Acido Lattico: Proprietà, Produzione e Applicazioni
L'acido lattico, noto anche come acido 2-idrossipropanoico e con formula chimica CH3CHOHCOOH, è una molecola che può esistere in diverse forme: destrogira (D), levogira (L) e racemica (D-L).
Produzione dell'Acido Lattico
La forma D dell'acido lattico si ottiene per risoluzione del racemo presente in natura o tramite processi biotecnologici a partire dal glucosio, grazie all'azione del Lactobacillus leichmannii.
La forma L, invece, si ritrova in piccole quantità nel sangue, nel fluido muscolare (dove aumenta dopo l'attività fisica), nel fegato, nel timo, nei reni e nel liquido amniotico.
Il racemo, infine, è presente nel latte, nella melassa, nei succhi di frutta, nella birra, nell’oppio, nei vini e in numerose piante, specialmente durante la germinazione. Esso si ottiene per fermentazione lattica a caldo da carboidrati, ad opera di numerosi microrganismi. La produzione commerciale avviene tramite fermentazione di siero di latte, patate, melassa e amido di grano.
Applicazioni Industriali e Alimentari
L'acido lattico trova impiego in un vasto spettro di attività industriali. Viene utilizzato nei bagni di colorazione e come mordente nella stampa di tessuti di lana, nonché come solvente per coloranti insolubili in acqua.
Nell'industria alimentare, è impiegato nella preparazione e confezione di formaggi e bibite. Trova applicazione anche nel trattamento di alcuni lieviti e dei pellami.
Inoltre, l'acido lattico e i suoi sali (come il lattato di sodio, potassio, calcio e ferroso) sono ampiamente usati come additivi nell'industria alimentare con diverse funzioni:
- Conservante naturale: Aiuta a prolungare la durata di conservazione di alimenti come yogurt, prodotti da forno e verdure in salamoia.
- Aromatizzante: Conferisce un particolare aroma e contribuisce a definire il gusto unico di molti cibi.
- Regolatore di pH: Agisce come tampone, mantenendo la stabilità dell'acidità nei prodotti alimentari.
- Antibatterico: Possiede proprietà antibatteriche, utili ad esempio nella disinfezione delle confezioni di carne e pesce.
Grazie alla sua produzione da colture di Lactobacillus e Streptococcus, l'acido lattico è una sostanza adatta anche alla dieta vegana, poiché spesso prodotto da verdure fermentate, cereali e legumi. Tuttavia, in alcuni paesi, la produzione artificiale può coinvolgere fonti animali.
In confronto all'acido citrico, l'acido lattico ha un impatto inferiore sull'acidità percepita in bocca a parità di effetto acidificante, rendendolo ideale per alimenti in cui si desidera preservare il sapore originale.
Acido Lattico in Medicina e Cosmetica
In campo medico, l'acido lattico viene impiegato come antisettico e antifermentativo intestinale, oltre che per l'irrigazione dei tessuti. Rappresenta inoltre un forte stimolo per la secrezione di ormoni anabolici come la somatotropina (ormone della crescita) e il testosterone.
Nel settore cosmetico, l'acido lattico è utilizzato come regolatore dell'equilibrio idrolipidico della pelle. Possiede un'azione esfoliante, disinfettante e rinnovatrice, risultando ideale per pelli acneiche. Aiuta a rendere meno visibili cicatrici, macchie scure e rughe, stimolando la rigenerazione della pelle invecchiata e danneggiata e favorendo il normale ricambio cellulare.
Metabolismo e Fatica Muscolare
L'acido lattico si forma come prodotto finale della glicolisi anaerobica, attraverso la riduzione dell'acido piruvico da parte del nicotinammideadenindinucleotide ridotto (NADH), coenzima della latticodeidrogenasi. Questa reazione è fondamentale perché rigenera il NAD ossidato, necessario per il proseguimento del processo glicolitico.
È importante sfatare il mito secondo cui l'acido lattico sia prodotto esclusivamente durante l'attività fisica. Esso è una molecola prodotta durante il metabolismo degli zuccheri e, all'interno della cellula, si dissocia in ioni idrogeno (H⁺) e ione lattato (La⁻).
