กรดแลคติก
กรดแลคติกเป็นกรดอินทรีย์ที่มีสูตรโมเลกุลC H O ในสถานะของแข็งจะมีสีขาว และในสถานะของเหลวสามารถผสมกับน้ำ ได้ [ 5 ]เมื่อละลายแล้วจะได้สารละลายที่ไม่มีสี การผลิตมีทั้งการสังเคราะห์ขึ้นเองและจากแหล่งธรรมชาติ กรดแลคติกเป็นกรดอัลฟาไฮดรอกซี (AHA) เนื่องจากมี หมู่ ไฮดรอกซิลอยู่ติดกับ หมู่ คาร์บอกซิลเป็นสารตัวกลางในการสังเคราะห์ใน อุตสาหกรรม การสังเคราะห์สารอินทรีย์ หลายแห่งและใน อุตสาหกรรมชีวเคมีต่างๆเบสคู่ควบของกรดแลคติกเรียกว่าแลคเตต (หรือไอออนแลคเตต) ชื่อของหมู่เอซิล ที่ได้มา คือแลคโตอิล
ในสารละลาย กรด แลคสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้โดยการสูญเสียโปรตอน ทำให้เกิดไอออนแลคเตตCH₃CH OH )CO₂⁻ ที่รู้จักกันในชื่อ 2-ไฮดรอกซีโพรพาโนเอต เมื่อเปรียบเทียบกับกรดอะซิติก ค่า pKaของ กรดแลคติก จะน้อยกว่า 1 หน่วย ซึ่งหมายความว่ากรดแลคติกมีความเป็นกรดมากกว่ากรดอะซิติกถึงสิบเท่า ความเป็นกรดที่สูงขึ้นนี้เป็นผลมาจากการเกิดพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลระหว่างหมู่ α-ไฮดรอกซิลและหมู่คาร์บอกซิเลต
กรดแลคติกเป็นสารไครัลประกอบด้วยเอนันติโอเมอร์ สองชนิด ชนิดหนึ่งเรียกว่า กรด แอล- แลคติก ( S )-แลคติก หรือ (+)-แลคติก และอีกชนิดหนึ่งเป็นภาพสะท้อนในกระจก เรียกว่า กรด ดี -แลคติก ( R )-แลคติก หรือ (−)-แลคติก ส่วนผสมของทั้งสองชนิดในปริมาณเท่ากันเรียกว่า กรด ดีแอล -แลคติก หรือ กรดแลคติก แบบรา เซมิ ก กรดแลคติกดูดความชื้นได้ดีกรด ดีแอ ล -แลคติกสามารถผสมกับน้ำและเอทานอลได้ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมเหลว ซึ่งอยู่ที่16–18 °C (61–64 °F)กรดดี -แลคติกและ กรดแอ ล -แลคติกมีจุดหลอมเหลวสูงกว่า กรดแลคติกที่ผลิตโดยการหมักนมมักเป็นแบบราเซมิก แม้ว่าแบคทีเรียบางชนิดจะผลิตเฉพาะกรดดี -แลคติกเท่านั้น [ 6 ]ในทางกลับกัน กรดแลคติกที่ผลิตโดยการหมักในกล้ามเนื้อสัตว์มีเอนันติโอเมอร์ ( L ) และบางครั้งเรียกว่ากรด "ซาร์โคแลคติก" ซึ่งมาจากภาษากรีกsarxที่แปลว่า "เนื้อ"
ในสัตว์L-แลคเตทถูกผลิตอย่างต่อเนื่องจากไพรูเวทผ่านเอนไซม์แลคเตทดีไฮโดรจีเนส (LDH) ในกระบวนการหมักระหว่างการเผาผลาญ ปกติ และการออกกำลังกาย [ 7 ] ความเข้มข้นจะไม่เพิ่มขึ้นจนกว่าอัตราการผลิตแลคเตทจะเกินอัตราการกำจัดแลคเตท ซึ่งถูกควบคุมโดยปัจจัยหลายประการ รวมถึงตัวขนส่งโมโนคาร์บอกซิเลตความเข้มข้นและไอโซฟอร์มของ LDH และความสามารถในการออกซิเดชั่นของเนื้อเยื่อ[ 7 ]ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้และเชื่อมโยงกับปฏิกิริยารีดอกซ์: LDH ลดไพรูเวทเป็นแลคเตทโดยใช้ NADH เป็นผู้ให้อิเล็กตรอน พร้อมกับการสร้างNAD⁺ที่จำเป็นสำหรับไกลโคไลซิสภายใต้สภาวะแบบไม่ใช้ออกซิเจน[ 8 ]ความเข้มข้นของ แลคเตท ในเลือดมักจะอยู่ที่ 1–2 mMมิลลิโมลาร์ในขณะพัก แต่สามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 20 mM ในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนักและสูงถึง 25 mM หลังจากนั้น[ 9 ] [ 10 ]นอกจากบทบาททางชีวภาพอื่นๆ แล้วกรดL- แลคติกยังเป็น ตัวกระตุ้น หลัก ภายในร่างกายของตัวรับกรดไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิก 1 (HCA ) ซึ่งเป็นตัวรับที่เชื่อมต่อกับโปรตีน G (GPCR) ที่ เชื่อม ต่อกับ G [ 11 ] [ 12 ]
