9-04-2013, 12:26

Состав и свойства молочного сахара. Наряду с белками и жирами к основным питательным веществам принадлежат углеводы. К ним относятся сахара. Важное значение имеют моносахариды с общей формулой С6Н12О6 (глюкоза, галактоза, фруктоза и пр.) и дисахариды - С12Н22О11 (сахароза, лактоза и пр.). Различие в свойствах сахаров, имеющих одинаковое количество углерода, водорода и кислорода, обусловлено различным пространственным расположением атомов в молекуле.
В пищевой технологии широко применяется реакция расщепления дисахаридов с присоединением воды на составляющие их моносахариды. При распаде сахарозы выделяются глюкоза и фруктоза, при распаде лактозы - глюкоза и галактоза.
Из углеводов в молоке находится молочный сахар (лактоза), формула его С12Н22О11. Количество молочного сахара в коровьем молоке 4,5-5,2% с относительно небольшими колебаниями. Выделяют молочный сахар из сыворотки.
Из растворов при температуре ниже 93° С молочный сахар кристаллизуется с одной частицей воды С12Н22О11*Н2О (моногидрат).
Молочный сахар в 5-6 раз менее сладок, чем сахароза (свекловичный сахар) и менее растворим в воде. Растворимость молочного сахара в 100 мл воды при 0°С - 11,9 г, при 20° С - 19,2 г, при 30° С - 24,8 г, при 80° С - 104,1 г, при 100° С - 157,1 г.
В молоке молочный сахар находится в двух формах: α и β; α-форма менее растворима, чем β-форма, и это вызывает, как увидим дальше, некоторые особенности кристаллизации молочного сахара в сгущенном молоке. Молочный сахар - дисахарид, при гидролизе расщепляется с присоединением одной частицы воды, образуются две частицы моносахаридов - глюкоза и галактоза.
Длительное нагревание молока при температуре 100°С или немного выше вызывает реакцию между аминокислотами белков и молочным сахаром с образованием меланоидинов, состав которых еще точно не установлен. Окраска их коричневатая. При высокой температуре (170-180° С) происходит карамелизация молочного сахара и появление бурой окраски.
Молочнокислое брожение. При развитии в молоке молочнокислых бактерий возникает молочнокислое брожение. В первой стадии процесса под действием фермента лактазы, продуцируемой молочнокислыми бактериями, происходит гидролиз молочного сахара на гексозы (глюкозу и галактозу) и затем в результате последующих превращений образуется молочная кислота. В конечном итоге из одной молекулы молочного сахара (лактозы) образуется четыре молекулы молочной кислоты.

Ароматообразующие молочнокислые бактерии сбраживают молочный сахар и лимонную кислоту и, кроме молочной кислоты, продуцируют повышенное количество летучих кислот (уксусной и пропионовой), ароматические вещества (диацетил, эфиры и др.) и углекислый газ.
Почти исключительно молочнокислое брожение протекает при производстве простокваши, ацидофильного молока и некоторых других молочных продуктов.
Спиртовое брожение. Его вызывают специальные молочные дрожжи. При этом первоначально молочный сахар расщепляется на две частицы моносахаридов. Затем в результате последующих ферментативных реакций образуются спирт и углекислый газ Реакцию можно представить в следующем виде.

Молочнокислое и спиртовое брожения сопровождаются выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности микроорганизмов.
Применение молочного сахара. Используют его для пищевых целей и в медицинской промышленности для выработки антибиотиков. Большое значение молочный сахар имеет в технологических процессах переработки молока.

Здравствуй, «Бабушка»!

В своей статье хочу уделить внимание лактозе (молочному сахару) — одному из компонентов молока и молочных продуктов.

Этот дисахарид состоит из молекул галактозы и глюкозы. Концентрация в молоке его разная, например, в 100 мл коровьего молока присутствует 4,5-5 г . Многие люди, употребляющие продукты с лактозой, ощущают на себе ее негативное влияние. Их беспокоят головокружение, упадок сил, вздутие живота, диарея (понос), отсутствие аппетита, рвота, тошнота и т.д. Это все свидетельствует о непереносимости лактозы, когда желудочно-кишечный тракт не в состоянии полноценно расщеплять принимаемую пищу.

Реагирование организма на лактозу определяется путем проведения дыхательного водородного теста, так как диагностировать непереносимость лактозы с помощью анализов крови и кала невозможно.

Использование лактозы

В пищевой промышленности лактозу используют при производстве многих продуктов питания, а не только молочных. Ее применяют для повышения вязких свойств продукта и комфортности при его употреблении, а так как лактоза по сладости на 30-35% уступает сахарозе, ее добавляют в большом объеме. При выпечке она принимает коричневатый оттенок, поэтому лактоза является неизменным ингредиентом картофеля фри, крокетов, кондитерских и хлебобулочных изделий. При этом последние не надо сбраживать дрожжами. Молочный сахар хорошо насыщает продукты протеинами, а еще лактоза широко применяется при изготовлении фармацевтических средств, является одним из главных компонентов ароматизаторов, усилителей вкуса, подсластителей и т.п., и поэтому отказ от молока не решает проблему непереносимости лактозы, так как ассортимент продуктов и лекарств, в которых она присутствует, очень велик. Помимо молочных изделий, лактоза присутствует в колбасных изделиях в упаковке, супах в пакетах, в готовых соусах, шоколаде и какао-порошке.

