يتم إنتاج حمض اللاكتيك عن طريق العضلات أثناء ممارسة التمارين الرياضية الشاقة، مما يسبب التعب. ويوجد أيضًا في الأطعمة المخمرة مثل الزبادي ويستخدم في منتجات العناية بالبشرة للتقشير.
| اسم الأيوباك | 2-حمض الهيدروكسي بروبانويك |
| الصيغة الجزيئية | C3H6O3 |
| CAS رقم | 50-21-5 |
| المرادفات | حمض الحليب، حمض 2-هيدروكسي بروبيونيك، حمض اللاكتيك دي إل |
| إنتشي | InChI=1S/C3H6O3/c1-2(4)3(5)6/h2.4H,1H3,(H.5.6) |
خصائص حمض اللبنيك
صيغة حمض اللاكتيك
الصيغة الكيميائية لحمض الحليب هي C3H6O3. ويتكون من ثلاث ذرات كربون وست ذرات هيدروجين وثلاث ذرات أكسجين. تمثل هذه الصيغة ترتيب وأنواع الذرات الموجودة في جزيء حمض الحليب.
الكتلة المولية لحمض اللاكتيك
تبلغ الكتلة المولية لحمض الحليب حوالي 90.08 جرامًا لكل مول. ويتم حسابه عن طريق إضافة الكتل الذرية لجميع الذرات الموجودة في جزيء حمض الحليب.
نقطة غليان حمض اللاكتيك
تبلغ درجة غليان حمض اللبنيك حوالي 122 إلى 135 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يتغير حمض الحليب من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. يمكن أن تختلف نقطة الغليان اعتمادًا على نقاء وتركيز حمض الحليب.
نقطة انصهار حمض اللاكتيك
تبلغ درجة انصهار حمض الحليب حوالي 17 إلى 18 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يخضع حمض الحليب لمرحلة تغير من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. قد تختلف نقطة الانصهار قليلاً اعتمادًا على الشكل المحدد لحمض الحليب.
كثافة حمض اللاكتيك جم/مل
تبلغ كثافة حمض الحليب حوالي 1.2 جرام لكل مليلتر (جم / مل). تشير قيمة الكثافة هذه إلى كتلة حمض الحليب الموجود في حجم معين. هذه خاصية مهمة تستخدم لتحديد تركيز محاليل حمض الحليب.
الوزن الجزيئي لحمض اللاكتيك
يبلغ الوزن الجزيئي لحمض الحليب حوالي 90.08 جرامًا لكل مول. وهو يمثل مجموع الأوزان الذرية لجميع الذرات الموجودة في جزيء حمض الألبان. يستخدم الوزن الجزيئي في الحسابات والتحليلات الكيميائية المختلفة.
هيكل حمض اللبنيك
يحتوي حمض اللاكتيك على بنية تتكون من ثلاث ذرات كربون مرتبطة ببعضها البعض في سلسلة، مع مجموعة الهيدروكسيل (-OH) المرتبطة بذرة كربون واحدة ومجموعة الكربوكسيل (-COOH) المرتبطة بذرة كربون أخرى. هذا الهيكل هو المسؤول عن الخصائص الحمضية لحمض الحليب.
ذوبان حامض اللبنيك
حمض اللبنيك قابل للذوبان في الماء ويشكل محلول واضح عديم اللون. يذوب بسهولة بسبب قدرته على تكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء. يمكن أن تختلف قابلية ذوبان حمض الحليب اعتمادًا على عوامل مثل درجة الحرارة والتركيز.
