Lactate de calcium

Lactate de calcium
L-lactate de calcium
Identification
No CAS 814-80-2
No ECHA 100.011.278
PubChem 13144
No E E327
SMILES
InChI
Apparence poudre blanche ou blanchâtre, à légère efflorescence
Propriétés chimiques
Formule C6H10CaO6
C6H10CaO6
Masse molaire[1] 218,218 ± 0,011 g/mol
C 33,02 %, H 4,62 %, Ca 18,37 %, O 43,99 %, 218,22 g/mol
pKa 6,0 - 8,5
Propriétés physiques
T° fusion 240 °C
Masse volumique 1,494 g/cm3
Propriétés optiques
Indice de réfraction 1,470
Précautions
NFPA 704

 
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le lactate de calcium est un sel cristallin blanc de formule C6H10CaO6, constitué de deux anions lactate H3C(CHOH)CO2− pour chaque cation calcium Ca2+ . Il peut former plusieurs hydrates, le plus courant étant le pentahydrate C6H10CaO6·5H2O.

Le lactate de calcium est utilisé en médecine, principalement pour traiter les carences en calcium, et comme additif alimentaire, auquel cas il est identifié avec le numéro E E327. Certains cristaux présents dans certains fromages sont constitués de lactate de calcium[2],[3].

Propriétés

L'ion lactate est chiral. Il possède deux énantiomères, D (−,R) et L (+,S). C'est l'isomère L que les organismes vivants synthétisent et métabolisent normalement, mais certaines bactéries peuvent produire la forme D, ou convertir la forme L en forme D. Le lactate de calcium possède également des isomères D et L, dans lesquels tous les anions sont du même type respectif[4].

Certains procédés de synthèse produisent un mélange des deux isomères à parts égales pour donner le sel DL (racémique). Les formes L et DL se présentent sous forme de cristaux à la surface du cheddar vieilli[4].

La solubilité du L-lactate de calcium dans l'eau augmente significativement en présence d'ions d-gluconate pour passer de 6,7 g/dL à 25 °C à 9,74 g/dl ou plus[5],[6]. Paradoxalement, alors que la solubilité du L-lactate de calcium augmente avec la température de 4,8 g/dL à 10 °C à 8.5 g/dL à 30 °C, la concentration d'ions libres Ca2+ diminue de près de moitié. Cela s'explique par le fait que les ions lactate et calcium deviennent moins hydratés et forment un complexe C3H5O3Ca+[6].

La forme DL (racémique) du sel est beaucoup moins soluble dans l'eau que l'isomère L. Cela explique probablement qu'une solution composée d'aussi peu que 25 % de la forme D (et 75 % de la forme L) déposera des cristaux racémiques de DL-lactate au lieu de cristaux de L-lactate[7].

Le lactate de calcium pentahydraté se réduit à sa forme anhydre et perd son caractère cristallin dans une atmosphère sèche entre 35 et 135 °C. Le processus est inversé à 25 °C et 75 % d'humidité relative[8].

Dans une solution aqueuse, le lactate de calcium se dissocie partiellement en ions calcium (Ca2+) et en ions lactate (C3H5O3-). L'ion lactate est la base conjuguée de l'acide lactique (un acide faible) et peut subir une légère hydrolyse. L'hydrolyse augmente la concentration en ions hydroxyde (OH−), ce qui produit une solution dont le pH est légèrement supérieur à 7, c'est-à-dire basique[9],[10],[11]. Voici les valeurs approximatives du pH des solutions de lactate de calcium à différentes concentrations[10] :

Valeurs approximatives du pH des solutions aqueuses de lactate de calcium à différentes concentrations
Concentration en lactate de calcium (mol/L) pH approximatif
0,01 7,4 – 7,6
0,05 7,6 – 7,8
0,10 7,8 – 8,0
0,20 8,0 – 8,2

La solubilité dans l'eau du lactate de calcium pentahydraté est de 79 g/L à 25 °C. Le lactate de calcium est donc facilement absorbé par l'organisme lorsqu’il est consommé. Il est plus soluble que certains autres sels de calcium, comme le citrate de calcium (dont la solubilité à 25 °C est de 0,85 g/L)[12],[9].