Продукты которые не содеражат лактозы

Не содержат лактозу фрукты, овощи и их соки, мед, повидло, растительное масло, чай, кофе, рис, вермишель, зерновые, бобовые, сырое мясо и рыба, яйца, орехи и картофель.

Непереносимость молочного сахара (гиполактазия) — это сравнительно новое заболевание. О нем заговорили лишь во второй половине ХХ века, поэтому многие гастроэнтерологи недостаточно компетентны в оценке этого недуга. У женщин реакция непереносимости лактозы более выражена и проявляется чаще, чем у мужчин. Для предотвращения этого нужно соблюдать диету, стараясь, чтобы содержание лактозы в суточном рационе было не более 2 г.

Симптоматика непереносимости лактозы

Симптоматика непереносимости молочного сахара индивидуальна для каждого человека. Она может выражаться в проявлении одного или нескольких признаков ухудшения здоровья. Основные факторы проявления заболевания — это состояние микрофлоры желудочно-кишечного тракта, генетическая предрасположенность к лактозе, общее состояние человека в период принятия пищи (недомогание, сильное переутомление, стресс и т.п.), а также количество употребляемой с пищей лактозы.

Основной симптом непереносимости лактозы — . Водянистая, пенистая диарея может возникнуть как через 20-25 минут после приема пищи, так и спустя несколько часов, вплоть до суток. Применение для устранения поноса аптечных препаратов оказывается неэффективным при непереносимости молочного сахара, и справиться с диареей в этом случае можно, только приняв раствор марганца или английской соли (сернокислой магнезии).

Основной причиной неусвояемости молочного сахара является недостаток в желудочно-кишечном тракте фермента лактазы, базирующегося в клетках эпителия тонкой кишки. Если уровень содержания лактазы в организме не соответствует норме, болезнь будет присутствовать постоянно. Вследствие этого, из-за постоянных поносов, уменьшается защитный слой слизистой оболочки кишечника, в просвете кишки создается кислая среда, которая ведет к повышенной кишечной проницаемости, и через кишечник начинают проходить нерасщепленными отдельные компоненты пищи, негативно . Далее нерасщепленный молочный сахар из тонкой кишки попадает в толстую, там начинает расщепляться кишечными бактериями, стимулируя связывание воды в кишке, а это приводит к увеличению объема кишечника, метеоризму и другим неприятным явлениям.

Существует 3 формы непереносимости молочного сахара — первичный, вторичный и врожденный дефицит лактозы.

При первичном дефиците активность лактозы в тонком кишечнике с возрастом снижается, но полной картины этого процесса ученые пока не могут определить. Пик активности приходится на момент рождения и первые месяцы жизни человека. После 5 лет активность начинает резко падать, у взрослого человека она составляет уже не более 15% от максимума и, как результат, усиливается непереносимость молочного сахара. Эта форма дефицита лактозы присуща основной части населения земли и не считается заболеванием.

Вторичному дефициту лактозы, как правило, предшествует какое-либо тяжелое , операция на желудке и кишечнике, прием химических препаратов, антибиотиков, частые рентгеновские облучения и злоупотребление алкоголем. Данная форма не всегда провоцирует пожизненную непереносимость молочного сахара, состояние может улучшиться после излечения основного недуга.
Врожденный дефицит лактозы обусловлен генетически и может передаваться по наследству. Люди с такой формой страдают от непереносимости молочного сахара с первых дней жизни, поэтому при кормлении новорожденного нужно использовать специальные смеси без лактозы, чтобы не вызвать у ребенка более серьезных проблем со здоровьем. К счастью, такая форма болезни встречается пока очень редко — всего зарегистрировано не более 100 случаев на планете, но знать о ней надо.

От непереносимости молочного сахара, как показывают исследования, более всего страдают жители Южной Америки, Южной Африки и юго-востока Азии. В этих регионах планеты недугу подвержено до 90% всего населения, а вот в Таиланде, Японии и Китае непереносимость лактозы достигает 100%. В Украине в зону поражения недугом попадает 20-40% жителей страны, а меньше всего от непереносимости молочного сахара страдают жители Швеции, Англии и Дании.

Избежать прогрессирования заболевания с возрастом можно, если с детства употреблять много молока и молокопродуктов. Правильное питание при непереносимости молочного сахара является одним из факторов послабления болезни. И все же употребление чистой безлактозной пищи не всегда оправдано, так как полный отказ от молочных продуктов во многих случаях приводит к различным серьезным заболеваниям. В молокопродуктах содержится множество минералов, легкоусвояемых витаминов, и их недополучение организмом действует негативно на здоровье. А чтобы такого не случилось, людям с диагнозом «непереносимость молочного сахара» продукты с лактозой надо употреблять в сочетании с другими продуктами. Например, молоко следует пить, заедая каждый глоток хлебом. Ни в коем случае при непереносимости лактозы нельзя есть очень холодную и очень горячую пищу, так как это усугубляет протекание заболевания. Вся употребляемая еда должна быть комнатной температуры.

