Esta página descreve as propriedades dos carboidratos de leite. Há uma breve introdução à Química Geral dos Carboidratos de Leite, seguida por seções sobre a Química dos Carboidratos de Leite (Lactose), Propriedades Físicas da Lactose, e a Influência do Tratamento Térmico nas Propriedades da Lactose. Para mais detalhes sobre as propriedades da lactose veja referências de Fox e McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997), e O’Brien (1995, 1997).
Química Geral de Carboidratos
Os carboidratos são compostos por moléculas chamadas sacarídeos. Os sacarídeos simples contêm 1 ou 2 moléculas e são chamados de monossacarídeos ou dissacarídeos, ou, mais comumente, açúcares. Oligossacarídeos e polissacarídeos são cadeias que contêm de poucas a muitas moléculas de açúcar e podem ser chamados de amidos.
Os monossacarídeos importantes na alimentação e saúde são a glucose (às vezes chamada dextrose), frutose, e galactose. Os dissacarídeos são sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose), e maltose (glicose + glicose). As 2 moléculas de açúcar em dissacarídeos são ligadas entre si e esta ligação deve ser quebrada antes que os açúcares possam ser usados pelo corpo para energia e outras funções corporais. Os amidos são cadeias longas de glucose que podem ser retas ou ter ramos, e há várias maneiras pelas quais as moléculas dentro dos amidos podem se ligar umas às outras. Amidos de diferentes fontes, tais como trigo ou milho, têm propriedades funcionais únicas. A estrutura dos amidos pode ser modificada para melhorar as suas propriedades funcionais e aumentar a sua utilização nos alimentos.
Quimica dos Carboidratos de Leite
O leite contém aproximadamente 4,9% de carboidratos que é predominantemente lactose com vestígios de monossacarídeos e oligossacarídeos. A lactose é um dissacarídeo de glicose e galactose. A estrutura da lactose é:
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Propriedades físicas da lactose
Lactose é dissolvida na fase sérica (soro de leite) de leite líquido. A lactose dissolvida em solução é encontrada em 2 formas, chamadas de α-anômero e ß-anômero, que podem se converter para frente e para trás entre si. A solubilidade das 2 anomalias é dependente da temperatura e portanto a concentração de equilíbrio das 2 formas será diferente a diferentes temperaturas. À temperatura ambiente (70°F, 20°C) a relação de equilíbrio é de aproximadamente 37% α- e 63% ß-lactose. Em temperaturas acima de 200°F (93,5°C) o ß-anômero é menos solúvel, portanto há uma relação mais alta de α- para ß-lactose. O tipo de anomer presente não afecta as propriedades nutricionais da lactose.
Cristalização da lactose ocorre quando a concentração de lactose excede a sua solubilidade. As propriedades físicas dos cristais de lactose são dependentes do tipo de cristal e podem influenciar muito o seu uso em alimentos. A temperatura afeta a razão de equilíbrio dos anomalias α- e ß-lactose, como descrito acima. Os cristais de lactose formados a temperaturas inferiores a 20°C (70°F) são principalmente os cristais α-lactose. Os cristais de lactose α-monoidrato são muito duros e se formam, por exemplo, quando o sorvete passa por numerosos ciclos de aquecimento e congelamento. Isto resulta em uma textura arenosa e indesejável no sorvete. As gomas são frequentemente utilizadas em gelados para inibir a cristalização da lactose. A forma cristalina da ß-lactose é mais doce e solúvel que a lactose α-monoidrato e pode ser preferida em algumas aplicações em padaria. Quando uma solução de lactose é rapidamente seca não tem tempo para cristalizar e forma um tipo de vidro. O vidro de lactose existe no leite em pó e provoca a aglomeração. A aglomeração é desejável porque resulta em um leite em pó que se dissolve instantaneamente em água.
Influência do tratamento térmico nas propriedades da lactose
As condições normais de pasteurização usadas para leite líquido não têm efeito significativo na lactose. As temperaturas mais altas usadas para pasteurização a temperatura ultra alta (UHT) de produtos com prazo de validade prolongado e secagem por spray podem causar reações de acastanhamento e isomerização, que podem afetar a qualidade do produto e as propriedades nutricionais. A reação de escurecimento, chamada reação de Maillard, ocorre entre a lactose e a proteína no leite e produz sabores e cor indesejáveis, e diminui o conteúdo disponível do aminoácido lisina na proteína do leite. A reação de isomerização é um rearranjo molecular da lactose à lactulose. A lactulose é produzida para uso pela indústria farmacêutica na produção de comprimidos.