Această pagină descrie proprietățile carbohidraților din lapte. Există o scurtă introducere privind Chimia generală a carbohidraților, urmată de secțiuni privind Chimia carbohidraților din lapte (lactoză), Proprietățile fizice ale lactozei și Influența tratamentelor termice asupra proprietăților lactozei. Pentru mai multe detalii despre proprietățile lactozei, a se vedea referințele lui Fox și McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997) și O’Brien (1995, 1997).
Chimie generală a carbohidraților
Carbohidrații sunt constituiți din molecule numite zaharide. Zaharidele simple conțin 1 sau 2 molecule și se numesc monosacaride sau dizaharide, sau, mai frecvent, zaharuri. Oligozaharidele și polizaharidele sunt lanțuri care conțin de la câteva până la mai multe molecule de zahăr și pot fi denumite amidonuri.
Monosacaridele importante în alimentație și sănătate sunt glucoza (uneori numită dextroză), fructoza și galactoza. Disacaridele sunt zaharoza (glucoză + fructoză), lactoza (glucoză + galactoză) și maltoza (glucoză + glucoză). Cele 2 molecule de zahăr din dizaharide sunt legate între ele, iar această legătură trebuie să fie ruptă înainte ca zaharurile să poată fi folosite de organism pentru energie și alte funcții ale corpului. Amidonul este un lanț lung de glucoză care poate fi drept sau cu ramificații și există mai multe moduri în care moleculele din cadrul amidonului se pot lega între ele. Amidonurile din diferite surse, cum ar fi grâul sau porumbul, au proprietăți funcționale unice. Structura amidonului poate fi modificată pentru a le îmbunătăți proprietățile funcționale și pentru a le spori utilizarea în produsele alimentare.
Chimia carbohidraților din lapte
Laptele conține aproximativ 4,9% carbohidrați care sunt predominant lactoză cu urme de monosacaride și oligozaharide. Lactoza este o dizaharidă formată din glucoză și galactoză. Structura lactozei este:
Lactoza Proprietăți fizice ale lactozei
Lactoza este dizolvată în faza serică (zer) a laptelui fluid. Lactoza dizolvată în soluție se găsește în 2 forme, numite α-anomer și ß-anomer, care se pot transforma alternativ între ele. Solubilitatea celor 2 anomeri este dependentă de temperatură și, prin urmare, concentrația de echilibru a celor 2 forme va fi diferită la temperaturi diferite. La temperatura camerei (70°F, 20°C), raportul de echilibru este de aproximativ 37% α- și 63% ß-lactoză. La temperaturi de peste 93,5°C (200°F), anomerul ß este mai puțin solubil, astfel încât există un raport mai mare între α- și ß-lactoză. Tipul de anomer prezent nu afectează proprietățile nutriționale ale lactozei.
Cristalizarea lactozei are loc atunci când concentrația de lactoză depășește solubilitatea acesteia. Proprietățile fizice ale cristalelor de lactoză depind de tipul de cristal și pot influența foarte mult utilizarea lor în alimente. Temperatura afectează raportul de echilibru al anomerilor α- și ß-lactozei, așa cum s-a descris mai sus. Cristalele de lactoză formate la temperaturi sub 20°C (70°F) sunt în principal cristale de α-lactoză. Cristalele de lactoză α-monohidrat sunt foarte dure și se formează, de exemplu, atunci când înghețata trece prin numeroase cicluri de încălzire și congelare. Acest lucru are ca rezultat o textură nedorită granulată, nisipoasă în înghețată. În înghețată se folosesc adesea gume pentru a inhiba cristalizarea lactozei. Forma cristalină a ß-lactozei este mai dulce și mai solubilă decât lactoza α-monohidrat și poate fi preferată în unele aplicații de panificație. Atunci când o soluție de lactoză este uscată rapid, aceasta nu are timp să cristalizeze și formează un tip de sticlă. Sticla de lactoză există în pulberile de lapte și provoacă aglomerări. Aglomerarea este de dorit deoarece rezultă un lapte praf care se dizolvă instantaneu în apă.
Influența tratamentelor termice asupra proprietăților lactozei
Condițiile normale de pasteurizare utilizate pentru laptele lichid nu au un efect semnificativ asupra lactozei. Temperaturile mai ridicate utilizate pentru pasteurizarea la temperaturi ultraînalte (UHT) a produselor cu termen de valabilitate prelungit și pentru uscarea prin pulverizare pot provoca reacții de brunificare și izomerizare, care pot afecta calitatea produsului și proprietățile nutriționale. Reacția de rumenire, numită reacție Maillard, are loc între lactoză și proteinele din lapte și produce arome și culori nedorite și scade conținutul disponibil al aminoacidului lizină din proteinele din lapte. Reacția de izomerizare este o rearanjare moleculară a lactozei în lactuloză. Lactoza este produsă pentru a fi utilizată de industria farmaceutică în producția de pastile.