Молочная кислота из глюкозы формула

Молочная кислота

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.

источник

Молочная кислота, лактат и гликолиз. Просто о сложном

При рассмотрении подобных тем, требующих глубокого знания химии, биологии и физиологии, постоянно путают причинно-следственные связи. Но так же надо признать, что на сегодняшний день наши многие представления о работе организма — это, в основном, догадки. Они основаны на полученных данных, которые иногда могут кардинально меняться с течением времени.

Аэробный режим

Наш организм является аэробным. То есть, он не может существовать без воздуха. Для химико-биологических реакций, происходящих на молекулярном уровне, нужен кислород. Поэтому, если можно так выразиться, мы постоянно существуем в аэробном режиме, или, иными словами, в полной зависимости от кислорода.

Анаэробный режим

Но в последствии биохимики выяснили, что клетки могут продолжать работать и без достаточного количества кислорода (а то и вовсе без него) и по-прежнему расщеплять глюкозу (наш основной универсальный источник топлива). То есть, делать все то же самое, но уже в анаэробном режиме.

И в том и в другом случае наши клетки производят из глюкозы молекулы АТФ (аденозинтрифосфат), которые и обеспечивают энергией все химические процессы.

Гликолиз

Процесс усвоения глюкозы называется гликолиз. Другие химические соединения, образующиеся в результате гликолиза — это пируват (пировиноградная кислота) и молочная кислота.

Считается, что пируват — это результат аэробной деятельности, а молочная кислота — анаэробной. Это не совсем так, но сути это не меняет.

Пируват

Это важнейший промежуточный продукт энергетического обмена. Одна из основных ролей пирувата в организме – участие в цикле Кребса. Это цикл взаимодействий химических элементов и ферментов, в результате которых образуются топливные элементы АТФ или ее непосредственные предшественники.

Молочная кислота

В популярных фитнес-журналах принято считать, что в тренировке существует переломный момент, когда из-за нехватки кислорода при превышении нагрузки в мышцах образуется молочная кислота. Это является причиной всех проблем — от быстрого утомления до боли, которая «вымывается» из организма через пару дней. Такое описание процессов крайне некорректно и вводит в заблуждение.

Лактат

Дело в том, что молочная кислота вырабатывается всегда (и не только молочная). И в состоянии покоя тоже. Но сама по себе она ни на что не влияет, поскольку моментально распадается на составляющие. Можно даже сказать, что она уже предстает перед нами в виде исходных элементов, покидая клетку.

Одной из составляющих этого распада (диссоциации) является лактат — соль молочной кислоты. Поэтому более уместно говорить об уровне лактата, а не молочной кислоты. Соответственно, вопрос «как вывести молочную кислоту из мышц» абсурден, поскольку ее там просто нет.

Еще более неправильно ставить знак равенства между молочной кислотой и лактатом, подразумевая, что это одно и то же. Действительно, иногда в биохимии эти два понятия приравнивают, но в совершенно других обстоятельствах, например, когда можно не учитывать общую кислотность. В нашем случае подобное сравнение привело к многолетнему искажению данных при изучении химических процессов.

Лактат, тем временем, тоже никакого зловредного воздействия на мышцы не оказывает, болей не вызывает и к утомлению не причастен. Более того, он сам по себе является не побочным продуктом, а экстремально быстрым топливом при пиковой нагрузке. Абсолютное его большинство ликвидируется печенью (и напрямую клетками) именно этим образом. Причем к нормальному уровню (в состояния покоя) он возвращается в течении часа.

Следует отметить, что многие химико-энергетические процессы в организме являются обратимыми. Это относится и к лактату, который запросто синтезируется из пирувата (и еще одного фермента NADN). Подобные превращения элементов позволяют оптимизировать циркуляцию и хранение веществ по организму и срочно транспортировать их в недоступные места в случае необходимости. Например, сквозь клеточные мембраны.

Кислотность внутриклеточной среды

Как мы выяснили ранее, про молочную кислоту, как таковую, можно забыть (но не про лактат). Однако не получится забыть про второй компонент, образовавшийся при ее распаде — свободные протоны или, если быть точным, катионы водорода H+. Они способны менять рН (кислотность) внутриклеточной среды, в том числе сильно ее повысить с ростом концентрации, вплоть до кислоты.

