервые молочную кислоту выделил в 1780 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле при скисании молока. Он получил коричневый сироп с характерным кислым вкусом. В 1808 году Йенс Якоб Берцелиус выделил соль молочной кислоты из мышц животных.

Молочную кислоту открыл шведский химик Карл Шееле в 1780 году при исследовании прокисшего молока.

Позже ученые поняли, что молочная кислота образуется в организме в процессе анаэробного расщепления глюкозы. Интересно, что слово "лактат" произошло от латинского "lac" - "молоко". Так молочную кислоту называли за ее нахождение в скисшем молоке.

Химическая структура и свойства молочной кислоты

Молочная кислота имеет химическую формулу C3H6O3. Это органическое соединение, относящееся к гидроксикислотам. Молекула состоит из трех атомов углерода, шести атомов водорода и трех атомов кислорода.

Молочная кислота существует в виде бесцветной маслянистой жидкости с характерным кислым запахом. Она хорошо растворима в воде, этаноле, эфире. Температура плавления составляет 16-19 °C, а температура кипения - 122-124 °C.

К химическим свойствам молочной кислоты относятся реакции этерификации, окисления, восстановления. Она взаимодействует с металлами, основаниями и другими кислотами.

Молочная кислота является оптически активным соединением и существует в виде двух стереоизомеров: L-молочной и D-молочной кислоты.

Получение молочной кислоты

В промышленных масштабах молочную кислоту получают двумя основными способами: методом ферментации и химическим синтезом.

При ферментативном способе в качестве сырья используются углеводы - сахароза, крахмал, меласса, патока. Процесс осуществляется с помощью молочнокислых бактерий, дрожжей или плесневых грибков.

• Достоинства: экологичность, натуральность продукта.
• Недостатки: невысокий выход, сложность очистки.

С 1960-х годов применяют химический метод синтеза - взаимодействие ацетальдегида с цианистым водородом и последующий гидролиз лактонитрила.

• Достоинства: высокий выход продукта, низкая себестоимость.
• Недостатки: получение рацемической смеси, использование опасных реагентов.

Современные технологии направлены на разработку «зеленых» ферментативных процессов с использованием генномодифицированных микроорганизмов.

Биохимическая роль молочной кислоты

Молочная кислота играет важную роль в энергетическом обмене человека и животных. Она образуется в процессе анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза) в мышцах при интенсивной физической нагрузке.

Молочная кислота - конечный продукт анаэробного гликолиза, основного пути получения энергии в организме.

Из мышц лактат транспортируется кровью в печень, где метаболизируется до пировиноградной кислоты, или в сердце, почки и другие органы в качестве источника энергии.

При недостатке кислорода или нарушениях обмена веществ происходит избыточное накопление молочной кислоты в организме - развивается лактат-ацидоз. Физические упражнения помогают поддерживать нормальный уровень лактата в крови.

Таким образом, молочная кислота выполняет энергетическую и регуляторную функции, обеспечивая гомеостаз и адаптацию организма к физическим нагрузкам.

Применение молочной кислоты

Благодаря уникальным свойствам, молочная кислота нашла широкое применение в различных отраслях промышленности и медицине. Рассмотрим подробнее эти сферы.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности молочную кислоту используют как консервант E270. Она подавляет развитие микроорганизмов, предотвращая порчу продуктов. Молочная кислота входит в состав молочных продуктов, майонезов, соусов, консервов.

Производство биоразлагаемого пластика

Из молочной кислоты получают экологичный полимер - полилактид, который используется для изготовления биоразлагаемой посуды, упаковки и медицинских имплантатов.

Косметология и фармацевтика

В косметологии молочную кислоту применяют в средствах для омоложения и осветления кожи, а также для лечения акне. В фармацевтике - для производства лекарственных препаратов и инфузионных растворов.

