Was ist Milchsäure und die Geschichte der Milchsäure?

2024/06/06 14:45

Bereits 1780 entdeckte der schwedische Chemiker Sheele Milchsäure aus Abfallmilch; Die Produktion von Milchsäure durch Fermentation entstand aus der natürlichen Fermentation von Boutron und Fremy im Jahr 1941; Die industrielle Produktion von Milchsäure durch reine Fermentation wurde 1881 von Charles E. Avery begonnen. und Anfang der 1990er Jahre entstand die großtechnische Produktion von L-Milchsäure. Im Jahr 1982 betrug die weltweite Milchsäureproduktion 24.000 bis 28.000 Tonnen und stieg 1989 auf 30.000 Tonnen, wovon 50 bis 60 % durch Fermentation hergestellt wurden, hauptsächlich Milchsäure vom DL-Typ und Calciumlactat. In Studien zur Beseitigung der „weißen Verschmutzung“ von Kunststoffprodukten haben Länder auf der ganzen Welt in den letzten Jahren herausgefunden, dass Kunststofffolien aus L-Milchsäure-Polymer zu 100 % biologisch abbaubar sind. Angesichts der schädlichen Auswirkungen von D-Milchsäure auf den menschlichen Körper befürwortet die Weltgesundheitsorganisation die Verwendung von L-Milchsäure und nicht die Verwendung von DL-Milchsäure in den Bereichen Lebensmittel und Medizin. Daher gab es eine bahnbrechende Entwicklung bei der Produktion von L-Milchsäure. Die Niederlande, Brasilien, Spanien, die Vereinigten Staaten und Japan haben sukzessive L-Milchsäure-Anlagen in beträchtlichem Umfang ausgebaut und gebaut, insbesondere die Vereinigten Staaten. Es wird geschätzt, dass die derzeitige weltweite Milchsäureproduktion 100.000 Tonnen/Jahr erreicht, während die Produktionskapazität der Vereinigten Staaten bei etwa 45.000 Tonnen/Jahr liegt.

AEstally Company war ursprünglich die einzige Milchsäureproduktionsanlage in den Vereinigten Staaten mit einer Jahresproduktion von etwa 7.300 Tonnen. 1995 kündigte das Unternehmen den Bau einer weiteren Milchsäureanlage an, die im April 1997 in Betrieb genommen werden sollte. ADM gibt an, seine Milchsäureproduktion ausgehend von der bestehenden Jahresproduktion von 9.000 auf 18.200 Tonnen Milchsäure verdoppelt zu haben. Nach Schätzungen einschlägiger japanischer Experten wird der weltweite L-Milchsäureverbrauch 3 Millionen Tonnen erreichen. Unser Land führt seit langem umfangreiche Forschungsarbeiten zu Stämmen und Prozessen der Milchsäureproduktion durch. Im Jahr 1944 fermentierte die Chemiefabrik Chongqing Zhenyuan Lactobacillus delbrueckii, um Calciumlactat herzustellen. Derzeit gibt es in meinem Land mehr als ein Dutzend Milchsäureproduktionsanlagen, die Pilzenzympräparate verwenden, um die traditionelle Verzuckerung von Furfuralhefe für die industrielle Produktion von DL-Milchsäure und Calciumlactat zu ersetzen. Allerdings ist der Maßstab klein und der Produktionsprozess und die Ausrüstung alt, sodass die Ausbeute gering und die Kosten hoch sind. Die aktuelle Produktionskapazität beträgt etwa 10.000 Tonnen/Jahr.

Milchsäure und ihre Derivate

Milchsäure und ihre Derivate werden häufig in Lebensmitteln (z. B. Getränken, Wein, Dosen, Marmeladen, Konserven usw.), in der Medizin, in der chemischen Industrie usw. als Säuremittel, Konservierungsmittel und Stärkungsmittel verwendet. In der Lebensmittelindustrie ist Milchsäure bei Anwendern sehr beliebt, da sie eine stärkere sensorische Säure und einen rein säuerlichen Geschmack aufweist als Zitronensäure und bei der Verwendung keine Filtration erforderlich ist. In Verbindung mit Zitronensäure, Apfelsäure usw. verleiht es dem Essen einen reichhaltigeren und weicheren sauren Geschmack. In Backwaren eingesetzt, kann es die Haltbarkeit verlängern und die Qualität verbessern. Milchsäurederivate (z. B. Calciumlactat, Zinklactat und Eisenlactat) dienen nicht nur zur Stärkung von Lebensmitteln, Getränken und Gesundheitsprodukten, sondern auch als Arzneimittel zur Behandlung bestimmter Metallelementmängel. Darüber hinaus ist Natriumlactat ein wichtiger Rohstoff für groß angelegte Infusionen zur Behandlung von Azidose. Ester der Milchsäure, wie zum Beispiel Ethyllactat, sind äußerst wichtige Aromastoffe und die Hauptaromakomponenten vieler berühmter Liköre. Ethyllactat ist für die Aromatisierung von Spirituosen unverzichtbar. Butyllactat ist ein hervorragendes Lösungsmittel für die Farbenherstellung.

