Laktóza

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox Chemická látka Laktóza, též nazývaná mléčný cukr, je disacharid, který se přirozeně vyskytuje v mléce savců. Tvoří významnou složku jejich potravy, zejména v raném věku. Chemicky se skládá ze dvou monosacharidových jednotek – galaktózy a glukózy, které jsou navzájem spojeny glykosidickou vazbou. Pro lidský organismus je zdrojem energie, ale k jejímu strávení je nezbytný enzym zvaný laktáza. Neschopnost produkovat tento enzym v dospělosti vede k laktózové intoleranci.

Laktóza má přibližně 20–40 % sladivosti sacharózy (běžného řepného cukru), což je důvod, proč mléko nemá výrazně sladkou chuť. V potravinářském a farmaceutickém průmyslu se hojně využívá jako plnivo, stabilizátor nebo surovina pro výrobu dalších látek.

🧪 Chemická struktura a vlastnosti

Laktóza je disacharid s chemickým vzorcem C₁₂H₂₂O₁₁. Její molekula vzniká kondenzací dvou monosacharidů:

D-galaktóza
D-glukóza

Tyto dvě jednotky jsou spojeny β-1,4-glykosidickou vazbou. To znamená, že anomerní hydroxyl na prvním uhlíku (C1) galaktózy v β-konfiguraci se váže na hydroxyl na čtvrtém uhlíku (C4) glukózy. Protože anomerní uhlík glukózové jednotky zůstává volný (není zapojen do glykosidické vazby), je laktóza redukující cukr. To jí umožňuje podléhat mutarotaci a existovat ve dvou anomerních formách, α-laktóze a β-laktóze, které se liší prostorovým uspořádáním hydroxylové skupiny na prvním uhlíku glukózové jednotky. V rovnovážném vodném roztoku převažuje β-forma.

Fyzikální vlastnosti

Vzhled: Za normálních podmínek je laktóza bílá, krystalická pevná látka bez zápachu.
Chuť: Má mírně sladkou chuť. Její sladivost je výrazně nižší než u sacharózy, což je výhodné v aplikacích, kde je žádoucí dodat objem bez výrazného zvýšení sladkosti.
Rozpustnost: Je rozpustná ve vodě, ale méně než sacharóza. Rozpustnost se zvyšuje s teplotou. V ethanolu je prakticky nerozpustná.
Krystalizace: Z vodných roztoků při teplotě pod 93,5 °C krystalizuje jako monohydrát (C₁₂H₂₂O₁₁·H₂O). Při vyšších teplotách krystalizuje v bezvodé (anhydrátové) formě.

🥛 Výskyt a zdroje

Laktóza je charakteristickým cukrem mléka savců. Její koncentrace se liší v závislosti na druhu:

Lidské mléko: Obsahuje nejvyšší koncentraci, přibližně 6,7–7,2 %. Poskytuje klíčový zdroj energie pro kojence.
Kravské mléko: Obsahuje okolo 4,5–5,0 % laktózy. Je hlavním komerčním zdrojem pro průmyslovou výrobu.
Kozí mléko: Obsah laktózy je mírně nižší než v kravském, obvykle kolem 4,1–4,4 %.
Ovčí mléko: Má podobný obsah jako kravské mléko, přibližně 4,8 %.

Průmyslově se laktóza získává ze syrovátky, která je vedlejším produktem při výrobě sýrů a tvarohu. Po odstranění bílkovin a tuků se roztok zahustí a laktóza se nechá vykrystalizovat. Následně se čistí a suší na jemný prášek.

🧬 Biologický význam a metabolismus

Pro mláďata savců, včetně lidských kojenců, představuje laktóza primární zdroj sacharidů a energie. Její trávení probíhá v tenkém střevě.

Štěpení laktázou

K rozštěpení glykosidické vazby v molekule laktózy je nutný enzym laktáza (plným názvem laktáza-florizin hydroláza). Tento enzym je produkován buňkami sliznice tenkého střeva (enterocyty). Laktáza hydrolyzuje laktózu na její základní stavební jednotky:

Glukózu, která je okamžitě využita jako zdroj energie pro buňky celého těla.
Galaktózu, která je v játrech přeměněna na glukózu a následně zapojena do energetického metabolismu. Galaktóza je také důležitá pro vývoj nervového systému, kde je součástí glykolipidů a glykoproteinů.

Produkce laktázy je u většiny lidí nejvyšší po narození a v raném dětství. Po odstavení od mateřského mléka její produkce u značné části světové populace geneticky klesá.

