لاکتوز

لاکتوز یا قند شیر یک دی ساکارید با فرمول C12H22O11 است و از واحدهای D- گلوکز و D- گالاکتوز که با پیوند بتا 1و4 به یکدیگر متصلند، تشکیل می‌یابد. جزو قندهای احیا کننده می‌باشد و به دو فرم ایزومری آلفا و بتا یافت می‌شود.

منابع لاکتوز

بعد از ساکارز ، فراوانترین دی ساکارید طبیعی ، لاکتوز یا قند شیر است. لاکتوز در طبیعت منحصرا در شیر یافت می‌شود. این قند ، عمدتا در شیر نشخوارکنندگان وجود دارد. به عنوان مثال %5 در شیر گاو. در شیر انسان ، پس از تبخیر تمام مواد فرار ، این ماده نیمی از ماده جامد باقیمانده یعنی %6,5 را تشکیل می‌دهد. میزان آن در شیر چربی‌دار یا پُرچربی بسیار کم است، حدود %1.

ساختار لاکتوز

ساختمان لاکتوز بعد از هیدرولیز مشخص شده است که از زیرواحدهای D- گلوکز و D- گالاکتوز تشکیل می‌شود. این دو جزء سازنده ، بوسیله پیوند بتا- 1و4 به همدیگر متصل می‌شوند. بنابراین می‌توان لاکتوز را D- ? گالاکتوز پیرانوزیل- (1و4)- D- ?- گلوکوپیرانوزید نیز خواند. چون لاکتوز دارای یک کربن آنومری آزاد در زیرواحد گلوکز است، بنابراین در گروه دی ساکاریدهای احیا کننده طبقه‌بندی می‌شود. لاکتوز به دو فرم ایزومری آلفا و بتا وجود دارد.

فرم آلفا و بتای لاکتوز

این قند به دو فرم آلفا یا بتا- D- گلوکز پیرانونزید- (4 و1)- D- ? گالاکتوپیرانوزیل وجود دارد. فرم آلفا و بتا خواص بسیار متفاوتی از یکدیگر دارند، از جمله: فرم آلفا دارای چرخش ویژه 89,4+ و نقطه ذوب 202درجه سانتی‌گراد و فرم بتا دارای چرخش ویژه 35+ و نقطه ذوب 252 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. هر دو اینها از نظر علمی جالب و در خور توجه می‌باشند. تبلور آن از آب ، فقط آنومر ? را می‌دهد.

فرم آلفا که با یک مولکول آب ، به صورت بلورین در آمده است، همان لاکتوز متداول و معمول می‌باشد که می‌تواند دهیدراته شود (یعنی آب خود را از دست بدهد). فرم بتا (بدون تثبیت آب) ، از محلول غلیظی در حرارت بالاتر از 94 درجه سانتی‌گراد به شکل بلورین در می‌آید که این حرارت ، درجه حرارت بحرانی برای فرایند کریستالیزاسیون می‌باشد. هیدراته شدن فرم بتا تاکنون مشاهده نشده است.

حلالیت لاکتوز

لاکتوز فقط به میزان کمی محلول است، یعنی حدود ده برابر کمتر در مقایسه با ساکارز در درجه حرارت محیط ، محلول می‌باشد. حلالیت ساکارز در درجه حرارت محیط ، برابر 180 گرم در 100 گرم می‌باشد و حلالیت لاکتوز نیز به صورت زیر می‌باشد.

	فرم ?	فرم ?	مخلوط
حلالیت (در 100 گرم آب) در دمای 15 درجه سانتی‌گراد	7,3g	50g	17g
حلالیت (در هر 100گرم آب) در دمای 100 درجه سانتی‌گراد	70g	95g	-

تفاوت موجود در میزان حلالیت در درجه حرارت 100 درجه سانتی‌گراد کمتر است، زیرا میزان محلولیت لاکتوز به مراتب بسیار بیشتر افزایش می‌یابد.

