乳酸

乳酸についての詳細

乳酸（にゅうさん、lactic acid）は、カルボン酸の一種で、キラル中心を一つ持つため、異なる形状の鏡像異性体が存在します。一般に、L-(+)-乳酸（(S)-乳酸）とD-(−)-乳酸（(R)-乳酸）の2つのタイプに分類され、これらの塩やエステルはラクタートまたはラクテートと呼ばれています。乳酸は解糖系の過程で生成され、運動時に特に重要な役割を果たします。

乳酸の性質

L-乳酸は無色の固体で融点は53℃、一方でDL体は粘り気のある液体で融点は16.8℃です。自然界では主にL-乳酸が存在し、いずれの形でも強い吸湿性を持っています。これにより、水およびアルコールやエーテルに溶けやすく、水溶液は酸性を示します。

乳酸と代謝

乳酸は主に解糖系の中で生成されます。高強度の運動を行う際、筋肉内でエネルギー源として糖が分解され、ピルビン酸を経由して乳酸が蓄積されます。

筋肉疲労との関連

1929年、Hillらによる研究では、乳酸が筋肉疲労の原因となる物質として考えられました。この理論によれば、乳酸の蓄積がアシドーシスを引き起こし、筋肉収縮に必要なタンパク質の機能を阻害するとされています。しかし、近年の研究では、この考え方に対抗する証拠が次々と報告されています。例えば、2001年のNielsenらの研究では、カリウムイオンの蓄積が筋肉疲労の主な要因であることが示唆されました。

コリ回路

血液中の乳酸は肝臓でグルコースとして再利用される過程は「コリ回路」と称され、酸素供給が不足する状況下で乳酸の蓄積が限界に達する「乳酸性閾値（LT）」が存在します。LTは有酸素運動のトレーニングにおいて重要な指標とされています。

乳酸の転換と輸送

乳酸は乳酸デヒドロゲナーゼによってピルビン酸に変換され、最終的にはアセチルCoAとしてクエン酸回路や脂肪酸合成に関与します。また、綜合的な乳酸の輸送にはモノカルボン酸トランスポーター（MCT）が利用されます。

乳酸の外用と菌の活用

外用としては、乳酸の美白効果は期待されたものの、8.8%の乳酸溶液を3か月使用しても顕著な効果は見られませんでした。また、乳酸菌は多くの発酵食品に含まれ、これらは食品工業で広く応用されています。日本酒の製造プロセスにおいても、乳酸は雑菌の成長を抑える役割を果たしています。

製造方法

乳酸は発酵法と化学合成法の二つの方法で製造されます。発酵法は糖蜜やデンプンを用いており、化学合成法はアセトアルデヒドを出発原料とし、一定品質の高純度な乳酸を容易に獲得することが可能です。

誘導体と応用

乳酸の加熱によりラクチドが生成され、さらにこのラクチドは水分を加えることで再び乳酸に戻ります。また、乳酸のエステル結合によりポリ乳酸が形成され、これは生分解性プラスチックとして研究されています。

結論

乳酸は筋肉の代謝、運動時のエネルギー供給、さらには食品工業における重要な役割を果たしており、その理解は生理学や工業化学の分野でもますます重要性を増しています。

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