لاکتوز چه کاربردهایی دارد 

لاکتوز چیست؟ لاکتوز کربوهیدرات اصلی شیر با غلظتی در حدود 4.6 درصد به صورت بی آب است.این مقدار می تواند بسته به عواملی مانند مرحله شیردهی گاو یا سلامتی تغییر کند.

تحقیقات نشان داده است که آب به عنوان یک پاسخ اسمزی به غلظت لاکتوز به سلول پستانی، جایی که شیر سنتز می شود، حرکت می کند.بنابراین، لاکتوز یک جزء کلیدی در سنتز و ترشح شیر است.

علاوه بر این، لاکتوز یک جزء مهم در بسیاری از محصولات لبنی خشک است و می تواند تأثیر زیادی بر خواص فیزیکی پودرهای شیر و سایر مواد لبنی خشک (مانند جاذب رطوبت) داشته باشد.

دانش و درک در مورد غلظت لاکتوز در شیر و محصولات لبنی برای مدیریت گاو شیری، تولید شیر و فرآوری لبنیات مهم است. در ادامه با ما همراه باشید تا اطلاعات کاملی در حوزه مواد شیمیایی به شما ارائه دهیم

لاکتوز چیست و چگونه تولید میشود

لاکتوز یک دی ساکارید است که از β-d-گالاکتوز و دی گلوکز تشکیل شده است.لاکتوز یک قند کاهنده است و این بر بسیاری از فعل و انفعالات شیمیایی آن تأثیر می گذارد.

ایزومر D لاکتوز معمولا در طبیعت یافت می شود.لاکتوز دارای 2 آنومر است: α-لاکتوز و β-لاکتوز.آنومرها اشکالی از همان مولکول کربوهیدراتی هستند که با باز و بسته شدن حلقه مونوساکارید به عنوان یک ساختار رزونانسی به وجود می آیند.

تفاوت بین 2 آنومر در جهت گیری گروه هیدروکسیل (OH) است که به کربن آنومریک متصل است.هنگامی که نور از محلول لاکتوز عبور می کند، هر آنومر زوایای مختلفی از تغییر در چرخش نوری نور پلاریزه ایجاد می کند.

آنومر α، طبق تعریف، فرمی با چرخش نوری بیشتر در جهت دکسترو است.آنومرها را می توان با پلاریمتری از یکدیگر متمایز کرد، جایی که چرخش های خاص آن ها را می توان اندازه گیری کرد.

چرخش ویژه برای α-لاکتوز خالص 89.4 درجه و برای β-لاکتوز 35.0 درجه است.مولکول های لاکتوز در محلول در یک فرآیند وابسته به دما به نام موتاروتاسیون بین این دو آنومر تبادل می کنند.

در طول موتاروتاسیون، حلقه مونوساکارید باز و بسته می شود، گاهی اوقات از یک آنومر به دیگری تغییر می کند تا زمانی که تعادل در دمای ثابت برقرار شود.

هنگامی که تعادل برقرار شد، به این معنی که سرعت تغییر α-لاکتوز به β-لاکتوز با سرعت تغییر β-لاکتوز به α-لاکتوز یکسان است، نسبت این 2 در 20 درجه سانتیگراد در محلول حدود 62.9٪ β-لاکتوز و 37.1٪ α-لاکتوز است.

بنابراین، β-D-لاکتوز در آب در دمای 20 درجه سانتی گراد بیشتر از α-لاکتوز محلول است.نسبت تعادل آنومرها به عنوان تابعی از دما تغییر می کند و در > 93.5 درجه سانتیگراد، تعادل به 100٪ بتالاکتوز تغییر می کند.

لاکتوز خوراکی و اشکال مختف جامد آن

اشکال اصلی لاکتوز جامد عبارتند از α-لاکتوز مونوهیدرات، بتا-لاکتوز بی آب و کریستال لاکتوز آمورف.

α -لاکتوز مونوهیدرات

شکل جامد مونوهیدرات α-لاکتوز زمانی تشکیل می شود که لاکتوز در دمای کمتر از 93.5 درجه سانتی گراد متبلور شود.

به همین دلیل است که هنگام اندازه‌گیری میزان مواد جامد شیر با خشک کردن آون اتمسفر، دمای نمونه و آون باید در لحظه شروع به جامد شدن لاکتوز بیش از 93.5 درجه سانتیگراد باشد تا از تشکیل مونوهیدرات α-لاکتوز و تخمین بیش از حد مواد جامد شیر و فرآورده های شیر جلوگیری شود.

در دماهای کمتر از 93.5 درجه سانتیگراد، α-لاکتوز کمتر از بتا-لاکتوز در آب حل می شود و از محلول متبلور می شود.با بلور شدن α-لاکتوز از محلول، غلظت این آنومر در محلول کاهش می یابد و تعادل 2 آنومر تغییر می کند و α-لاکتوز بیشتری از β-لاکتوز تولید می شود.

