Что такое молочная кислота и история молочной кислоты?

2024/06/06 14:45

Еще в 1780 году шведский химик Шиле обнаружил молочную кислоту из отходов молока; производство молочной кислоты путем ферментации возникло в результате естественной ферментации Бутрона и Фреми в 1941 году; промышленное производство молочной кислоты путем чистой ферментации было начато Чарльзом Э. Эйвери в 1881 году; а крупномасштабное промышленное производство L-молочной кислоты было сформировано в начале 1990-х годов. В 1982 году мировое производство молочной кислоты составляло от 24 000 до 28 000 тонн, а в 1989 году оно увеличилось до 30 000 тонн, из которых 50–60% приходилось на ферментацию, в основном молочной кислоты DL-типа и лактата кальция. В последние годы в ходе исследований по устранению «белого загрязнения» пластиковых изделий страны по всему миру обнаружили, что пластиковые пленки, изготовленные из полимера L-молочной кислоты, на 100% биоразлагаемы. Учитывая вредное воздействие D-молочной кислоты на организм человека, Всемирная организация здравоохранения выступает за использование L-молочной кислоты, а не использования DL-молочной кислоты в пищевой промышленности и медицине. Таким образом, произошел прорыв в производстве L-молочной кислоты. Нидерланды, Бразилия, Испания, США и Япония последовательно расширили и построили заводы по производству L-молочной кислоты значительных масштабов, особенно в Соединенных Штатах. По оценкам, нынешнее мировое производство молочной кислоты достигает 100 000 тонн в год, тогда как производственная мощность США составляет около 45 000 тонн в год.

Компания AEstally изначально была единственным заводом по производству молочной кислоты в США с годовой производительностью около 7300 тонн. В 1995 году компания объявила, что построит еще один завод по производству молочной кислоты, который будет введен в эксплуатацию в апреле 1997 года. ADM утверждает, что удвоила производство молочной кислоты, исходя из существующего годового выпуска от 9 000 до 18 200 тонн молочной кислоты. По оценкам соответствующих японских экспертов, мировое потребление L-молочной кислоты достигнет 3 миллионов тонн. В нашей стране уже давно проведен большой объем исследовательских работ по штаммам и процессам производства молочной кислоты. В 1944 году на химическом заводе Чунцина Чжэньюань ферментировали Lactobacillus delbrueckii для получения лактата кальция. В настоящее время в моей стране существует более десятка заводов по производству молочной кислоты, которые используют препараты грибных ферментов для замены традиционного осахаривания фурфурольных дрожжей для промышленного производства DL-молочной кислоты и лактата кальция. Однако масштабы невелики, а производственный процесс и оборудование устарели, поэтому выход продукции низок, а стоимость высока. Текущая производственная мощность составляет около 10 000 тонн в год.

Молочная кислота и ее производные

Молочная кислота и ее производные широко используются в пищевой промышленности (например, напитки, вино, консервные банки, джемы, консервы и т. д.), медицине, химической промышленности и т. д. в качестве подкисляющих агентов, консервантов и обогатителей. В пищевой промышленности молочная кислота очень популярна среди потребителей, поскольку она имеет более сильную сенсорную кислотность и чистый кислый вкус, чем лимонная кислота, и не требует фильтрации при использовании. Если использовать его вместе с лимонной кислотой, яблочной кислотой и т. д., он придаст пище более насыщенный и мягкий кисловатый вкус. Используемый в хлебобулочных изделиях он может продлить срок хранения и улучшить качество. Производные молочной кислоты (такие как лактат кальция, лактат цинка и лактат железа) являются не только обогатителями пищевых продуктов, напитков и товаров для здоровья, но также лекарствами для лечения дефицита некоторых металлов. Кроме того, лактат натрия является важным сырьем для масштабных инфузий для лечения ацидоза. Эфиры молочной кислоты, например этиллактат, являются чрезвычайно важными вкусовыми веществами и являются основными ароматическими компонентами многих известных ликеров. Этиллактат незаменим для ароматизации спиртных напитков. Бутиллактат – отличный растворитель, используемый в производстве красок.

Молочная кислота, особенно L-молочная кислота, благодаря своей правонаправленности применяется в вышеуказанных областях, что значительно повышает безопасность, безвредна для человека и животных, оказывает сильное бактерицидное действие. Его бактерицидная способность аналогична лимонной и винной кислотам. в несколько раз больше, чем у янтарной кислоты. Согласно литературе, добавление 3% лимонной кислоты, винной кислоты и янтарной кислоты к 10% раствору сахара приведет к его прогорканию через 2–3 дня. Однако при добавлении такого же количества 3% молочной кислоты никаких отклонений не наблюдалось через месяц. В раствор, содержащий 10% сахара, добавляли кишечную палочку, бактерии холеры и брюшного тифа. К раствору сахара добавляли 0,1% молочную кислоту. Через 3 часа все эти бактерии погибли. Это то, с чем не могут конкурировать другие органические кислоты. Поэтому молочную кислоту можно непосредственно использовать в качестве дезинфицирующего средства в операционных, палатах, лабораториях, мастерских и других местах. Кроме того, это основное сырье для производства биоразлагаемых пластиков, устраняющих белые загрязнения. Этот вид пластика в природе полностью разлагается на углекислый газ и воду и не наносит вреда окружающей среде, как полиэтилен, полипропилен, полистирол и другие пластики, используемые в настоящее время. Он стал товаром в Европе, Америке и Японии и быстро развивается. L-молочная кислота также является основным сырьем для производства высокоэффективных, малотоксичных и безопасных гербицидов феноксипропионовой кислоты, производство которых освоено в моей стране. Кроме того, можно найти специальные трактаты по применению L-молочной кислоты в медицинских материалах и специальных кормах.

