乳糖

哺乳動物的乳汁中的成分

乳糖是人類和哺乳動物乳汁中特有的碳水化合物,是由葡萄糖半乳糖組成的雙糖,分子式為C12H22O11。在嬰幼兒生長發育過程中,乳糖不僅可以提供能量,還參與大腦的發育進程。

徠乳糖主要用於製造嬰兒食品和配製藥物,例如製藥片、藥粉時用作稀釋劑。

簡介


乳糖為D-葡萄糖與D-半乳糖以β-1,4鍵結合的二糖,又稱為1,4-半乳糖苷葡萄糖,屬還原糖。從水溶液中結晶時帶有一分子結晶水。
白色晶體或結晶粉末,甜度約為蔗糖的70%,比重1.525(20℃),在120℃失去結晶水。無水物熔點222.8℃,可溶於水,微溶於乙醇,溶於乙醚和氯仿。有還原性和右旋光性。可水解成等分子的葡萄糖和半乳糖。
乳糖分子
α-乳糖及β-乳糖在水中的溶解度也隨溫度而異。α-乳糖溶解於水中時逐漸變成β-型。因為β-型乳糖較α-型乳糖易溶於水,所以乳糖最初溶解度並不穩定,而是逐漸增加,直至α-型與β-型平衡為止。甜煉乳中的乳糖大部分呈結晶狀態,結晶的大小直接影響煉乳的口感,而結晶的大小可根據乳糖的溶解度與溫度的關係加以控制.
快速乾燥乳糖溶液(如用噴霧乾燥方法)所形成的乳糖結晶是無定型的玻璃態乳糖。一般乳糖溶液中的α-乳糖和β-乳糖呈平衡狀態存在,無定形玻璃態乳糖中保持了原來乳糖溶液中的α/β的比率。乳粉中乳糖的晶態就是無定形乳糖,當其吸收水分達8%時就結晶成為α-乳糖。

性狀


乳糖為白色的結晶性顆粒或粉末;無臭,味微甜。甜度是蔗糖的15%,而β-乳糖比α-乳糖的甜度大。市場上有多種乳糖供應:無水α-乳糖、α-乳糖一水合物和叫少量的無水β-乳糖。
乳糖在水中易溶,在乙醇、氯仿或乙醚中不溶。
比旋度取本品,在80℃乾燥2 小時后,精密稱定,加水溶解並定量稀釋製成每1ml中含本品0.10g 與氨試液0.02ml的溶液,依法測定,比旋度為+52.0°至+52.6°。

鑒別


圖譜分析

(1)取乳糖樣品0.2g,加氫氧化鈉試液5ml ,微熱,溶液初顯黃色,后變為棕紅色,再加硫酸銅試液數滴,即析出氧化亞銅的紅色沉澱。
(2)乳糖樣品的紅外光吸收圖譜應與對照的圖譜一致。

實驗檢查

酸度檢查:取本品1.0g,加水20ml溶解后,依法測定,pH值應為4.0 ~7.0 。
溶液的澄清度檢查:取本品3.0g,加沸水10ml溶解后,溶液應澄清。
蛋白質檢查:取本品5.0g,加熱水25ml溶解后,放冷,加硝酸汞試液0.5ml ,5 分鐘內不得生成絮狀沉澱。
雜質吸光度檢查:取本品,精密稱定,加溫水溶解並定量稀釋成每1ml中含100mg的溶液,照紫外-可見分光光度法(中國藥典2010年版二部附錄Ⅳ A ),在400nm的波長處測定吸光度,不得過0.04。再精密吸取上述溶液1ml,置10ml量瓶中,加水稀釋至刻度,在210~220nm的波長範圍內測定吸光度,不得超過0.25;在270~300nm的波長範圍內測定吸光度,不得過0.07
乾燥失重檢查:取本品,置硅膠乾燥器內,在80℃減壓乾燥至恆重,減失重量不得過1.0%(中國藥典2010年版二部附錄Ⅷ L)。
水分檢查:取本品,以甲醇-甲醯胺(2:1)為溶劑,照水分測定法(中國藥典2010年版二部附錄Ⅷ M 第一法 A)測定,含水分應為4.5%~5.5%。
熾灼殘渣檢查:取本品1.0g,依法檢查(中國藥典2010年版二部附錄Ⅷ N),遺留殘渣不得過0.1 %。
重金屬含量檢查:取本品3.0g,加溫水20ml溶解后,再加醋酸鹽緩衝液(pH3.5)2ml與水適量使成25ml,依法檢查(中國藥典2010年版二部附錄Ⅷ H第一法),含重金屬不得過百萬分之五。
砷鹽檢查:取熾灼殘渣項下殘留物,加水23ml溶解后,加鹽酸5ml,依法檢查(中國藥典2010年版二部附錄Ⅷ J第一法),應符合規定(0.0002%)。

