Ácidos lácticos

Ácidos lácticos

El ácido láctico, o su forma ionizada, el lactato (del lat.

lac, lactis, leche), también conocido por su nomenclatura

oficial ácido 2-hidroxi-propanoico o ácido α-hidroxi-

propanoico, es un compuesto químico que desempeña

importantes roles en diversos procesos bioquímicos,

como la fermentación láctica. Es un ácido carboxílico,

con un grupo hidroxilo en el carbono adyacente al grupo

carboxilo, lo que lo convierte en un ácido α-hidroxílico

(AHA) de fórmula H3C-CH(OH)-COOH (C3H6O3)..

Que es el acido lactico

El ácido láctico es quiral, por lo que se pueden

encontrar dos enantiómeros (isómeros ópticos).

Uno es el dextrógiro ácido D-(-)-láctico o d-

ácido láctico (en este caso, el ácido (R)-láctico]];

el otro es el levógiro ácido L-(+)-láctico o ℓ-

ácido láctico (en este caso, ácido (S)-láctico), que

es el que tiene importancia biológica. La mezcla

racémica (cantidades idénticas de estos isómeros)

se llama d,ℓ-ácido láctico.

Importancia biológica El ácido ℓ-láctico se produce a partir del ácido pirúvico a través de

la enzima lactato deshidrogenasa (LDH) en procesos de fermentación. El lactato se produce constantemente durante el metabolismo y sobre todo durante el ejercicio, pero no aumenta su concentración hasta que el índice de producción no supere al índice de eliminación de lactato. El índice de eliminación depende de varios factores, como por ejemplo: transportadores monocarboxilatos, concentración de LDH y capacidad oxidativa en los tejidos. La concentración de lactatos en la sangre usualmente es de 1 o 2 mmol/l en reposo, pero puede aumentar hasta 20 mmol/l durante un esfuerzo intenso. Se debe considerar, que a PH fisiológico en el cuerpo humano, es decir 7.35, se encuentra sólo en su forma disociada, es decir, como lactato y no como ácido.

Importancia biológica

El aumento de la concentración de lactatos ocurre

generalmente cuando la demanda de energía en tejidos

(principalmente musculares) sobrepasa la disponibilidad de

oxígeno en sangre. Bajo estas condiciones la piruvato

deshidrogenasa no alcanza a convertir el piruvato a Acetil-Co

A lo suficientemente rápido y el piruvato comienza a

acumularse. Esto generalmente inhibiría la glucólisis y

reduciría la producción de Adenosín trifosfato (ATP, sirve

para acumular energía), si no fuera por que la lactato

deshidrogenasa reduce el piruvato a lactato:

+

En medicina

En medicina es uno de los compuestos de solución láctica de

Ringer, que es una solución que se inyecta introvenosamente

a las personas cuando han sufrido una pérdida de sangre a

causa de un traumatismo, cirugía o quemadura. El lactato

está compuesto por 129 mmo/lt de Na, 109 mmol/lt de

cloro y 28 mmol/lt de lactato. Es una solución que se usa con

la salina fisiológica (0.9%) para recuperar volumen. La

diferecia de iones fuertes hace que el hartman (Lactato

ringer) sea utilizado por algunos como terapìa en

hipovolemia. No obstante por tener menos tonicidad

(osmolaridad menor que la salina) algunos prefieren la salina.

Ejercicio y lactato Durante el ejercicio intenso, cuando hay demasiada demanda de energía, el

lactato se produce más rápidamente que la capacidad de los tejidos para eliminarlo y la concentración de lactato comienza a aumentar. Es un proceso benéfico, porque la regeneración de NAD+ asegura que la producción de energía continúe y así también el ejercicio.

Al contrario de lo que mucha gente cree, el incremento de la cantidad de lactato no es causante directo de la acidosis ni es responsable de las agujetas. Esto se debe a que el ácido láctico no es capaz de liberar el catión hidrógeno y en segundo lugar porque la acidez del lactato (ácido láctico) no se encuentra en estado ácido, sino en su forma base, como lactato. Análisis de la ruta glucolítica indica que no hay suficientes cationes hidrógenos presentes como para formar ácido láctico o cualquier otro tipo de ácido. Para destacar, a PH fisiológico a nivel de la célula muscular (miocito), y de acuerdo al PKa ácido del ácido láctico (pka:3.86), lo que se va a encontrar es la base: el lactato, y no el ácido láctico, debido a que estará totalmente disociado en estas condiciones.