Préparation

Le lactate de calcium peut être préparé en faisant réagir de l'acide lactique et du carbonate de calcium ou de l'hydroxyde de calcium.

Depuis le XIXe siècle, la fabrication industriel du sel utilise la fermentation de glucides en présence de sources minérales de calcium telles que le carbonate de calcium ou l'hydroxyde de calcium[13]:200[14]. La fermentation produit du D-lactate, du L-lactate, ou un mélange racémique des deux, suivant le type d'organisme utilisé pour la fermentation[15].

Utilisations

Médecine

Le lactate de calcium a plusieurs utilisations en médecine humaine et vétérinaire.

Il est utilisé pour traiter l'hypocalcémie (carence en calcium). Comme il peut être absorbé à différents pH, il n'est pas nécessaire de le combiner avec de la nourriture. Il est plus soluble dans l'eau que les autres sels de calcium comme le citrate ou le carbonate, ce qui en permet une absorption plus rapide. Son pH légèrement élevé est rapidement compensé grâce à l'effet tampon par l'environnement acide de l'estomac. Sa faible concentration en calcium (13% de calcium élémentaire) le rend cependant peu pratique cliniquement car il requiert l'ingestion de nombreuses tablettes pour atteindre les doses désirables[16].

Au début du XXe siècle, l'efficacité de l'administration orale de lactate de calcium dissous dans l'eau (mais pas dans du lait, ni sous forme de comprimés) a été établie dans la prévention de la tétanie chez les humains et les chiens souffrant d'insuffisance parathyroïdienne ou ayant subi une parathyroïdectomie[17],[18].

Le composé est également utilisé comme agent anti-tartre dans certains bains de bouche et dentifrices[19].

Le lactate de calcium (ainsi que d’autres sels de calcium) est un antidote à l’ingestion de fluorure soluble[20]:165.

Industrie agroalimentaire

Le composé est un additif alimentaire classé par la FDA américaine comme Generally Recognized As Safe (GRAS) (généralement reconnu comme sans danger), pour des utilisations comme agent raffermissant, exhausteur de goût ou arôme, agent levant, complément nutritionnel et stabilisant et épaississant.

Le lactate de calcium est également utilisé dans l'industrie fromagère car il coagule le lait, ce qui permet de fabriquer le chhena utilisé dans la production de paneer[21]. Le chhena est également utilisé pour fabriquer des friandises telles que le chhenabara.

Le lactate de calcium est un ingrédient présent dans certaines levures chimiques comme agent d'enrobage pour le composant acide de la levure afin de retarder l'action de levée[22].

Le lactate de calcium est ajouté aux aliments sans sucre pour prévenir les caries dentaires. Lorsqu'il est ajouté à chewing-gum contenant du xylitol, il augmente la reminéralisation de l'émail des dents[23].

Le composé est également utilisé comme additif aux fruits fraîchement coupés pour les garder fermes et prolonger leur durée de conservation. C'est une alternative auchlorure de calcium qui évite son goût amer[24].

Le lactate de calcium, agent liposoluble sans saveur, est utilisé en gastronomie moléculaire pour la sphérification simple et inversée. Il réagit avec l’alginate de sodium pour former une paroi autour de l’aliment[25].

Alimentation animale

Le lactate de calcium peut être utilisé dans les rations animales en tant que source de calcium.

Chimie

Le lactate de calcium était autrefois un intermédiaire dans la préparation de l’acide lactique utilisé à des fins alimentaires et médicales. L'acide impur provenant de diverses sources était converti en lactate de calcium, purifié par cristallisation, puis reconverti en acide par traitement avec de l'acide sulfurique, qui précipitait le calcium sous forme de sulfate de calcium. Cette méthode résultait en un produit plus pur que celui qui aurait été obtenu par distillation de l’acide à l'origine du processus[13]:p180. D'autres méthodes sont aujourd'hui utilisées, en raison du coût et de la nécessité d'élimination des sous-produits[26].

Traitement de l'eau

Le lactate de calcium a été considéré comme un coagulant pour améliorer la turbidité (teneur de solides en suspension) de l'eau. Il s'agirait d'une alternative renouvelable, non toxique et biodégradable au chlorure d'aluminium AlCl3[27].