主要用途


主要用於:作為粉狀食品色素的吸附分散劑,降低色素濃度,便於使用並降低貯藏期間的變色。利用易壓縮成形和吸水性低的特點,作壓片等賦形劑。利用乳糖焦糖化溫度較低(蔗糖163℃。葡萄糖154.5℃,乳糖僅129.5℃)的特點,對某些特殊的焙烤食品,可在較低的烘烤溫度下獲得較深的黃色至焦糖色澤。

特殊營養功能


乳糖是兒童生長發育的主要營養物質之一,對青少年智力發育十分重要,特別是新生嬰兒絕對不可缺少的,在自然界中只有哺乳類動物的奶中含有乳糖,各類植物性食物中是不含乳糖的。
乳糖的主要功能是為人體供給熱能,兒童和成人的生長發育、新陳代謝、組織的合成,維持正常體溫以及體育鍛煉、勞動工作都需要大量的熱能,特別是小兒對糖的分解消化吸收利用都比成年人旺盛,乳糖是小兒體內器官、神經、四肢、肌肉等發育及活動的動力。
小兒的腦細胞發育和整個神經系統的健全都需要大量的乳糖,一周歲以內的小兒每千克體重每天需要糖13克左右,乳糖的另外一個重要作用是促進小兒腸道內的乳酸菌繁殖增長,在腸道中乳糖在乳酸桿菌乳酸鏈球菌、多種酶及某些微生物的作用下生成乳酸,乳酸對小兒腸胃有調整保護作用,它能抑制腸內異常發酵產生的毒素造成的中毒現象,還可抑制腸內有害細菌的繁殖。
乳糖的另一個作用是在鈣的代謝過程中可以促進小兒對鈣的吸收。乳中的甜味就來源於乳糖,但乳糖和其他糖類相比甜度較低所以不會造成小兒的偏食。
同時乳糖還能保持兒童體內水分的平衡,提供與腦和重要器官的構成有關的半乳糖,而且對澱粉的貯存也是必要的。半乳糖對兒童的大腦發育特別重要,它能促進腦苷脂類和粘多糖類的生成。若缺乏乳糖就會引起兒童消瘦、乏力、體重減輕、生長發育緩慢,甚至兒童要消耗體內的脂肪、蛋白質這可能發生蛋白質缺乏症
乳糖是糖類中的一種,糖類的化學構成可分為單糖、雙糖和多糖。乳糖是雙糖,乳糖在人體內被雙糖酶分解成一分子的葡萄糖和一分子的半乳糖而被人體吸收利用,血液把葡萄糖送到人體全身的每一個細胞,細胞把葡萄糖轉化為二氧化碳及水,並釋放出熱能。
人乳、牛奶、山羊奶中的乳糖含量是不同的,人乳含乳糖7%,牛奶中含乳糖4.2%,山羊奶含乳糖4.6%,牛、羊奶中的乳糖含量都比人乳低。乳糖沒有甘蔗糖甜,它的甜度是甘蔗糖的六分之一。
乳糖是兒童食用最好的糖類,而且兒童消化道內有充足的分解乳糖的乳糖酶,能很好的分解消化吸收利用乳糖。人乳中的乳糖不但含量比牛、羊奶高而穩定,且不會因母親的食物變化而變化,也不會因血糖變化而產生波動。
乳糖是牛奶中最豐富的糖類,牛奶中所含的糖類99.8%是乳糖,另外還有少量的葡萄糖、果糖、半乳糖。乳糖易溶於水,牛奶中的乳糖幾乎全部是溶液狀態,易於消化吸收。
牛奶中的乳糖在兒童小腸內分解為容易消化的葡萄糖及半乳糖,半乳糖的消化吸收較慢,但半乳糖在兒童腸道內是促進細菌合成維生素K和複合維生素B的促進劑。乳糖並能增進礦物質鈣、磷、鎂等的吸收,增加血鈣濃度,使骨鈣沉積更迅速,為奶中高鈣的吸收和利用創造了最佳的條件,減少了維生素D的需要量,所以牛奶是人乳很好的代用品。