ในอุตสาหกรรมการหมักกรดแลคติกเกิดขึ้นโดยแบคทีเรียกรดแลคติกซึ่งเปลี่ยนคาร์โบไฮเดรต อย่างง่าย เช่นกลูโคสซูโครสหรือกาแลคโตสให้เป็นกรดแลคติก แบคทีเรียเหล่านี้ยังสามารถเจริญเติบโตในช่องปากได้กรดที่พวกมันผลิตขึ้นเป็นสาเหตุของฟันผุที่เรียกว่าโพรงฟัน[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]ในทางการแพทย์แลคเตทเป็นส่วนประกอบหลักอย่างหนึ่งของสารละลายแลคเตดริงเกอร์และสารละลายฮาร์ทมัน น์ สารละลายสำหรับฉีด เข้า เส้นเลือด เหล่านี้ประกอบด้วยแคตไอออนโซเดียมและโพแทสเซียมพร้อมกับแอนไอออนแลคเตทและคลอไรด์ ในสารละลายกับ น้ำกลั่นโดยทั่วไปมีความเข้มข้นไอโซโทนิกกับเลือดมนุษย์มักใช้สำหรับการให้ สารน้ำทดแทน หลังจากการสูญเสียเลือดเนื่องจากอุบัติเหตุการผ่าตัดหรือแผลไหม้
กรดแลคติกเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อของมนุษย์เมื่อความต้องการออกซิเจนมีจำกัดเนื่องจากปริมาณออกซิเจนที่ได้รับ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นระหว่างภาวะขาดเลือด ในเนื้อเยื่อ เมื่อการไหลเวียนของเลือดมีจำกัด เช่น ในภาวะติดเชื้อหรือภาวะช็อกจากการเสียเลือด นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นเมื่อความต้องการออกซิเจนสูง เช่น ในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก กระบวนการของกรดแลคติกทำให้เกิดกรดแลคติก ซึ่งส่งผลให้เกิดหนี้ออกซิเจนซึ่งสามารถแก้ไขหรือชดเชยได้เมื่อการได้รับออกซิเจนของเนื้อเยื่อดีขึ้น[ 17 ]
ประวัติศาสตร์
นักเคมีชาวสวีเดนCarl Wilhelm Scheeleเป็นบุคคลแรกที่แยกกรดแลคติกได้ในปี 1780 จากนมเปรี้ยว[ 18 ]ชื่อนี้สะท้อนถึง รูปแบบการรวม lact-ซึ่งมาจากคำภาษาละตินlacที่แปลว่า "นม" ในปี 1808 Jöns Jacob Berzeliusค้นพบว่ากรดแลคติก (ที่จริงคือL -lactate) ยังถูกผลิตขึ้นในกล้ามเนื้อระหว่างการออกกำลังกาย ด้วย [ 19 ]โครงสร้างของมันได้รับการกำหนดโดยJohannes Wislicenusในปี 1873
ในปี ค.ศ. 1856 หลุยส์ ปาสเตอร์ ค้นพบ บทบาทของแบคทีเรียแลคโตบาซิลลัสในการสังเคราะห์กรดแลคติก และกระบวนการนี้ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์โดยบริษัทเภสัชกรรม เยอรมัน โบห์ริงเกอร์ อิงเกลไฮม์ในปี ค.ศ. 1895
เนื่องจากปัจจัยทางภูมิศาสตร์และโครงสร้างพื้นฐานสหภาพโซเวียตรวมถึงสมาชิกอื่นๆ อีกหลายประเทศในกลุ่มสนธิสัญญาวอร์ซอประสบปัญหาการขาดแคลนกรดซิตริกและกรดมาลิกเรื้อรังเพื่อแก้ไขปัญหานี้ กระทรวงเกษตรของสหภาพโซเวียต ( Narkomzem ) จึงลงทุนอย่างมากในการพัฒนาสายพันธุ์แลคโตบาซิลลัสที่เหมาะสม ซึ่งสามารถผลิตกรดแลคติกได้อย่างมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงจากวัตถุดิบกากน้ำตาลดิบ[ 20 ]แม้ว่าจะมีการผลิตกรดซิตริกสังเคราะห์ในปริมาณหนึ่งทั่วกลุ่มสนธิสัญญาวอร์ซอ แต่ก็พิสูจน์แล้วว่าการทำให้บริสุทธิ์นั้นยากกว่ามาก ส่งผลให้กรดแลคติกมีราคาเฉลี่ยเพียงหนึ่งในสี่ของกรดซิตริก การใช้กรดแลคติกอย่างต่อเนื่องใน การผลิตอาหาร ในยุโรปตะวันออกและเอเชียกลางในปัจจุบัน แทนที่จะใช้กรดซิตริกหรือกรดมาลิกที่พบได้ทั่วไป ทำให้กรดแลคติกมีรสชาติที่เป็นเอกลักษณ์
