Tejsav - Biológia
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Antibiotikumok baktériumoktól
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Tejsav
színtelen, szinte szagtalan, olajos folyadék (racemát) [1]
folyékony (racemát) szilárd (D-tejsav) [1]
1,21 g cm −3 (racemát) [1]
122 ° C (20 hPa) (racemát) [1]
Tejsav (lat. acidum lacticum) egy hidroxi-karbonsav, azaz egy alkánsav, amely egyaránt tartalmaz karboxilcsoportot és hidroxilcsoportot. Ezért is hívják 2-hidroxi-propionsav az IUPAC nómenklatúra ajánlásai szerint 2-hidroxi-propánsav használni. A tejsav sóit és észtereit laktátoknak nevezzük.
Különböző optikai aktivitásuk miatt a D - (-) - tejsav (Syn.: (R.) -Tejsav) szintén mint lefordító tejsav és L - (+) - tejsav (szin .: (S.) -Tejsav) szintén mint óramutató járásával megegyező irányban tejsav kijelölt. A racém tejsav a (1: 1) keveréke (R.) - és (S.) -Tejsav.
A tejsav laktát formájában fontos közbenső termék az anyagcserében, például termékként a cukrok tejsavfermentálás útján történő lebontásában. Évente körülbelül 250 000 tonna tejsav termelődik világszerte [4], amelyet főleg az élelmiszeriparban és a polilaktidok (PLA; továbbá: Politejsavak) használva lenni.
sztori
A tejsavat Európában és Ázsiában történelmileg használták élelmiszerek, különösen tej (savanyú tej), zöldségek (pl. Savanyú káposzta) savanyítására és tartósítására, valamint évszázadokig vagy évezredekig állati takarmányként szilázsok előállításához.
A tejsav első felfedezése és elkülönítése 1780-ban Carl Wilhelm Scheele svéd vegyészhez nyúlik vissza, aki barna szirup formájában izolálta a savanyú tejetől. [5] A hústejsavat [L - (+) - tejsavat] Jakob Berzelius Jöns fedezte fel 1808-ban, szerkezetét pedig 1873-ban tisztázta Johannes Wislicenus. Henri Braconnot francia vegyész 1813-ban megtudta, hogy a tejsavat fermentációs eljárással lehet előállítani. [5] 1856-ban Louis Pasteur felfedezte a tejsavbaktériumokat és kialakította a tejsavfermentáció alapismereteit. A tejsav nagyüzemi gyártása 1881-ben kezdődött az Egyesült Államokban, [5] és 1895-ben a Boehringer Ingelheim is felfedezte, hogyan lehet baktériumok segítségével nagy mennyiségben előállítani a tejsavat.
Esemény
Az L - (+) - tejsav megtalálható az izzadságban, a vérben, az izomszérumban, a vesékben, az epében és a nyálban. A racemát, d. H. A tejsav D- és L-formájának 1: 1 arányú keveréke savanyú tejtermékekből, paradicsomléből és sörből származik. A gombák tejsavat is termelnek, például a Rhizopodus, Allomyces, Blastocladiella és más nemzetségek képviselői [6]
jellemzők
A D-tejsav fajlagos rotációs értéke 20 ° C-on [a] D20 = –2,6 (H2O) és az L-tejsav [a] D20 = +2,6 (H2O). Rotációs értéket [α] D 15 = +3,82 (H2O) [2] mérünk az L-tejsavra 15 ° C-on.
A tejsav intermolekuláris észtereket képez. A víz szétválásakor a laktil-tejsav dimer vegyületként képződik, amely hosszú ideig állva hagyva vagy hevítve további politejsavvá észtereződik. Ezek a makromolekulák azonban nem érik el a releváns lánchosszakat ahhoz, hogy a terméket technikailag felhasználhassák.
A vizes tejsavoldatban kémiai egyensúly van a tejsav és az annak szilárd anyagai között. 90% -os tejsavoldatban körülbelül 70% szabad savként, 20% pedig észterként található. Két tejsavmolekula hattagú gyűrűvel (dilakton) képez dilaktidot, gyűrűzáródással és két vízmolekula elszakadásával. Ez a vegyület azonban nem tartalmaz vizes tejsavoldatot. Kiváló minőségű poliésztereket lehet előállítani dilaktidokból gyűrűnyitó polimerizációval. A kapott műanyag biológiailag lebontható és immunológiailag semleges.
Gyártás
Tejsav biotechnológiailag egyaránt előállítható szénhidrátok (cukor, keményítő) fermentálásával és szintetikus úton petrolkémiai alapanyagok (acetaldehid) alapján.