製作方法


1.原料要求以副產品干酷乳清為原料,干物質6.5%、乳糖4.8%、脂肪0.4%、灰分0.05%,酸度1°T。也可採用酸法干酷素乳清或凝乳酸乳清。
2.乳清脫脂:將乳清加熱至35℃左右,經奶油分離機分離,使干酷乳清含脂肪為0.4%。
3.乳清蛋白的分離:干酷乳清的滴定酸度為14~20°T,直接加熱至90~92℃,然後加入經發酵處理的酸乳清(150~200°T),使乳清酸度提高30~35°T,再重新加熱至90℃,乳清蛋白即可凝固、靜止,使乳清和蛋白質分離,也可用壓濾機使其分離。
4.乳清濃縮:採用單效或多效濃縮罐,對乳清進行濃縮以除去大部分水分。為防止乳糖焦化,濃縮溫度不超過70℃,終了時,濃縮糖液的比重不應低於40°Be′,濃縮度為90~92%,干物質達60~70%,乳糖含量為54~55%。
5. 乳糖結晶:濃縮糖液冷卻後進行乳糖結晶,可採用平鍋式自然結晶法和帶夾層水冷卻的結晶機中強制結晶法。平鍋式自然結晶法,結晶的最初階段要進行攪拌,待溫度下降到30℃以後,可停止攪拌,結晶時間不少於30小時,強制結晶法可分為快速結晶和緩慢結晶兩種,都在帶夾層的λ可通入冷水冷卻並裝有攪拌器的結晶機中完成。已結晶好的糖液,具有良好的、明顯的結晶結構,結晶體應為1~2毫米,呈粘稠狀。
6.脫除母液與乳糖的洗滌:結晶后的乳糖,利用離心脫水機使乳糖晶體與糖蜜分離,再加入結晶糖量30%的水洗滌乳糖,以除去殘存的母液和大部分鹽類。經洗滌脫水后的乳糖稱為濕糖,其含水量15%以下。為避免洗滌水溫度過高而溶解乳糖,洗滌水的溫度應低於10℃。
7.乳糖的乾燥:可在半沸騰床式乾燥機或氣流乾燥機中進行,乾燥機內帶有攪拌裝置,乾燥溫度小於80℃,乾燥后乳糖呈乳黃色的分散狀態,水分小於1~1.5%。也可用微酸來乾燥乳糖。
8. 母液的回收:母液中含乳糖約為牛乳糖總量的1/3,內含有蛋白質和鹽類。將母液用直接蒸汽加熱至沸騰,靜置,使蛋白質、鹽類等不純物沉澱,吸上層清凈母液,在70℃下進行濃縮,除去大部分水分,使濃度達到42~43°Be′,然後進行結晶、洗滌、乾燥,製成粗製乳糖。粗製乳糖的成品率為牛乳總量的 3~4%。粗製乳糖呈淡黃色結晶粉末狀,含腫蛋白質(特別是乳白朊含量較多)、灰分等不純物。用活性炭吸附法精製。
9.粗製乳糖的溶解:在溶糖鍋中,於機械攪拌下加入2%活性炭,使乳糖溶解並與活性炭充分混合,用直接蒸汽加熱至沸點,濃度為30~31°Be′。再用少許石灰乳調節糖液的pH值至4.6,由於活性炭的作用,吸附了糖液中的色素。
10.壓濾:上述混合液通過板杠壓濾機,濾出活性炭和被吸附的雜質和蛋白質,得到純凈的糖液,顏色為淡黃色或白色,然後入結晶缸內。
11.結晶:糖液在間隙攪拌下進行自結晶,結晶時間不少於24小時。
12.母液的脫除及洗滌:結晶后的乳糖有明顯的結晶體,大小為1~2毫米。結晶后的糖液在離心脫水機中脫除母液,用蒸餾水或經活性炭吸附處理后的水進行洗滌,以除去殘存的母液、可溶性蛋白質和鹽類等。洗滌水溫度在10℃以下。
13.乾燥、粉碎和篩選:含水分15%以下的半成品濕糖,可用架盤乾燥箱進行乾燥,乾燥溫度應在80℃以下,邊乾燥邊攪拌,避免局部溫度過高而產生焦化。然後用萬能粉碎機進行粉碎,80目篩篩選,包裝。
14. 母液、洗滌水和活性炭中乳糖的回收:精製乳糖的母液和洗滌液中含有較多的乳糖,可濃縮至35~38Be′后再進行結晶。經板杠壓濾出的廢炭素內,含糖量也很高,可用水使之溶解、壓濾。濾液加入母液和洗滌水一起濃縮、結晶。精製乳糖的收得率為牛乳中乳糖含糖量的一半,即2.35%左右。占原料棗精製乳糖的 68~70%。