ความต้องการกรดแลคติกทั่วโลกยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง โดยมีอัตราการเติบโตโดยประมาณปีละ 5–8% ซึ่งได้รับแรงผลักดันจากการใช้งานพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ตัวทำละลายสีเขียว และสารตัวกลางทางเภสัชกรรมที่เพิ่มขึ้น การผลิตทั่วโลกเกิน 1.5 ล้านตันในช่วงต้นทศวรรษ 2020 เพิ่มขึ้นจากประมาณ 275,000 ตันในปี 2006 และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อวัสดุชีวภาพเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปิโตรเลียม[ 21 ]ผู้ผลิตรายใหญ่ ได้แก่NatureWorks LLC , Purac, Galactic และผู้ผลิตชาวจีนหลายราย NatureWorks ดำเนินงานโรงงาน ผลิตกรดโพลีแลคติก (PLA) ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลกในเมืองแบลร์ รัฐเนแบรสกา โดยมีกำลังการผลิตประมาณ 140,000 ตันต่อปี ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับ บรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและการใช้งานเส้นใยที่หลากหลาย[ 22 ]
การผลิต
กรดแลคติกผลิตในระดับอุตสาหกรรมโดยการหมักคาร์โบไฮเดรตด้วย แบคทีเรีย หรือโดยการสังเคราะห์ทางเคมีจากอะเซทัลดีไฮด์ [ 23 ] ณปี 2552กรดแลคติกส่วนใหญ่ผลิตขึ้น (70–90%) [ 24 ]โดยการหมัก การผลิตกรดแลคติกแบบราเซมิกซึ่งประกอบด้วยส่วนผสม 1:1 ของ สเตอริโอไอโซเมอร์ DและLหรือส่วนผสมที่มี กรด L-แลคติกสูงถึง 99.9% สามารถทำได้โดยการหมักจุลินทรีย์ การผลิตเอนันติโอเมอร์ของกรด D-แลคติกในระดับอุตสาหกรรมนั้นมีความท้าทายทางเทคนิคมากกว่า เนื่องจากแบคทีเรียกรดแลคติกที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่จะผลิตรูปแบบ L เป็นหลัก ดังนั้นการได้รับกรด D-แลคติกที่มีความบริสุทธิ์ทางแสงสูงจึงต้องใช้ จุลินทรีย์ ที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมหรือเอนไซม์ D-แลคเตตดีไฮโดรจีเนสที่เฉพาะเจาะจง[ 22 ]
การผลิตโดยการหมัก
ผลิตภัณฑ์นมหมักได้มาจากการหมักนมหรือเวย์ ในระดับอุตสาหกรรมโดย ใช้แบคทีเรียแลคโตบาซิลลัส ได้แก่Lactobacillus acidophilus , Lactobacillus casei , Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus , Lactobacillus helveticus , Lactococcus lactis , Bacillus amyloliquefaciens และ Streptococcus salivarius subsp . thermophilus
แหล่งคาร์โบไฮเดรตเกือบทุกชนิดที่มี Cเป็นส่วนประกอบ สามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นในการผลิตกรดแลคติกในระดับอุตสาหกรรมได้ (น้ำตาลเพนโทส) และC (น้ำตาลเฮกโซส) สามารถนำมาใช้ได้น้ำตาลซูโครสกลูโคสจากแป้งน้ำตาลดิบ และน้ำบีทรูทมักถูกนำมาใช้ [ 25 ]แบคทีเรียที่ผลิตกรดแลคติกสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท ได้แก่ แบคทีเรียโฮโมเฟอร์เมนเททีฟ เช่นLactobacillus caseiและLactococcus lactisซึ่งผลิตแลคเตท 2 โมลจากกลูโคส 1 โมล และแบคทีเรียเฮเทโรเฟอร์เมนเททีฟ ซึ่งผลิตแลคเตท 1 โมลจากกลูโคส 1 โมล รวมทั้งคาร์บอนไดออกไซด์และกรดอะซิติก/เอทานอล [ 26 ]