Milchsäure, insbesondere L-Milchsäure, wird aufgrund ihrer Rechtshändigkeit in den oben genannten Bereichen eingesetzt, was die Sicherheit erheblich erhöht, für Mensch und Tier ungefährlich ist und eine starke bakterizide Wirkung hat. Seine bakterizide Wirkung ähnelt der von Zitronensäure und Weinsäure. , ein Vielfaches von Bernsteinsäure. Laut Literatur führt die Zugabe von 3 % Zitronensäure, Weinsäure und Bernsteinsäure zu einer 10 %igen Zuckerlösung dazu, dass diese nach 2 bis 3 Tagen ranzig wird. Bei Zugabe der gleichen Menge 3 %iger Milchsäure traten jedoch nach einem Monat keine Auffälligkeiten auf. Escherichia coli, Cholerabakterien und Typhusbakterien wurden zu einer Lösung mit 10 % Zucker hinzugefügt. Der Zuckerlösung wurde 0,1 % Milchsäure zugesetzt. Nach 3 Stunden starben alle diese Bakterien. Damit können andere organische Säuren nicht mithalten. Daher kann Milchsäure direkt als Desinfektionsmittel in Operationssälen, Stationen, Laboren, Werkstätten und anderen Orten eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es der Hauptrohstoff für die Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe, die weiße Verschmutzung beseitigen. Diese Art von Kunststoff kann in der Natur vollständig zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden und schadet der Umwelt nicht wie die derzeit verwendeten Kunststoffe Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und andere. Es ist in Europa, Amerika und Japan zu einem Handelsgut geworden und entwickelt sich rasant. L-Milchsäure ist auch der Hauptrohstoff für die Herstellung hocheffizienter, wenig toxischer und sicherer Phenoxypropionsäure-Herbizide, die in meinem Land in Produktion genommen werden. Darüber hinaus finden sich spezielle Abhandlungen zur Anwendung von L-Milchsäure in medizinischen Materialien und Spezialfuttermitteln.

Was ist Milchsäure?

Milchsäure, auch Milchsäure genannt, ist eine Substanz, die der Körper hauptsächlich durch den Abbau von Glukose unter anaeroben Bedingungen, beispielsweise der anaeroben Glykolyse, produziert. Unter anaerober Glykolyse versteht man den Hauptweg, der Zellen mit Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) und Nicotinamidadenindinukleotid (NADH) versorgt. Zu den Geweben, die die meiste Milchsäure produzieren, gehören Muskelzellen und rote Blutkörperchen, während Gehirngewebe, Haut und Magen-Darm-Trakt weniger Milchsäure produzieren. Anschließend wird Milchsäure in den Blutkreislauf abgegeben und von Leber und Nieren verstoffwechselt, was zur Gluconeogenese genutzt werden kann. Unter Glukoneogenese versteht man die Synthese von Glukose und Energie aus Nicht-Kohlenhydrat-Substraten wie Milchsäure.

Der typische Laktatspiegel ist normalerweise niedrig, unter 2 mmol/L und liegt zwischen 0,5 und 1 mmol/L. Wenn der Laktatspiegel auf 2-4 mmol/L ansteigt, kommt es zu einer Hyperlaktatämie. Übersteigt der Wert 4 mmol/L, spricht man von schwerer Hyperlaktatämie. Erhöhte Serumlaktatwerte können ein Risikofaktor für eine schlechte Prognose sein.

Welche Wirkung hat Milchsäure?