Fermentatív termelés
A világ tejsavtermelésének körülbelül 70-90% -át fermentációval állítják elő [7], amelynek során mindkét tiszta enantiomert jelentős mennyiségben, tejsavbaktériumokkal történő fermentációs eljárásokkal állítják elő. [8] Biológiai szempontból a tejsav racemát (50:50 arányú keverék) egészen az 51-90% L-tejsav arányú termékekig gyakran felmerül a laktobaktériumok általi mikrobiális fermentáció során. [9]
Az iparban a savanyú tejtermékeket elsősorban tej vagy tejsavó erjesztésével állítják elő Lactobacillus casei, Lactobacillus bulgaricus és Lactobacillus helveticus míg iparilag használt tejsavsziruphoz vagy keményítőhidrolizátumokhoz és Lactobacillus delbrueckii valamint pentóztartalmú szulfit hulladék folyadékok és Lactobacillus pentosus használva lenni. A baktériumtörzseket sajátosságaik szerint osztják el, a glükóz vagy csak laktátra (homofermentatív törzsek) vagy más fermentálandó fermentációs termékekre (heterofermentatív). A homofermentatív típusok mellett vannak Lactobacillus casei szintén Lactococcus lactis hozzáadva, amelyek egy mol glükózban két mol laktátot képeznek, és a heterofermentatív Leuconostoc mesenteroides és Lactobacillus brevis egy mol glükózonként egy mol laktáttal és ecetsav vagy etanol melléktermékével. [9]
Szintetikus gyártás
A tejsavat szintetikus úton állítják elő víz hozzáadásával a hidrogén-cianidhoz (hidrogén-cianid-sav, HCN). Ipari méretben csak a tejsav szintézise acetaldehidből hidrogén-cianiddal laktonitrilen keresztül játszik bizonyos szerepet. Ez utóbbit sósav alkalmazásával hidrolizálják, így a tejsav mellett ammónium-klorid képződik. Ezt a szintézis utat a japán Musashino vállalat hajtja végre, mint a szintetikus tejsav utolsó nagy gyártója. [5]
használat
Táplálkozási, takarmány- és luxusételek
Számos élelmiszer közvetlenül tejsav fermentációval készül. Ide tartoznak elsősorban a savanyú tejtermékek, például a savanyú tej, a joghurt, a kefir és az író. Ezeket úgy állítják elő, hogy a pasztőrözött tejet tejsavbaktériumok kezdő tenyészeteivel fertőzik meg. Egyéb termékek a tejtermékben erjesztett zöldségek, például a savanyú káposzta, a cékla egyes borscs fajtákban vagy a gimchi, valamint a kovász és a kovászos termékek. A szilázsok, az erjesztés révén tartóssá tett friss takarmányok szintén tejsavas erjesztésen alapulnak. [9]
Élelmiszer-adalékként a tejsav E 270 jelölést visel. Az élelmiszer- és a luxus élelmiszeriparban sokféle módon savanyítószerként használják, például pékárukban, cukrászdákban és alkalmanként limonádékban. Az élelmiszer pH-értékének körülbelül 4-re történő megváltoztatásával az étel megmarad, mivel a más mikroorganizmusokkal való kolonizáció nagyrészt kizárt. [9]
Kalcium-laktát vagy kalcium-laktát-glükonát sók formájában kalcium-dúsítás céljából is hozzáadható.
Anyaghasználat
A tejsav a polilaktidok vagy a tejsavak (PLA) monomerje, amelyeket sokféleképpen használnak biológiailag lebontható bioműanyagként.
A tejsav antibakteriális hatású, ezért folyékony szappanokhoz, tisztítószerekhez és mosogatószerekhez adják. A fertőtlenítő hatás 3–4-es pH-érték mellett alakul ki optimálisan. [11] Fogamzásgátló eszközként használták és használják is. [12] [13]
A tejsavat vízgyártó szerként használják a bőrgyárban az irhák vízkőtelenítésére. Ezt a célt használják a textiliparban és a nyomdaiparban is.
A méhészek tejsavat használnak a méhek kezelésére a varroa atka ellen. [14] Az arachnológusok tejsavat használnak a nőstény pókok vagy más kitinszerkezetek előkészített epigyének könnyítésére és a törmelék oldására.
A gyógyszerészeti technológia tejsavat használ a vízben oldhatatlan gyógyszerek tejsav-sókká (laktátokká) alakítására; ezek jobban oldódnak vízben (például: ciprofloxacin). [15]
A kozmetikában a tejsavat bőrkrémekben és más pattanások kezelésére szolgáló termékekben használják.
fiziológia
Ha a vázizmokat erőteljesen gyakorolják, a vér laktáttartalma 5 mg/dl-ről 100 mg/dl-re emelkedhet. Ennek az az oka, hogy anaerob körülmények között, például amikor a vázizmokat gyorsan gyakorolják, a glikolízis folytatása érdekében NAD + formájában energiát kell nyerni a piruvát laktát-dehidrogenázzal történő redukciójából. A kapott tejsavat (laktát és H +) a monocarboxylate transzporter 1-en keresztül kiöblítik a sejtekből. Korábban úgy gondolták, hogy ez a folyamat okozza a fájó izmokat, de ma ezt az elméletet nagyrészt helytelennek tartják.
Az ember számára a dextrotoratorio L - (+) - tejsav a fiziológiás. Szájon át szedve gyorsabban bomlik le a szervezetben, mint a leborító D - (-) - tejsav. [16]