این باعث می شود که محلول یک بار دیگر با α-لاکتوز اشباع شود تا زمانی که دوباره شروع به کریستالی شدن کند.زمان کافی باید در نظر گرفته شود تا موتاروتاسیون رخ دهد و α-لاکتوز بیشتری تشکیل شود.این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که ظرف محلول با α-لاکتوز اشباع شود.

شکل مونوهیدرات α-لاکتوز لاکتوز متبلور با یک مولکول آب در هر مولکول لاکتوز هیدراته می شود، حاوی 5 درصد وزنی آب است و رایج ترین شکل تجاری لاکتوز جامد است که در پودرهای شیر یافت می شود، زیرا دارای خاصیت غیر هیگروسکوپی مطلوبی است.

علاوه بر این، هنگامی که کریستال های مونوهیدرات α-لاکتوز تشکیل می شوند، 2 شکل از α-لاکتوز بی آب می توان از آن تولید کرد: α-لاکتوز بی آب ناپایدار و پایدار.

α-لاکتوز بی آب ناپایدار زمانی تشکیل می شود که مونوهیدرات α-لاکتوز، پس از متبلور شدن، در دمای بالای 100 درجه سانتی گراد تحت خلاء حرارت داده شود.این آب تبلور را از بین می برد.

این شکل بسیار جاذب مرطوب است و بدون اینکه ابتدا حل شود، α-لاکتوز مونوهیدرات را در حضور آب تشکیل می دهد.

بتا-لاکتوز بی آب

هنگامی که کریستال های مونوهیدرات آلفا لاکتوز در دمای نزدیک به 150 درجه سانتیگراد در حضور بخار آب گرم می شوند، αبتا لاکتوز بی آب پایدار تشکیل می شود.

این شکل از لاکتوز جاذب رطوبت نیست، به شکل جامد بسیار پایدار است و در آب بسیار محلول است.بتا لاکتوز بی آب جامد می تواند زمانی تشکیل شود که لاکتوز از محلول به آرامی در دمای 93.5 درجه سانتیگراد متبلور شود.

این شکل از β-لاکتوز حاوی آب نیست و دارای ویژگی های مطلوبی در قرص سازی برای کاربردهای دارویی است و حلالیت بالاتری در آب نسبت به فرم α-مونوهیدرات دارد.

بعلاوه، بتالاکتوز بی آب، جاذب رطوبت ، بسیار محلول در آب است و بالاترین نقطه ذوب را در بین اشکال مختلف متبلور لاکتوز دارد.همچنین شیرین ترین شکل متبلور لاکتوز است.

کریستال لاکتوز

در نهایت، لاکتوز آمورف، همچنین به عنوان کریستال لاکتوز شناخته می شود، پس از خشک شدن سریع لاکتوز تشکیل می شود و حاوی مخلوطی از آنومرهای α و β-لاکتوز است.

کریستال لاکتوز آمورف شکل اصلی لاکتوز جامد است که هنگام خشک کردن اسپری یا فریز کردن شیر و محصولات آب پنیر تولید می شود.کریستال لاکتوز آمورف زمانی تشکیل می شود که لاکتوز آنقدر سریع خشک می شود که زمان کافی برای تشکیل کریستال ها را ندارد.

کریستال لاکتوز آمورف بسیار مرطوب است و هنگامی که رطوبت از هوا جذب می شود، کریستال های مونوهیدرات لاکتوز آلفا را تشکیل می دهد و باعث کیک شدن پودر شیر می شود.

مطلوب است که پودرهای شیر و آب پنیر غیر رطوبت گیر باشند، بنابراین یک فرآیند اضافی به نام فوری سازی در پایان فرآیند خشک کردن شیر بدون چربی تجاری استفاده می شود که در آن هوای گرم مرطوب در دمای کمتر از 93 درجه سانتیگراد از یک بستر سیال از ذرات پودر عبور می کند.

پودر شیر بدون چربی، رطوبت هوای داغ را در طول نمونه گیری جذب می کند و کریستال لاکتوز آمورف در سطح ذرات پودر، کریستال های غیر جاذب رطوبت α-مونوهیدرات را روی سطح ذرات پودر تشکیل می دهد.

تولید لاکتوز صنعتی

قبلاً، لاکتوز تجاری عمدتاً از آب پنیر و UF نفوذ کرده از آب پنیر تولید می شد.اخیرا، نفوذ UF از شیر به منبع محبوب لاکتوز تبدیل شده است.هم آب پنیر و هم شیر نفوذ یافته حاوی پروتئین بسیار کمی و محتوای لاکتوز بالا هستند و می‌توان آن ها را با اسمز معکوس یا نانوفیلتراسیون برای به دست آوردن غلظت‌های بالاتر لاکتوز پردازش کرد.