Matériaux de construction

Il existe des procédés de béton auto-cicatrisant par l'ajout de bactéries productrices de calcite au matériau. L'ajout de lactate de calcium à de tels matérieaux augmente leur résistance à la compression et réduit la perméabilité à l'eau, en permettant aux bactéries telles que Enterococcus faecalis, Bacillus cohnii, Bacillus pseudofirmus et Sporosarcina pasteurii de produire plus de calcite[28],[29].

Voir aussi

Références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Calcium lactate » (voir la liste des auteurs).
  1. ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. ↑ Stephie Clark et Shantanu Agarwal, Handbook of Food Products Manufacturing, 1st, (ISBN 978-0470049648), « Chapter 24: Cheddar and Related Hard Cheeses. 24.6: Crystal Formation », p. 589
  3. ↑ (en) Chanokphat Phadungath, The Efficacy of Sodium Gluconate as a Calcium Lactate Crystal Inhibitor in Cheddar Cheese (thèse de doctorat), University of Minnesota, (lire en ligne)
  4. G.F. Tansman, P.S. Kindstedt, J.M. Hughes (2014): "Powder X-ray diffraction can differentiate between enantiomeric variants of calcium lactate pentahydrate crystal in cheese". Journal of Dairy Science, volume 97, issue 12, pages 7354–7362. DOI 10.3168/jds.2014-8277
  5. ↑ Martina Vavrusova, Merete Bøgelund Munk, and Leif H. Skibsted (2013): "Aqueous Solubility of Calcium l-Lactate, Calcium d-Gluconate, and Calcium d-Lactobionate: Importance of Complex Formation for Solubility Increase by Hydroxycarboxylate Mixtures". Journal of Agriculture and Food Chemistry, volume 61 issue 34, pages 8207–8214. DOI 10.1021/jf402124n
  6. Martina Vavrusova, Ran Liang, and Leif H. Skibsted (2014): "Thermodynamics of Dissolution of Calcium Hydroxycarboxylates in Water". Journal of Agriculture and Food Chemistry, volume 62, issue 24, pages 5675–5681. DOI 10.1021/jf501453c
  7. ↑ (en) Gil Fils Tansman, Exploring the nature of crystals in cheese through X-ray diffraction (thèse de master), University of Vermont, , 98 p. (lire en ligne)
  8. ↑ Yukoh Sakata, Sumihiro Shiraishi, Makoto Otsuka (2005): "Characterization of dehydration and hydration behavior of calcium lactate pentahydrate and its anhydrate". Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, volume 46, issue 3, pages 135–141. DOI 10.1016/j.colsurfb.2005.10.004
  9. Michael Williams, The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 15th Edition Edited by M.J.O'Neil, Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, vol. 74, coll. « Drug Development Research » (no 5), (ISBN 9781849736701, DOI 10.1002/ddr.21085), p. 2708
  10. Paul J. Sheskey, Bruno C. Hancock, Gary P. Moss et David J. Goldfarb, Handbook of Pharmaceutical Excipients, Pharmaceutical Press, (ISBN 978-0857113757)
  11. ↑ Remington: The Science and Practice of Pharmacy, Pharmaceutical Press, (ISBN 978-0857110626), p. 3056
  12. ↑ John R. Rumble, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, (ISBN 978-1032655628)
  13. H. Benninga (1990): "A History of Lactic Acid Making: A Chapter in the History of Biotechnology". Volume 11 of Chemists and Chemistry. Springer, (ISBN 9780792306252)
  14. ↑ "A gypsum-free, energy-saving route to lactic acid" Chemical Engineering, July 1, 2009.
  15. ↑ (en) Rojan P. John, K. Madhavan Nampoothiri et Ashok Pandey, « Fermentative production of lactic acid from biomass: an overview on process developments and future perspectives », Applied Microbiology and Biotechnology, vol. 74, no 3,‎ , p. 524–534 (ISSN 0175-7598 et 1432-0614, DOI 10.1007/s00253-006-0779-6, lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ « Calcium supplementation in clinical practice: a review of forms, doses, and indications », Nutr Clin Pract, vol. 22, no 3,‎ , p. 286–96 (PMID 17507729, DOI 10.1177/0115426507022003286)
