Kwas mlekowyKwas mlekowy to związek organiczny popularny zarówno w żywności, jak i w fizjologii człowieka. Powstaje w wyniku fermentacji mlekowej w produktach spożywczych, np. kiszonkach, a także w mięśniach podczas ich pracy w warunkach beztlenowych (jako produkt końcowy glikolizy).

 

Charakterystyka kwasu mlekowego

Kwas mlekowy zwany jest również kwasem 2-hydrokypropanowym. Jest związkiem optycznie czynnym i występuje w postaci dwóch izomerów optycznych:

  • kwasu (+) mlekowego;
  • kwasu (-) mlekowego.

Kwas (+) mlekowy tworzy się w mięśniach po dużym wysiłku fizycznym i powoduje ich dolegliwości bólowe. Z kolei kwas (-) mlekowy powstaje podczas fermentacji mlekowej niektórych cukrów pod wpływem określonych bakterii. Występuje on w kwaśnym mleku, stąd jego nazwa.

Kwas (+) mlekowy

Zmęczenie definiuje się jako poczucie znużenia przy jednoczesnym spadku mięśniowej sprawności. Do zmęczenia dochodzi w kilku zasadniczych mechanizmach: energetycznym, metabolicznym, nerwowym i w efekcie niewydolności mechanizmu skurczu mięśnia sercowego.

W mechanizmie metabolicznym zwiększa się stężenie kwasu mlekowego, produktu glikolizy beztlenowej. W efekcie prowadzi to do obniżenia pH do wartości 6,4-6,9 oraz zmniejszenia aktywności fosfofruktokinazy (enzym kluczowy w procesie glikolizy). Rozwijająca się miejscowa kwasica spowodowana obecnością kwasu mlekowego w mięśniach powoduje dolegliwości bólowe, poszerzenie żył pojemnościowych i przyspieszenie akcji serca.

Kwas (-) mlekowy

Tworzy się w wielu produktach żywnościowych poddanych procesom fermentacji, np. w kiszonej kapuście czy kiszonych ogórkach, a także w produktach poddanych dłuższemu przechowywaniu, np. serach czy winie. Stosowany jest również w garbarstwie, w gospodarstwie domowym zamiast octu lub w stomatologii jako środek do usuwania kamienia nazębnego. W przemyśle kosmetycznym znalazł zastosowanie jako regulator kwasowości, w emulsjach kosmetycznych i płynach do płukania włosów.

W niektórych sytuacjach powstawanie kwasu mlekowego w produktach spożywczych jest zjawiskiem negatywnym, ponieważ powoduje mięknięcie, kurczenie się i ciemnienie warzyw czy owoców nadając im charakterystyczny smak. Z kolei w innych przypadkach powstawanie kwasu mlekowego wiąże się z psuciem się pokarmów.

Bakterie kwasu mlekowego

Bakterie kwasu mlekowego (LAB) to niezwykle rozbudowana i różnorodna grupa mikroorganizmów. Wspólną cechą tych drobnoustrojów jest zdolność do fermentacji mlekowej. Wśród bakterii kwasu mlekowego wyróżnia się:

  • Lactococcus;
  • Streptococcus;
  • Leuconostoc;
  • Enterococcus;
  • Oenococcus;;
  • Pediococcus.

Wszystkie wymienione wyżej bakterie zalicza się do gram-dodatnich ziarniaków. Do bakterii kwasu mlekowego należą również bakterie gram-dodatnie będące nieprzetrwalnikującymi laseczkami z rodzaju Lactobacillus i Carnobacterium. Spośród bakterii wykorzystywanych jako kultury startowe w przetwórstwie mleczarskim tylko bakterie Lactobacillus preferują środowisko o pH 5,5-5,8. Podczas wzrostu i fermentacji, pH podłoża obniża się na skutek akumulacji kwasów organicznych, w tym mlekowego.

Mówi się, że jest to różnorodna grupa, ponieważ poszczególne rodzaje bakterii różnią się między sobą np. wymaganiami odżywczymi czy rodzajem produkowanych metabolitów. Ze względu na duże zapotrzebowanie pokarmowe bakterii mlekowych najczęściej znajduje się je w środowiskach bogatych w węglowodany, aminokwasy oraz pochodne nukleotydów.

Produkcja kwasu mlekowego

Współcześnie znaczna większość (ponieważ aż 95%) kwasu mlekowego wykorzystywanego w celach przemysłowych pozyskiwana jest na drodze fermentacyjnej z wykorzystaniem surowców roślinnych. Przykładowo, fermentacja sacharydów przy udziale omówionych wyżej bakterii zachodzi z wykorzystaniem różnych szlaków metabolicznych. Bakterie mogą być homofermentatywne, gdy wytwarzają niemal wyłącznie kwas mlekowy, a także heterofermentatywne, gdy oprócz tego kwasu wytwarzają dodatkowo dwutlenek węgla, kwas octowy, aldehyd octowy i/lub etanol.

Do produkcji kwasu mlekowego w przemyśle wykorzystuje się surowce takie jak:

  • przemysłowe produkty odpadowe – melasę czy serwatkę;
  • surowce skrobiowe – ziemniaki, kukurydzę, ryż itd.;
  • surowce celulozowe – słomę ryżową i pszeniczną, makulaturę, drewno odpadowe.

Alternatywą dla produkcji kwasu mlekowego z udziałem bakterii jest wykorzystanie grzybów strzępkowych z rodzaju Rhizopus. Charakteryzują się one mniejszymi wymaganiami pokarmowymi oraz większą tolerancją na niskie wartości pH środowiska. Dodatkowo produkują wyłącznie izomer L kwasu mlekowego.

Bibliografia

  1. Borowicz K., Aspekty biochemiczne i patofizjologiczne aktywności fizycznej, Zeszyty Naukowe WSSP, 17/2013.
  2. Dudek K., Kasza T., Ruszel M., Sikora E., Suryło P., Tomaszkiewicz-Potępa A., Vogt O., Chemia, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2008.
  3. Jurkowski M., Błaszczyk M., Charakterystyka fizjologiczno-biochemiczna bakterii fermentacji mlekowej, Problemy Nauk Biologicznych, 3/2012.
  4. Maślanka S., Kos A., Bańczyk M., Czopek I., Adam Ł., Dorszewska J., Starczewska K., Badanie stężenia kwasu mlekowego, otrzymanego w procesie fermentacji mlekowej laktozy, zawartej w serwatce poprodukcyjnej przy udziale Lactobacillus, Chemik, 4/2015.
  5. Pietraszek P., Dybka K., Walczak P., Otlewska A., Rygała A., Otłuszak-Walczak E., Mikrobiologiczna produkcja kwasu mlekowego z surowców odnawialnych, Polish Journal of Agronomy, 16/2014.
Probiotyki
Probiotyki od bioalgi zawierają aż 150 milionów wyselekcjonowanych, naturalnych i żywych szczepów bakterii. Uzupełniają dietę w składniki probiotyczne i roślinne takie jak Lactobacillus Sporogenesis (Bacillus Coagulans), Lactobacillus Acidophilus, ...
Zobacz tutaj ...