مراحل بعدی برای تولید لاکتوز به شرح زیر است:

غلیظ سازی، معمولاً با تبخیر،کریستالیزاسیون، که می تواند خود به خود یا از طریق کاشت با مقدار کمی از آلفا لاکتوز مونوهیدرات (که معمولاً تجاری تولید می شود) باشد.

جداسازی کریستال ها از محلول مادر که با سانتریفیوژ انجام می شود.شستشو؛ خشک کردن؛ و در نهایت طبقه بندی این لاکتوز خام را می توان برای تولید لاکتوز با درجه دارویی تصفیه کرد.

مقدار زیادی از لاکتوز تولید شده در ایالات متحده به صورت تراوش خشک شده برای اهداف خوراک دام به کشورهای دیگر صادر می شود.

کاربردهای تجاری لاکتوز

لاکتوز برای نوزادان

جدا از گنجاندن لاکتوز خالص در شیر خشک نوزاد، لاکتوز همچنین در تولید گالاکتو-الیگوساکاریدها (GOS) برای افزودن احتمالی به شیر خشک برای شباهت بیشتر به شیر انسان استفاده می‌شود.GOS توسط پردازش آنزیمی لاکتوز تولید می شود.

بسیاری از این GOS در شیر انسان (اما به ندرت در شیر گاو) یافت می شوند و به دلیل خواص ضد التهابی در قسمت پایین روده و خواص پری بیوتیکی که ممکن است برای نوزادان مفید باشد، به عنوان افزودنی به شیر خشک نوزادان در نظر گرفته می شوند.

لاکتوز در داروسازی

بتا لاکتوز بی آب، α-لاکتوز مونوهیدرات و لاکتوز آمورف همگی در صنعت داروسازی برای ساخت قرص استفاده می شوند.شکل انتخابی لاکتوز به خواص مورد نظر برای پودر بستگی دارد.

لاکتوز همچنین در تولید اسپری پودرهای استنشاقی خشک استفاده می شود، جایی که به عنوان یک حامل برای مواد فعال با غلظت کم عمل می کند.برای این کار، α-لاکتوز مونوهیدرات را می توان برای تولید اندازه ذرات مختلف و دلخواه الک کرد.

لاکتوز در خوراک دام

UF خشک شده یا مایعات با لاکتوز بالا را می توان با سایر مواد مغذی (مانند لاکتوز، ترکیبات حاوی نیتروژن) برای تولید خوراک دام ارزان قیمت مخلوط کرد.به عنوان مثال، پس از تولید پنیر، گنجاندن آب پنیر در جیره گاوها می تواند راه حلی برای مسائل زیست محیطی باشد که در دفع محصولات جانبی آب پنیر نقش دارند.

هنگامی که آب پنیر مایع به‌عنوان جایگزینی برای مقداری از آب مصرفی گاوهای شیرده به درستی استفاده می‌شود، تولید شیر، محتوای پروتئین و محتوای چربی بی‌تأثیر است.

وزن بدن، عملکرد تولیدمثلی، سلامت پستان، و فعالیت شکمبه نیز با گاوهایی که در رژیم‌های غذایی معمولی یونجه یا سیلو هستند که آب پنیر مایع مصرف نمی‌کنند، مطابقت دارد.

علاوه بر این، به نظر می رسد تغذیه لاکتوز به شکل آب پنیر مایع تازه یا لاکتوز خالص باعث افزایش سطح بوتیرات شکمبه و BHB پلاسما می شود، اما به نظر نمی رسد به سطوحی برسد که گاوها در معرض خطر بالاتر ابتلا به کتوز باشند.

استفاده از لاکتوز در جیره گاوهای شیری تا زمانی که نیتروژن قابل سوخت و ساز کافی برای حمایت از رشد میکروبی مطلوب در شکمبه و در نتیجه افزایش زیست توده میکروبی در دسترس باشد، بر محتوای پروتئین شیر تأثیر نمی گذارد.

لاکتوز اضافه شده همچنین می تواند استفاده از مواد مغذی را بهبود بخشد، زیرا شواهدی وجود دارد که می تواند غلظت نیتروژن اوره شیر را کاهش دهد.

تغذیه لاکتوز می تواند ظرفیت جذب شکمبه را بهبود بخشد، غلظت چربی کبد را کاهش دهد و DMI را اندکی افزایش دهد، زیرا به نظر نمی رسد گاوهایی که رژیم غذایی پر لاکتوز دارند، کاهش مورد انتظار در DMI را 3 هفته قبل از زایمان تجربه کنند.

از ۱ تا ۵ به این صفحه یه امتیاز بده
spinner در حال ثبت رای

دیدگاهتان را بنویسید