การผลิตสารเคมี
กรดแลคติกแบบราเซมิกถูกสังเคราะห์ในระดับอุตสาหกรรมโดยการทำปฏิกิริยา ระหว่าง อะเซทัลดีไฮ ด์ กับไฮโดรเจนไซยาไนด์และไฮโดรไลซ์แลคโตไนไตรล์ที่ได้เมื่อทำการไฮโดรไลซิส ด้วย กรดไฮโดรคลอริก จะเกิดแอมโมเนียม คลอไรด์เป็นผลพลอยได้ บริษัทมูซาชิโนะของญี่ปุ่นเป็นหนึ่งในผู้ผลิตกรดแลคติกรายใหญ่รายสุดท้ายที่ยังคงใช้วิธีนี้อยู่[ 27 ]การสังเคราะห์กรดแลคติกทั้งแบบราเซมิกและแบบบริสุทธิ์เอนันติโอเมอร์ก็เป็นไปได้จากสารตั้งต้นอื่นๆ ( ไวนิลอะซิเตตกลีเซอรอลฯลฯ) โดยการใช้กระบวนการเร่งปฏิกิริยา[ 28 ]
ชีววิทยา
ชีววิทยาโมเลกุล
กรดL- แลคติกเป็น ตัวกระตุ้นภายใน หลัก ของตัวรับกรดไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิก 1 (HCA ) ซึ่งเป็นตัวรับที่เชื่อมต่อกับโปรตีน G (GPCR) ที่เชื่อมต่อกับG [ 11 ] [ 12 ]
การเผาผลาญและการออกกำลังกาย
ในระหว่างการออกกำลังกายที่ใช้พลังงานสูง เช่นการวิ่งเร็วเมื่ออัตราความต้องการพลังงานสูงกลูโคสจะถูกสลายและออกซิไดซ์เป็นไพรูเวทจากนั้นแลคเตทจะถูกผลิตจากไพรูเวทเร็วกว่าที่ร่างกายจะประมวลผลได้ ทำให้ความเข้มข้นของแลคเตทสูงขึ้น การผลิตแลคเตทมีประโยชน์ต่อ การสร้าง NAD +ขึ้นใหม่ (ไพรูเวทถูกรีดิวซ์เป็นแลคเตท ในขณะที่ NADH ถูกออกซิไดซ์เป็น NAD + ) ซึ่งถูกนำไปใช้ในการออกซิเดชันของกลีเซอรัลดีไฮด์ 3-ฟอสเฟตในระหว่างการผลิตไพรูเวทจากกลูโคส และสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการผลิตพลังงานจะคงอยู่และสามารถออกกำลังกายต่อไปได้ ในระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก ห่วงโซ่การหายใจไม่สามารถตามทันปริมาณของไอออนไฮโดรเจนที่รวมตัวกันเพื่อสร้าง NADH และไม่สามารถสร้าง NAD + ขึ้นใหม่ ได้เร็วพอ ดังนั้นไพรูเวทจึงถูกแปลงเป็นแลคเตทเพื่อให้การผลิตพลังงานโดยไกลโคไลซิสสามารถดำเนินต่อไปได้[ 29 ]
แลคเตทที่ได้สามารถนำไปใช้ได้สองวิธี:
- การเปลี่ยนกลับไปเป็นไพรูเวท โดยเซลล์ กล้ามเนื้อเซลล์หัวใจ และเซลล์สมอง ที่มีออกซิเจนเพียงพอ
- จากนั้นไพรูเวทจะถูกนำไปใช้โดยตรงเพื่อเป็นเชื้อเพลิงในวัฏจักรเครบส์
- เปลี่ยนเป็นกลูโคสผ่านกระบวนการสร้างกลูโคสใหม่ในตับและปล่อยกลับเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตโดยผ่านวงจร Cori [ 30 ]
- หากระดับน้ำตาลในเลือดสูง น้ำตาลกลูโคสสามารถนำไปใช้สร้างไกลโคเจนสะสมในตับได้
แลคเตทถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องในขณะพักและระหว่างการออกกำลังกายทุกระดับความเข้มข้น แลคเตททำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงเมตาบอลิซึมที่ถูกผลิตและกำจัดออกซิเดทีฟในกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่ออื่นๆ ทั้งในขณะพักและขณะออกกำลังกาย[ 29 ]แหล่งที่มาของการผลิตแลคเตทส่วนเกินบางส่วน ได้แก่ เมตาบอลิซึมในเม็ดเลือดแดงซึ่งขาดไมโทคอนเดรียที่ทำหน้าที่หายใจแบบแอโรบิก และข้อจำกัดในอัตราการทำงานของเอนไซม์ในเส้นใยกล้ามเนื้อระหว่างการออกแรงอย่างหนัก[ 30 ]ภาวะกรดแลคติกเป็นภาวะทางสรีรวิทยาที่มีลักษณะเฉพาะคือการสะสมของแลคเตท (โดยเฉพาะL-แลคเตท) พร้อมกับการก่อตัวของความเข้มข้นของโปรตอน [H + ] ที่สูงเกินไปและค่า pH ที่ต่ำตามไปด้วย ในเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของภาวะกรดเมตาบอลิก[ 29 ]