Milchsäure ist ein wichtiges Molekül bei der Zellatmung, der Glukoseproduktion, der Entzündungsregulation und der molekularen Signalübertragung. Unter anaeroben Bedingungen wird Glukose (genauer gesagt Pyruvat) in Milchsäure umgewandelt, um Energie für die Zellen zu erzeugen. Energie kann auch in den Nieren erzeugt werden, wo Laktat oxidiert werden kann, um Energie zu erzeugen und CO2 zu produzieren, das Sauerstoff verbraucht, aber ATP produziert. Darüber hinaus kann Milchsäure für die Gluconeogenese genutzt werden, ein Prozess, der in Leber und Nieren abläuft und durch den Verbrauch von Sauerstoff und ATP in Glucose umgewandelt werden kann. Milchsäure wirkt außerdem entzündungshemmend, fördert die Immuntoleranz und spielt als Signalmolekül eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisbildung und dem Neuroprotektionsmechanismus, der Wundheilung, ischämischen Gewebeschäden, dem Krebswachstum und der Krebsmetastasierung.

Laktatazidose sowie Präventions- und Behandlungsmaßnahmen

Laktatazidose ist eine dyspeptische Erkrankung, die durch übermäßige Aufnahme von kohlenhydratreichem Getreidefutter verursacht wird und zu einer abnormalen Fermentation im Pansen mit erheblicher Bildung von Milchsäure führt, wodurch die Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft im Magen verringert wird. Klinisch ist es durch geistige Erregung oder Depression, Appetitlosigkeit und Pansenmotilitätsverlust, verringerten pH-Wert des Magensaftes und der Kohlendioxid-Bindungskapazität des Plasmas sowie Dehydrierung gekennzeichnet.

Getreidefutter ist hauptsächlich reich an Kohlenhydraten, die im Pansen von Lactobacillus und Streptococcus amylolyticus schnell zu einer großen Menge Milchsäure fermentiert werden. Milchsäure kann die Pansenperistaltik verringern, innerhalb weniger Stunden zu einer Stagnation der Nahrung führen und gleichzeitig die mikrobielle Gemeinschaft im Pansen zerstören. Milchsäure kann auch den osmotischen Druck des Pansens erhöhen, wodurch Körperflüssigkeiten aus dem extrazellulären Flüssigkeitsraum über das Gefäßsystem in den Pansen gelangen, was zu Dehydrierung und Oligurie, Blutkonzentration und einem Abfall des Urin-pH-Werts führt. Sinkt der pH-Wert der Pansenflüssigkeit unter 5, kommt es zu einer einmaligen Milchsäuregärung, wodurch die Milchsäurekonzentration plötzlich und stark ansteigt. Wenn der pH-Wert abnormal abfällt (unter 4,0), wirken die Tiere deprimiert, die Pansenmotilität stoppt, der Appetit verschwindet, der Puls steigt und die Körpertemperatur steigt. Wenn der Säuregehalt der Pansenflüssigkeit zunimmt, sterben Mikroorganismen ab und es entstehen giftige Amine (wie Histamin und Tyramin). Dies führt dazu, dass stark saurer Mageninhalt für längere Zeit im Pansen stagniert, was zu Entzündungen und Blutungen im Pansenepithel führt und zum Verlust der Zotten führt.

[Präventions- und Behandlungsmaßnahmen] Die Prinzipien bestehen darin, den Säuregehalt des Panseninhalts zu neutralisieren, Dehydrierung zu lindern und das Herz zu stärken. Darüber hinaus erfolgt eine symptomatische Behandlung.

Um den Säuregehalt zu neutralisieren, können Sie mit Kalkwasser (1 Kilogramm Branntkalk, 5 Kilogramm Wasser hinzufügen, gut umrühren und den Überstand verwenden) den Magen spülen, bis der Magensaft alkalisch wird.
Um die Dehydrierung zu lindern, kann eine Ergänzung mit 5 %iger Glucose-Kochsalzlösung oder einer Natriumchloridlösung erfolgen, jeweils 8.000 bis 10.000 ml für Rinder und 500 bis 1.000 ml für Schafe, aufgeteilt auf zwei intravenöse Injektionen. Effektiver ist die Zugabe von kardiotonischen Mitteln und Natriumbikarbonat zu den Rehydrationsflüssigkeiten. Abhängig von den Veränderungen des Zustands können jederzeit symptomatische Behandlungen eingesetzt werden. Bei gleichzeitiger Hufrehe Antihistaminika spritzen.

Verweise

„Laktatprofil“. UC Davis Gesundheitssystem, Sportmedizin und sportliche Leistung.
Wyss MT, Jolivet R, Buck A, Magistretti PJ, Weber B (Mai 2011). „In-vivo-Nachweis für Laktat als neuronale Energiequelle“(PDF).Das Journal of Neuroscience.