Esta página describe las propiedades de los carbohidratos de la leche. Hay una breve introducción a la química general de los carbohidratos, seguida de secciones sobre la química de los carbohidratos de la leche (lactosa), las propiedades físicas de la lactosa y la influencia de los tratamientos térmicos en las propiedades de la lactosa. Para más detalles sobre las propiedades de la lactosa, véanse las referencias de Fox y McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997) y O’Brien (1995, 1997).
Química general de los carbohidratos
Los carbohidratos están formados por moléculas llamadas sacáridos. Los sacáridos simples contienen 1 o 2 moléculas y se denominan monosacáridos o disacáridos, o, más comúnmente, azúcares. Los oligosacáridos y los polisacáridos son cadenas que contienen de unas pocas a muchas moléculas de azúcar y pueden denominarse almidones.
Los monosacáridos importantes en la alimentación y la salud son la glucosa (a veces llamada dextrosa), la fructosa y la galactosa. Los disacáridos son la sacarosa (glucosa + fructosa), la lactosa (glucosa + galactosa) y la maltosa (glucosa + glucosa). Las dos moléculas de azúcar de los disacáridos están unidas entre sí y este enlace debe romperse antes de que los azúcares puedan ser utilizados por el cuerpo para obtener energía y otras funciones corporales. Los almidones son largas cadenas de glucosa que pueden ser rectas o tener ramificaciones, y hay varias formas en las que las moléculas de los almidones pueden unirse entre sí. Los almidones de diferentes fuentes, como el trigo o el maíz, tienen propiedades funcionales únicas. La estructura de los almidones puede modificarse para mejorar sus propiedades funcionales y aumentar su uso en los alimentos.
Química de los carbohidratos de la leche
La leche contiene aproximadamente un 4,9% de carbohidratos que son predominantemente lactosa con trazas de monosacáridos y oligosacáridos. La lactosa es un disacárido de glucosa y galactosa. La estructura de la lactosa es:
Propiedades físicas de la lactosa
La lactosa se disuelve en la fase de suero (suero de leche) de la leche fluida. La lactosa disuelta en la solución se encuentra en 2 formas, llamadas el α-anómero y el ß-anómero, que pueden convertirse entre sí. La solubilidad de los 2 anómeros depende de la temperatura y, por lo tanto, la concentración de equilibrio de las 2 formas será diferente a distintas temperaturas. A temperatura ambiente (70°F, 20°C) la proporción de equilibrio es de aproximadamente 37% de α- y 63% de ß-lactosa. A temperaturas superiores a 200°F (93,5°C), el anómero ß es menos soluble, por lo que la proporción de α- y ß-lactosa es mayor. El tipo de anómero presente no afecta a las propiedades nutricionales de la lactosa.
La cristalización de la lactosa se produce cuando la concentración de lactosa supera su solubilidad. Las propiedades físicas de los cristales de lactosa dependen del tipo de cristal y pueden influir mucho en su uso en los alimentos. La temperatura afecta a la relación de equilibrio de los anómeros α y ß de la lactosa, como se ha descrito anteriormente. Los cristales de lactosa que se forman a temperaturas inferiores a 20°C (70°F) son principalmente cristales de α-lactosa. Los cristales de α-monohidrato de lactosa son muy duros y se forman, por ejemplo, cuando el helado pasa por numerosos ciclos de calentamiento y congelación. Esto da lugar a una indeseable textura arenosa en el helado. A menudo se utilizan gomas en los helados para inhibir la cristalización de la lactosa. La forma cristalina de la ß-lactosa es más dulce y más soluble que la α-monohidrato de lactosa y puede ser preferida en algunas aplicaciones de panadería. Cuando una solución de lactosa se seca rápidamente, no tiene tiempo de cristalizar y forma un tipo de vidrio. El vidrio de la lactosa existe en la leche en polvo y provoca la formación de grumos. La aglomeración es deseable porque da lugar a una leche en polvo que se disuelve instantáneamente en el agua.
Influencia de los tratamientos térmicos en las propiedades de la lactosa
Las condiciones normales de pasteurización utilizadas para la leche fluida no tienen un efecto significativo en la lactosa. Las temperaturas más altas utilizadas para la pasteurización a temperatura ultra alta (UHT) de los productos de vida útil prolongada y el secado por aspersión pueden causar reacciones de pardeamiento e isomerización, que pueden afectar a la calidad del producto y a sus propiedades nutricionales. La reacción de oscurecimiento, llamada reacción de Maillard, se produce entre la lactosa y la proteína de la leche y produce sabores y colores indeseables, y disminuye el contenido disponible del aminoácido lisina en la proteína de la leche. La reacción de isomerización es un reordenamiento molecular de la lactosa a lactulosa. La lactulosa se produce para ser utilizada por la industria farmacéutica en la producción de píldoras.