Kwas mlekowy – właściwości, działanie i zastosowanie kwasu mlekowego

Poprawna nazwa chemiczna kwasu mlekowego brzmi kwas 2-hydroksypropanowy, zaś w przemyśle spożywczym jest on dodatkowo oznaczany jako E270. Z punktu widzenia biologii najbardziej fascynująca jest jego geneza – kwas mlekowy powstaje bowiem w produktach spożywczych pod wpływem działania bakterii oraz… w zwierzęcych i ludzkich mięśniach podczas intensywnego wysiłku.



Kwas mlekowy decyduje o kwaśności jogurtu, fot. shutterstockKwas mlekowy decyduje o kwaśności jogurtu, fot. shutterstock
  1. Kwas mlekowy a „zakwasy”
  2. Czy „zakwasom” można jakoś zapobiegać?
  3. Bakterie kwasu mlekowego
  4. Przemysłowe zastosowanie kwasu mlekowego
  5. Kwas mlekowy w kosmetyce
Cząsteczka kwasu mlekowego posiada chemiczną formułę C3H306 i może występować w dwóch wersjach oznaczanych odpowiednio kwasem D-mlekowym oraz kwasem L-mlekowym. Różnica między oboma wiąże się ze sposobem przyłączenia grupy hydroksylowej do atomu węgla – w organizmie ludzkim występuje wyłącznie kwas L-mlekowy.

Kwas mlekowy a „zakwasy”

Każdy, kto uprawiał kiedyś intensywniej sport, zna nieprzyjemne uczucie obolałych nóg lub ramion, sprawiających dyskomfort przy każdym ruchu. To typowy efekt „dzień po” obciążającym treningu związanym z przymuszeniem mięśni do przedłużonej i wycieńczającej pracy. Popularnie stan ten nazywa się „zakwasami” odnosząc się do kwasu mlekowego, który rzekomo jest przyczyną wspomnianych dolegliwości. Skąd jednak bierze się on w naszych mięśniach i czy faktycznie jest winny?

Każdy większy wysiłek zmusza organizm do szybszego oddychania mającego na celu dostarczenie mięśniom większych ilości tlenu. Przy wyjątkowo intensywnym treningu płuca nie mają jednak możliwości pokryć wszystkich potrzeb oddechem i wówczas mięśnie zaczynają działać w systemie anaerobowym. To oznacza, że do pozyskiwania energii wykorzystują przede wszystkim obecną we krwi glukozę, która rozkładana jest w substancję zwaną pirogronianem. Przy niedostatku tlenu potrzebnego do dalszej przemiany energetycznej pirogronian zamieniany jest w mleczan, czyli sól kwasu mlekowego, który zaczyna kumulować się w tkance.

Niezwykle ciekawy jest przy tym sposób, w jaki nasz organizm broni się przed nadmiarem wysiłku, mogącym prowadzić do uszkodzeń mięśni. Otóż wspomniana wyżej koncentracja mleczanu w tkance powoduje podniesienie kwaśności komórek mięśniowych, co dalej prowadzi do zmniejszonego potencjału ich działania – mechanizm metabolizmu glukozy zostaje bowiem zaburzony. Pojawia się słabość i zmęczenie kończyn, a organizm musi nieco zwolnić tempa. Wówczas poziom tlenu zaczyna się znów regulować i mleczan z powrotem zmienia się pirogronian niezbędny do pozyskania dalszej energii.
„Zakwasy” nękające nas zwykle 24-72 godziny po treningu nie są wbrew pozorom związane z kumulacją kwasu mlekowego w tkankach, bowiem jego poziom w tym okresie dawno wrócił już do normy. Naukowcy sugerują więc, że ból ma raczej związek z mikrouszkodzeniami tkanki mięśniowej wskutek przeciążenia.
Bakterie Lactobacillus produkujące kwas mlekowy, fot shutterstock

Czy „zakwasom” można jakoś zapobiegać?

Jak widać z powyższego, proces powstawania kwasu mlekowego w mięśniach jest zupełnie naturalnym i nieszkodliwym zjawiskiem. Problemem jest natomiast, gdy wysiłek jest zbyt intensywny i pozostawia mięśnie zbyt długo w niekorzystnym kwaśnym środowisku – wówczas późniejsze dolegliwości mogą być większe, a i ryzyko kontuzji jest istotniejsze.
W związku z tym specjaliści z dziedziny fizjologii sportu zachęcają, aby słuchać organizmu i zapewniać mu zawsze odpowiednie przerwy na regenerację. Za niezwykle istotne wskazuje się również dbanie o odpowiedni poziom nawodnienia, udoskonalanie technik oddechowych, zwłaszcza z intencją zwiększenia objętości płuc, a przede wszystkim przeplatanie treningu anaerobowego (z obciążeniem) z aerobowym, mniej uciążliwym dla mięśni.
Diagram przedstawiający korzyści związane ze spożyciem produktów spożywczych bogatych w bakterie kwasu mlekowego; opracowanie własne

