Milchsäure

Die Milchsäure, auch bekannt unter dem IUPAC-Namen 2-Hydroxypropansäure, ist eine organische Verbindung mit der Summenformel C₃H₆O₃.

• Milchsäure ist eine Hydroxycarbonsäure
• Sie kommt in vielen natürlichen Prozessen vor
• In reiner Form ist sie eine farblose Flüssigkeit

Wichtiger Begriff: Die Strukturformel der Milchsäure zeigt eine Hydroxygruppe $-OH$ und eine Carboxylgruppe $-COOH$, die an ein zentrales Kohlenstoffatom gebunden sind.

Milchsäure ist nicht grundsätzlich gefährlich und kommt natürlicherweise in vielen Lebensmitteln vor. Sie kann sowohl tierischen als auch pflanzlichen Ursprungs sein, weshalb manche Milchsäureprodukte auch vegan sein können.

Die Geschichte der Milchsäure

Die Entdeckung und Erforschung der Milchsäure erstreckt sich über mehrere Jahrhunderte:

• 1780: Der schwedische Chemiker Carl Wilhelm isolierte zum ersten Mal Milchsäure aus saurer Milch in Form eines braunen Sirups.
• 1813: Ein französischer Chemiker entdeckte, dass Milchsäure durch Fermentation hergestellt werden kann.
• 1856: Louis Pasteur machte einen bedeutenden Fortschritt, indem er Milchsäurebakterien entdeckte und das Grundverständnis für die Milchsäuregärung entwickelte.
• 1881: In den USA begann die erste großtechnische Produktion von Milchsäure.

Historischer Kontext: Die Milchsäuregärung oder Fermentation ist einer der ältesten bekannten Konservierungsprozesse, der schon lange vor dem Verständnis der chemischen Vorgänge von Menschen genutzt wurde.

Das Vorkommen von Milchsäure in fermentierten Lebensmitteln war also schon lange bekannt, bevor man die chemischen Prozesse dahinter verstand.

Eigenschaften von Milchsäure

Milchsäure hat charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften:

• Erscheinungsbild: Farblose, fast geruchlose, ölige Flüssigkeit
• Thermische Eigenschaften:
  • Siedepunkt: 122°C
  • Schmelzpunkt: 16,8°C
• Löslichkeit:
  • Vollständig mischbar in Wasser
  • Löslich in Ethanol

Der Aggregatzustand von Milchsäure kann flüssig oder fest sein, wobei die feste Form als D- und L(+)-Milchsäure vorkommt. Der Unterschied zwischen D- und L(+)-Milchsäure liegt in ihrer räumlichen Struktur (Stereoisomerie).

Chemische Struktur: Die Strukturformel der Milchsäure (2-Hydroxypropansäure) zeigt eine CH₃-Gruppe, eine OH-Gruppe und eine COOH-Gruppe, die an ein zentrales Kohlenstoffatom gebunden sind.

Milchsäurebakterien sind für die Herstellung vieler Lebensmittel von großer Bedeutung, da sie Zucker in Milchsäure umwandeln können.

Die Herstellung von Milchsäure

Es gibt zwei Hauptverfahren zur Herstellung von Milchsäure:

Fermentative Herstellung

• 70-90% der weltweit produzierten Milchsäure wird durch Fermentation hergestellt
• Industriell werden dafür hauptsächlich Zuckerdicksaft, Stärkehydrolysate und pentosehaltige Sulfitablaugen verwendet
• Milchsäurebakterien wandeln dabei Zucker in Milchsäure um

Synthetische Herstellung

• Erfolgt durch Anlagerung von Cyanwasserstoff an Acetaldehyd, wodurch Milchsäurenitril und Lactonitril entstehen
• Das Nitril wird anschließend mit Salzsäure zu Milchsäure und Ammoniumchlorid hydrolysiert

Anwendungsbereiche: Wer Milchsäure kaufen möchte, findet sie in verschiedenen Reinheitsgraden für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, Kosmetik, Pharmazie und als Laborchemikalie.

Die industrielle Produktion von Milchsäure ist heute ein wichtiger Wirtschaftszweig, da die Substanz vielfältige Verwendungsmöglichkeiten hat.

Verwendung und Vorkommen von Milchsäure

Milchsäure ist ein vielseitiger Stoff mit zahlreichen Anwendungsgebieten:

Natürliches Vorkommen

• Im menschlichen Körper bei Muskelarbeit (besonders bei intensiver Anstrengung)
• In fermentierten Lebensmitteln wie Sauerkraut, Joghurt und Sauerteigbrot
• In verschiedenen Käsesorten (eine Milchsäure-Lebensmittel-Tabelle würde zahlreiche fermentierte Produkte umfassen)

Industrielle Verwendung

• Als Konservierungsmittel (E270) in der Lebensmittelindustrie
• In der Kosmetikindustrie als Bestandteil von Hautpflegeprodukten
• Als Ausgangsstoff für biologisch abbaubare Kunststoffe (PLA)
• In der Textilindustrie zur Behandlung von Stoffen

Wissenswertes: Vegane Milchsäure wird durch Fermentation pflanzlicher Rohstoffe wie Mais, Kartoffeln oder Zuckerrüben gewonnen und nicht aus Milch, wie der Name vermuten lassen könnte.

Die vielfältigen Eigenschaften der Milchsäure machen sie zu einem wertvollen Stoff in verschiedensten Industriezweigen und Alltagsprodukten.