По перечню компонентов, используемых для изготовления продуктов, нельзя определить точное наличие в них молочного сахара, так как обычно указываются лишь те ингредиенты, которые были добавлены в продукт на последнем этапе его изготовления, например, горчица, а вот веществ, из которых состоит сама горчица, нет. Первыми в перечне указывают те ингредиенты, которые содержатся в продукте в наибольших дозах, а последние в списке те, которые имеют наименьшую пропорцию. Лактоза не имеет собственного Е-номера, но все же о ее присутствии в продукте можно узнать, если в перечне есть подсластители, так как именно они содержат глюкозу, лактозу, декстрозу и мальтозу. В молочном белке и молочной кислоте, указанных на этикетке, лактозы нет. Не пристуствует она также в модифицированном крахмале и в сгустителях, а в пряности молочный сахар добавляют в незначительном количестве.

Лицам, страдающим от непереносимости молочного сахара, нужно до минимума сократить употребление всяких пищевых полуфабрикатов, а из молочных продуктов, в которых есть лактоза, употреблять лишь йогурты домашнего приготовления, так как они хорошо усваиваются организмом и способствуют долголетию. Из-за вязкой консистенции йогурт медленно передвигается по тонкой кишке, в результате чего молочный сахар расщепляется и уже в толстую кишку попадает в малой дозе, ослабляя симптоматику непереносимости лактозы.
Нельзя употреблять пастеризованные молочные продукты, так как тепловая обработка уничтожает их положительный микробиологический эффект. Усвоение организмом сыров зависит от сорта сыра и срока его созревания. Чем дольше сыр зреет, тем ниже в нем содержание лактозы, поэтому надо отдавать предпочтение твердым и полутвердым сортам сыров, за время их созревания молочный сахар почти полностью расщепляется на галактозу, глюкозу, а затем преобразуется в молочную кислоту.

Творог при непереносимости молочного сахара усваивается хорошо, но только в том случае, если в процессе технологии его изготовления использован фруктовый сок.

Мало лактозы в сливочном масле, и чем выше его жирность, тем меньше в нем молочного сахара.

А вот соевое молоко — отличный заменитель обычного, так как в нем нет сахара и холестерина. Его регулярное употребление поможет улучшению состояния при непереносимости молочного сахара, поэтому смело пейте и не болейте.

Желаю всем крепкого здоровья на фоне хорошего усвоения молочного сахара!

С уважением - Б.А.Лебеденко

Молоко без преувеличения можно назвать самым главным продуктом для маленьких детей. По крайней мере, для новорожденных оно представляет единственный источник всех необходимых для полноценной жизнедеятельности питательных веществ. По мере развития ребенка его рацион пополняется новыми компонентами, но основу в организм каждого малыша должно в идеале закладывать грудное материнское молоко. В меню взрослого человека по этой самой причине коровье, козье или молоко от иных видов скота тоже должно присутствовать. Одной из важных составляющих данного продукта является лактоза. О полезных и вредных свойствах последней мы с вами сейчас и узнаем.

Общая информация о веществе

Лактоза – соединение органической природы, относящееся к углеводной группе, а именно к сложным сахарам: дисахаридам. Образовано данное вещество, что понятно из его названия, из двух компонентов. Одно известно всем и каждому - это глюкоза . Второй «кирпичик» молекулы лактозы называется галактозой. На указанные выше составляющие дисахарид распадается при условии попадания в подходящую среду – к примеру, человеческий организм. Такому расщеплению способствуют пищеварительные ферменты желудочного сока. В нашем случае роль «расщепителя» играет конкретный фермент: лактаза. После превращения дисахарида в два моносахарида последние всасываются в кровь и разносятся по всему организму.

Лактозу иначе называют молочным сахаром. Это словосочетание, указывающее на происхождение и нахождение органической субстанции, собственно говоря, и в названии дисахарида содержится: латинское «лактис» означает «молоко», а «частица «оза» трактуется как «углевод». Химическая формула вещества выглядит следующим образом: C12H22O11. Первое документальное упоминание о лактозе историки датировали началом XVII-го века. В 1619 году итальянский химик Фабрицио Бертолетти проводил опыт, в ходе которого занимался выпариванием молока. Результатом его работы стало получение субстанции, которой ученый дал название «молочная соль». Прошло более полутора веков, и уже другой химик, на этот раз шведский, по имени Карл Вильгельм Шееле выяснил, что структура выделенного его коллегой вещества позволяет смело включить его в группу углеводов.