Quando c'è un bilanciamento tra la produzione e lo smaltimento, i livelli di acido lattico nel sangue rimangono stabili. Tuttavia, durante uno sforzo intenso e prolungato, la produzione aumenta e l'accumulo di questa sostanza causa ricadute metaboliche, come il cambiamento del pH attorno alla fibra muscolare. Questo abbassamento del pH, dovuto alla presenza degli ioni H⁺, è uno dei principali responsabili dell'insorgenza della fatica muscolare, poiché induce l'organismo a rallentare o bloccare le reazioni enzimatiche che portano alla contrazione muscolare, limitando la capacità di sostenere lo sforzo ad alta intensità.
I sintomi associati all'acido lattico non devono essere confusi con l'indolenzimento muscolare a insorgenza ritardata (DOMS).
Il CICLO di CORI -Biochimica Lezione 17
Soglia Anaerobica e Allenamento
Il livello di acido lattico al quale la sua produzione supera la capacità di smaltimento dell'organismo è definito soglia anaerobica. Superata questa soglia, i livelli di acido lattico nel sangue iniziano ad aumentare significativamente.
Uno degli obiettivi principali per migliorare le prestazioni nelle gare anaerobico-lattacide è proprio il miglioramento della soglia anaerobica. Questo si ottiene attraverso diversi meccanismi:
- Miglioramento delle capacità tampone della fibra muscolare.
- Potenziamento delle capacità tampone del sangue.
- Aumento dei carrier per il lattato, molecole che facilitano l'uscita dell'acido lattico dalla fibra muscolare e il suo riversamento nel sangue, dove i tamponi ne neutralizzano l'effetto acidificante.
Tipologie di allenamento come il Fartlek e l'allenamento intermittente, che stimolano la soglia anaerobica lavorando appena al di sopra o al di sotto di essa, spingono l'organismo a migliorare le capacità tampone e di smaltimento dell'acido lattico, permettendo all'atleta di tollerare livelli maggiori.
Storia e Curiosità sull'Acido Lattico
L'acido lattico deve il suo nome al chimico svedese Carl Wilhelm Scheele, che isolò questa molecola da campioni di latte inacidito. Il gusto acido e la sua presenza nel latte furono all'origine della denominazione.
Circa cinquant'anni dopo, nel 1833, venne definita la sua formula chimica (C₃H₆O₃). I primi studi approfonditi sull'acido lattico e sul metabolismo degli zuccheri furono condotti da Archibald V. Hill e Otto Meyerhof, che per questo lavoro vinsero il Premio Nobel per la medicina nel 1922.
La dissociazione dell'acido lattico in ioni idrogeno (H⁺) e ione lattato (La⁻) fu alla base di scoperte fondamentali, inclusa la comprensione della fatica muscolare, dove lo ione idrogeno gioca un ruolo cruciale nella regolazione dell'acidità del sangue.
L'unità di misura comunemente utilizzata per stimare la quantità di acido lattico nel sangue è il mmol/l (millimoli per litro). Una mmol di acido lattico corrisponde a circa 0,09 grammi. A riposo, i livelli di acido lattico nel sangue si aggirano tra 1 e 2 mmol/l (circa 0,1-0,2 g/l), mentre dopo uno sforzo molto intenso possono raggiungere i 25-30 mmol/l (circa 2,2-2,6 g/l).
Il Caso del Pesto Alla Genovese
Un esempio pratico dell'importanza dell'acido lattico e dei suoi derivati nell'industria alimentare riguarda il pesto alla genovese. Il basilico, ingrediente principale, tende ad ossidarsi rapidamente una volta tagliato, portando a un annerimento della salsa.
Questo processo è causato dall'enzima polifenol ossidasi (PPO), che ossida i composti fenolici delle piante, formando melanine responsabili del cambiamento di colore. Oltre a un aspetto poco appetitoso, l'ossidazione limita la conservabilità del prodotto.
Per prevenire questo fenomeno, l'industria alimentare spesso aggiunge antiossidanti. L'acido ascorbico (vitamina C), ad esempio, è comunemente aggiunto a molti pesti commerciali (spesso indicato come E300). La sua assenza in un pesto acquistato ha portato all'annerimento e al deterioramento del sapore, come descritto in un'esperienza personale. La presenza di antiossidanti, come l'acido ascorbico, garantisce il mantenimento del colore verde brillante e la qualità del prodotto.
Sebbene l'uso di additivi possa suscitare perplessità, è importante considerare che, per garantire la comodità e la conservazione del cibo pronto, l'accettazione di alcuni additivi diventa necessaria, a meno che non si opti per la preparazione casalinga.
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