Bakterie kwasu mlekowego

Jak wspomniano na wstępie, kwas mlekowy produkowany jest jednak także przez niektóre bakterie (z rodzaju Lactobacillus oraz Streptococcus), a dodatkowo także grzyby (Rhizopus). Odbywa się to w procesie fermentacji, czyli zamiany glukozy, ksylozy i skrobi na kwas mlekowy, z ogólnym obniżeniem pH danego środowiska.
Ów mechanizm jest od setek lat wykorzystywany przez człowieka do konserwowania pokarmów – kwaśny odczyn produktów obniża bowiem ryzyko zepsucia. W wielu surowcach, np. warzywach, proces ten zachodzi automatycznie dzięki powszechnej obecności bakterii kwasu mlekowego. W przemyśle spożywczym zwykle jednak wykorzystuje się już wyizolowane bakterie takie jak Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophilus, które dodawane są do pasteryzowanego (a więc pozbawionego naturalnych bakterii) mleka w celu produkcji jogurtu.

Do produktów żywnościowych zawierających bakterie kwasu mlekowego oraz sam kwas mlekowy należą m.in.:

Co ciekawe, korzyści ze spożywania fermentowanej żywności nie wynikają z zawartości kwasu mlekowego, ale właśnie wspomnianych szczepów bakterii, które są w stanie kolonizować się w naszych jelitach. Bakterie kwasu mlekowego w przewodzie pokarmowym pomagają nam trawić pokarmy, ale także mają kluczowe znaczenie dla ogólnego zdrowia, m.in. odporności.
Kwas mlekowy powstaje w mięśniach po intensywnym wysiłku, fot. shutterstock

Przemysłowe zastosowanie kwasu mlekowego

Kwas mlekowy od dekad dodawany jest do żywności w celu polepszenia jej smaku, a przede wszystkim ochrony przed drobnoustrojami chorobotwórczymi. Obniżając ogólny poziom pH, utrudnia on bowiem rozwój innych bakterii i grzybów, zapobiegając psuciu się pokarmów. Kwas mlekowy poza nabiałem znajdziemy również w wędlinach, wypiekach, napojach alkoholowych oraz słodyczach.



Poza tym kwas mlekowy wykorzystywany jest do produkcji biodegradowalnych ekologicznych polimerów, zwanych PLA, które następnie stosowane są m.in. w przemyśle biomedycznym, do wytwarzania implantów, szwów czy fiksacji dla kości. 3

Z racji na masowe zapotrzebowanie na kwas mlekowy kluczowe stają się oczywiście ekonomiczne sposoby jego produkcji. Współcześnie najczęściej stosuje się proces chemicznej syntezy polegającej na hydrolizie związku o nazwie lactonitrile przy użyciu silnych kwasów.

Kwas mlekowy w kosmetyce

Kwas mlekowy znalazł również zastosowanie w produkcji leków i kosmetyków. Jego przeciwbakteryjna kwaśność odgrywa istotną rolę w preparatach do higieny intymnej dla kobiet – istnieje bowiem szereg badań potwierdzających, że kwas mlekowy występuje naturalnie w błonie śluzowej pochwy i pomaga utrzymywać jej odczyn poniżej pH 4.5 zapobiegając rozwojowi infekcji. Ginekolodzy polecają kosmetyki z kwasem mlekowym przede wszystkim ciężarnym, u których redukcja stanów zapalnych w drogach rodnych ma wyjątkowo duże znaczenie.

Bakteriobójcze działanie kwasu mlekowego znajduje również zastosowanie w kremach do twarzy. Uważa się, że jego obecność na skórze sprzyja utrzymaniu równowagi biologicznej, zapobiega powstawaniu zmian zapalnych, a tym samym ogranicza natężenie trądziku. Kwas mlekowy pojawia się jednak także w składzie preparatów do cery dojrzałej - badania dermatologiczne wskazują bowiem, że jest on w stanie spłycać niewielkie zmarszczki i poprawiać syntezę kolagenu, umożliwiając zachowanie jędrności skóry. Specjalne preparaty o wyższym stężeniu kwasu mlekowego bywają również stosowane w gabinetach kosmetycznych jako peelingi o działaniu złuszczającym i rozjaśniającym cerę.
Agata Pavlinec

Bibliografia

  1. Stephen M. Roth; “Why Does Lactic Acid Build Up in Muscles? And Why Does It Cause Soreness?”; data dostępu: 2019-10-03
  2. Daniel Bubnis; “6 Ways to Get Rid of Lactic Acid in the Muscles”; data dostępu: 2019-10-03
  3. Maryann Gromisch; “What Foods Contain Lactic Acid?”; data dostępu: 2019-10-03
  4. Masood Mi; “Beneficial effects of lactic acid bacteria on human beings”; data dostępu: 2019-10-03
  5. G. Ramis-Ramos; “ANTIOXIDANTS | Synthetic Antioxidants”; Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (Second Edition), 2003;
  6. Iara M. Linhares, ... Steven S. Witkin, ; “The Human Vaginal Microbiome”; Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, 2019;
Ocena (5.0) Oceń:
Pasaż zakupowy