2012-10-29

乳酸要為我的大脾痛負責嗎?

近趁着放假約了某friend去踢足球。由於久疏戰陣,第一部份的對戰踢得糟透了,不提也罷;第二 部份較好玩,卻也更費勁,是跟該friend單獨練長傳和射“十二碼”(其實木有十二碼,六碼差不多)。長傳、射門,都是講求爆發力的無氧運動,而我們長傳了無數次、互射十二碼起碼二十輪,每腳都發盡全力--除了我扮大衛施華那個左腳沒食準(那球進了)......大腿估計積聚了不少乳酸吧!?!

果然,第二天早上就見效了!我差點連床都下不了,至今仍無法正常走路(已經正常了)......


大脾痛,真是乳酸惹的禍嗎??



(以下為譯文部分)

你是否試過運動期間感到肌肉赤痛、像被火燒一樣呢?那就是乳酸搞的鬼!但你知道嗎,正是這種令人痛不欲生的小分子,為你提供了劇烈運動時所需的能量。


乳酸即2-羥基丙酸,幾乎遍佈於所有生物組織和體液中。1780年,瑞典化學家舍勒(Carl Wilhelm Scheele)從凝乳(curdled milk,凝固的牛奶)中首次分離出乳酸。舍勒因為發現過多種元素而名垂千古,當中包括氧元素和氯元素--可是“氧元素發現者”之名最終卻旁落他人
譯註:那個“他人”就是“現代化學之父”拉瓦錫

乳酸的分子結構(網上圖)

乳酸的一個重要角色,就是在劇烈運動時參與提供能量。

許多動物將能量儲藏在糖原中。糖原是由眾多葡萄糖分子串聯而成的多糖,主要存在於肌細胞和肝細胞中。身體需要能量時,就要將糖原分子逐步拆解:首先分解成葡萄糖,葡萄糖再轉化成丙酮酸,丙酮酸脫去質子,變成丙酮酸根離子譯註:實際上是乙酰輔酶A。正常的有氧呼吸過程中,丙酮酸根會進入Krebs循環(又名“檸檬酸循環”、“TCA循環”或“三羧酸循環”)並提供碳原子,該過程的最最最終產品是能量“貨幣單位”--三磷酸腺苷(ATP)。當ATP被細胞中的酶分解時,便會釋放出能量。這是有氧呼吸的情況。

糖代謝過程示意圖(筆者繪)


顧名思義,有氧呼吸需要氧氣。當我們做劇烈運動,例如全速衝刺的時候,氧氣的供應不夠快,這就需要用無氧的方法生產ATP了。由於氧氣供不應求,丙酮酸就臨時充當氧化劑,(將NADH轉化成NAD+,同時產生ATP,)自己則被還原成乳酸。這種方法產生的能量較少,但需時短得多。事實上,這種無氧的產能反應無時無刻都在進行,但只有供氧不足時才佔主導地位。

積聚的乳酸會令運動員感到肌肉被火燒一樣。人們一直認為,做完運動、第二天起床時的肌肉酸痛,也是由乳酸積聚導致的;而真相是,肌肉勞損和組織發炎才是肌肉酸痛的成因。當你停止運動、或者把運動速度放慢下來以後,乳酸亦不會久作逗留--它們可能重新變回丙酮酸、再回到有氧呼吸的過程中,也有可能變成糖原、重新被身體儲藏起來。

“無氧產能”固然對短跑選手至關重要,但耐力型運動員,諸如馬拉松跑手、划艇手和單車手等,往往卻可以保持在“乳酸閾值”以下--換言之,這些運動都不夠劇烈,乳酸尚未在運動員體內積累,有氧呼吸仍然是主要的產能方式。

乳酸和我們打交道的地方還不止於此。發酵也是一個無氧呼吸,酸奶中濃郁獨特的酸味,就來自於發酵而成的乳酸。牛奶中的乳糖經過保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus)和嗜高溫鏈球菌(Streptococcus thermophilus)等微生物的發酵作用,最終變成了乳酸。德國酸菜的製法大致相同,不過被發酵的不是牛奶,而是包心菜。(味道不知是否跟中國酸菜一樣呢?)焙製天然酵母麵包(Sourdough bread)之前,麵團也要用乳酸菌發酵一段時間。

天然酵母麵包(網上圖)

德國酸菜(網上圖)

乳酸還是一種十分常用的食品添加劑,不過通常是以鈉鹽或者鉀鹽的形式出售。人們會在果汁、啤酒等飲品中添加乳酸以調節pH。另外,由於具有抗菌功效而味道溫和,肉、魚、沙律中經常會加入乳酸,以延長保質期。

乳酸還可以聚合成聚乳酸(簡稱PLA),那是一種生物降解材料,可以作為“可堆肥塑料”使用(簡而言之,就是可以扔到堆填區,而不污染環境)。另一方面,它在生物醫學領域上還有獨特用途。聚乳酸既可單獨使用,也可以與聚乙醇酸形成共聚物,用來製作可吸收的縫線、或者螺絲,以固定折斷的骨塊。這些縫線和螺絲經過精心設計,可以維持足夠長的時間,確保傷口可完全癒合;久而久之,它們又會自然分解,這樣就不必再做手術拿掉它們。再者,PLA可以說是十分安全無毒,因為其分解產物只不過是乳酸,這種遍佈人體的物質。

乳酸是有手性的,(即:有兩種乳酸分子,分別叫做D-乳酸和L-乳酸,兩種分子就像左、右手那樣,外觀完全一樣,卻無法重合。)所以,PLA也有很多種,視乎是用D-乳酸合成的呢、還是用L-乳酸合成的,抑或是兩種乳酸分子一齊聚合而成的。換言之,我們可以精心調節PLA的性質,例如熔點、玻璃化溫度結晶度、機械強度、降解時間等等,使其滿足不同的需要。

L-乳酸(左)和D-乳酸。楔形虛線表示指向屏幕內,楔形實線表示指向讀者(網上圖)

所以,下次提起乳酸,不要只想到肌肉酸痛。

[原文]

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