| مظهر | سائل عديم اللون |
| جاذبية معينة | 1.2 جرام/مل |
| لون | عديم اللون |
| يشم | رائحة حمضية قليلا |
| الكتلة المولية | 90.08 جرام/مول |
| كثافة | 1.2 جرام/مل |
| نقطة الانصهار | 17-18 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 122-135 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | 79 درجة مئوية |
| الذوبان في الماء | قابل للامتزاج بالكامل |
| الذوبان | قابل للذوبان في الإيثانول والماء والأثير |
| ضغط البخار | 3.03 ملم زئبق عند 25 درجة مئوية |
| كثافة بخار | 2.55 (الهواء=1) |
| pKa | 3.86 |
| الرقم الهيدروجيني | حوالي 2.4-3.4 |
سلامة حمض اللاكتيك ومخاطره
يشكل حمض الحليب بعض المخاوف والمخاطر المتعلقة بالسلامة. يعتبر مهيجًا خفيفًا للجلد والعينين والجهاز التنفسي. الاتصال المباشر قد يسبب تهيج واحمرار وعدم الراحة. تناول حمض الحليب المركز يمكن أن يسبب آلام في البطن والغثيان والقيء. من المهم التعامل مع حمض الحليب بعناية واستخدام تدابير الحماية المناسبة، مثل القفازات والنظارات الواقية. في حالة ملامسته للجلد أو العينين، يوصى بشطفه بكمية كبيرة من الماء. بالإضافة إلى ذلك، يجب توفير تهوية كافية عند العمل مع حامض الحليب لتجنب استنشاق الأبخرة.
| رموز الخطر | أكال (C)، مهيج (Xi) |
| وصف الأمان | ارتداء القفازات الواقية وحماية العين/الوجه. تجنب استنشاق الأبخرة. تجنب إطلاقها في البيئة. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | UN3265 |
| رمز النظام المنسق | 2918.12.00 |
| فئة الخطر | الفئة 8 (تآكل) |
| مجموعة التعبئة | جنرال الكتريك الثالث |
| تسمم | يعتبر حمض اللاكتيك ذو سمية حادة منخفضة. هذا يمكن أن يسبب تهيج وحروق في الجلد والعينين. استنشاق الأبخرة قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي. تناول حمض الحليب المركز قد يسبب تهيج الجهاز الهضمي. يجب اتباع احتياطات التعامل والسلامة المناسبة لتقليل المخاطر المحتملة. |
طرق تصنيع حمض اللاكتيك
هناك عدة طرق لتجميع حمض الحليب.
الطريقة الشائعة هي تخمير الكربوهيدرات بواسطة بكتيريا حمض الحليب. خلال هذه العملية، تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل السكريات، مثل الجلوكوز أو اللاكتوز، إلى حمض الحليب من خلال التمثيل الغذائي اللاهوائي. يحدث هذا التخمر بشكل طبيعي في الأطعمة مثل الزبادي، ومخلل الملفوف، والمخللات.
تتضمن الطريقة الأخرى التخليق الكيميائي باستخدام الأسيتالديهيد كمادة أولية. يتفاعل الأسيتالديهيد مع أيونات السيانيد، مما يؤدي إلى تكوين اللاكتونيتريل. ثم يحدث التحلل المائي، مما يؤدي إلى تحويل اللاكتونيتريل إلى حمض الحليب. تتطلب هذه الطريقة التعامل الدقيق والتحكم في ظروف التفاعل.
يعمل العلماء بنشاط على إنتاج حمض الألبان من خلال تقنيات الهندسة الحيوية عن طريق التعديل الوراثي للبكتيريا مثل الإشريكية القولونية. يقومون بتعديل هذه البكتيريا بحيث تفرز إنزيمات تحول الجلوكوز أو السكريات الأخرى إلى حمض الحليب. تسمح هذه الطريقة بإنتاج حمض الألبان على نطاق أوسع وبتحكم أفضل في العملية.
يُشتق حمض اللاكتيك من الموارد المتجددة مثل الذرة أو قصب السكر عن طريق التحلل الكيميائي للنشا أو السليلوز الموجود في هذه المواد النباتية إلى جلوكوز. ثم يقوم العمل الميكروبي أو الأنزيمي بتخمير الجلوكوز إلى حمض الحليب.
كل من هذه الأساليب لها مزاياها وقيودها من حيث التكلفة وقابلية التوسع والأثر البيئي. يعتمد اختيار طريقة التوليف على التطبيق المحدد والخصائص المرغوبة لحمض الألبان.
استخدامات حمض اللاكتيك
يجد حمض الحليب العديد من التطبيقات في مختلف الصناعات. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة:
- صناعة الأغذية والمشروبات: يعمل حمض الحليب كمادة حافظة طبيعية ومنظم للحموضة ومحسن للنكهة في المنتجات الغذائية مثل الألبان والمخبوزات والمشروبات. فهو يساهم في الطعم المنعش للزبادي ويضفي نكهة حامضة على خبز العجين المخمر.
