Milchsäure

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.

Spezifikationen und Herstellung

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. Pasteur, 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. 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 und L. amylolyticus. Bei bestimmten amylolytischen Bakterien wird eine Fermentation im halbfesten Zustand angewendet, da sie es vorziehen, bei einem höheren Feuchtigkeitsgehalt zu wachsen.

Anwendungen

• Derzeit entwickelt sich Milchsäure zu einem wichtigen Zwischenrohstoff für die Herstellung von Polylactid (PLA). Eine seiner vielversprechendsten Anwendungen ist die Herstellung von biologisch abbaubaren und biokompatiblen Polylactatpolymeren. Es wurde zu einer umweltfreundlichen Alternative zu nicht biologisch abbaubaren Kunststoffen aus der Petrochemie.
• In Zuckerwaren wird Milchsäure in der kontinuierlichen Produktionslinie für hochgekochte Bonbons verwendet, um vollkommen klare Bonbons mit minimaler Zuckerinversion und ohne Lufteinschlüsse herzustellen.
• In Backwaren wird es zum direkten Ansäuern von Brot verwendet. Es erhöht die Butterstabilität und das Volumen.
• Es verleiht Sauergurken, Relishes sowie Salatdressings einen milden und angenehmen Geschmack.
• Milchsäure unterdrückt Coliforme und eine mesenteriale Gruppe von Bakterien.
• Wird in Marmeladen, Gelees und gefrorenen Fruchtdesserts verwendet.
• Bei Milchprodukten wie Hüttenkäse wird die Zugabe von Milchsäure der Fermentation vorgezogen. Es wird auch in Imitationen von Milchprodukten wie Käse und Joghurtpulver verwendet.
• In der Obstkonservierung wie der Festigkeit von Apfelscheiben während der Verarbeitung und der Verfärbung von Obst und einigen Gemüsesorten durch die Bewohner.
• Die Verwendung von gepufferter Milchsäure verbessert den Geschmack und das Aroma vieler Getränke wie Erfrischungsgetränke, Mineralwasser, kohlensäurehaltige Fruchtsäfte usw.
• In Brauereien wird Milchsäure zur Voreinstellung während des Maischvorgangs und während der Warzenkochsäuerung verwendet, was die mikrobielle Stabilität und den Geschmack des Lagerbiers verbessert.
• Bei der Verarbeitung von Fischsaucen in Dosen zur Verbesserung des Geschmacks, der Aromen und zur Linderung des unangenehmen Amingeschmacks aus Fischmehl.
• Milchsäure wird als pH-Regulator in pharmazeutischen Produkten verwendet.
• Wird in vielen Entkalkungsprodukten wie Toilettenreinigern verwendet. Milchsäure hat zusätzliche antimikrobielle Eigenschaften.
• Milchsäure wird wegen ihrer einzigartigen Farbkonstante für das Nickel beim Vernickeln verwendet. 

Verschiedene Salze verfügbarer Milchsäure

Die Fermentation von Glukose (aus Mais, Sojabohnen oder Kartoffeln) wird mithilfe des Lactobacillus -Stammes durchgeführt, um rohe Milchsäure zu erzeugen. Rohe Milchsäure wird mit entsprechendem Mineralsalz neutralisiert, um Lactate herzustellen. Das Laktat wird durch Ansäuern, Filtrieren, Konzentrieren und Entfärben weiter regeneriert.