Другие области применения

Кроме того, молочную кислоту используют:

• В текстильной промышленности как заменитель синтетических препаратов для обработки тканей.
• В производстве красок и чернил.
• Для дубления кожи.
• В электронике для травления металлов.

Молочная кислота в организме человека

Молочная кислота выполняет множество важных функций в организме человека. Рассмотрим ее роль более подробно:

• Влияние на работу мышц. При физических нагрузках молочная кислота накапливается в мышцах, вызывая их утомление и "жжение". После тренировки концентрация лактата в крови может увеличиваться в 10-20 раз!
• Роль в пищеварении. Молочная кислота, содержащаяся в кисломолочных продуктах, способствует нормализации микрофлоры кишечника, улучшает переваривание и усвоение пищи.
• Применение в спорте. В спортивном питании молочную кислоту используют для ускорения восстановления после тренировок и предотвращения перетренированности.
• Воздействие на кожу. В косметологии молочная кислота стимулирует регенерацию клеток кожи, разглаживает морщины, осветляет пигментные пятна и лечит угревую сыпь.

Продукты с молочной кислотой

Существует множество полезных продуктов питания, содержащих молочную кислоту. Рассмотрим основные из них:

• Кисломолочные продукты. Высокое содержание молочной кислоты в йогуртах, кефире, ряженке, простокваше. Кисломолочные продукты рекомендуется употреблять ежедневно.
• Сыры. В сырах с плесенью вроде рокфора, камамбера или дор блю молочная кислота образуется в процессе созревания.
• Квашеные овощи. При квашении овощей (капусты, огурцов) происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты. Квашеная капуста - отличный источник молочной кислоты.
• Мясные продукты. В процессе созревания таких мясных деликатесов, как ветчина, колбаса, салями, образуется молочная кислота. Она придает им неповторимый вкус.

Польза молочной кислоты

Регулярное употребление продуктов, содержащих молочную кислоту, оказывает множество положительных эффектов на здоровье.

• Улучшает пищеварение и микрофлору кишечника
• Стимулирует обмен веществ
• Укрепляет иммунитет
• Способствует усвоению кальция и других минералов
• Ускоряет восстановление мышц после физических нагрузок

Рекомендуемая суточная норма потребления молочной кислоты составляет около 1-2 г. Превышение этой дозы обычно не представляет опасности для здоровья.

Возможный вред

При чрезмерном увлечении кисломолочными продуктами возможны следующие побочные эффекты:

• Расстройства пищеварения
• Аллергические реакции
• Снижение pH крови (ацидоз)

Молочная кислота противопоказана при язвенной болезни желудка, панкреатите, склонности к диарее.

Интересные факты

Про молочную кислоту существует много любопытных исторических и научных сведений.

• Название "молочная" связано с ее нахождением в скисшем молоке.
• Молочная кислота была первой органической кислотой, выделенной в чистом виде.
• Она входит в состав любых живых клеток на Земле.

Также интересно, что молочная кислота использовалась художниками в качестве растворителя красок, а пчеловоды применяли ее для лечения больных пчел.

Советы по применению

Как можно применять молочную кислоту в повседневной жизни, чтобы извлечь максимум пользы для здоровья?

• Употреблять кисломолочные продукты. Ешьте кефир, йогурты, ряженку и другие кисломолочные продукты. Они улучшат пищеварение и микрофлору кишечника.
• Добавлять сыры с плесенью. Включите в рацион сыры с голубой плесенью. Например, рокфор, дор блю, камамбер.
• Есть квашеные овощи. Квашеная капуста, маринованные огурцы - отличный probiotic источник молочной кислоты.
• Пить коктейли после тренировки. Пейте коктейли с молочной кислотой после интенсивных тренировок. Это ускорит восстановление мышц.

Вместо заключения

В заключение еще раз отметим уникальность молочной кислоты и ее важнейшую роль в организме человека. Это поистине удивительное вещество, которое сопровождает нас повсюду - в теле, еде и окружающих предметах. Берегите молочную кислоту и используйте ее с умом!