В чистом виде лактоза представляет собой твердую кристаллическую субстанцию белого цвета. По своим химическим свойствам молочный сахар близок к слабым кислотам, отсюда следует его способность вступать в реакцию с едким натром и нейтрализовать указанную щелочь. Это восстанавливающий углевод, а еще лактоза умеет превращаться в альдегид.

Температуры плавления и кипения этого вещества довольно-таки высоки. Если молочный сахар соединить с разбавленной кислотой и подвергнуть кипячению, произойдет реакция гидролиза. Также за счет лактозы, а точнее при ее участии, осуществляется процесс брожения, что позволяет створаживать молоко и получать на выходе вкуснейшие сыры, нежный творог и множество иных кисломолочных лакомств.

В настоящее время метод производства молочного сахара остается все тем же, что использовался несколько столетий тому назад – разве что способ этот немного усовершенствовали. Молочную сыворотку подвергают сгущению, образующийся субстрат пропускают через центрифугу и сушат, дабы лишить жидкости – вот и вся премудрость.

Польза и вред лактозы

Целебные свойства лактозы сходны с таковыми ее сестер из углеводного семейства. Она также дарит живому организму энергию, заставляя его владельца ощутить прилив бодрости, сил и повышение способности к трудовой деятельности. Но кроме того молочный сахар обеспечивает профилактику заболеваний сердечной мышцы и кровеносных сосудов, регулирует усвоение организмом кальция из пищи, поддерживая в норме процесс обмена этого важного макроэлемента. Лактоза борется с дисбактериозом. Происходит сие за счет способности дисахарида создавать благоприятные условия для роста и развития полезных лактобактерий, в задачу которых входит угнетение процессов гниения в едва ли не самом важном органе желудочно-кишечного тракта. А еще молочный сахар помогает без сбоев функционировать нервной системе.

Вы, наверное, удивитесь, но на этом полезные свойства лактозы заканчиваются, и наступает черед опасных. Впрочем, никто не хочет вас специально напугать: вред молочный сахар наносит организму человека лишь в случае наблюдаемого в последнем дефицита расщепляющей дисахарид лактазы. Нехватка фермента либо его низкая по каким-то причинам активность препятствуют нормальному усвоению углеводной составляющей молока. Об имеющемся отклонении можно узнать по следующим признакам:

• сильная диарея – развивается в результате задержки в кишечнике воды;
• метеоризм;
• интоксикация;
• высыпания на коже, в том числе аллергического характера;
• тошнота;
• желудочные боли;
• насморк, отечность тканей.

Столь серьезный недуг носит название гиполактазии. Также он известен под наименованием «непереносимость молочного сахара». Иногда заболевание это именуют аллергией на лактозу. В последнее время оно получило большое распространение по всему миру. Страны-лидеры по случаям непереносимости лактозы находятся на африканском, американском континентах, на юго-востоке Азии. Причина кроется в отсутствии в перечисленных регионах традиции разведения крупного и мелкого рогатого скота ради получения молока.

Надо сказать, что непереносимость лактозы бывает врожденной, то есть обусловленной наследственностью, и приобретенной. Толчком к возникновению второй может послужить:

• хронический дисбактериоз;
• грипп;
• химиотерапия;
• болезни Уиппла, Крона;
• энтерит;
• язвенный колит.

Потребность в лактозе неодинакова для взрослых и детей. Первым требуется около 53 г в сутки молочного углевода, вторым – вполовину меньше. Точные цифры вам озвучит только врач-диетолог. При недостатке лактозы в организме человек испытывает сонливость, быструю утомляемость, вялость. В большей степени это касается ребятни. Передозировка глюкозы чревата расстройством работы кишечника, аллергической реакцией.

Лактоза в продуктах

Чтобы не стать жертвой ни дефицита, ни избытка молочного сахара при условии, что вы не страдаете гиполактазией, следует употреблять в пищу достаточно продуктов, богатых полезным дисахаридом. Рекордсменами в этом плане являются сухое молоко и сухая молочная сыворотка. Чуть меньше содержится углевода в нуге, молочном шоколаде, рисовой молочной и манной кашах, сгущенном молоке, молочном коктейле. Приблизительно на одном уровне по количеству лактозы находятся кисломолочные напитки (йогурт, кефир, сливки), а также творог и сметана. В твердых, мягких сырах и сливочном масле молочного сахара присутствует меньше всего, если брать во внимание именно семейство молочных продуктов. В какой-то мере лактоза наличествует в маргарине, конфетах, хлебобулочных изделиях.

Пономаренко Надежда

При использовании и перепечатке материала активная ссылка на обязательна!

Лактоза (“лакт” означает “молоко”, “оза” – углевод), или молочный сахар - это дисахарид, состоящий из остатков галактозы и глюкозы, встречающийся преимущественно в молоке (от 2 до 8% по массе) и, соответственно, в .

В промышленности лактозу получают путем соответствующей переработки молочной сыворотки (содержит до 6,5% твердых веществ, из которых 4,8% - это лактоза). Чистая лактоза используется при изготовлении пищевых продуктов, в качестве наполнителя при производстве БАД к пище и лекарственных средств (благодаря своим физическим свойствам - сжимаемости, например), а также при производстве лактулозы, которая применяется как в качестве лекарственного средства при запорах, так и для обогащения пищевых продуктов и в составе БАД к пище для профилактики и лечения дисбактериоза.

