Tato stránka popisuje vlastnosti mléčných sacharidů. Je zde stručný úvod do obecné chemie sacharidů, následují části věnované chemii mléčných sacharidů (laktózy), fyzikálním vlastnostem laktózy a vlivu tepelného zpracování na vlastnosti laktózy. Podrobnější informace o vlastnostech laktózy jsou uvedeny v publikacích Fox a McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997) a O’Brien (1995, 1997).
Obecná chemie sacharidů
Sacharidy se skládají z molekul zvaných sacharidy. Jednoduché sacharidy obsahují 1 nebo 2 molekuly a nazývají se monosacharidy nebo disacharidy nebo častěji cukry. Oligosacharidy a polysacharidy jsou řetězce, které obsahují několik až mnoho molekul cukru a mohou být označovány jako škroby.
Mezi monosacharidy důležité v potravinách a pro zdraví patří glukóza (někdy nazývaná dextróza), fruktóza a galaktóza. Disacharidy jsou sacharóza (glukóza + fruktóza), laktóza (glukóza + galaktóza) a maltóza (glukóza + glukóza). Molekuly 2 cukrů v disacharidech jsou spolu spojeny a tato vazba musí být přerušena, aby cukry mohly být v těle využity pro energii a další tělesné funkce. Škroby jsou dlouhé řetězce glukózy, které mohou být přímé nebo s větvemi, a existuje několik způsobů, jak se molekuly ve škrobech mohou vzájemně vázat. Škroby z různých zdrojů, jako je pšenice nebo kukuřice, mají jedinečné funkční vlastnosti. Strukturu škrobů lze upravit tak, aby se zlepšily jejich funkční vlastnosti a zvýšilo se jejich využití v potravinách.
Sacharidová chemie mléka
Mléko obsahuje přibližně 4,9 % sacharidů, které tvoří převážně laktosa se stopovým množstvím monosacharidů a oligosacharidů. Laktóza je disacharid glukózy a galaktózy. Struktura laktózy je:
Fyzikální vlastnosti laktózy
Laktóza je rozpuštěna v sérové (syrovátkové) fázi tekutého mléka. Laktóza rozpuštěná v roztoku se vyskytuje ve 2 formách, nazývaných α-anomer a ß-anomer, které se mohou mezi sebou přeměňovat. Rozpustnost obou anomerů je závislá na teplotě, a proto se rovnovážná koncentrace obou forem při různých teplotách liší. Při pokojové teplotě (70 °F, 20 °C) je rovnovážný poměr přibližně 37 % α- a 63 % ß-laktosy. Při teplotách nad 93,5 °C (200 °F) je ß-anomer méně rozpustný, takže poměr α- a ß-laktosy je vyšší. Typ přítomného anomeru nemá vliv na nutriční vlastnosti laktózy.
Krystalizace laktózy nastává, když koncentrace laktózy překročí její rozpustnost. Fyzikální vlastnosti krystalů laktosy závisí na typu krystalu a mohou výrazně ovlivnit jejich použití v potravinách. Teplota ovlivňuje rovnovážný poměr α- a ß-laktosových anomerů, jak je popsáno výše. Krystaly laktosy vytvořené při teplotách nižších než 20 °C jsou převážně krystaly α-laktosy. Krystaly α-monohydrátu laktózy jsou velmi tvrdé a vznikají například tehdy, když zmrzlina prochází četnými cykly zahřívání a mražení. Výsledkem je nežádoucí zrnitá, písková struktura zmrzliny. Ve zmrzlině se často používají gumy, které brání krystalizaci laktózy. Krystalická forma ß-laktózy je sladší a rozpustnější než α-monohydrát laktózy a může být v některých pekařských aplikacích upřednostňována. Když se roztok laktosy rychle vysuší, nestihne vykrystalizovat a vytvoří typ skla. Laktózové sklo se vyskytuje v sušeném mléce a způsobuje shlukování. Shlukování je žádoucí, protože jeho výsledkem je sušené mléko, které se okamžitě rozpouští ve vodě.
Vliv tepelného ošetření na vlastnosti laktosy
Obvyklé podmínky pasterace používané pro tekuté mléko nemají na laktosu žádný významný vliv. Vyšší teploty používané při pasteraci při ultravysoké teplotě (UHT) u výrobků s prodlouženou trvanlivostí a při sušení rozprašováním mohou způsobit hnědnutí a izomerizační reakce, které mohou ovlivnit kvalitu a nutriční vlastnosti výrobku. Reakce hnědnutí, nazývaná Maillardova reakce, probíhá mezi laktózou a bílkovinou v mléce a způsobuje nežádoucí chutě a barvu a snižuje dostupný obsah aminokyseliny lysinu v mléčné bílkovině. Izomerizační reakce je molekulární přestavba laktózy na laktulózu. Laktulosa se vyrábí pro použití ve farmaceutickém průmyslu při výrobě tablet.