OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH

Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.

Prowadzący: Michał A. Olkowski

Strona 1 z 4

C

HARAKTERYSTYKA

L

AKTOZY

Obok białek i tłuszczu, cukier mlekowy (laktoza) jest jednym z podstawowych związków

mleka. Występuje w mleku wszystkich ssaków (z wyjątkiem wielorybiego i torbaczy) w ilości do

7%. W mleku ludzkim jest go średnio 6.8%, a w krowim 4.8%. Laktoza jest niezbędna ze względu

na konieczność utrzymania płynnego charakteru mleka, dzięki czemu możliwe jest jego łatwe

spożywanie i przyswajanie. Jakkolwiek laktoza jest około 2,5-krotnie razy mniej słodka od

sacharozy, to mimo tego nadaje mleku słodkość.

Laktoza jest związkiem chemicznym zbudowanym z dwóch aldoz: D-glukozy

i D-

galaktozy połączonych wiązaniem β-galaktozydowym. Dzięki obecności grupy acetalowej

cukier te

n posiada właściwości redukujące, a cykliczna postać umożliwia występowanie w dwóch

formach izomerycznych,

mianowicie α i β (w mleku forma α stanowi 38%, β=62%). Formy te

znacznie różnią się wieloma właściwościami takimi jak np.: rozpuszczalność i skręcalność

właściwa, a jedna forma z łatwością może przechodzić w drugą. Zjawisko to powoduje

mutarotację, czyli zmianę skręcalności światła spolaryzowanego. Laktoza może krystalizować

również do dwóch form: hydratu zawierającego ok. 5% wody krystalizacyjnej i formy bezwodnej

(anhydryt).

Cukier mlekowy syntetyzowany jest z glukozy pochodzącej z glikogenu, która

przetwarzana jest w gruczole mlecznym na galaktozę, a następnie łączona z cząsteczką glukozy

w komórkach mlekotwórczych.

Według szacunków osoby dorosłe spożywają średnio 25 g laktozy dziennie (0,5 l mleka),

natomiast niemowlęta ponad 50 g/dzień. Nie powinno się przekraczać dziennej dawki spożycia

tego dwucukru na poziomie 2,

2 g/kg masy ciała, gdyż powyżej tej ilości nie jest on całkowicie

metabolizowany. W k

armieniu piersią laktoza jest źródłem energii dla niemowląt, natomiast dla

dzieci starszych dwucukier ten warunkuje właściwy rozwój jakościowy i ilościowy mikroflory

trawiennej oraz wpływa na prawidłową perystaltykę jelit. Dodatkowo laktoza stymuluje wchłanianie

wapnia, magnezu, fosforu oraz innych mikroskładników i makroskładników w dolnych odcinkach

jelita cienkiego. Wykazano także korzystne oddziaływanie laktozy na lepsze wykorzystanie wit. D

oraz prawidłową działalność komórek nerwowych.

1.1.

Znaczenie technologiczne i dietetyczne laktozy

1.1.1. Aspekty pozytywne



Podstawa fermentacji mlekowej: mleczne napoje fermentowane, twaróg, śmietana, masło

OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH

Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.

Prowadzący: Michał A. Olkowski

Strona 2 z 4



Zwiększa przyswajalność wapnia



Pozytywne aspekty fermentacji mlekowej:

-

kwaskowy smak produktu

-

koagulacja kazeiny

-

trwałość (niskie pH hamuje bakterie gnilne)

-

bakterie są źródłem proteaz (dojrzewanie sera)

-

związki zapachowe z cytrynianów i laktozy (diacetyl)

1.1.2. Aspekty negatywne



Gruboziarnista krystalizacja w mleku zagęszczonym słodzonym



Jako substrat w reakcjach Maillarda



Nietolerancja laktozy przez niektóre osoby.

1.2.

Metabolizm i nietolerancje laktozy

Nietolerancją laktozy (ang. lactose intolerance) nazywa się stan, którego objawy są

wynikiem niewłaściwego metabolizmu laktozy i nagromadzenia się w przewodzie pokarmowym

niezaabsorbowanego dwucukru.

Przyczyną dolegliwości związanych z trudnościami w trawieniu laktozy może być

osłabienie aktywności enzymu – laktazy w śluzówce jelita oraz związany z tym faktem niewłaściwy

metabolizm tego disacharydu. Warunkiem wykorzystania pra

widłowej absorpcji laktozy przez

organizm jest jej hydroliza do cukrów prostych, gdyż śluzówka jelita jest dla niej

nieprzepuszczalna. Niestrawiona laktoza przechodzi do jelita grubego (okrężnicy) gdzie jest

fermentowana przez mikroflorę jelitową do gazów (CO

2

, H

2

, CH

4

), kwasu mlekowego

i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (octowego, masłowego i propionowego). Obecność

samej laktozy oraz produktów jej rozkładu podwyższa ciśnienie osmotyczne jelita grubego, co

prowadzi do przechodzenia wody z tkanek do

światła jelita.

Symptomy

związane z nietolerancją laktozy są przykre i obejmują skurcze jelit, nudności,

wzdęcia, parcia, bóle brzucha, wydalanie gazów oraz gwałtowne biegunki. Ponadto zbyt wysoka

kwasowość powstałego kału przyczynia się do miejscowych podrażnień i uszkodzeń naskórka

odbytu. U niemowląt mogą dodatkowo występować ostre wzdęcia oraz wymioty. Nietolerancje

laktozy poza typowymi objawami żołądkowo-jelitowymi u wielu pacjentów wykazują również inne,

niespecyficzne dolegliwości takie jak osteopenia i depresja. Ponadto w skrajnych przypadkach

może dojść do odwodnienia organizmu, bądź zachwiania gospodarki elektrolitowej.

OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH

Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.

Prowadzący: Michał A. Olkowski

Strona 3 z 4

O

ZNACZENIE CUKRÓW REDUKUJĄCYCH METODĄ

B

ERTRANDA

1.3.

Zasada metody

Laktoza jest galaktozydazo

glukozą (forma półacetalowa galaktozy łączy się wiązaniem

glikozydowym z grupą alkoholową reszty glukozy), co oznacza, że potencjalna grupa aldehydowa,

z którą wiążą się właściwości redukujące laktozy znajduje się przy reszcie glukozowej. Opisywana

metoda Bertranda oznaczania laktoz

y polega na pośrednim oznaczeniu miedzi zredukowanej

przez laktozę w czasie gotowania odbiałczanego mleka z alkalicznym roztworem soli miedziowej

(I i II płyn Bertranda). Laktoza ulega przy tym utlenieniu i wielu innym przemianom. Oznaczenie

ilości zredukowanej miedzi (w postaci Cu

2

O) polega na redukcji w kwaśnym środowisku

równoważnej ilości trójwartościowego żelaza do dwuwartościowego, zaś powstałe żelazo

dwuwartościowe

redukuje

równoważną

ilość

manganu

siedmiowartościowego

do

dwuwartościowego.

Laktoza + CuSO

4



Cu

2

O + różne produkty utleniania i innych przemian laktozy

Cu

2

O + Fe

2

(SO

4

) + H

2

SO

4



2CuSO

4

+ 2FeSO

4

+ H

2

O

10 FeSO

4

+ 2KMnO

4

+ 8H

2

SO

4



5Fe

2

(SO

4

)

3

+ 2MnSO

4

+ K

2

SO

4

+ 8H

2

O

1.4.

Postępowanie

Podczas oznaczania laktozy w produktach kwaśnych (np. jogurt) należy odmierzoną do

kolby miarowej porcję zneutralizować wobec fenoloftaleiny 0,25 N NaOH. Postępowanie takie

pozwala na zapewnieni we wszystkich

przypadkach takiego samego, w przybliżeniu obojętnego

odczynu, optymalnego dla wytrącenia białek przy użyciu CuSO

4

i NaOH.

OZNACZANIE W MLEKU

Do kolby miarowej o pojemności 100 cm

3

odważyć 5.00 g badanego mleka. Następnie

kolbę uzupełnić do kreski wodą destylowaną, dokładnie wymieszać i pozostawić na kilka minut.

Do innej

kolby miarowej o pojemności 250 cm

3

odmierz

yć 20 cm

3

otrzymanego roztworu

i 100 cm

3

wody destylowanej. W celu wytrącenia białka i sklarowania dodać 20 cm

3

I roztworu

Bertranda oraz 4.5 cm

3

1.0 N roztworu NaOH. Następnie kolbę uzupełnić wodą destylowaną do

kreski, dokładnie wymieszać i po upływie 10 minut zawartość przesączyć przez sączek z bibuły

filtracyjnej odrzucając pierwsze partie przesączu.

Do kolby stożkowej o pojemności 200 cm

3

odmierz

yć pipetą 20 cm

3

klarownego

przesączu, dodać po 20 cm

3

I i II roztworu Bertranda i ogrzewa

ć na palniku elektrycznym pod

dygestorium

. Roztwór utrzymywać w stanie łagodnego wrzenia przez 3 minuty, po czym szybko

OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH

Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.

Prowadzący: Michał A. Olkowski

Strona 4 z 4

schłodzić w zimnej wodzie ustawiając kolby ukośnie w celu lepszego osadzenia Cu

2

O, aby

zatrzymać dalszą redukcję tlenku miedzi (I). Płyn znad osadu kilkakrotnie przemyć gorącą wodą

sącząc przez sączek Schotta do kolby ssawkowej, jednocześnie uważając, aby osad był przykryty

warstwą płynu. Zastosowanie przegotowanej i gorącej wody do przemywania tlenku miedzi (I)

ogranicza jego utlenianie, gdyż woda taka nie zawiera tlenu.

Do przemytego osadu w kolbie ssawkowej odmierz

yć pipetą 20 cm

3

III roztworu Bertranda

i wymiesza

ć. Rozpuszczony roztwór sączyć przez ten sam sączek Schotta do innej kolby

ssawkowej, przemywając wodą destylowaną w ilości ok. 50 cm

3

.

Przesącz miareczkować mianowanym roztworem 0.1 N KMnO

4

do momentu uzyskania

jasnoróżowego zabarwienia utrzymującego się przez 30 sekund.

Uzyskaną w miareczkowaniu ilość nadmanganianu potasu przeliczyć na równoważną

ilość miedzi, wiedząc, że 1 cm

3

KMnO

4

odpowiada 6.357 mg Cu.

Z

awartość miedzi przeliczyć na ilość laktozy bezwodnej (Y=-2,011+0,764538X; R

2

=99,96%,

r



0,9998 X,Y



N(µ;



2

))

, a następnie przeliczyć ją na laktozę uwodnioną (x) wg wzoru:

d

16

1.0526

a

x[%]







gdzie:

a

– ilość bezwodnej laktozy;

d

– gęstość roztworu w temperaturze 20

o

C

L

ITERATURA

1. Bylund G. 1995: Dairy Handbook; Tetra Pak Processing Systems AB S-221 86 Lund, Sweden

2.

Zmarlicki (red.) 1981: Ćwiczenia z analizy mleka i produktów mlecznych, Skrypty SGGW-AR
w Warszawie, wydanie II, 26-29.