Биологическая роль лактозы такая же, как и у всех углеводов. В просвете тонкого кишечника под воздействием фермента лактазы она гидролизуется до и галактозы, которые и усваиваются. Кроме того, лактоза облегчает всасывание и является субстратом для развития полезных лактобактерий, которые составляют основу нормальной микрофлоры кишечника.

Лактазная недостаточность (гиполактазия) - основная причина непереносимости лактозы у детей

Основные проблемы с употреблением лактозы связаны с недостаточностью фермента лактазы. Когда фермент малоактивен, или количества, выделяемые стенкой кишечника, недостаточны, лактоза не гидролизуется и, соответственно, не всасывается.

В результате возникают две проблемы. Во-первых, лактоза, как и все углеводы, осмотически очень активна и способствует задержке воды в просвете кишечника, что может приводить к диарее. Во-вторых, что более существенно, лактоза усваивается микрофлорой тонкого кишечника с выделением различных метаболитов, приводящих к отравлению организма, все к той же диарее, метеоризму и проч. В итоге развивается пищевая непереносимость, которую не вполне корректно называют аллергия на лактозу . Отсюда и атопические дерматиты, и другие симптомы непереносимости. Но это исключительно вторичная реакция на продукты брожения (жирные кислоты быстрого распада, водород, молочная кислота, метан, угольный ангидрит), поскольку неусвоенная лактоза становится питательным субстратом для гнилостной микрофлоры.

Лактазная недостаточность (гиполактазия), обуславливающая непереносимость молока, характерна для большинства людей старшего возраста. Это нормальный ответ организма, связанный со снижением употребления молока в пищу. Однако та же проблема может наблюдаться и у детей. В этом случае, особенно у новорожденных, она обусловлена генетически. Показано, что непереносимость лактозы у новорожденных детей носит наследственный характер. Безосновательно в связи с этим рассуждать о том, что для любого человека “вред молока и молочного сахара доказан симптомами непереносимости у детей и взрослых”. Лактоза вызывает непереносимость лишь у некоторых, а тем, у кого нет лактазной недостаточности, лактоза никакого вреда не нанесет.

У многих детей лактоза усваивается с рождения, но ее непереносимость возникает после года. Это связано с тем, что выработка фермента лактазы падает с возрастом при переходе с грудного вскармливания на взрослое питание, поскольку эволюционно сложилось так, что первобытный человеческий детеныш не получал молоко, а следовательно, и лактозу никакими путями, кроме материнской груди в соответствующем возрасте. Продуцирование лактазы на высоком уровне после младенчества – это эволюционно молодое приобретение у народов, издавна освоивших молочное животноводство. Данное приобретение как мутация (ген β-галактозидазы) возникла в Северной Европе около 7000-9000 лет назад и, вероятно, была одним из факторов, которые обусловили прогрессивное развитие народов данного региона. Частота случаев непереносимости лактозы у новорожденных детей и детей старшего возраста является расово-этническим признаком и встречается у белых значительно реже, чем у монголоидов и негроидов. Не ищите коровье молоко в Таиланде или в Анголе: оно там не продается, разве что редко как импортная экзотика для белых, а коренное население на 99% страдает непереносимостью данного продукта вследствие гиполактазии.

Безлактозная диета как способ лечения непереносимости лактозы у детей и взрослых

Лечение лактазной недостаточности заключается в исключении из рациона продуктов, содержащих лактозу в значительных количествах или применении одновременно с такой пищей фермента лактазы в виде лекарственного средства или БАД к пище.

Поскольку молоко содержит массу полезных веществ ( , кальций и др. микроэлементы), полное исключение молока из рациона не рекомендуется. Поэтому широко применяется безлактозное молоко и другие безлактозные продукты, содержание лактозы в которых понижено. Одним из путей снижения содержания лактозы в молочных продуктах является добавление фермента лактазы (?-галактозидазы), в результате чего лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу уже в самом продукте. Как вариант, возможен прием внутрь препаратов, содержащих лактазу (лактраза, тилактаза, лактейд), одновременно с молочной пищей.

Другой способ понизить содержание лактозы в продуктах - это применение молочнокислых бактерий. В кисломолочных продуктах, таких как кефир , йогурт , сметана, а особенно творог , содержание лактозы понижено, поскольку бактерии расщепляют данный углевод при сквашивании молока, а кроме того, при изготовлении сыра и творога заметная часть лактозы удаляется при отжиме сыворотки. Поэтому больные с умеренной гиполактазией могут употреблять кисломолочные продукты, тогда как при выраженном заболевании приходится исключать даже такой ценный диетический продукт как творог.

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛОЧНОМ САХАРЕ.

1.1. ПРИРОДА И СИНТЕЗ ЛАКТОЗЫ.