Образование катионов водорода — это неизбежное условие усвоения глюкозы. Особенно, в анаэробном режиме. Есть веский повод обвинить лактат в росте кислотности. Однако при детальном рассмотрении оказывается, что некоторые реакции, из которых состоит гликолиз, ведут не к росту, а к снижению кислотности среды. Например, при синтезе лактата из пирувата, при котором забирается протон, лактат выводится из клетки белком, который так же использует для этого еще один протон.

Сейчас известно, что основной источник протонов в активно работающей мышечной клетке — это распад АТФ. Поэтому метаболический ацидоз – закисление среды мышечных клеток во время интенсивной нагрузки связан именно с использованием энергии АТФ. И не связан с синтезом и накоплением лактата, что идет вразрез с устоявшимися неверными представлениями.

«Это производство (а также выброс лактата в кровь) требует потребления протонов, снижая их концентрацию в клетке. Поэтому образование и накопление лактата может служить хорошим индикатором закисления клеточной среды, но они не связаны как причина и следствие.» — журнал Physiology.

Уровень лактата

Рост уровня лактата не имеет прямой зависимости от дефицита кислорода, как считалось ранее, но может косвенно о нем свидетельствовать. Накопление его происходит из-за малой скорости переработки веществ и трансформации их в энергию в анаэробном режиме, которая, однако, подлежит тренировке.

источник

Молочная кислота — ваш друг, что бы ни говорил фитнес-тренер

Молочная кислота не «закисляет» мышцы, а увеличивает выносливость и защищает мозг.

Что такое молочная кислота и лактат

Нашему телу постоянно нужна энергия для работы органов и сокращения мышц. С пищей в организм поступают углеводы. В кишечнике они расщепляются до глюкозы, которая затем попадает в кровь и транспортируется в клетки организма, включая мышечные.

В цитоплазме клеток происходит гликолиз — окисление глюкозы до пирувата (пировиноградной кислоты) с образованием АТФ (аденозинтрифосфат, основное топливо организма). Затем за счёт фермента лактатдегидрогеназы пируват восстанавливается до молочной кислоты, которая тут же теряет ион водорода, может присоединить ионы натрия (Na+) или калия (K+) и превращается в соль молочной кислоты — лактат.

Формула молочной кислоты и лактата

Как видим, молочная кислота и лактат — это не одно и то же. Накапливается в мышцах, выводится и перерабатывается именно лактат. Поэтому говорить о молочной кислоте в мышцах некорректно.

До 1970 года лактат считался побочным продуктом, который возникает в работающих мышцах из-за недостатка кислорода. Однако исследования последних десятилетий опровергли это утверждение. Например, Мэтью Рогатски (Matthew J. Rogatzki) в 2015 году выяснил Lactate is always the end product of glycolysis , что гликолиз всегда заканчивается образованием лактата.

Это же утверждает What does glycolysis make and why is it important? Джордж Брукс (George A. Brooks) из Калифорнийского университета, изучающий молочную кислоту более 30 лет. Накопление лактата показывает только баланс между его производством и устранением и не имеет отношения к аэробному или анаэробному метаболизму.

Лактат всегда формируется во время гликолиза вне зависимости от наличия или недостатка кислорода. Он производится даже в состоянии покоя.

Почему многие не любят молочную кислоту

Миф 1. Молочная кислота вызывает боль в мышцах

Этот миф давно уже опровергли, однако некоторые фитнес-тренеры до сих пор винят лактат в крепатуре, или отложенной боли в мышцах. На самом деле уровень лактата сильно снижается уже через несколько минут после прекращения нагрузки и полностью приходит в норму где-то через час после тренировки.

Таким образом, лактат никак не может вызывать боль в мышцах через 24–72 часа после тренировки. О том, какие механизмы заставляют ваши мышцы болеть после тренировки, можно почитать в этой статье.

Миф 2. Молочная кислота «закисляет» мышцы и вызывает их утомление

Существует распространённое мнение о том, что уровень лактата в крови влияет на работу мышц. Однако на самом деле в этом виноват не лактат, а ионы водорода, которые повышают кислотность тканей. Когда pH-баланс смещается в кислую сторону, наступает ацидоз. Существует немало исследований, доказывающих, что ацидоз негативно влияет на сокращение мышц.

