乳酸とは何か、乳酸の歴史とは?

2024/06/06 14:45

1780 年にはスウェーデンの化学者シェーレが廃乳から乳酸を発見しました。発酵による乳酸の生産は、1941 年のブートロンとフレミーの自然発酵に始まりました。純粋発酵による乳酸の工業生産は、1881 年にチャールズ E. エイブリーによって開始されました。そして、L-乳酸の大規模な工業生産は 1990 年代初頭に形成されました。 1982年には世界の乳酸生産量は24,000~28,000トンでしたが、1989年には30,000トンまで増加し、その50~60%は主にDL型乳酸と乳酸カルシウムを中心とした発酵法で生産されています。近年、世界各国でプラスチック製品の「白色汚染」を解消する研究が行われ、L-乳酸ポリマーから作られたプラスチックフィルムが100%生分解性であることが判明しました。 D-乳酸の人体への悪影響を考慮し、世界保健機関は食品や医療の分野ではDL-乳酸ではなくL-乳酸の使用を推奨しています。したがって、L-乳酸の生産には画期的な開発が行われています。オランダ、ブラジル、スペイン、米国、日本は、特に米国を中心に、相当規模のL-乳酸工場を次々に拡張、建設してきました。現在世界の乳酸生産量は年間10万トンに達すると推定されているが、米国の生産能力は約4万5千トン/年である。

AEstally Company は当初、年間約 7,300 トンの生産量を誇る米国唯一の乳酸生産工場でした。 1995年、同社は別の乳酸工場を建設し、1997年4月に稼働すると発表した。ADMは、既存の年間乳酸生産量9,000トンから18,200トンに基づいて乳酸生産量を2倍に増やしたと主張している。日本の関係専門家らの推計によると、世界のL-乳酸消費量は300万トンに達するという。我が国は長年にわたり、乳酸生産菌株とそのプロセスに関して大量の研究活動を行ってきました。 1944 年、重慶鎮源化学工場はラクトバチルス デルブリュッキーを発酵させて乳酸カルシウムを製造しました。現在、我が国には十数か所の乳酸生産工場があり、DL-乳酸と乳酸カルシウムの工業生産において、伝統的なフルフラール酵母による糖化の代わりに真菌酵素製剤を使用している。しかし、規模が小さく、製造工程や設備が古いため、歩留まりが低く、コストが高くなります。現在の生産能力は約1万トン/年。

乳酸

乳酸およびその誘導体

乳酸およびその誘導体は、食品(飲料、ワイン、缶、ジャム、ジャムなど)、医薬品、化学工業などで酸味料、保存料、強化剤として広く使用されています。乳酸は、クエン酸よりも強い酸味と純粋な酸味があり、使用時にろ過が不要なため、食品業界で非常に人気があります。クエン酸、リンゴ酸などと併用すると、料理にコクとまろやかな酸味が加わります。焼き菓子に使用すると、賞味期限を延ばし、品質を向上させることができます。乳酸誘導体(乳酸カルシウム、乳酸亜鉛、乳酸第一鉄など)は、食品、飲料、健康製品の強化剤であるだけでなく、特定の金属元素欠乏症の治療薬としても使用されます。さらに、乳酸ナトリウムは、アシドーシスを治療するための大規模な輸液の重要な原料です。乳酸エチルなどの乳酸エステルは非常に重要な香味料であり、多くの有名な酒類の主な香り成分です。乳酸エチルはお酒の風味付けに欠かせない物質です。乳酸ブチルは、塗料の製造に使用される優れた溶剤です。

乳酸、特にL-乳酸は右利きであるため、上記の分野で使用されており、安全性が大幅に向上し、人畜に無害であり、強い殺菌効果を持っています。その殺菌力はクエン酸と酒石酸の殺菌力です。 、コハク酸の数倍。文献によると、10%の糖液に3%のクエン酸、酒石酸、コハク酸を加えると、2~3日で腐ってしまうそうです。しかし、同量の3%乳酸を添加した場合は、1ヶ月経っても異常は現れませんでした。 10%の砂糖を含む溶液に大腸菌、コレラ菌、腸チフス菌を加えました。 0.1%乳酸を糖液に添加した。 3時間後、これらの細菌はすべて死滅しました。これは他の有機酸では太刀打ちできないものです。したがって、乳酸は手術室、病棟、研究室、作業場、その他の場所で消毒剤として直接使用できます。また、白色汚染をなくす生分解性プラスチックの主原料でもあります。この種のプラスチックは自然界で完全に二酸化炭素と水に分解され、現在使用されているポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどのプラスチックのように環境に悪影響を与えることはありません。ヨーロッパ、アメリカ、日本では商品となり、急速に発展しています。 L-乳酸は、効率が高く、毒性が低く、安全なフェノキシプロピオン酸系除草剤を製造するための主原料でもあり、我が国でも生産が開始されています。さらに、医療材料や特殊飼料への L-乳酸の応用に関する専門論文も見つかります。

乳酸とは何ですか?