Что такое молочная кислота?

Молочная кислота, также известная как молочная кислота, представляет собой вещество, вырабатываемое организмом в основном путем расщепления глюкозы в анаэробных условиях, таких как анаэробный гликолиз. Анаэробный гликолиз относится к основному пути, который обеспечивает клетки энергией в форме аденозинтрифосфата (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотида (НАДН). К тканям, которые производят больше всего молочной кислоты, относятся мышечные клетки и эритроциты, тогда как ткань мозга, кожа и желудочно-кишечный тракт производят меньше молочной кислоты. Затем молочная кислота выбрасывается в кровоток и метаболизируется в печени и почках, что может быть использовано для глюконеогенеза. Глюконеогенез относится к синтезу глюкозы и энергии из неуглеводных субстратов, таких как молочная кислота.

Типичный уровень лактата обычно низкий, ниже 2 ммоль/л и колеблется от 0,5 до 1 ммоль/л. При повышении уровня лактата до 2–4 ммоль/л возникает гиперлактатемия. Если уровень превышает 4 ммоль/л, это называется тяжелой гиперлактатемией. Повышенный уровень лактата в сыворотке может быть фактором риска, указывающим на плохой прогноз.

Каково действие молочной кислоты?

Молочная кислота является важной молекулой в клеточном дыхании, выработке глюкозы, регуляции воспаления и молекулярной передаче сигналов. В анаэробных условиях глюкоза (точнее, пируват) превращается в молочную кислоту для выработки энергии для клеток. Энергия также может вырабатываться в почках, где лактат может окисляться для производства энергии и образования CO2, который потребляет кислород, но производит АТФ. Кроме того, молочная кислота может использоваться для глюконеогенеза — процесса, который происходит в печени и почках и может превращаться в глюкозу при потреблении кислорода и АТФ. Молочная кислота также оказывает противовоспалительное действие, способствует иммунной толерантности и играет важную роль в качестве сигнальной молекулы в формировании памяти и нейропротекции, заживлении ран, ишемическом повреждении тканей, росте рака и метастазировании рака.

Лактоацидоз и меры профилактики и лечения.

Лактацидоз – диспепсическое заболевание, обусловленное чрезмерным потреблением богатых углеводами зерновых кормов, вызывающее аномальное брожение в рубце со значительным образованием молочной кислоты, снижающим активность микробного сообщества в желудке. Клинически он характеризуется психическим возбуждением или депрессией, потерей аппетита и перистальтики рубца, снижением рН желудочного сока и способностью связывать углекислый газ плазмы, а также обезвоживанием.

Зерновые корма в основном богаты углеводами, которые быстро ферментируются в рубце Lactobacillus и Streptococcus amylolyticus с образованием большого количества молочной кислоты. Молочная кислота может снизить перистальтику рубца, вызывая застой пищи в течение нескольких часов и в то же время разрушая микробное сообщество рубца. Молочная кислота также может повышать осмотическое давление рубца, вызывая попадание жидкостей организма в рубец из внеклеточного жидкостного пространства через сосудистую систему, что приводит к обезвоживанию и олигурии, концентрации крови и снижению pH мочи. Когда значение pH рубцовой жидкости падает ниже 5, происходит однократное молочнокислое брожение, вызывающее внезапное и резкое повышение концентрации молочной кислоты. При аномальном падении значения рН (ниже 4,0) у животных появляется угнетенное состояние, прекращается перистальтика рубца, исчезает аппетит, увеличивается частота пульса, повышается температура тела. По мере повышения кислотности рубцовой жидкости микроорганизмы погибают и появляются токсичные амины (такие как гистамин и тирамин). Это приводит к застою высококислотного желудочного содержимого в рубце в течение длительного времени, вызывая воспаление и кровотечение в эпителии рубца, что приводит к потере ворсинок.

[Меры профилактики и лечения] Принципы заключаются в нейтрализации кислотности содержимого рубца, уменьшении обезвоживания и укреплении сердца. Кроме того, проводится симптоматическое лечение.

Для нейтрализации кислотности можно промывать желудок известковой водой (1 килограмм негашеной извести добавить 5 килограммов воды, хорошо размешать и использовать надосадочную жидкость) до тех пор, пока желудочный сок не станет щелочным.
Для купирования обезвоживания можно дополнительно добавлять 5%-ный физиологический раствор глюкозы или сложный раствор хлорида натрия по 8000–10000 мл для крупного рогатого скота и 500–1000 мл для овец каждый раз, разделенный на 2 внутривенные инъекции. Добавление к регидратационным растворам кардиотонических средств и бикарбоната натрия более эффективно. В зависимости от изменений состояния симптоматическое лечение может быть использовано в любое время. Если сопровождается ламинитом, введите антигистаминные препараты.