Когда вы работаете со средней интенсивностью, ионы водорода используются митохондриями для окислительного фосфорилирования (восстановления АТФ из АДФ). Когда интенсивность упражнений и потребность организма в энергии возрастает, восстановление АТФ происходит в основном за счёт гликолитической и фосфагенной систем. Это вызывает увеличенное высвобождение протонов и, как следствие, ацидоз.

В таких условиях увеличивается производство лактата для защиты организма от накопления пирувата и поставки NAD+, необходимого для второй фазы гликолиза. Робергс предположил, что лактат помогает справиться с ацидозом, поскольку может переносить ионы водорода из клетки. Таким образом, без увеличенного производства лактата ацидоз и мышечная усталость наступили бы гораздо быстрее.

Лактат не виноват в том, что во время интенсивной нагрузки у вас устают мышцы. Усталость вызывает ацидоз — накопление ионов водорода и смещение pH организма в кислую сторону. Лактат, наоборот, помогает справиться с ацидозом.

Чем лактат полезен для здоровья и физической подготовки

Лактат является источником энергии

В дальнейших экспериментах учёные обнаружили внутри митохондрий не только белки-переносчики, но и лактатный энзим дегидрогеназу, которая запускает превращение лактата в энергию.

Учёные сделали вывод, что лактат переносится в митохондрии и сжигается там при участии кислорода для добычи энергии.

Лактат служит источником энергии для мышц. В печени он восстанавливается до глюкозы, которая затем снова используется мышцами или запасается в них в виде гликогена. Кроме того, лактат может сжигаться непосредственно в мышцах для производства энергии.

Лактат увеличивает выносливость

А в 2014 году выяснилось Effect of lactate on intermediary metabolites expression and mitochondrial biogenesis in perfused hearts (864.5) , что лактат снижает ответ на стресс и увеличивает производство генов, вовлечённых в создание новых митохондрий.

Лактат увеличивает количество потребляемого кислорода, так что ваше тело сможет дольше переносить нагрузки.

Лактат защищает мозг

Лактат предотвращает вызванную L-глутаматом эксайтотоксичность. Это патологическое состояние, при котором из-за чрезмерной активности нейронов повреждаются их митохондрии и мембраны и клетка гибнет. Эксайтотоксичность может стать причиной рассеянного склероза, инсульта, болезни Альцгеймера и других заболеваний, связанных с повреждением нервной ткани.

Исследование Lactate Modulates the Activity of Primary Cortical Neurons through a Receptor-Mediated Pathway 2013 года доказало, что лактат регулирует активность нейронов, защищая мозг от эксайтотоксичности.

Кроме того, лактат обеспечивает мозгу альтернативный источник питания, когда глюкозы не хватает. В том же 2013 году учёные выяснили Lactate preserves neuronal metabolism and function following antecedent recurrent hypoglycemia. , что незначительное увеличение циркуляции лактата позволяет мозгу нормально функционировать в условиях гипогликемии.

Более того, исследование Lactate Effectively Covers Energy Demands during Neuronal Network Activity in Neonatal Hippocampal Slices. 2011 года показало, что глюкозы недостаточно для обеспечения энергии во время интенсивной активности синапсов, а лактат может быть эффективным источником энергии, который поддерживает и усиливает метаболизм мозга.

И, наконец, исследование Lactate-mediated glia-neuronal signalling in the mammalian brain. 2014 года доказало, что лактат увеличивает количество норэпинефрина, нейротрансмиттера, который необходим для снабжения мозга кровью и концентрации внимания.

Лактат защищает мозг от эксайтотоксичности, служит источником энергии и улучшает концентрацию внимания.

Лактат способствует росту мышц

Лактат создаёт хорошие условия для роста мышц. Исследование Mixed lactate and caffeine compound increases satellite cell activity and anabolic signals for muscle hypertrophy. 2015 года доказало, что добавка из кофеина и лактата увеличивает рост мышц даже во время тренировок низкой интенсивности, активируя стволовые клетки и анаболические сигналы: повышая экспрессию миогенина и фоллистатина.

Лактат увеличивает секрецию гормонов, необходимых для роста мышц.

источник