Ejercicio y lactato La acidosis que muchas veces se asocia a la producción de lactato

durante ejercicios extremos proviene de una reacción completamente distinta y separada. Cuando se hidroliza (se "separa" en agua) el ATP se libera un catión hidrógeno. Este catión es el principal responsable de la disminución del pH. Durante ejercicios intensos el metabolismo oxidativo (aerobiosis) no produce ATP tan rápido como lo demanda el músculo. Como resultado la glucólisis se transforma en el principal productor de energía y puede producir ATP a altas velocidades. Debido a la gran cantidad de ATP producido e hidrolizado en tan poco tiempo, los sistemas buffer de los tejidos se ven agotados, causando una caída del pH y produciendo acidosis. Éste es uno de los factores, entre tantos, que contribuye al dolor muscular agudo experimentado poco después del ejercicio intenso.

Ocurrencia

Es encontrado en el jugo de la carne, en la leche ácida, en los

músculos y en algunos órganos de algunas plantas o animales.

Suele mencionarse como origen de las agujetas, el dolor

muscular provocado por el ejercicio repentino sin tener

costumbre o previo calentamiento. (ver importancia

biológica).

Aplicaciones y

usos:

Cosmética

Se utiliza como la alternativa más amplia al uso de la glicerina

como suavizante. Es usado principalmente como químico

anti-edad para suavizar contornos; reducir el daño producido

por la luz solar; para mejorar la textura y el tono de la piel, y

el aspecto en general.

Sin embargo deben tomarse serias precauciones al utilizar

cosméticos con ácido láctico, porque aumentan la

sensibilidad a los rayos ultravioleta del sol.

Alimentos

El ácido láctico es utilizado en varios productos como

regulador de acidez. Aunque puede obtenerse de la lactosa

(azúcar de la leche), la mayor parte del ácido láctico

empleado comercialmente deriva del uso de bacterias como

la Bacillus acidilacti, Lactobacillus delbrueckii o Lactobacillus

bulgaricus para fermentar fuentes de carbohidratos como la

maicena y las patatas. Así, lo que comúnmente se denomina

"leche ácida" en alimentos vegetarianos o veganos tienen

ácido láctico como ingrediente.

Curiosidades

El ácido láctico, uno de los dos primeros ácidos conocidos,

fue descubierto por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele,

con leche en polvo.

En la fibra muscular, en condiciones de ejercicio intenso,

se produce lactato y no ácido láctico, debido al PKa y al PH

celular.

En los ejercicios de baja intensidad Cuando iniciamos una actividad de baja intensidad, el organismo

inicia la obtención de energía inmediatamente por el proceso láctico, pero en pocos segundos necesitara reponer las cantidades de ATP-PC acumuladas, inicialmente activa el sistema láctico que quemara la glucosa de forma anaeróbica y se inicia la acumulación de lactato en el organismo, si el ejercicio es de baja, el mismo organismo utiliza este lactato para crear nueva glucosas mediante la oxidación a piruvato luego se transforma a CO2 y H2O, y el lactato remanente es tomado por el hígado para formar glucosa que puede ser reconvertida a glucógeno o liberada en la sangre. La acumulación de lactato medida en sangre en ejercicio de baja intensidad estar por debajo de los 4 mMol/L , siendo la franja de 3 a 4 la mas usual. Este tipo de ejercicio de baja intensidad se denomina aeróbico ligero, aeróbico uno o resistencia de intensidad baja.

En ejercicios de intensidad media

Cuando el ejercicio requiere de un suministro de energía alto, el sistema

aeróbico necesita de la ayuda del sistema anaeróbico láctico para aportar la energía necesaria para mantener esa intensidad. La colaboración entre los dos sistemas provoca que el organismo no sea capaz de liberarse de todo el ácido láctico durante demasiado tiempo. Pero puede permanecer bajo el umbral de la perdida de equilibro entre la producción (Lp) y el catabolismo (Lc) durante bastante tiempo, autores afirman que un adulto entrenado hasta de una hora de duración.