Лактоза (молочный сахар) по современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов, а именно дисахаридов (биоз).

Первые сведения о молочном сахаре как составной части молока встречаются в работе итальянского ученного Фабрицио Бертоллети (1633 год). Выпаривая молочную сыворотку он получил из нее «важнейшую соль молока», которое писал под названием «манна» - кашице – образная масса. Молочным сахаром полученное вещество назвал Шель (1780 год) установил, что молочный сахар относится к углеводам, и внес его в этот ряд под названием лактоза. Химическая формула лактозы С 12 Н 22 О 11 , структурная

Н Н

НО – С С

Н – С – ОН Н – С – ОН

О О О

НО – С – Н НО – С – Н

Н – С НО – С – Н

Н – С Н – С

СН 2 ОН СН 2 ОН

Лактоза содержит 12 связанных атомов углеродов 22 атома водорода, 9 гидроксильных атомов, 1 эфирный и 1 карбоксильный. Лактоза может синтезироваться химическим и биологическим путем. Теоретический химический синтез лактозы может быть осуществлен по равенству С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6 Û С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О

глюкоза галактоза лактоза вода

Механизм биологического образования лактозы в организме лактирующего животного до конца еще не выяснил. Если предложить, что лактоза синтезируется в организме, то единственным источником синтеза ее является глюкоза крови, приносимая к вымени. Глюкоза пространственной перестройкой (галактозогенезом) превращается в галактозу. В молоке, кроме лактозы, содержится другие углеводы и их производные. Из моносахаридов (моноз) молока важное значения имеет глюкоза и галактоза, являющиеся структурными элементами молекулы лактоза и ее гидролиза.

1.2 ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ЛАКТОЗЫ.

Лактоза относится классу активных (восстанавливающих, редуцирующих углеводов). Обладая слабыми кислотными свойствами, она связывает приблизительно 2 моля едкого натра на 1 моль сахара. Различные функциональные группы в структуре лактозы обуславливают ее большую химическую активность. Циклическая форма лактозы может переходить в альдегидную.

Гликозидная связь между монозами в лактозе может быть гидролизована химические или ферментотивно. Химический гидролиз лактозы может быть вызван действием сильных кислот (например соляной). 1 г. лактозы, нагретый до 100° С, полностью гидролизуется на глюкозу и галактозу в течении 1 ч в 100 мл 10 % - ной серной кислоты. Гидролиз соляной кислотой может протекать при низкой температуре (ниже 10° С) и при нагревании. Гидролиз лактозы осуществляется труднее гидролиза сахарозы, на практике считают, что лактоза устойчива в кислых растворах.

В щелочных растворах лактоза окисляется до сахариновых кислот, а затем осмоляется – буреет. Щелочной распад лактозы носят энольный характер а скорость его зависит от температуры. В результате нагревания лактоза и его водные растворы значительно изменяются, что определяет химизм технологических режимов. Кристаллы α – гидрата при нагревании до 87° С начинают плавится, при 100° С постепенно теряет кристаллизационную воду, а при 110° С становится безводными.

Повышение температуры, щелочная реакция среды, увеличение концентрации, наличие ионов меди и железа ускоряют образования меланоидинов из сахара, в том числе и из лактозы.

При производстве молочного сахара мелоноидиновая реакция должна быть по возможности исключена.

Лактоза сравнительно легко подвергается воздействию ферментов продуцируемых микроорганизмами. Распад лактозы осуществляется под действием лактазы, продуцируемой стенками кишечника и микроорганизмами, при чем фермент действует на α – и β формы лактозы.

Теоретически по количеству молочной кислоты в молоке можно судить о степени разложении лактозы. Направленный гидролиз лактозы до моноз осуществляется так же ферментом β – галактозидазой. Лактоза не расщепляется ферментом пивных и хлебных дрожжей. На реакции брожения лактозы основа на производство кисломолочных продуктов, сыров. При получении молочного сахара брожения необходимо исключить.

1.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛОЧНОГО САХАРА.

Вырабатываемый промышленностью молочный сахар используют при приготовлении медицинских препаратов и в пищевой промышленности. В зависимости от потребителей молочная промышленность производить молочный сахар трех видов:

для медицинских препаратов рафинированный;

для антибиотиков, на технические цели и для рафинации – сахар – сырец;

для пищевой промышленности – очищенный, или пищевой.

Использование при производстве

медицинских препаратов.

При изготовлении медицинских препаратов молочного сахара используют в качестве инертного наполнителя, разбавителя или активного компонента. В этом случае совершенно чистый ингредиент – рафинированный, не влияющий на лечебные свойства препарата. Требования качеству оговариваются в специальной статье Государственной фармакопеи.

Содержание лактозы можно определить расчетным путем (сухие вещества минус примеси, без учета содержания глюкозы): для выработки медицинских препаратов желательно, что бы лактоза поступала в полиэтиленовых мешках в размолотом виде и без посторонних примесей, бактериально чистой: общее количество клеток в 1 г., не более 1000 сапрофитных бактерий; титр кишечной палочки не ниже 3 г., отсутствие бактерий группы салмонелла и анаэробов.