ขั้นตอนแรกในการเผาผลาญกลูโคสคือไกลโคไลซิสซึ่งเป็นการเปลี่ยนกลูโคสให้เป็นไพรูเวท−และ H + :
- C H O + 2 NAD + + 2 ADP 3− + 2 HPO 2– → 2 CH COCO – + 2 H + + 2 NADH + 2 ATP 4− + 2 H O
เวทจะถูกออกซิไดซ์เป็นCO2และน้ำโดยวัฏจักรเครบส์ ซึ่งการฟอสโฟรีเลชันแบบออกซิเดทีฟจะสร้าง ATP เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนเซลล์ เมื่อมีออกซิเจนไม่เพียงพอ หรือเมื่อมีความสามารถในการออกซิเดชันของไพรูเวทไม่เพียงพอที่จะตามทันการผลิตไพรูเวทอย่างรวดเร็วในระหว่างการออกแรงอย่างหนัก ไพรูเวทจะถูกเปลี่ยนเป็นแลคเตท−โดยแลคเตทดีไฮโดรจีเนส ซึ่งเป็นกระบวนการที่ดูดซับโปรตอนเหล่านี้: [ 31 ]
- 2 CH COCO – + 2 H + + 2 NADH → 2 CH CH(OH)CO – + 2 NAD +
ผลรวมของผลลัพธ์คือ:
- C H O + 2 ADP 3− + 2 HPO 2– → 2 CH CH(OH)CO – + 2 ATP 4− + 2 H O
การสร้างแลคเตทจากกลูโคส ( กลูโคส → 2 แลคเตท− + 2 H + ) เมื่อพิจารณาแยกต่างหาก จะปล่อย H + ออกมา 2 โมเลกุล H + เหล่านี้ ถูกดูดซับในการสร้าง ATP แต่ H +จะถูกปล่อยออกมาอีกครั้งในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP:
- ATP 4− + H O → ADP 3− + H + + HPO 2–
เมื่อรวมการผลิตและการใช้ ATP เข้าไปด้วยแล้ว ปฏิกิริยาโดยรวมจะเป็นดังนี้
- คชั่วโมง O → 2 ชั่วโมง+ + 2 CH CH(OH)CO –
คงอยู่จนกว่าแลคเตทและโปรตอนส่วนเกินจะถูกแปลงกลับเป็นไพรูเวท จากนั้นเป็นกลูโคสเพื่อใช้ในภายหลัง หรือเป็นCO2และน้ำเพื่อผลิต ATP [ 29 ]
ข้อมูลเกี่ยวกับแลคเตทจากภายนอกร่างกายสามารถดูได้ในหน้าอื่น
การควบคุมค่า pH
การผลิตและการส่งออกแลคเตทมีส่วนสำคัญต่อการควบคุมค่า pH ภายในเซลล์ในเนื้อเยื่อที่มีการเผาผลาญพลังงานสูง ใน กล้ามเนื้อโครง ร่าง การสะสมของกรดแลคติกจะทำให้ค่า pH ภายในเซลล์ลดลง และ ตัวขนส่งโมโนคาร์บอกซิเลตจะช่วยอำนวยความสะดวกในการขับแลคเตทและ H⁺ ออกไป ซึ่งจะช่วยรักษาสมดุลกรด-เบสและชะลอความเหนื่อยล้า[ 32 ]
แหล่งพลังงานเนื้อเยื่อประสาท
แม้ว่า โดยทั่วไปจะถือว่า กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับเนื้อเยื่อที่มีชีวิต แต่ก็มีหลักฐานว่าแลคเตทถูกเผาผลาญโดยเซลล์ประสาทในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิดมากกว่ากลูโคสซึ่งรวมถึงหนูหนูแรตและมนุษย์[ 33 ] [ 34 ] [ 29 ] ตามสมมติฐานการ ขนส่งแลคเตท เซลล์ เกลียมีหน้าที่ในการเปลี่ยนกลูโคสเป็นแลคเตท และจัดหาแลคเตทให้กับเซลล์ประสาท[ 35 ] [ 36 ]เนื่องจากกิจกรรมการเผาผลาญเฉพาะที่ของเซลล์เกลียนี้ของเหลวนอก เซลล์ที่ อยู่รอบเซลล์ประสาทจึงมีองค์ประกอบที่แตกต่างจากเลือดหรือน้ำไขสันหลัง อย่างมาก โดยมีแลคเตทมากกว่ามาก ดังที่พบในการศึกษาไมโครไดอะไลซิส[ 33 ]