乳酸としても知られる乳酸は、主に嫌気性解糖系などの嫌気性条件下でのグルコースの分解によって体内で生成される物質です。嫌気性解糖は、アデノシン三リン酸 (ATP) およびニコチンアミドアデニン ジヌクレオチド (NADH) の形で細胞にエネルギーを提供する主要な経路を指します。乳酸を最も多く生成する組織には筋肉細胞と赤血球が含まれますが、脳組織、皮膚、胃腸管では乳酸の生成が少なくなります。その後、乳酸は血流に放出され、肝臓と腎臓によって代謝され、糖新生に使用されます。糖新生とは、乳酸などの非炭水化物基質からのグルコースとエネルギーの合成を指します。

典型的な乳酸塩レベルは通常低く、2 mmol/L 未満で、0.5 ~ 1 mmol/L の範囲です。乳酸値が 2 ~ 4 mmol/L に上昇すると、高乳酸血症が発生します。このレベルが 4 mmol/L を超える場合、重度の高乳酸血症と呼ばれます。血清乳酸値の上昇は、予後不良を示す危険因子である可能性があります。

乳酸ってどんな効果があるの?

乳酸は、細胞呼吸、グルコース生成、炎症調節、および分子シグナル伝達において重要な分子です。嫌気的条件下では、グルコース (より具体的にはピルビン酸) が乳酸に変換され、細胞のエネルギーが生成されます。エネルギーは腎臓でも生成され、そこで乳酸が酸化されてエネルギーが生成され、酸素を消費して ATP を生成する CO2 が生成されます。さらに、乳酸は糖新生、つまり肝臓と腎臓で起こり、酸素とATPを消費することでグルコースに変換されるプロセスに使用できます。乳酸には抗炎症作用もあり、免疫寛容を促進し、記憶形成と神経保護、創傷治癒、虚血組織損傷、がん増殖、がん転移におけるシグナル伝達分子として重要な役割を果たします。

乳酸アシドーシスと予防・治療法

乳酸アシドーシスは、炭水化物が豊富な穀物飼料の過剰摂取によって引き起こされる消化不良疾患で、第一胃内で異常な発酵が起こり、乳酸が大量に生成され、胃内の微生物群集の活動が低下します。臨床的には、精神的な興奮または抑うつ、食欲および第一胃の運動性の低下、胃液のpHおよび血漿二酸化炭素結合能の低下、および脱水によって特徴付けられます。

穀類飼料には主に炭水化物が豊富に含まれており、第一胃内で乳酸桿菌とアミロリチカス連鎖球菌によって急速に発酵されて大量の乳酸が生成されます。乳酸は第一胃の蠕動運動を低下させ、数時間以内に食物の停滞を引き起こし、同時に第一胃の微生物群集を破壊する可能性があります。乳酸はまた、第一胃の浸透圧を上昇させる可能性があり、体液が細胞外液空間から血管系を通って第一胃に入り、脱水症状や乏尿、血液濃度の低下、尿の pH の低下を引き起こします。ルーメン液の pH 値が 5 を下回ると、単一の乳酸発酵が起こり、乳酸濃度が突然急激に上昇します。 pH値が異常に低下すると(4.0未満)、動物は憂鬱な様子を見せ、第一胃の運動が停止し、食欲がなくなり、脈拍数が増加し、体温が上昇します。ルーメン液の酸性度が増加すると、微生物は死滅し、有毒なアミン(ヒスタミンやチラミンなど)が発生します。これにより、強酸性の胃内容物が第一胃内に長期間停滞し、第一胃上皮に炎症や出血が生じ、絨毛が消失します。

【予防と治療法】 第一胃内容物の酸性を中和し、脱水を和らげ、心臓を強化することが原則です。さらに、対症療法も行われます。

  • 酸性を中和するには、石灰水(生石灰 1 キログラムに水 5 キログラムを加え、よくかき混ぜ、上澄みを使用します)を使用して、胃液がアルカリ性になるまで胃を洗浄します。

  • 脱水症状を軽減するには、5% ブドウ糖生理食塩水または複合塩化ナトリウム溶液を、牛の場合は 8000 ~ 10000 ml、羊の場合は 500 ~ 1000 ml を 2 回の静脈内注射に分けて補給します。強心剤と重炭酸ナトリウムを補水液に添加するとより効果的です。状態の変化に応じて、随時、対症療法を行う場合があります。蹄葉炎を伴う場合は、抗ヒスタミン薬を注射します。

参考文献

  • 「乳酸プロファイル」。カリフォルニア大学デービス校の医療システム、スポーツ医学、スポーツパフォーマンス

  • ウィス MT、ジョリベット R、バック A、マジストレッティ PJ、ウェーバー B (2011 年 5 月)。 「神経細胞のエネルギー源としての乳酸塩の生体内証拠」(PDF)神経科学ジャーナル


関連製品