Kwas mlekowy

Kwas mlekowy to naturalny, chiralny kwas hydroksykarboksylowy, który występuje w dwóch odmianach enancjomerycznych, prawoskrętnej L(+) i lewoskrętnej D(~). Kwas mlekowy to kwas a-hydroksypropionowy, który po raz pierwszy został opisany w 1780 roku przez szwedzkiego chemika Karla Wilhelma Scheele [1].

H3C — CH — COOH

OH

Rys. 16. Wzór kwasu mlekowego

Kwas mlekowy powstaje na drodze rozkładu cukru w glikolizie anaerobowej (beztlenowej) przy udziale bakterii beztlenowych Lactobacillus casei oraz

Lactobacillus bulgaricus. Po raz pierwszy kwas mlekowy odkryto w kwaśnym mleku, a następnie w mięsie (enancjomer £-(+)). Bakterie kwasu mlekowego zasiedlają różne środowiska, między innymi wchodzą w skład flory przewodu pokarmowego, skóry, a także narządów rodnych.

Ponad sto lat temu Ilja Iljicz Mieczników otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za badania nad odpornością organizmów. Zauważył on, że w niektórych częściach Europy południowej ludzie żyją znacznie dłużej, niż gdzie indziej. Z przeprowadzonych badań wywnioskował, iż pożywienie w tym regionie zawiera znaczną ilość zsiadłego mleka, w którym znajdują się bakterie Lactobacillus casei. Mieszkańcy spożywali znaczne ilości zsiadłego mleka, a w ich układzie pokarmowym bakterie te były stale obecne. Bakterie te to pałeczki kwasu mlekowego.

Rys. 17. Mikroskopowe zdjęcie pałeczek kwasu mlekowego [116]

Współczesne badania potwierdzają, iż brak bakterii kwasu mlekowego w przewodzie pokarmowym zarówno u ludzi, jak i zwierząt, powoduje większą podatność na zakażenia jelitowe powodujące w konsekwencji zaburzenia drobnoustrojowe przewodu pokarmowego gospodarza. Powstałe w ten sposób zakłócenia w kompozycji flory fizjologicznej układu trawiennego prowadzą między innymi do:

* usunięcia naturalnych producentów witaminy K i B;

❖ zbyt dużego rozwoju bakterii patogennych oraz infekowania organizmu bakteriami i grzybami - dysbakterioza. Końcowym efektem jest upośledzenie wchłaniania tłuszczów, podrażnienie śluzówki przewodu pokarmowego, zaburzenie wchłaniania białek i węglowodanów, i nasilenie przebiegu procesów fermentacyjnych;

❖ rzekomobłoniastego zapalenia jelita grubego, którego przyczyną jest przewlekła antybiotykoterapia antybiotykami z grupy aminoglikozydów (neomycyna), linkozamidów (linkomycyna) oraz cefalosporyn (cefazolina).

Lactobacillus acidophilus posiada właściwości zapobiegania i leczenia wymienionych zaburzeń poprzez hamowanie rozwoju bakterii patogennych. Mechanizm działania bakterii kwasu mlekowego polega na eliminowaniu drobnoustrojów chorobotwórczych poprzez:

❖ obniżenie pH przewodu pokarmowego do wartości poniżej 4,5;

❖ syntezę bakteriocyn - związków antybakteryjnych.

Dzięki swoim dobroczynnym właściwościom bakterie kwasu mlekowego zamieszkując przewód pokarmowy pomagają organizmowi:

❖ zapobiegać rozwojowi takich bakterii, jak Shigella, Salmonella, Escherichia coli, gronkowiec złocisty, grzyby;

❖ zapobiegać powstawaniu procesów gnilnych w jelicie, a co za tym idzie przywracać równowagę drobnoustrojową przewodu pokarmowego;

❖ obniżać poziomu cholesterolu;

❖ korzystnie działać na proces trawienia poprawiając trawienie i absorpcję białka, tłuszczu oraz pierwiastków takich jak fosfor, wapń, żelazo;

❖ syntezować witaminę B12 i K;

❖ podnosić odporność organizmu poprzez wzrost aktywności limfocytów i makrofagów;

❖ redukować działanie niektórych mikroorganizmów rakotwórczych.

