Kyselina mléčná

Rozbalit box

Obsah boxu

Kyselina mléčná (systematický název kyselina 2-hydroxypropanová) je organická hydroxykyselina se sumárním vzorcem CH₃CH(OH)COOH. V pevném stavu je bílá a rozpustná ve vodě. V kapalném stavu je bezbarvá. Vzniká jako konečný produkt anaerobní glykolýzy v buňkách a je také produkována mnoha druhy bakterií. Její konjugovaná báze se nazývá laktát. V průmyslu se vyrábí fermentací a nachází široké uplatnění v potravinářství, kosmetice i při výrobě bioplastů.

📜 Historie

Kyselinu mléčnou poprvé izoloval švédský chemik Carl Wilhelm Scheele v roce 1780 ze zkyslého mléka. Název kyseliny odráží tento původ (latinsky lac, genitiv lactis, znamená mléko). V roce 1808 Jöns Jacob Berzelius zjistil, že se kyselina mléčná uvolňuje také ve svalech během námahy.

Klíčový objev učinil Louis Pasteur v roce 1857, když identifikoval mikroorganismusy (konkrétně rodu Lactobacillus) jako původce mléčného kvašení a tím objasnil biologický proces její tvorby. Tento objev položil základy biotechnologie a průmyslové výroby kyseliny mléčné. Francouzský chemik Charles Adolphe Wurtz v roce 1863 syntetizoval kyselinu mléčnou a potvrdil její strukturu. Průmyslová výroba byla zahájena v Německu v roce 1895.

🧪 Chemické a fyzikální vlastnosti

Kyselina mléčná patří mezi alfa-hydroxykyseliny (AHA), protože má hydroxylovou skupinu navázanou na uhlík sousedící s karboxylovou skupinou.

🧬 Struktura a chiralita

Molekula kyseliny mléčné obsahuje chirální uhlík (druhý uhlík v řetězci), což znamená, že existuje ve dvou stereoizomerních formách, které jsou si navzájem zrcadlovými obrazy (enantiomery):

L-(+)-kyselina mléčná nebo (S)-kyselina mléčná: Jedná se o přirozeně se vyskytující izomer v živých organismech, včetně člověka. Stáčí rovinu polarizovaného světla doprava.
D-(-)-kyselina mléčná nebo (R)-kyselina mléčná: Produkována některými mikroorganismy, například při kvašení zelí. Stáčí rovinu polarizovaného světla doleva.

Směs obou enantiomerů v poměru 1:1 se nazývá racemát nebo DL-kyselina mléčná. Fyzikální vlastnosti enantiomerů (např. teplota tání, teplota varu) jsou stejné, ale liší se biologickou aktivitou a optickou otáčivostí.

🧪 Kyselost

Kyselina mléčná je slabá kyselina. Ve vodném roztoku dochází k disociaci protonu (H⁺) z karboxylové skupiny, čímž vzniká aniont zvaný laktát.

CH₃CH(OH)COOH ⇌ CH₃CH(OH)COO⁻ + H⁺

Disociační konstanta (pKa) kyseliny mléčné je přibližně 3,86, což znamená, že při pH vyšším než 3,86 (například v krvi s pH ≈ 7,4) se vyskytuje téměř výhradně ve formě laktátu.

🦠 Biologický význam

Laktát hraje klíčovou roli v metabolismu mnoha organismů, od bakterií po savce.

💪 Lidské tělo a cvičení

Při intenzivní fyzické aktivitě, kdy svaly spotřebovávají kyslík rychleji, než je krevní oběh schopen dodávat, přecházejí svalové buňky na anaerobní glykolýzu pro rychlou produkci ATP (energie). Konečným produktem tohoto procesu je laktát.

Dlouho se tradovalo, že hromadění kyseliny mléčné způsobuje svalovou bolest a únavu. Moderní výzkumy však tento mýtus vyvrátily:

Pocit pálení ve svalech během cvičení je způsoben hromaděním vodíkových iontů (H⁺), které snižují pH ve svalové buňce, nikoli samotným laktátem.
Opožděná svalová bolest (DOMS), která se objevuje 24–48 hodin po cvičení, je způsobena mikroskopickými trhlinami ve svalových vláknech a následnou zánětlivou reakcí. Hladina laktátu se vrací k normálu během jedné hodiny po cvičení.

Laktát není odpadní produkt, ale důležitý zdroj energie. Je transportován krví do jater, kde je v rámci tzv. Coriho cyklu přeměněn zpět na glukózu. Může být také přímo využit jako palivo pro srdce nebo jiné svaly.