การเผาผลาญในการพัฒนาสมอง
มีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ว่าแลคเตทมีความสำคัญในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาสำหรับการเผาผลาญของสมองใน ผู้ที่ อยู่ในครรภ์และหลังคลอดโดยในระยะเหล่านี้แลคเตทจะมีปริมาณความเข้มข้นในของเหลวในร่างกายสูงกว่า และสมองจะใช้ประโยชน์จากแลคเตทมากกว่ากลูโคส[ 33 ]นอกจากนี้ยังมีการตั้งสมมติฐานว่าแลคเตทอาจออกฤทธิ์อย่างรุนแรงต่อ เครือข่าย GABAergicในสมองที่กำลังพัฒนาทำให้เครือข่ายเหล่านี้มีฤทธิ์ยับยั้ง มากกว่า ที่เคยสันนิษฐานไว้ก่อนหน้านี้[ 37 ]โดยอาจออกฤทธิ์ผ่านการสนับสนุนเมตาบอไลต์ที่ดีขึ้น[ 33 ] หรือการเปลี่ยนแปลง ระดับpHภายในเซลล์[ 38 ] [ 39 ]หรือทั้งสองอย่าง[ 40 ]
การศึกษาชิ้นส่วนสมองของหนูแสดงให้เห็นว่าβ-ไฮดรอกซีบิวทิเรตแลคเตต และไพรูเวต ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นพลังงานออกซิเดชัน ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของเฟสออกซิเดชันของ NAD(P)H กลูโคสไม่เพียงพอที่จะเป็นตัวนำพลังงานในระหว่างกิจกรรมไซแนปส์ที่รุนแรง และสุดท้าย แลคเตตสามารถเป็นสารตั้งต้นพลังงานที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถรักษาและเพิ่มการเผาผลาญพลังงานแอโรบิกของสมองในหลอดทดลองได้[ 41 ]การศึกษานี้ "ให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงการเรืองแสงของ NAD(P)H แบบสองเฟส ซึ่งเป็นการตอบสนองทางสรีรวิทยาที่สำคัญต่อการกระตุ้นระบบประสาท ซึ่งได้รับการจำลองขึ้นในการศึกษาหลายครั้ง และเชื่อว่ามีต้นกำเนิดมาจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นที่เกิดจากกิจกรรมในกลุ่ม NADH ของเซลล์เป็นหลัก" [ 42 ]
แลคเตทยังสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับอวัยวะอื่นๆ รวมถึงหัวใจและตับ ในระหว่างการออกกำลังกาย อัตราการหมุนเวียนพลังงานของกล้ามเนื้อหัวใจมากถึง 60% มาจากการออกซิเดชันของแลคเตท[ 18 ]
การใช้งาน
ในปี 2023 แลคเตทเป็นยาที่ถูกสั่งจ่ายบ่อยที่สุดเป็นอันดับที่ 289 ในสหรัฐอเมริกา โดยมีใบสั่งยามากกว่า 500,000 ใบ[ 43 ] [ 44 ]
สารตั้งต้นพอลิเมอร์
โมเลกุลของกรดแลคติกสองโมเลกุลสามารถเกิดปฏิกิริยาการกำจัดน้ำเพื่อสร้างแลคโตนแลคไทด์ได้ในสภาวะที่มี ตัวเร่งปฏิกิริยา แล คไทด์ จะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันกลายเป็นพอ ลิแลคไทด์ (PLA) ชนิดอะแทคติกหรือซินดิโอแทคติก ซึ่งเป็น พอ ลิเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ PLA เป็นตัวอย่างของพลาสติกที่ไม่ได้มาจากปิโตรเคมี
การใช้งานทางเภสัชกรรมและเครื่องสำอาง
กรดแลคติกยังถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีทางเภสัชกรรมเพื่อผลิตแลคเตทที่ละลายน้ำได้จากสารออกฤทธิ์ที่ไม่ละลายน้ำ นอกจากนี้ยังใช้ในผลิตภัณฑ์ทาภายนอกและเครื่องสำอางเพื่อปรับความเป็นกรดด่าง และเพื่อคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อและผลัดเซลล์ผิว