En estos ejercicios de intensidad media, también llamados aeróbicos medios o aeróbico dos o umbral anaeróbico, la acumulación de lactato en sangre es de unos 2-4 mMol/L, siendo el objetivo de estos ejercicios permanecer en estas cifras durante su proceso.

En ejercicios de alta intensidad

Cuando la intensidad es alta, el organismo necesita que gran parte de la energía se genere de forma rápida, para ello tira tanto del sistema anaeróbico láctico como del aeróbico, pero a diferencia de las intensidades medias, el aporte por la vía anaeróbica es más alto, por lo que el organismo poco a poco va aumentando la cantidad de lactato en el cuerpo. Hasta que los procesos que generan esta acumulación impiden continuar a esta intensidad. En un trabajo continuo, autores afirman, que alrededor los quince minutos de alta intensidad es el valor medio. Pero esta en función de las capacidades de catabolizar ese ácido láctico extra, y de la capacidad del deportista de aguantar ciertas acumulaciones.

En ejercicios de muy alta intensidad

Cuando los requerimientos energéticos son muy altos, la

única forma que tiene el organismo de suministrar

rápidamente esa energía es por medio la glucólisis

anaeróbica, siendo el porcentaje aeróbico mínimo. Por lo que

prácticamente todo el ácido láctico es acumulado en el

organismo. De seguir a esa intensidad en menos de dos

minutos la acumulación láctica impedirá la continuación del

ejercicio.

PRODUCCIÓN BIOTECNOLÓGICA DE

ÁCIDO LÁCTICO

El ácido láctico tiene un amplio rango de aplicaciones en la

industria alimenticia, química, farmacéutica, química y

cosmética, entre otras. Recientemente se ha acelerado la

investigación en L (+) y D (-), ácido láctico, por vía

biotecnológica, debido a su posibilidad de transformación en

poli-láctico biodegradable (PLA). Los esfuerzos en la

investigación del ácido láctico, están enfocados a disminuir

los costes de producción a través de nuevos sustratos, nuevas

tecnologías de fermentación y separación, y nuevos

microorganismos capaces de alcanzar altas concentraciones

de ácido láctico, altos rendimientos y altas productividades.

USOS Y ESPECIFICACIONES El ácido láctico y sus derivados como sales y ésteres son ampliamente

utilizados en la industria alimenticia, química, farmacéuticas, del plástico, textil, la agricultura, alimentación animal entre otros.

En la industria alimenticia se usa como acidulante y conservante. Las industrias químicas lo utilizan como solubilizador y como agente controlador de pH. En la producción de pinturas y resinas, puede ser utilizado como solvente biodegradable. En la industria de plásticos es utilizado como precursor del ácido poliláctico (PLA), un polímero biodegradable con interesantes usos en la industria y la medicina; se considera ésta la principal aplicación del ácido y la causa por la cual a aumentado considerablemente su demanda.

CONCLUSIONES A pesar de que la producción industrial de ácido láctico se inició hace

más de 100 años, la investigación sigue aún muy activa, básicamente ésto es debido a dos factores: las nuevas aplicaciones que se le han encontrado al ácido por la posibilidad que ofrece de polimerizarse y producir plásticos biodegradables; y el coste, que resulta alto para aplicaciones a gran escala. Los investigadores proponen disminuir los costes de producción mediante el empleo de sustratos más baratos como desechos agroindustriales, a través del uso de microorganismos más eficientes y mediante la configuración de procesos integrados de purificación que permiten obtener L (+) y D (-) ácido láctico puro. De otro lado, la eficacia del proceso biotecnológico que se mide en términos de concentración de ácido láctico, rendimiento del producto relacionado con el sustrato consumido y velocidad de producción, es muy variado y éstos parámetros están marcadamente dependientes del microorganismo utilizado, de la fuente de carbono, de la fuente de nitrógeno, del pH, la temperatura y del modo de fermentación.