Ez az oldal a tej szénhidrátjának tulajdonságait ismerteti. Van egy rövid bevezető az általános szénhidrát-kémiáról, majd a Tej-szénhidrát (laktóz) kémiája, a laktóz fizikai tulajdonságai és a hőkezelések hatása a laktóz tulajdonságaira című részek következnek. A laktóz tulajdonságairól részletesebben lásd Fox és McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997) és O’Brien (1995, 1997) hivatkozásait.
Általános szénhidrátkémia
A szénhidrátok szacharidoknak nevezett molekulákból állnak. Az egyszerű szacharidok 1 vagy 2 molekulát tartalmaznak, és monoszacharidoknak vagy diszacharidoknak, vagy általánosabban cukroknak nevezzük őket. Az oligoszacharidok és poliszacharidok olyan láncok, amelyek néhány vagy sok cukormolekulát tartalmaznak, és keményítőnek is nevezhetők.
Az élelmiszerek és az egészség szempontjából fontos monoszacharidok a glükóz (néha dextróznak is nevezik), a fruktóz és a galaktóz. A diszacharidok a szacharóz (glükóz + fruktóz), a laktóz (glükóz + galaktóz) és a maltóz (glükóz + glükóz). A diszacharidokban lévő 2 cukormolekula összekapcsolódik, és ezt a kötést fel kell bontani, mielőtt a cukrokat a szervezet energiára és más testfunkciókra használhatja. A keményítők hosszú glükózláncok, amelyek lehetnek egyenes vagy elágazó láncok, és a keményítőkben lévő molekulák többféleképpen kapcsolódhatnak egymáshoz. A különböző forrásokból, például búzából vagy kukoricából származó keményítők egyedi funkcionális tulajdonságokkal rendelkeznek. A keményítők szerkezete módosítható a funkcionális tulajdonságaik javítása és az élelmiszerekben való felhasználásuk növelése érdekében.
A tej szénhidrátkémia
A tej körülbelül 4,9% szénhidrátot tartalmaz, amely túlnyomórészt laktóz, nyomokban monoszacharidokkal és oligoszacharidokkal. A laktóz a glükóz és a galaktóz diszacharidja. A laktóz szerkezete:
Laktóz fizikai tulajdonságai
A laktóz a folyékony tej szérum (savó) fázisában oldódik. Az oldatban oldott laktóz 2 formában, az α-anomernek és a ß-anomernek nevezett formában fordul elő, amelyek oda-vissza át tudnak alakulni egymás között. A 2 anomer oldhatósága hőmérsékletfüggő, ezért a 2 forma egyensúlyi koncentrációja különböző hőmérsékleten eltérő lesz. Szobahőmérsékleten (70°F, 20°C) az egyensúlyi arány körülbelül 37% α- és 63% ß-laktóz. 200°F (93,5°C) feletti hőmérsékleten a ß-anomer kevésbé oldódik, így az α- és ß-laktóz aránya nagyobb. A jelen lévő anomer típusa nem befolyásolja a laktóz táplálkozási tulajdonságait.
A laktóz kristályosodása akkor következik be, amikor a laktóz koncentrációja meghaladja az oldhatóságát. A laktózkristályok fizikai tulajdonságai a kristálytípustól függnek, és nagyban befolyásolhatják az élelmiszerekben való felhasználásukat. A hőmérséklet befolyásolja az α- és ß-laktóz anomerek egyensúlyi arányát, a fent leírtak szerint. A 20 °C (70 °F) alatti hőmérsékleten képződő laktózkristályok főként α-laktózkristályok. Az α-monohidrát laktózkristályok nagyon kemények, és például akkor képződnek, amikor a fagylalt számos melegítési és fagyasztási cikluson megy keresztül. Ez a fagylaltban nemkívánatos, homokos, szemcsés textúrát eredményez. A laktóz kristályosodásának gátlására a fagylaltokban gyakran használnak rágógumit. A ß-laktóz kristályos formája édesebb és jobban oldódik, mint az α-monohidrát laktóz, és egyes sütőipari alkalmazásokban előnyösebb lehet. Ha a laktózoldatot gyorsan szárítják, nincs ideje kristályosodni, és egyfajta üveget képez. A tejporokban létezik laktózüveg és csomósodást okoz. A csomósodás azért kívánatos, mert olyan tejport eredményez, amely azonnal feloldódik vízben.
Hőkezelések hatása a laktóz tulajdonságaira
A folyékony tej esetében alkalmazott szokásos pasztőrözési körülményeknek nincs jelentős hatása a laktózra. A meghosszabbított eltarthatósági idejű termékek ultra magas hőmérsékletű (UHT) pasztőrözésénél és a permetszárításnál alkalmazott magasabb hőmérsékletek barnulási és izomerizációs reakciókat okozhatnak, amelyek befolyásolhatják a termék minőségét és táplálkozási tulajdonságait. A Maillard-reakciónak nevezett barnulási reakció a tejben lévő laktóz és fehérje között játszódik le, és nemkívánatos ízeket és színt eredményez, valamint csökkenti a tejfehérjében lévő aminosav, a lizin elérhető tartalmát. Az izomerizációs reakció a laktóz molekuláris átrendeződése laktulózzá. A laktulózt a gyógyszeripar a tablettagyártásban való felhasználásra állítja elő.