Łatwo zauważyć, jak wiele cennych właściwości posiadają pałeczki kwasu mlekowego. Dzięki nim istnieje szereg wskazań do ich stosowania:

❖ leczenie antybiotykami i sterydami;

❖ zatrucia pokarmowe;

❖ doustna antykoncepcja;

« zapalenie jelit;

❖ nadużywanie kofeiny, alkoholu;

❖ picie chlorowanej i ozonowanej wody;

❖ zakażenia układu moczowego i płciowego, zwłaszcza mikroorganizmy Candida albicans (gatunek bezotoczkowego grzyba zaliczany do rzędu drożdżaków (Saccharomycetes), wywołujący zakażenia oportunistyczne u chorych z obniżoną odpornością).

Wymienione atrybuty kwasu mlekowego zdają się jednoznacznie przekonywać o słuszności uzupełniania diety (zwłaszcza niepełnowartościowej) preparatami, które w swoim składzie zawierają pałeczki kwasu mlekowego. Zdaje się być faktem, iż specyfik ten jest nadal niedocenianym sposobem zapobiegania negatywnym skutkom leczenia wielu schorzeń układu pokarmowego oraz innych układów. Podłożem tych wszystkich schorzeń są aberracje w składzie fizjologicznej mikroflory bakteryjnej, a podanie pałeczek Lactobacillus acidophilus zdaje się być nieskomplikowanym i bezpiecznym sposobem leczenia.

Kwas mlekowy był nieświadomie wykorzystywany już od bardzo dawnych czasów.

W starożytności legendarna królowa Egiptu Kleopatra zażywała upiększających kąpieli w mleku, a słynęła podobno z wyjątkowo jedwabistej skóry. Wówczas jeszcze nie zdawano sobie sprawy, że jest to zasługą kwasu mlekowego, obecnego w mleku. Obecnie kwas a-hydroksypropionowy jest stosowany jako jeden z głównych składowych NMF - naturalnego czynnika nawilżającego, odpowiedzialnego za prawidłowe nawilżenie naskórka.

W kosmetyce stosuje się kwas L-mlekowy, otrzymywany podczas naturalnego procesu fermentacji cukrów z udziałem bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus. Jest on polecany ze względu na swoje właściwości i działanie do których należą m .in .:

❖ regulacja odnowy naskórka - poprawa kolorytu i struktury skóry;

❖ zwiększenie skuteczności działania innych kosmetyków;

❖ intensyfikacja produkcji ceramidów w skórze;

❖ wzrost produkcji kolagenu;

❖ spłycenie powierzchniowych zmarszczek;

❖ wybielanie przebarwień na skórze;

❖ działanie antybakteryjne;

❖ naturalny konserwant;

❖ regulator pH.

Kwas mlekowy znajduje coraz większe zastosowanie, jako składnik w produkcji biopolimerów. Biopolimery otrzymane z kwasu mlekowego znajdują zastosowanie:

❖ w medycynie, jako kompatybilne i rozkładalne implanty w osteosyntezie;

❖ w przemyśle włókienniczym, w produkcji odzieży, mając na celu poprawienie odporności na zagniecenia i dotyk oraz elastyczność tekstyliów;

❖ w produkcji opakowań produktów spożywczych, napojów i artykułów biurowych;

« w przemyśle spożywczym, jako polepszacz smaku lub konserwant;

❖ w przemyśle garbarskim i tekstylnym, do odwapniania skór zwierzęcych oraz w procesie barwienia;

❖ w produkcji rozpuszczalników ekologicznych używane są estry pozyskiwane z kwasu mlekowego;

❖ w produkcji nawozów, do stymulowania wzrostu roślin;

❖ w produkcji past do zębów, jako sól wapnia.

Polimery pochodne kwasu mlekowego są przezroczyste i wykazują się dużą wytrzymałością. Rocznie produkuje się ok. 80 tysięcy ton kwasu mlekowego, z czego 90% tej ilości jest wytwarzana w procesie fermentacji. W jej wyniku, przy odpowiednim doborze szczepu bakterii, otrzymujemy jeden określony izomer kwasu a-hydroksypropionowego. Ułatwia to otrzymywanie w dalszych procesach produktu optycznie czystego. Aby otrzymać kwas a-hydroksypropionowy o najwyższej czystości potrzebne są czyste cukry. Ze względu na wysokie koszty takich substratów w procesie fermentacji jako substrat używa się skrobię. Jest to surowiec łatwy do pozyskania w dużych ilościach, a dodatkowo jest on substratem odnawialnym. Przekłada się to na stosunkowo niskie obciążenie środowiska zanieczyszczeniami [102].