Составление сред для ферментации.

При производстве антибиотиков одним из главных компонентов сред для ферментации является молочный сахар – сырец или кристаллизат молочного сахара (45 % лактозы). Такое применение молочного сахара обусловлено тем, что он, медленно сбраживаясь, поддерживает реакцию среды, желательную для развития антибиотиков. Сахар должен быть стойким при хранении и иметь стандартный состав без посторонних включений и примесей (особенно белков и солей тяжелых металлов).

Использование в пищевой промышленности.

Молочный сахар в пищевой промышленности применяют при производстве некоторых видов карамели, помадки, шоколада и других кондитерских изделий. Лактоза стабилизирует и улучшает их окраску, вкус и запах.

В молочноконсервной промышленности лактозу применяют в качестве затравки для кристаллизации при производстве сгущенного молока. Используют «рафинированный молочный сахар, тщательно измельченный в тонкий порошок, который просеивают через сито не меньше чем 200 меш, т.е. с 80 ячейками на 1 пог. сита».

Доказано, что существует обратная зависимость между количеством затравки и размером кристаллов лактозы в сгущенном молоке.

Рафинированная лактоза для производства сгущенных молочных консервов должна отвечать следующим требований:

Показатели

Характеристика

Рафинированная пудра

Без запаха

Хлоридов

Сульфатов

Молочной кислоты

Солей меди, олова, свинца

Не допускается

Размер кристаллов, мкм, не более

Размер кристаллов для затравки до 3 – 4 мкм обусловлен тем, что максимальные кристаллы лактозы в молочных консервах равны 10 – 25 мкм.

II . ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОГО САХАРА.

Технологические схемы получения каждого вида молочного сахара включают совокупность приемов и методов по удалению из сыворотки несахаров (балластных веществ). Для выделения молочного сахара необходимо пересыщенные растворы лактозы, что достигается путем сгущения сыворотки. Кристаллизация лактозы с обезвоживанием полученных кристаллов центрифугированием и сушкой обеспечивает получения готового продукта. При необходимости проводят повторную кристаллизацию лактозы либо улучшают очистку на стадиях технологического процесса.

2.1 ПРОИЗВОДСТВО МОЛОЧНОГО САХАРА – СЫРЦА ИЗ ОЧИЩЕННОЙ СЫВОРОТКИ.

Первоначальная технологическая схема получения молочного сахара – сырца включала огневую выпарку сыворотки с последующим выделением и отделением кристаллов путем прессования. Для осуществления процесса использовали котел и рычажный пресс. Затем Г. Кутырин внедрил схему с выпариванием сыворотки в открытых котлах с кристаллизацией лактозы в ушатах, отделением кристаллов отслоением и сушкой их в сушилках с огневым подогревом. Процесс усовершенствовали Чебатарев (1934) и сотрудники Ленинградского химико-технологического института молочной промышленности, внедрив выпаривание в концентраторах А. Фиалкова.

А. Розанов разработал промышленную схему производства сахара – сырца с включением специального оборудования: подогревателей, вакуум-аппаратов, центрифуг, фильтр – прессов и вакуум-сушилок. По результатам разработки поточно-механизированной линии производства молочного сахара-сырца (А. Фиалков и И. Нейштадт, 1959) были созданы ванны для отваривания альбумина, сушилки, кристаллизаторы.

Внесение реагентов осуществляют для коагуляции белков. Их вносят в нагретую сыворотку для подкисления подсырочной сыворотки до 30 - 35° Т и раскисления ее до творожной сыворотки до 10 – 15° Т.

Сыворотку подкисляют молочной кислотой, которая образуется в процессе брожения лактозы. Кислотность специально приготовленной кислой сыворотки достигает 150 – 200° Т, или 1500 г молочной кислоты на 100 л . Для подкисления можно так же использовать соляную и трихлоруксусную кислоту. Серная кислота образуется с солями кальция нерастворимые соединения, что снижает эффективность выпаривания.

Подкисление кислой сыворотки и соляной кислотой по эффективности удаления белка равноценны. Однако кислую сыворотку следует предварительно приготовить и на образование молочной кислоты расходуется лактоза, что ухудшает выход готового продукта. Для подкисления 1 т перерабатываемой сыворотки требуется 150 – 200 л кислой. Подкисление 1 т сыворотки кислой, исходя из потерь лактозы, обходится в 1 р. 70 к. (Л. Соколова, 1955). Кроме того, емкость ванн или танков для приготовления кислой сыворотки составляет обычно 5 – 10 т, т.е. они занимают значительную площадь.

При подкислении соляной кислотой на 1 т сыворотки требуется более двух литров (33%-ной концентрации). Ее стоимость (Угличский производственно – экспериментальный завод) составляет 8 коп. При использовании соляной кислоты не расходуется молочный сахар. Широкое распространение соляной кислоты в промышленности, несмотря на ее явное преимущество перед кислой сывороткой, сдерживается затруднениями при ее внесении в сыворотку, что связанно с токсичностью кислоты.

