Los humanos tienen una larga historia de usar bacterias del ácido láctico. Las vacas fueron domesticadas en el Medio Oriente alrededor de hace 10,000 años durante la era Neolítica, particularmente en Mesopotamia. Los arqueólogos también han encontrado que las personas antiguas en el Medio Oriente consumieron productos lácteos fermentados tan temprano como hace 8,000 años. Cuando la leche se convirtió en uno de nuestros alimentos, nuestros ancestros siempre almacenaban el excedente de leche en ollas de barro. Ellos descubrieron que la leche sabía agria después de un almacenamiento prolongado, y no ocurría diarrea. Estos quesos fueron preservados de generación en generación hasta que Joseph Lister aisló exitosamente las bacterias del ácido láctico en 1878. Esto es la base para cultivar bacterias del ácido láctico puras y producción industrial.
Proceso de fermentación de ácido L-láctico
Ellos tienen dos isómeros, ácido L o D-láctico. Solo el ácido L-láctico no tóxico puede ser usado por nosotros mismos, mientras que los últimos se acumulan en nuestro cuerpo para interrumpir el metabolismo. La mayor parte del ácido láctico en la industria moderna proviene de la fermentación microbiana. La heterofermentación es una combinación de fermentación alcohólica y del ácido láctico. En la práctica, menos de la mitad del sacárido se convierte en ácido láctico. Por lo tanto, no es favorecido en la industria. La homofermentación convierte casi todo el sacárido en ácido láctico, por lo que es altamente favorecido en la fabricación.
Maíz, trigo y almidón de papa son materias primas para la fermentación del ácido láctico. Ellos son hidrolizados en glucosa por enzima o ácido clorhídrico para mejorar la eficiencia en un paso llamado sacarificación. Las bacterias del ácido láctico no pueden sintetizar ciertos aminoácidos y vitaminas, por lo que fuentes de nitrógeno, vitaminas, promotores del crecimiento y oligoelementos también son necesarios. Salvado de arroz, licor de maceración de maíz, y hidrolizado de cabello son materiales auxiliares comunes, naturales y baratos.
El medio de cultivo debe llenar el 80% del tanque. Un espacio de 30-40 cm debe ser dejado en la parte superior para prevenir el desbordamiento de espuma. El exceso de ácido láctico es neutralizado por CaCO₃ para mantener el pH por encima de 5, y ellos contribuyen a la mayoría del CO₂ en el tanque. Ellos necesitan ser liberados al exterior a través de la válvula de escape. La fermentación está completa cuando la concentración de glucosa cae a 1 g/L dentro de 1-3 días. Agregar leche de cal eleva el pH a alrededor de 10, y calentar a 90°C esteriliza la mezcla.
Cristales de lactato de calcio fueron producidos por evaporación al vacío. Lavar en una centrífuga evita que los cristales entren en contacto con agua durante mucho tiempo. Los cristales son disueltos por ácido sulfúrico al 50% para obtener la solución de ácido láctico nuevamente, que es evaporada bajo presión reducida para regenerar cristales puros. Algunos procesos de extracción omiten la cristalización y se añade ácido sulfúrico directamente, y otras compañías usan métodos de intercambio iónico. Sin embargo, la recristalización es el método más común y económico.
Fermentación de ácido L-láctico en alimentos, bebidas
La fermentación de ácido L-láctico es ampliamente usada en alimentos y bebidas, como yogurt, queso, chucrut, encurtidos y otros vegetales fermentados. No produce toxinas pero también sintetiza nutrientes como ácido fólico y vitaminas. Las proteínas y grasas indigeribles son descompuestas en aminoácidos, péptidos y ácidos grasos de cadena corta que son absorbidos más fácilmente. La fermentación de ácido láctico también es un método natural de preservación de alimentos. El ambiente ácido inhibe bacterias dañinas para extender la vida útil. Algunos bacteriocinas también son sintetizadas por las bacterias del ácido láctico para hacerse la especie dominante. Porque las bacteriocinas son antibióticos de amplio espectro sin efectos secundarios, recientemente algunas compañías han comenzado a usarlas para reemplazar conservantes artificiales.
Cuando las personas consumen estos alimentos, las bacterias del ácido láctico se asientan en sus intestinos. El ácido láctico y las bacteriocinas regulan el equilibrio de la flora intestinal para inhibir microorganismos patógenos. Las proteínas para las uniones estrechas también son secretadas por las células epiteliales intestinales para bloquear patógenos y toxinas. Las células inmunitarias intestinales son activadas para combatir patógenos y eliminar factores inflamatorios.
El ácido láctico, un poco de dióxido de carbono, alcohol y ésteres cambian la textura y sabor de los alimentos, especialmente los ésteres de cadena corta que emiten aromas afrutados. Por ejemplo, la caseína coagula en condiciones ácidas y la leche se convierte en un semisólido espeso. La lactosa, que es difícil de digerir para algunas personas, también será hidrolizada durante la fermentación.
Materiales biodegradables: Ácido poliláctico
Cada año, varios cientos de millones de toneladas de polímeros son producidos a partir de petróleo y otros recursos minerales. Porque estos materiales son difíciles de biodegradar en la naturaleza, los plásticos de desecho se acumulan en nuestro entorno. Esto es lo que llamamos "contaminación blanca". Muchos países han promulgado prohibiciones de plásticos, por lo tanto, es urgente encontrar nuevos materiales biodegradables para reemplazar los productos actuales del petróleo para ahorrar recursos no renovables preciosos y reducir la contaminación ambiental.
El ácido poliláctico (PLA) biodegradable es sintetizado a partir de ácido L-láctico natural y no tóxico. Grupos hidroxilo y carboxilo se condensan en polímeros de éster con la ayuda de catalizadores. El PLA resiste el agua y los solventes orgánicos comunes. Su termoplasticidad le permite ser procesado como plástico a altas temperaturas, como por moldeo por soplado, estiramiento y extrusión. Su resistencia, brillo, transparencia y textura son similares al plástico. Bolsas de embalaje, pajillas, vajilla desechable, e incluso ropa ya usan PLA.
Aunque son biodegradables, el PLA no se descompone inmediatamente en la vida diaria. Todavía toma 6 meses para la descomposición del PLA enterrado en el suelo. El carbono, hidrógeno y oxígeno son los únicos elementos, por lo tanto, los productos finales son solo agua y dióxido de carbono que son absorbidos por el suelo directamente. Ellos no se liberan en la atmósfera.
Buena biocompatibilidad los hace populares en el campo médico. El PLA es combinado con otros materiales para formar estructuras ricas en microporos, como andamios, tornillos y suturas quirúrgicas. Los tejidos crecen en sus superficies y dentro para descomponerlos gradualmente en ácido L-láctico. Cuando son completamente comidos por nuestro cuerpo, la herida está sanada. Evita remover el implante nuevamente.