OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH
Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.
Prowadzący: Michał A. Olkowski
CHARAKTERYSTYKA LAKTOZY
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 poÅ‚Ä…czonych wiÄ…zaniem ²-galaktozydowym. DziÄ™ki obecnoÅ›ci grupy acetalowej
cukier ten posiada właściwości redukujące, a cykliczna postać umożliwia występowanie w dwóch
formach izomerycznych, mianowicie Ä… i ² (w mleku forma Ä… stanowi 38%, ²=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 karmieniu piersiÄ… laktoza jest z
ródłem 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
·ð Podstawa fermentacji mlekowej: mleczne napoje fermentowane, twaróg, Å›mietana, masÅ‚o
Strona 1 z 4
OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH
Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.
Prowadzący: Michał A. Olkowski
·ð ZwiÄ™ksza przyswajalność wapnia
·ð Pozytywne aspekty fermentacji mlekowej:
- kwaskowy smak produktu
- koagulacja kazeiny
- trwałość (niskie pH hamuje bakterie gnilne)
- bakterie sÄ… z
ródłem proteaz (dojrzewanie sera)
- związki zapachowe z cytrynianów i laktozy (diacetyl)
1.1.2. Aspekty negatywne
·ð Gruboziarnista krystalizacja w mleku zagÄ™szczonym sÅ‚odzonym
·ð Jako substrat w reakcjach Maillarda
·ð 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 prawidłowej 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 (CO2, H2, CH4), 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, bądz
zachwiania gospodarki elektrolitowej.
Strona 2 z 4
OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH
Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.
Prowadzący: Michał A. Olkowski
OZNACZENIE CUKRÓW REDUKUJ
CYCH METOD
BERTRANDA
1.3. Zasada metody
Laktoza jest galaktozydazoglukozą (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 laktozy 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 Cu2O) polega na redukcji w kwaśnym środowisku
równoważnej ilości trójwartościowego żelaza do dwuwartościowego, zaś powstałe żelazo
dwuwartościowe redukuje równoważną ilość manganu siedmiowartościowego do
dwuwartościowego.
Laktoza + CuSO4 ð®ð Cu2O + różne produkty utleniania i innych przemian laktozy
Cu2O + Fe2(SO4) + H2SO4 ®ð 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O
10 FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 ®ð 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
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 CuSO4 i NaOH.
OZNACZANIE W MLEKU
Do kolby miarowej o pojemności 100 cm3 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 cm3 odmierzyć 20 cm3 otrzymanego roztworu
i 100 cm3 wody destylowanej. W celu wytrącenia białka i sklarowania dodać 20 cm3 I roztworu
Bertranda oraz 4.5 cm3 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 odrzucajÄ…c pierwsze partie przesÄ…czu.
Do kolby stożkowej o pojemności 200 cm3 odmierzyć pipetą 20 cm3 klarownego
przesączu, dodać po 20 cm3 I i II roztworu Bertranda i ogrzewać na palniku elektrycznym pod
dygestorium. Roztwór utrzymywać w stanie łagodnego wrzenia przez 3 minuty, po czym szybko
Strona 3 z 4
OZNACZANIE LAKTOZY W WYBRANYCH PRODUKTACH MLECZNYCH
Tech. spec. - 21 kwietnia 2010 r.
Prowadzący: Michał A. Olkowski
schłodzić w zimnej wodzie ustawiając kolby ukośnie w celu lepszego osadzenia Cu2O, 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 odmierzyć pipetą 20 cm3 III roztworu Bertranda
i wymieszać. Rozpuszczony roztwór sączyć przez ten sam sączek Schotta do innej kolby
ssawkowej, przemywając wodą destylowaną w ilości ok. 50 cm3.
Przesącz miareczkować mianowanym roztworem 0.1 N KMnO4 do momentu uzyskania
jasnoróżowego zabarwienia utrzymującego się przez 30 sekund.
Uzyskaną w miareczkowaniu ilość nadmanganianu potasu przeliczyć na równoważną
ilość miedzi, wiedząc, że 1 cm3 KMnO4 odpowiada 6.357 mg Cu.
Zawartość miedzi przeliczyć na ilość laktozy bezwodnej (Y=-2,011+0,764538X; R2=99,96%,
r~ð0,9998 X,Y~ðN(µ; ðsð2)), a nastÄ™pnie przeliczyć jÄ… na laktozÄ™ uwodnionÄ… (x) wg wzoru:
a ×ð1.0526
x[%] =ð
16 ×ð d
gdzie:
a  ilość bezwodnej laktozy;
d  gęstość roztworu w temperaturze 20 oC
LITERATURA
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.
Strona 4 z 4