Под сырную сыворотку можно подкислять мелассой, полученной от предыдущих выработок (Кобринский завод Брестской области, И. Гнатюк). При этом не требуется специальных реагентов и используется часть лактозы, содержащейся в мелассе. Желаемая кислотность сыворотки после подкисленния мелассой равна 20 – 25° Т.

Сыворотку раскисляют растворами щелочей NaOH, Ca(OH) 2 , Na 2 CO 3 .

При раскислении углекислым натрием сыворотка в процессе переработки сильно вспенивается, что ограничивает его применения в промышленности. Гидроокись кальция также не нашла широкого распространения в промышленности, что объясняется трудоемкостью приготовления известкового молока. Кроме того, в этом случае кристаллизат имеет тенденцию к загустению, а на греющей поверхности вакуум – аппарата появляется значительный осадок в виде молочного камня.

Испытание кислотно-щелочного способа (HCl+NaOH) очистки сыворотки, проведенные на Угличском производственно -экспериментальном заводе, ранее использовавшем кислотной (HCl) и соляно-известковый способы, показатели, что в качестве молочного сахара не снижается, а по сравнению с применением кислотного способа даже несколько улучшается. Кристаллизат сохраняет текучую консистенцию, уменьшаются отложения нагара на греющих поверхностях выпарных аппаратов.

Появление нагара зависит главным образом от наличия кальция, поэтому интересно проследить за его изменениями в процессе коагуляции белковой сыворотки.

При раскислении сыворотки известковым молоком количество кальция в очищенной сыворотке увеличивается. Следовательно, часть кальция, введенного в сыворотку, остается в растворе способствуя в дальнейшем выпаривания осадков на греющую поверхность вакуум-аппарата и загустеванию кристаллизата при хранении. Часть кальция остается в сыворотке после хлоркальциевого способа коагуляции.

Проведенные исследования подтверждают целесообразность кислотно-щелочного способа коагуляции с использованием для раскисления раствора едкого натра.

Количество реагентов, необходимых для изменения кислотной сыворотки, можно рассчитать по формуле:

К п * К н

где К р – количество реагентов для изменения кислотности сыворотки;

К п – количество реагентов, на которую необходимо изменить кислотность сыворотки;

Кн – величина градусов, на которую необходимо изменить кислотность сыворотки;

К ф – величина градусов, на которую изменилась кислотность сыворотки а предварительной пробе.

Очистка сыворотки осуществляется после после обработки реагентами. Ее оставляют для отстоя хлопьев белка на 1 – 1,5 ч. Часть хлопьев белка всплывает (особенно при обработке свежей сыворотки), а часть оседает в конусную часть ванны. Об окончании отстоя судят по прозрачности сыворотки с учетом предыдущих выработок. Для контроля можно рекомендовать предварительно спускать сыворотку, наблюдая за цветом жидкости. Сливают сыворотку, постепенно опуская подвижную трубу или через патрубок, установленный на уровне отстоя альбуминного молока.

После отстоя сыворотку фильтруют через ткань или центрифугируют на очистителях . Цикл работы очистителя зависит от степени предварительного отстоя (его определяют практически). Обычно через один очиститель производительность 5000 л/ч можно пропускать до 8 т отстоявшейся сыворотки (две ванны). Следует тщательно следить за смазкой очистителя, так как он работает при повышенных температурах (85 – 90° С).

Чистка сыворотки собирается в промежуточную емкость (танк) из нержавеющей стали или эмалированную, откуда направляется на сгущение.

Сгущение сыворотки осуществляют на вакуум-аппаратах. Аппарат для сгущения сыворотки под вакуумом должен быть герметичным с подводом тепла и удалением из него воздуха (разряжение) до требуемой температуры кипения. Степень разрежения выражают величиной абсолютного давления, или вакуума. Вторичный или соковый, пар, образующейся при кипении сыворотки, конденсируется при соприкосновении с холодной водой или стенкой, охлаждаемой водой. Воздух, поступающий в аппарат с сывороткой и через не плотности, удаляют паром паровыми и и механическими вакуум-насосами. Применяют выпарные аппараты только из нержавеющей стали.

Кристаллизация лактозы осуществляется с учетом качества сиропа по длительному (до 35 ч) или ускоренному (до 15 ч) режимам. Для контроля за уходом процесса можно воспользоваться температурами. О правильности проведения процесса можно судить по форме (пирамида) и размеру (в среднем 0,5 мм) кристаллов, содержанием лактозы в мелассе и консистенции кристаллизата.

Конструкция кристаллизатора обеспечивает выполнение всех технологических операций процесса выделения лактозы из сиропа.

Кристализзат, освобожденный от хлопьевидного белкового осадка и промытый водой, на центрифугирование на центрифуги фильтрующего типа, фактор разделения превышает 500. В производстве молочного сахара используют центрифугу ОЦС фильтрующего типа, периодического действия с ручной верхней выгрузкой осадка.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.