  17. ↑ Sloan J. Wilson (1938): "Postoperative Parathyroid Insufficiency and Calcium Lactate". Archives of Surgery, volume 37, issue 3, pages 490-497. DOI 10.1001/archsurg.1938.01200030139008
  18. ↑ A.B. Luckhardt and B. Goldberg (1923): "Preservation of the Life of Completely Parathyroidectomized Dogs by Means of the Oral Administration of Calcium Lactate." Journal of the American Medical Association, volume 80, issue 2, pages 79-80. DOI 10.1001/jama.1923.02640290009002
  19. ↑ M. J. Schaeken et J. S. van der Hoeven, « Control of calculus formation by a dentifrice containing calcium lactate », Caries Research, vol. 27, no 4,‎ , p. 277–279 (ISSN 0008-6568, PMID 8402801, DOI 10.1159/000261550, lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ Carolyn A. Tylenda (2011): "Toxicological Profile for Fluorides, Hydrogen Fluoride, and Fluorine (Update)". DIANE Publishing. (ISBN 9781437930771)
  21. ↑ Jitendra Kumar, V. K. Gupta, Sanjeev Kumar et Suryamani Kumar, « Effect of coagulants on the quality of chhana and rasogolla obtained from admixture of buffalo milk and butter milk », Journal of Food Science and Technology, vol. 52, no 3,‎ , p. 1736–1741 (ISSN 0022-1155, PMID 25745249, PMCID 4348269, DOI 10.1007/s13197-013-1146-0, lire en ligne, consulté le )
  22. ↑ (en) Pierre Gélinas, « Inventions on keeping properties and non‐reactive ingredients in chemical leavening », International Journal of Food Science & Technology, vol. 58, no 6,‎ , p. 2801–2810 (ISSN 0950-5423 et 1365-2621, DOI 10.1111/ijfs.16451, lire en ligne, consulté le )
  23. ↑ Sudaa, T. Suzukia, R. Takiguchib et K. Egawab, « The Effect of Adding Calcium Lactate to Xylitol Chewing Gum on remineralization of Enamel Lesions », Caries Research, vol. 40, no 1,‎ , p. 43–46 (PMID 16352880, DOI 10.1159/000088905, S2CID 45316316)
  24. ↑ Luna-Guzman et Diane M. Barrett, « Comparison of calcium chloride and calcium lactate effectiveness in maintaining shelf stability and quality of fresh-cut cantaloupes », Postharvest Biology and Technology, vol. 19,‎ , p. 16–72 (DOI 10.1016/S0925-5214(00)00079-X)
  25. ↑ P. Lee et M. A. Rogers, « Effect of calcium source and exposure-time on basic caviar spherification using sodium alginate », International Journal of Gastronomy and Food Science, vol. 1, no 2,‎ , p. 96–100 (ISSN 1878-450X, DOI 10.1016/j.ijgfs.2013.06.003, lire en ligne, consulté le )
  26. ↑ (en) Wim Groot, Jan van Krieken, Olav Sliekersl et Sicco de Vos, « PRODUCTION AND PURIFICATION OF LACTIC ACID AND LACTIDE », dans Poly(Lactic Acid), Wiley, , 1–18 p. (ISBN 978-1-119-76744-2, DOI 10.1002/9781119767480.ch1, lire en ligne)
  27. ↑ R. Devesa-Rey, G. Bustos, J. M. Cruz, A. B. Moldes (2012): "Evaluation of Non-Conventional Coagulants to Remove Turbidity from Water". Water, Air, & Soil Pollution, volume 223, issue 2, pages 591–598. DOI 10.1007/s11270-011-0884-8
  28. ↑ Irwan, Anneza, Othman et Faisal Alshalif, « Compressive Strength and Water Penetration of Concrete with Enterococcus faecalis and Calcium Lactate », Key Engineering Materials, vol. 705,‎ , p. 345–349 (DOI 10.4028/www.scientific.net/KEM.705.345)
  29. ↑ Moneo, « Dutch scientist invents self-healing concrete with bacteria » [archive du ], Journal Of Commerce, (consulté le )
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