แบคทีเรียที่มีกรดแลคติกแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการลดภาวะออกซาเลตในปัสสาวะด้วยคุณสมบัติในการกำจัดคราบตะกรันบนสารประกอบแคลเซียม[ 45 ]
อาหาร
อาหารหมักดอง
กรดแลคติกพบได้ในอาหารหมักดองหลายชนิด
- ผลิตภัณฑ์ นมเปรี้ยวเช่นคูมิสลาบันโยเกิร์ตเคเฟอร์และคอทเทจชีส บางชนิด ได้รสชาติมาจากกรดแลคติก โดยเคซีนในนมหมักจะจับตัวเป็นก้อน (จับตัวเป็นก้อน) ด้วยกรดแลคติก
- กรดแลคติกยังเป็นสาเหตุที่ทำให้ ขนมปังซาวร์โดมีรสเปรี้ยวอีกด้วย
- เบียร์บางชนิด ( เบียร์เปรี้ยว ) มีกรดแลคติกเป็นส่วนประกอบโดยเจตนา เช่นเบียร์แลมบิก ของเบลเยียม ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว กรดแลคติกนี้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจากแบคทีเรียหลายสายพันธุ์ แบคทีเรียเหล่านี้จะหมักน้ำตาลให้เป็นกรด ซึ่งแตกต่างจากยีสต์ที่หมักน้ำตาลให้เป็นเอทานอล หลังจากทำให้เวิร์ต เย็น ลงแล้ว ยีสต์และแบคทีเรียจะ "ตกลง" ลงไปในถังหมักแบบเปิด ผู้ผลิตเบียร์สไตล์ทั่วไปมักจะตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีแบคทีเรียดังกล่าวเข้าไปในถังหมัก เบียร์เปรี้ยวชนิดอื่นๆ ได้แก่เบอร์ลินเนอร์ไวส์เซฟลานเดอร์สเรดและอเมริกันไวลด์เอล[ 46 ] [ 47 ]
- ในกระบวนการผลิตไวน์ มักใช้กระบวนการทางแบคทีเรีย ไม่ว่าจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือควบคุม เพื่อเปลี่ยนกรดมาลิก ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ ให้เป็นกรดแลคติก เพื่อลดความคมของรสชาติและเพื่อเหตุผลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับรสชาติการหมักมาโลแลคติก นี้ เกิดขึ้นโดยแบคทีเรียกรดแลคติก
- การดองผักในน้ำเกลือจะทำให้เกิดรสเปรี้ยว เนื่องจากแบคทีเรียจะเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นกรดแลคติก
- ไส้กรอกหมัก
ในรายการข้อมูลโภชนาการกรดแลคติกอาจถูกรวมไว้ภายใต้คำว่า "คาร์โบไฮเดรต" (หรือ "คาร์โบไฮเดรตโดยผลต่าง") เนื่องจากมักจะรวมทุกอย่างยกเว้นน้ำ โปรตีน ไขมัน เถ้า และเอทานอล[ 48 ]หากเป็นเช่นนั้นพลังงานอาหาร ที่คำนวณได้ อาจใช้ค่ามาตรฐาน4 กิโลแคลอรี/กรัม (17 กิโลจูล/กรัม)ซึ่งมักใช้กับคาร์โบไฮเดรตทั้งหมด แต่ในบางกรณี กรดแลคติกจะถูกละเลยในการคำนวณ[ 49 ]ความหนาแน่นของพลังงานที่แท้จริงของกรดแลคติกคือ3.62 กิโลแคลอรี/กรัม ( 15.1 กิโลจูล/กรัม) [ 50 ]
แม้ว่าจะไม่พบกรดแลคติกในปริมาณมากในผลไม้ แต่กรดแลคติกเป็นกรดอินทรีย์หลักใน ผลไม้ อะเคเบียคิดเป็น 2.12% ของน้ำผลไม้[ 51 ]
เพิ่มแยกต่างหาก
ในฐานะสารเติมแต่งอาหารได้รับการอนุมัติให้ใช้ในสหภาพยุโรป[ 52 ]สหรัฐอเมริกา[ 53 ]และออสเตรเลียและนิวซีแลนด์[ 54 ]โดยมีหมายเลข INS 270 หรือหมายเลข E E270 กรดแลคติกใช้เป็นสารกันบูด สารบ่ม และสารปรุงแต่งรสอาหาร[ 55 ]เป็นส่วนประกอบในอาหารแปรรูปและใช้เป็นสารกำจัดสิ่งปนเปื้อนในระหว่างการแปรรูปเนื้อสัตว์[ 56 ]กรดแลคติกผลิตในเชิงพาณิชย์โดยการหมักคาร์โบไฮเดรต เช่น กลูโคส ซูโครส หรือแลคโตส หรือโดยการสังเคราะห์ทางเคมี[ 55 ]แหล่งคาร์โบไฮเดรต ได้แก่ ข้าวโพด บีทรูท และน้ำตาลอ้อย[ 57 ]
การปลอมแปลง