- صناعة الأدوية: يساهم حمض الحليب بشكل فعال في إنتاج المنتجات الصيدلانية، بما في ذلك الأدوية والمراهم والكريمات. وهو بمثابة ضابط درجة الحموضة ومثبت في التركيبات، مما يحسن فعاليتها ومدة صلاحيتها.
- العناية بالبشرة ومستحضرات التجميل: حمض الحليب هو عنصر أساسي في منتجات العناية بالبشرة بسبب خصائصه المقشرة. يساعد على إزالة خلايا الجلد الميتة، مما يعزز بشرة أكثر نعومة وإشراقاً. الكريمات والمستحضرات المضادة للشيخوخة تستخدمه بشكل فعال كعنصر.
- صناعة النسيج: في صناعة النسيج، يشارك حمض الحليب بشكل فعال في الصباغة وينظم درجة الحموضة أثناء عمليات الصباغة والطباعة. يساعد على تحسين ثبات اللون وتغلغل الصبغة.
- البلاستيك الحيوي: حمض الحليب هو مقدمة لإنتاج البوليمرات القابلة للتحلل مثل حمض الحليب المتعدد (PLA). تستخدم الشركات PLA على نطاق واسع في مواد التعبئة والتغليف وأدوات المائدة التي تستخدم لمرة واحدة وغيرها من المنتجات الصديقة للبيئة.
- منتجات التنظيف: تستخدم منتجات التنظيف حمض الحليب كمطهر طبيعي قوي وعامل إزالة الترسبات الكلسية. فهو يساعد على إزالة الرواسب المعدنية والبقع من الأسطح، مما يجعله بديلاً صديقًا للبيئة للمواد الكيميائية القاسية.
- التطبيقات الصناعية: يعمل حمض الحليب كمادة خام لتخليق العديد من المواد الكيميائية، بما في ذلك اللاكتات والمذيبات والمواد البلاستيكية القابلة للتحلل.
إن الطبيعة المتنوعة لحمض الألبان تجعله عنصرًا قيمًا في مختلف الصناعات، مما يساهم في تطوير منتجات مستدامة وعملية.
أسئلة:
س: ما هو حمض اللاكتيك؟
ج: حمض الحليب هو مركب تنتجه العضلات أثناء ممارسة التمارين الرياضية المكثفة أو من تخمير السكريات بواسطة الكائنات الحية الدقيقة، ويوجد في الأطعمة المخمرة مثل الزبادي.
س: أين يحدث تخمر حمض اللاكتيك؟
ج: يحدث التخمر الحمضي للحليب في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية، بما في ذلك البكتيريا والفطريات وخلايا العضلات الخاصة بنا.
س: ما هو التخمر اللبني؟
ج: تخمر حمض الحليب هو عملية استقلابية تحول السكريات إلى حمض اللاكتيك، وتحدث في غياب الأكسجين، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة.
س: ما هو استخدام حمض اللاكتيك؟
ج: يساهم حمض الحليب في الشعور بالتعب وآلام العضلات، وينظم مستويات الحموضة في الجسم، ويتوسط المسارات البيوكيميائية المختلفة.
س: ما هو الاستخدام التجاري لتخمر حمض اللاكتيك؟
ج: يُستخدم التخمر الحمضي للحليب تجارياً في إنتاج الزبادي والمخلل الملفوف والمخللات وغيرها من الأطعمة المخمرة.
س: كيف تتخلصين من حمض اللاكتيك؟
ج: يمكن أن تساعد التمارين الخفيفة والترطيب الكافي والتمدد في إزالة حمض اللاكتيك من العضلات وتكسيره.
س: أين يوجد حمض اللاكتيك؟
ج: يوجد حمض الحليب في مصادر طبيعية مختلفة، مثل منتجات الألبان والأطعمة المخمرة وعضلات الحيوانات.
س: كيفية تقليل حمض اللاكتيك في الجسم؟
ج: لتقليل تراكم حمض الحليب، يمكن للمرء أن يدمج إجراءات الإحماء والتهدئة المناسبة، والحفاظ على نظام غذائي متوازن، وزيادة شدة التمرين تدريجيًا مع مرور الوقت.