Jak ostatnio wspomniałem, jednym z głównych produktów fermentacji mlekowej jest kwas mlekowy, czyli (mówiąc bardziej ściśle) kwas 2-hydroksypropanowy. Myliłby się jednak ten, kto uważałby, że produkty mleczne to jedyne miejsce, gdzie możemy spotkać ten związek.
Wiemy już z zeszłotygodniowego tekstu, że kwas mlekowy powstaje w wyniku działania bakterii mlekowych, ale te mikroorganizmy nie samym mlekiem żyją. Chętnie metabolizują także cukry obecne choćby w warzywach, co pozwala nam robić… kiszonki! Tak, kochani wielbiciele małosolnych, kiszonej kapusty, kiszonych buraków, pomidorów, buraków, marchwi lub cytryn (serio, też się je kisi), zresztą, teoretycznie cokolwiek ma w sobie cukry proste lub dwucukry może „skisnąć” przy udziale bakterii mlekowych. Jedząc kiszonki spożywamy i bakterie mlekowe i sam kwas mlekowy.
[LHcheM, via Wikimedia Commons]
Bakterie mlekowe są wszędobylskie, choć są miejsca gdzie jest ich szczególnie dużo. Należą do nich jelita ssaków, a więc i człowieka. Większość bakterii, klasyfikowanych jako probiotyczne, a będących pożądanymi mieszkańcami końcowych odcinków naszego układu pokarmowego, to właśnie bakterie kwasu mlekowego, które wspomagają nas w trawieniu pokarmów, przy okazji wytwarzając wiele cennych związków, np. niektóre witaminy (z tego samego powodu kiszonki są takie zdrowe).
Ale nie tylko komórki bakteryjne są w stanie produkować kwas mlekowy. Także komórki naszych mięśni w warunkach niedoboru tlenu pozyskują energię w procesie utleniania glukozy, ale nie, jak to zwykle bywa, do dwutlenku węgla a właśnie do kwasu mlekowego. Gromadzenie się kwasu mlekowego w mięśniach jest bezpośrednią przyczyną nieprzyjemnych doznań, które potocznie nazywamy „zakwasami”. Jego nadmiar bywa usuwany nie tylko z moczem ale i potem, co nadaje mu intensywniejszy niż zwykle zapach i, niestety, przyciąga komary i inne gryząco-kłujące owady.
Kwas mlekowy, stosowany w różnych stężeniach i stopniu czystości, jest wykorzystywany w przemyśle spożywczym (jako dodatek E270), przy garbowaniu skór, ale także w przemyśle włókienniczym. Ale rosnące zainteresowanie i zwiększająca się produkcja tego związku w ostatnich kilku-kilkunastu latach są spowodowane zastosowaniem go do produkcji polimeru – poli(kwasu mlekowego) czyli polilaktydu (PLA).
W warunkach podwyższonej temperatury kwas mlekowy może reagować „sam ze sobą”, to znaczy jego grupa karboksylowa (-COOH) może wejść w reakcję z grupą hydroksylową (-OH) innej cząsteczki kwasu mlekowego (jest to przykład klasycznej reakcji estryfikacji). Jednocześnie grupa karboksylowa tej drugiej cząsteczki reaguje z grupą hydroksylową pierwszej i powstaje związek cykliczny (o zamkniętej cząsteczce), zwany laktydem. Dalsza obróbka termiczna laktydu prowadzi do powstania długich łańcuchów połączonych ze sobą wiązaniem estrowym cząsteczek kwasu mlekowego, tworząc wspomniany polilaktyd.
[Rifleman 82, Public domain, via Wikimedia Commons]
Trzy cechy polilaktydu przyczyniły się do jego popularności. Po pierwsze jest tani i możliwy do otrzymania z surowców odnawialnych (generalnie z różnych bogatych w cukry części roślin). Po drugie jest łatwy w obróbce, mięknie i daje się w formować w temperaturze już powyżej 173ºC (dlatego cenią go użytkownicy drukarek 3D). Po trzecie jest biodegradowalny, a więc w przeciwieństwie do wielu innych tworzyw łatwo ulega rozkładowi w środowisku (w ciągu kilku miesięcy, a nie dziesiątek czy setek lat).
To wszystko sprawia, że mamy biodegradowalne sztućce jednorazowe, torebki „foliowe” i butelki. Jakkolwiek ich popularność sprawia trochę problemów, ponieważ jako odpady często lądują w tych samych pojemnikach, co tworzywa niebiodegradowalne, a które mogą być poddane recyklingowi. Obecność polilaktydu wymusza dodatkowe sortowanie tych odpadów, które nie zawsze jest skuteczne, a to obniża jakość tworzywa po recyklingu.
[Elke Wetzig (elya) via Wikimedia Commons]
Trzeba też pamiętać, że polilaktyd nie jest odporny na dłuższy kontakt z wodą, a więc opakowania z tego tworzywa nie nadają się do wielodniowego przechowywania wilgotnego lub płynnego pożywienia. Jakkolwiek ta cecha może się okazać korzystna, nie tylko na sam fakt ułatwionego rozkładu polilaktydu w środowisku.
Polilaktyd jest również resorbowalny w organizmie człowieka, a więc może być stopniowo przez niego wchłonięty i następnie wydalony (jako kwas mlekowy) z organizmu. To sprawia, ze polilaktyd może być stosowany do wytwarzania tymczasowych implantów, które wprowadzone do organizmu, nie muszą być potem usuwane, bo się wchłoną. Z tego samego powodu z polilaktydu produkuje się rozpuszczalne… nici chirurgiczne! A więc jak obiecałem dotarliśmy do tytułowych nici, które można zrobić z mleka. Oczywiście wymaga to trochę pracy (szczególnie ze strony małych bakterii a potem „nieco” większych chemików), ale przyznajcie, że efekt wart jest zachodu. W końcu zdejmowanie szwów to nic przyjemnego. A jeśli same się wchłoną, problem znika.
Tak sobie myślę, że nasz kwas mlekowy czasem może być przyczyną bólu („zakwasy”) a czasem pozwala go oszczędzić (kiedy unikniemy bolesnego zabiegu usunięcia implantu lub szwów). Ciekawe, prawda…?
Wojciech Smułek