ظرفیت شیرین کنندگی لاکتوز

لاکتوز دارای قدرت و ظرفیت شیرین کنندگی ناچیزی می‌باشد. به میزان یک به شش در مقایسه با ساکارز یا قند معمولی است. بنابراین شیر بسیار شیرین نبوده، رژیمهای غذایی دارای شیر ، قابل تحمل هستند یا بعبارت دیگر به آسانی به مصرف سوخت و ساز و جذب می‌رسند، زیرا ایجاد احساس ناخوشایند نمی‌نمایند.

کریستالیزاسیون لاکتوز

این قند ، دی ساکاریدی است که جداسازی آن با استفاده از کریستالیزاسیون کاملا راحت و آسان می‌باشد. لاکتوز ، نمونه جالبی از پلی مورفیسم کریستالین می‌باشد و در عمل کریستالیزاسیون بطئی و آرام متنوعی دیده می‌شود که در نهایت به شکل بلورهای سخت پیچیده و طویلی ظاهر خواهد شد. مواد معین و مشخصی ، مانع از روند کریستالیزاسیون می‌گردند. یک نمونه از این مواد ، می‌تواند ریبوفلاوین (ویتامین Bsub>2) باشد، البته در غلظتی بالاتر از آنچه که این ماده در شیر وجود دارد.

هیدرولیز لاکتوز

همانطور که قبلا ذکر شد، لاکتوز در اثر هیدرولیز به دو جزء سازنده اش یعنی گلوکز و گالاکتوز تبدیل می‌شود. هیدرولیز شیمیایی برای لاکتوز در مقایسه با ساکارز مشکلتر بوده، حرارت دادن آن همراه با یک اسید ، ضروری می‌باشد و همچنین در هیدرولیز لاکتوز پدیده واژگونی یا اینورسیون (Inversion) که در هیدرولیز ساکارز اتفاق می‌افتد، وجود ندارد. هیدرولیز آنزیمی مشکلات و مسائلی دارد. آنزیم لاکتاز (بتا- گالاکتوزیداز) به طرز وسیع و گسترده ای یافت نمی‌شود، هر چند که تعدادی از مخمرهای کمیاب ، این آنزیم را دارا هستند.

توضیح اینکه Klyve remyces Fragilisدر صنعت بکار می‌رود. این آنزیم ، در قسمت ژژنوم روده ترشح می‌گردد و بعد از ترشح ، با سرعتهای متفاوتی با توجه به نژادهای متفاوت بشری ناپدید می‌گردد. در نژادهای رنگین‌پوست ، زوال ماده مذکور ، زود بوقوع می‌پیوندد، بعضی وقتها در حدود 3 سال ، در حالیکه در افراد سفیدپوست نسبتی از افراد را مشاهده می‌کنیم که بی‌هیچ گونه شکی دارای لاکتاز به میزان بالایی می‌باشند. بنابراین عارضه ای بنام آلاکتاسیک در میان افراد بالغ که متعلق به نژاد سفید پوست نیستند، رایج و معمول است که مربوط به کمبود لاکتاز و جذب ناصحیح لاکتوز در بدن می‌باشد.

البته این عارضه در نوزادان متعلق به هر نژادی نادر و کمیاب می‌باشد. شکل حاد دیگری از عدم توانایی درجذب و متابولیسم مواد غذایی در بچه‌هایی وجود دارد که آنزیم لازم برای تبدیل گالاکتوز به گلوکز ندارند، در اینجا جذب بیشتر منجر به تولید گالاکتوسامیا می‌گردد و چنین اختلالی در متاولیسم ، نادر بوده و بندرت اتفاق می‌افتد و باید توجه داشت که گالاکتوز باید به صورت گلوکز تغییر شکل یابد تا بتواند وارد چرخه‌های بیولوژیکی گردد و همچنین جذب مقادیر فراوانی از گالاکتوز ممکن است که مسلما بیماری آب مروارید باشد.