Лактоза - это основной углевод молока, который представляет собой дисахарид, построенный из остатков D-глюкозы и D-галактозы.
Общие сведения о лактозе
Энергетическую и строительную функцию выполняют такие вещества как углеводы, которые получили широкое распространение в природе. Они, в частности, содержатся и в молоке, где основным углеводом является лактоза.
Лактоза является представителем группы олигосахаридов. Точнее говоря, лактоза представляет собой дисахарид, который построен из остатков D-глюкозы и D-галактозы. Молоко в среднем содержит 4,5-5,0 % лактозы.
Альфа и бета формы лактозы молока
Лактоза в молоке принимает вид истинного раствора. При этом различают две формы лактозы - альфа и бета. Главным признаком, по которому друг от друга отличаются эти формы лактозы, является пространственное расположение гидроксильной группы у первого углеродного атома молекулы глюкозы.
Альфа-форме лактозы свойственна меньшая растворимость, чем у бета-формы. Обе формы могут переходить одна в другую, причем скорость данного процесса во многом определяется температурой.
Не существует чистых водных растворов альфа или бета-форм лактозы: часть одной формы при растворении в воде всегда переходит в другую форму. Так, в условиях динамического равновесия при температуре 20 градусов в молоке содержится 37,75 % альфа-лактозы и 62,25 % бета-лактозы.
Кристаллизация альфа-формы лактозы происходит из перенасыщенных растворов лактозы при температурах ниже 93,5 градусов с одной молекулой гидратной воды. Лактозу, как правило, получают именно в альфа-гидратной форме. Основным исходным сырьем лактозы является молочная сыворотка, которую обрабатывают в процессе производства молочного сахара. Причем молочный сахар в больших масштабах используется при производстве детских молочных продуктов, чаще всего в смеси с лактулозой.
Кристаллизация лактозы особо значима для получения сгущенных молочных продуктов, поскольку она оказывает существенное влияние на качество готовой продукции.
При температурах выше 93,5 градусов из растворов лактозы образуется бета-лактоза, которая существует в твердом состоянии. Бета-лактоза всегда присутствует в сухих молочных продуктах, когда при температурах выше 93,5 градусов из молока удаляют влагу. В связи с этим бета-лактоза по большей части содержится в сухом молоке распылительной сушки.
Основные потребительские свойства лактозы в молоке
Лактоза во многом сказывается на том, какую питательную ценность имеет молоко. Кроме того, свойства и качество молока и молочных продуктов формируются при активном участии лактозы.
Лактоза выступает в качестве исходного вещества, на основе которого протекает процесс брожения. В связи с этим молоку присуща низкая стойкость при хранении. В то же время процесс брожения имеет основополагающее значение для получения сыров и кисломолочных продуктов.
Лактоза воздействует на свойства молочных консервов, которые проявляются в процессе хранения. Кроме того, рассматриваемый дисахарид при стерилизации молочных продуктов приводит к соответствующему изменению их цвета и вкуса. Так, если молоко нагреть до температуры выше 100 градусов, то произойдет его легкое побурение, так как между лактозой и белками возникает реакция, которая приводит к образованию меланоидинов — веществ темного цвета с привкусом карамели.
Еще одним следствием нагревания водных растворов лактозы до температуры около 100 градусов является частичное превращение лактозы в лактулозу, которая в отличии от молочного сахара вместо остатка глюкозы содержит остаток фруктозы. Лактулоза отличается хорошей растворимостью в воде и большей сладостью, чем лактоза.
Молочные продукты, которые обогащены лактулозой, способствуют:
- активизации жизнедеятельности бифидобактерий;
- подавлению в кишечнике человека вредных бактерий;
- стимулированию абсорбции минеральных веществ;
- укреплению костей человека;
- ингибированию образования вторичных желчных кислот;
- проявлению антиканцерогенного эффекта.
Гидролиз лактозы как предпосылка для брожения
Для предприятий современной молочной промышленности наиболее важным является такое свойство лактозы, как наличие у данного углевода способности к гидролизу (расщеплению) в результате действия органических кислот и ферментов. В частности, ферментативный гидролиз под действием фермента лакатазы является одним из основных этапов производства кисломолочных продуктов и сыров.
Ферментативный гидролиз создает предпосылки для брожения. При этом сама лактоза непосредственно не подвергается сбраживанию - она только распадается на глюкозу и галактозу, с которыми затем и происходит ряд ферментативных реакций.
В зависимости от того, какие конечные продукты распада образуются, различают несколько видов брожения, наиболее важными из которых для молочной промышленности являются молочнокислое, спиртовое, маслянокислое, пропионовокислое и уксуснокислое.
Пропионовокислое и уксуснокислое виды брожения представляют собой побочные виды брожения, для которых необходимым промежуточным продуктом является молочная кислота. Нежелательным видом брожения для предприятий молочной промышленности является маслянокислое брожение, из-за которого в сырах происходит вспучивание, а в кисломолочных продуктах появляются неприятные вкус и запах, что делает их непригодными для употребления.
Таким образом, основным углеводом молока и большинства молочных продуктов является лактоза. Ее свойства во многом обуславливают условия хранения молочных продуктов, что, в частности, связано с той ролью, которую этот дисахарид играет в протекании процесса брожения. Более того, именно лактоза во многом обуславливает возможность производства кисломолочных продуктов и сыров.