ในอดีตมีการใช้กรดแลคติกเพื่อช่วยในการลบหมึกออกจากเอกสารราชการเพื่อแก้ไขในระหว่างการปลอมแปลง[ 58 ]
ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด
กรดแลคติกใช้ในน้ำยาทำความสะอาดบางชนิดเป็นสารขจัดคราบตะกรัน เพื่อขจัด คราบตะกอน น้ำกระด้างเช่นแคลเซียมคาร์บอเนต[ 59 ]นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารต้านแบคทีเรียในน้ำยาทำความสะอาดพื้นผิวแข็งบางชนิดอีกด้วย[ 60 ]
การใช้ในการวินิจฉัยทางคลินิก
ระดับกรดแลคติกเป็นการตรวจเลือดในทางการแพทย์[ 61 ] ระดับ แลคเตทที่สูงขึ้นนั้นไม่มีการกำหนดอย่างเป็นสากล แต่โดยทั่วไปจะมีค่าตัดอยู่ที่ระหว่าง 2.0 ถึง 2.5 มิลลิโมล/ลิตร ในขณะที่ระดับแลคเตทที่สูงมากมักจะกำหนดไว้ที่มากกว่า 4 มิลลิโมล/ลิตร[ 61 ]ภาวะกรดแลคติกในเลือดสูงมักใช้ในทางคลินิกเพื่ออธิบายระดับแลคเตทที่สูงขึ้น แต่ควรสงวนไว้สำหรับกรณีที่มีภาวะกรดในเลือดสูงร่วมกับค่า pHน้อยกว่า 7.35 [ 61 ]ระดับแลคเตทที่สูงขึ้นมักเกิดจากภาวะเนื้อเยื่อขาดออกซิเจนหรือการไหลเวียนเลือดไม่ เพียงพอ เช่น จาก ภาวะ ช็อกภาวะหลังหัวใจหยุดเต้นหรือภาวะขาด เลือดเฉพาะที่ [ 61 ]อย่างไรก็ตาม ยังมีสาเหตุและปัจจัยอื่นๆ ที่ทำให้ระดับแลคเตทสูงขึ้นอีกด้วย[ 61 ]นอกจากนี้ ระดับแลคเตทที่สูงขึ้นยังสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการออกกำลังกายอย่าง หนัก และดังนั้นจึงสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่มีพยาธิสภาพ[ 61 ]
การตรวจเลือด
การตรวจเลือดหาค่าแลคเตทนั้นทำขึ้นเพื่อตรวจสอบภาวะสมดุลกรด-ด่างในร่างกายการเก็บตัวอย่าง เลือด เพื่อจุดประสงค์นี้มักเป็นการ เจาะเลือด จากหลอดเลือดแดง (แม้ว่าจะยากกว่าการเจาะเลือดจากหลอดเลือดดำก็ตาม) เนื่องจากระดับแลคเตทในเลือดแดงและเลือดดำแตกต่างกันอย่างมาก และระดับแลคเตทในเลือดแดงนั้นเป็นตัวแทนที่ดีกว่าสำหรับการตรวจนี้
| ขีดจำกัดล่าง | ขีดจำกัดบน | หน่วย | |
|---|---|---|---|
| หลอดเลือดดำ | 4.5 [ 62 ] | 19.8 [ 62 ] | มก./ดล. |
| 0.5 [ 63 ] | 2.2 [ 63 ] | มิลลิโมล/ลิตร | |
| หลอดเลือดแดง | 4.5 [ 62 ] | 14.4 [ 62 ] | มก./ดล. |
| 0.5 [ 63 ] | 1.6 [ 63 ] | มิลลิโมล/ลิตร |
ในระหว่างการคลอดบุตรสามารถวัดระดับแลคเตทในทารกในครรภ์ได้โดยการตรวจเลือดจากหนังศีรษะของทารก
ดูเพิ่มเติม
- หมวดหมู่: เกลือของกรดแลคติก
- หมวดหมู่: เอสเทอร์แลคเตท
- แลคเตทจากภายนอก
- กรดในไวน์
- วงจรอะลานีน
- พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
- ฟันผุ
- MCT1ซึ่งเป็นตัวขนส่งแลคเตท
- กรดไทโอแลคติก
- กรดเมทาคริลิก
ลิงก์ภายนอก
- พลาสติกจากข้าวโพดช่วยชีวิต! เก็บถาวรเมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน 2013 ที่Wayback Machine
- กรดแลคติก: ข้อมูลและแหล่งข้อมูล
- กรดแลคติกไม่ใช่ศัตรูของกล้ามเนื้อ แต่เป็นแหล่งพลังงาน
- Fitzgerald M (26 มกราคม 2010). "ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับกรดแลคติก" . Competitor Running . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 25 สิงหาคม 2018.