作用


1.發酵乳必不可少,提供碳源。乳糖在乳酸菌的作用下,分解成半乳糖和葡萄糖。
2.為人類提供營養、提供能源。半乳糖對哺乳動物神經發育有重要影響。乳糖有利於鈣的吸收。乳糖酶缺少會引起乳糖不耐症
3. 對乳製品組織狀態有重要影響。煉乳生產,乳糖結晶對煉乳口感的影響。奶粉的溶解性。
4. 對乳製品的顏色、風味有重要影響。褐變反應。發酵后風味形成。

促進鈣吸收

乳糖在腸道內不易被分解,可在腸道內長時間滯留。乳糖經乳糖酶作用后形成有機酸,會使腸道PH值下降,在酸的作用下可促進鈣離子的吸收。另外,乳糖分解后形成的葡萄糖也有促進鈣質吸收的作用。

整腸作用

在小腸內未被乳糖酶分解的乳糖會移往大腸,在大腸中生活的微生物會利用乳糖,由其是占菌群多數的乳酸菌、比菲德菌會將乳糖轉變成乳酸、醋酸,使腸道PH值下降,這些有機酸會刺激腸道蠕動,所以具有整腸作用、能防止嬰兒便秘。

不耐受


乳糖不耐受是指飲用奶及奶製品后機體把進入人體內的乳糖當成有害物質,產生的特異性IgG與食物顆粒形成免疫複合物導致的腹脹、腹瀉、腹痛等消化道癥狀。
人們攝入乳糖后需要乳糖酶將其分解成單糖后才可以被吸收。如果因各種原因導致攝入的乳糖不能或不能完全被分解吸收而產生的消化道癥狀稱之為乳糖不耐受。其關鍵是乳糖酶的相對或絕對缺乏。在中國嬰幼兒中發病率極高,可達46.9%-70.0%,其最常見的癥狀為腹瀉,如若不引起重視可導致慢性腹瀉、營養不良、貧血、骨質疏鬆等長期危害。

膳食調理


通過藥物治療乳糖不耐症的費用較高且存在許多副作用。所以,膳食調節成為當前解決乳糖不耐症問題的最佳方法。
低乳糖奶是指乳糖含量低於正常牛奶中的乳糖含量,通常為水解度達到70%-90%的乳糖水解乳。
感徠官指標
滅菌后的低乳糖奶為乳白色或略帶淺黃色,不僅具有牛奶的特殊香味,且甜味明顯,無異常味,無脂肪上浮、無凝塊、無雜質、無沉澱,呈均勻的膠態流體。
理化指標
目前市場上銷售的低乳糖奶主要理化指標為:乳脂肪≥3.1%、蛋白質≥2.9%、非脂乳固體>8.1%、水解率≥70%、比重≥1.028、乳糖≤1.2%、酸度≤18°T。

貯藏


密閉保存。