🥛 Mléčné kvašení

Mnoho bakterií, souhrnně označovaných jako bakterie mléčného kvašení (např. rody Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus), metabolizuje sacharidy (např. laktózu v mléce) na kyselinu mléčnou. Tento proces se nazývá mléčné kvašení a je základem výroby mnoha fermentovaných potravin:

Mléčné výrobky: Jogurt, kefír, tvaroh, sýr. Kyselina mléčná způsobuje koagulaci (srážení) mléčných proteinů (např. kasein) a dodává výrobkům charakteristickou nakyslou chuť a texturu.
Kvašená zelenina: Kysané zelí, kimčchi, nakládané okurky. Nízké pH vytvořené kyselinou mléčnou zabraňuje růstu hnilobných a patogenních mikroorganismů, čímž působí jako přírodní konzervant.
Pečivo: Žitný kváskový chléb.
Nápoje: Některé druhy piva (např. Berliner Weisse, Gose).

🏭 Průmyslová výroba

Většina celosvětové produkce kyseliny mléčné probíhá pomocí biotechnologických procesů. Základem je fermentace sacharidových substrátů, jako je kukuřičný škrob, cukrová třtina nebo cukrová řepa, pomocí specifických kmenů bakterií (nejčastěji rodu Lactobacillus). Proces probíhá ve velkých fermentorech za kontrolovaných podmínek (teplota, pH). Po ukončení fermentace je kyselina mléčná z roztoku izolována a přečištěna.

Chemická syntéza je také možná, například z acetaldehydu, ale pro potravinářské a farmaceutické účely se dává přednost fermentační výrobě, která produkuje specifický enantiomer (obvykle L-formu).

⚙️ Využití

Kyselina mléčná a její soli (laktáty) mají široké spektrum využití.

🍲 Potravinářství

Jako potravinářská přídatná látka se označuje kódem E270. Používá se jako:

Regulátor kyselosti: Upravuje a stabilizuje pH potravin.
Konzervant: Potlačuje růst nežádoucích mikroorganismů.
Látka zvýrazňující chuť a vůni: Dodává produktům mírně nakyslou chuť.

Nachází se v nealkoholických nápojích, cukrovinkách, majonézách, dresincích, pečivu a masných výrobcích. Laktát vápenatý se používá k obohacování potravin vápníkem.

🧴 Kosmetika a dermatologie

Jako jedna z AHA kyselin je oblíbenou složkou v kosmetických přípravcích. Má exfoliační účinky – pomáhá odstraňovat odumřelé kožní buňky, čímž zlepšuje texturu pleti, redukuje jemné vrásky a sjednocuje tón pleti. Dále působí jako humektant, tedy látka, která na sebe váže vodu a pomáhá hydratovat pokožku.

💊 Farmacie a medicína

V medicíně se používá jako součást infuzních roztoků, například laktátovaného Ringerova roztoku, který se podává pacientům při dehydrataci nebo ztrátě krve. Slouží také jako prekurzor pro syntézu některých léčiv a v systémech pro řízené uvolňování léků.

♻️ Biopolymery

Kyselina mléčná je klíčovým monomerem pro výrobu kyseliny polymléčné (PLA), což je biologicky rozložitelný plast. PLA se vyrábí z obnovitelných zdrojů (např. kukuřice) a používá se pro výrobu obalů, jednorázového nádobí, textilií a v 3D tisku. Je považován za ekologickou alternativu k plastům vyráběným z ropy.

🏭 Ostatní průmysl

Využívá se také v textilním průmyslu při barvení vlny a v kožedělném průmyslu při činění kůží. Působí také jako účinný a ekologický odstraňovač vodního kamene.

🩺 Zdraví a bezpečnost

Kyselina mléčná je obecně považována za bezpečnou látku (status GRAS). Je přirozenou součástí lidského metabolismu. Ve vysokých koncentracích však může dráždit kůži a oči.

Laktátová acidóza je vážný zdravotní stav, kdy dochází k nebezpečnému nahromadění laktátu v krvi, což vede k poklesu jejího pH. Není způsobena cvičením, ale je příznakem závažných onemocnění, jako je sepse, šok, srdeční selhání nebo otrava.

💡 Pro laiky

Kyselina mléčná je přírodní látka, kterou známe hlavně ze dvou míst: z kyselého mléka (třeba v jogurtu) a z našich svalů, když intenzivně cvičíme.

V jídle: Funguje jako přírodní konzervant a dodává potravinám jako jogurt, kysané zelí nebo kváskový chléb typickou nakyslou chuť. Zabraňuje tomu, aby se jídlo kazilo.
Ve svalech: Vzniká jako "nouzový" zdroj energie, když svaly při velké námaze nestíhají dostávat dostatek kyslíku. Není to ona, co způsobuje bolest svalů den po cvičení (to mají na svědomí malé trhlinky ve svalech), ale podílí se na pocitu pálení během samotného výkonu.
V průmyslu: Z této kyseliny se také vyrábí ekologický bioplast (PLA), který se používá na obaly nebo v 3D tiskárnách a v přírodě se sám rozloží.

Šablona:Aktualizováno