Melkzuur oftewel lactaat is een stof die bij verschillende biologische processen vrijkomt, met name bij de onvolledige, zuurstofloze afbraak van glucose, de zogeheten anaerobe dissimilatie. Ook in het menselijk lichaam wordt melkzuur gevormd, bijvoorbeeld bij zware inspanning met onvoldoende zuurstoftoevoer. Door de conserverende- en smaakversterkende eigenschappen van melkzuur heeft het diverse toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie. Verder kan het ook gebruikt worden als bouwsteen voor het vervaardigen van biopolymeren. Al die toepassingen vragen om snelle analyse. Dat kan met een biochemie-analyzer.

Glucose en lactaat kunnen snel en gemakkelijk worden geanalyseerd met de YSI 2500 biochemie-analyzer.

Verzuring van producten wordt van oudsher gebruikt om producten te conserveren, waarbij melkzuurbacteriën melkzuur vormen tijdens de vergisting van glucose. Dit wordt gebruikt bij de bereiding van melkproducten zoals yoghurt en kaas, evenals bij de bereiding van fermentatieproducten zoals zuurkool, desembrood, droge worsten en natuurwijnen.

Er zijn ontzettend veel verschillende soorten van dergelijke bacteriën, met ieder specifieke functies en/of eigenschappen. Sommige soorten melkzuurbacteriën (Lactobacillus casei) maken alleen of hoofdzakelijk de linksdraaiende vorm, anderen exclusief de rechtsdraaiende vorm (Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus) en weer anderen beide vormen (Lactobacillus acidophilus).

Analyse van voedingsmiddelen op de aanwezigheid van lactaat kan zowel iets zeggen over de conservering van een product maar ook of een product bedorven is.

De vorming van lactaat tijdens fermentatie is eigenlijk een afbraakproduct dat in bepaalde gevallen een bijkomend voordeel heeft zoals bij de bereiding van sommige voedingsmiddelen. Het kan ook zijn dat een te grote hoeveelheid aan melkzuur de groei in de weg staat van micro-organismen, die bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van bepaalde farmaceutische producten in bioreactoren.

Het is derhalve belangrijk om de lactaatproductie en de zuurgraad van het medium in een reactor te monitoren om de groeiomstandigheden van bacteriën optimaal te houden.

Onder anaerobe omstandigheden wordt L-melkzuur gevormd uit pyrodruivenzuur door de werking van het enzym melkzuurdehydrogenase. Deze omzetting vindt onder andere in de rode bloedcellen plaats, maar ook bij zware inspanning in de spieren, omdat de spiercellen tijdens zware inspanning onvoldoende zuurstof krijgen voor de aerobe dissimilatie van glucose.

Het L-melkzuur komt in het bloed terecht en bedraagt onder normale omstandigheden gemiddeld 1 tot 2 mmol/L, maar bij zware inspanning kan dit oplopen tot twintigmaal zoveel. De lever neemt 60% van het L-melkzuur op en zet het om in glycogeen, dat weer omgevormd wordt tot glucose door middel van glycogenolyse. Het glucose komt in het bloed en kan weer door het lichaam gebruikt worden. De resterende 40% van het melkzuur wordt door spiercellen weer omgezet in pyrodruivenzuur.

Bloedanalyse op lactaat en glucose wordt bij sporters gebruikt om de inspanning en prestaties te optimaliseren. Medische controle op lactaat en glucose in bloed en bloedplasma kan uitwijzen of een patiënt lijdt aan lactaatacidose. Dit is een vorm van metabole acidose, waarbij overmatig zuur zich ophoopt als gevolg van een probleem met het oxidatieve metabolisme van het lichaam.

Naast het gebruik in de voedingsmiddelenindustrie wordt melkzuur tegenwoordig ook veel gebruikt voor de productie van biologisch afbreekbare polymeren als polymelkzuur (PLA). De polymerisatie gebeurt doorgaans niet direct met melkzuur maar met het cyclisch dimeer van melkzuur, lactide. PLA werd aanvankelijk vooral gebruikt in speciale toepassingen zoals in de chirurgie (hechtdraden en schroefjes, die na verloop van tijd uiteenvallen en oplossen en niet hoeven te worden verwijderd). Vandaag de dag wordt er ook hard gewerkt aan het opschalen van de productie voor plastics als vervanger van de traditionele plastics uit petrochemicaliën.

Analyse van melkzuur betreft in dit toepassingsgebied vooral kwaliteitscontrole.

Glucose en lactaat kunnen snel en gemakkelijk worden geanalyseerd met de YSI 2500 biochemie-analyzer. Dit instrument met intuïtieve grafische gebruikersinterface en een touchscreen heeft één meetkamer met twee elektroden, die simultaan glucose en lactaat kunnen meten in een breed scala aan matrices.

De analyzers maken gebruik van selectieve enzymen voor het afbreken van specifieke metabolieten en nutriënten. Met de gepatenteerde geïmmobiliseerde enzymmembranen van YSI op een platina elektrode is een snelle, kwantitatieve meting van diverse nutriënten mogelijk in ongeveer 60 seconden.

Afhankelijk van het type enzymmembraan kunnen met analyzers uit de YSI 2900 serie diverse metabolieten, nutriënten en suikers worden gemeten. Naast glucose en lactaat zijn dat bijvoorbeeld glutamaat, glutamine, xylose, ethanol, methanol, sucrose, choline, galactose, lactose en glycerol.

Neem voor meer informatie over het meten van glucose, lactaat of andere nutriënten contact op met Salm en Kipp.