Milchsäure und Salze

Milchsäure ist eine natürliche organische Säure mit einer langen Geschichte in der Lebensmittel-, Leder-, Holzfarbe- und Kosmetikindustrie. Milchsäure ist seit langem im Handel erhältlich. Es wurde durch natürliche Fermentation in Produkten wie Käse, Joghurt, Sojasauce, Fleischprodukten, eingelegtem Gemüse, Bier und Wein gebildet. Tierische und menschliche Körper produzieren auch bei täglichen Aktivitäten wie Gehen und Laufen eine erhebliche Menge an Milchsäure. Heutzutage werden Milchsäure und ihre Salze wie Calciumlactat und Natriumlactat in großem Umfang in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie verwendet. Milchsäure ist die am weitesten verbreitete Hydroxycarbonsäure, die aufgrund ihrer vielseitigen Anwendungen in der Lebensmittel-, Pharma-, Kosmetik-, Textil-, Leder- und chemischen Industrie eine herausragende Stellung einnimmt. Milchsäure wurde erstmals 1780 vom schwedischen Chemiker Karl Wilhelm Scheele in Sauermilch gefunden und beschrieben. Sie wurde erstmals 1780 von CW Scheele aus Sauermilch isoliert und erstmals 1881 von CE Avery in Littleton, MA, USA, kommerziell hergestellt. Pastur, Lister und Delbruck identifizierten Milchsäure als mikrobiellen Metaboliten. Milchsäure ist mit Wasser oder Ethanol mischbar und von Natur aus hygroskopisch. L-Laktat wird bei Tieren während des normalen Stoffwechsels und bei körperlicher Betätigung ständig durch das Enzym Laktatdehydrogenase (LDH) aus Pyruvat produziert. Seine Konzentration steigt nicht an, bis die Laktatproduktionsrate die Laktatentfernungsrate übersteigt. Dieses Gleichgewicht wird von einer Reihe von Faktoren bestimmt, einschließlich Monocarboxylattransportern, Konzentration zusammen mit der Isoform von LDH und der oxidativen Kapazität des Gewebes. Die Laktatkonzentration im Blut beträgt normalerweise 1–2 mmol/L in Ruhe, kann aber bei intensiver Belastung auf über 20 mmol/L ansteigen. Die Kohlenstoffquelle für die mikrobielle Produktion von Milchsäure kann entweder Zucker in reiner Form wie Glucose, Saccharose, Lactose usw. oder zuckerhaltige Materialien wie Melasse, Molke, Zuckerrohr-Bagasse, Maniok-Bagasse, stärkehaltige Materialien aus Kartoffeln, Tapioka, Weizen, Gerste und Karotte sein. Die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Milchsäure und ihren Derivaten hängt von vielen Faktoren ab, von denen die Kosten des Rohmaterials sehr bedeutend sind. Einige landwirtschaftliche Nebenprodukte, die potenzielle Substrate für die Milchsäureproduktion sind, sind Maisstärke, Maniokstärke, Lignocellulosen, Hemicellulosehydrolysate, Baumwollsamenschalen, Topinambur, Maiskolben, Maisstängel, Rübenmelasse, Weizenkleie, Roggenmehl, Süßhirse, Zuckerrohrpresse Schlamm, Maniok, Gerstenstärke, Zellulose, Abfälle aus der Karottenverarbeitung, verbrauchte Melassewäsche, Maisfaserhydrolysate und Kartoffelstärke. Viele stärkeabbauende Lactobacillus spp. können für die einstufige Milchsäureproduktion verwendet werden. Der stärkeabbauende Lactobacillus spp. sind L. amylophilus, L. amylovorus, amylolytische Stämme von L. plantarum, L. amylolyticus. Bei bestimmten amylolytischen Bakterien wird eine Fermentation im halbfesten Zustand angewendet, da sie es vorziehen, bei einem höheren Feuchtigkeitsgehalt zu wachsen. Derzeit entwickelt sich Milchsäure zu einem wichtigen Zwischenrohstoff für