🩺 Laktózová intolerance

Laktózová intolerance je stav, kdy tělo neprodukuje dostatečné množství enzymu laktázy. Nejedná se o alergii na mléko, která je imunitní reakcí na mléčné bílkoviny.

Mechanismus vzniku potíží

Pokud laktóza není v tenkém střevě rozštěpena, postupuje nestrávená do tlustého střeva. Zde se stává potravou pro střevní bakterie, které ji fermentují (kvasí). Při tomto procesu vznikají:

Plyny (vodík, oxid uhličitý, methan), které způsobují nadýmání, plynatost a bolesti břicha.
Kyselina mléčná a další mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které dráždí střevní sliznici.
Zvýšená osmotická aktivita v tlustém střevě, kdy laktóza a produkty jejího kvašení na sebe vážou vodu, což vede k průjmu.

Typy a prevalence

Primární laktózová intolerance: Nejčastější typ, způsobený geneticky podmíněným poklesem produkce laktázy po kojeneckém věku. Prevalence je nízká v severní Evropě (pod 10 %), kde se historicky rozvinulo pastevectví, ale velmi vysoká ve východní Asii a velké části Afriky (až 90–100 %).
Sekundární laktózová intolerance: Dočasný stav způsobený poškozením sliznice tenkého střeva, například při celiakii, Crohnově chorobě, infekčních průjmech nebo po léčbě antibiotiky. Po zotavení střeva se produkce laktázy může obnovit.
Vrozená laktózová intolerance: Velmi vzácná genetická porucha, kdy novorozenec neprodukuje laktázu vůbec. Tento stav vyžaduje okamžitou bezlaktózovou dietu.

Lidé s laktózovou intolerancí obvykle tolerují malé množství laktózy, zejména v kysaných mléčných výrobcích (jogurt, kefír), kde je část laktózy již zpracována bakteriemi mléčného kvašení.

🏭 Průmyslové využití

Laktóza je díky svým fyzikálním vlastnostem a relativně nízké ceně široce využívána v různých odvětvích.

Potravinářský průmysl

Kojenecká výživa: Je základní sacharidovou složkou umělé kojenecké výživy, kde napodobuje složení mateřského mléka.
Pekařství a cukrářství: V pečivu podporuje Maillardovu reakci, která dodává produktům zlatavou barvu a charakteristickou chuť. Používá se také v polevách a náplních.
Mléčné výrobky: Přidává se pro úpravu textury a obsahu sušiny.
Ostatní: Slouží jako nosič pro aromata a koření, stabilizátor v masných výrobcích nebo jako plnivo v instantních polévkách a omáčkách.

Farmaceutický průmysl

Laktóza je jedním z nejčastějších excipientů (plniv) při výrobě léků ve formě tablet a kapslí. Je chemicky inertní, dobře stlačitelná a pomáhá zajistit rovnoměrné dávkování účinné látky. Množství laktózy v jedné tabletě je obvykle tak malé, že nezpůsobuje potíže ani lidem s intolerancí.

Další využití

Laktóza slouží jako surovina pro výrobu dalších látek, jako je laktulóza (syntetický cukr používaný jako projímadlo) nebo galaktooligosacharidy (GOS), které se využívají jako prebiotika pro podporu zdravé střevní mikroflóry.

📜 Historie

1619: Italský lékař Fabriccio Bartoletti poprvé izoloval z mléka pevnou látku, kterou nazval "manna seri" (mléčná mana).
1780: Švédský chemik Carl Wilhelm Scheele identifikoval tuto látku jako cukr a popsal její vlastnosti.
1856: Francouzský chemik Louis Pasteurovi studenti navrhli název "laktóza".
1860: Marcellin Berthelot potvrdil název a upřesnil chemické zařazení.

Výzkum laktózové intolerance a genetického pozadí persistence laktázy v dospělosti je spojen především s druhou polovinou 20. století a rozvojem genetiky a molekulární biologie.

💡 Pro laiky

Co je laktóza? Představte si laktózu jako řetěz složený ze dvou různých korálků: jeden je "glukóza" (rychlá energie) a druhý "galaktóza" (důležitá pro mozek). Tento řetěz se nachází v mléce a je to vlastně "mléčný cukr".
Jak ji tělo tráví? Aby tělo mohlo tyto dva korálky využít, potřebuje speciální "nůžky", kterým se říká enzym laktáza. Tyto nůžky řetěz přestřihnou a tělo pak může oba korálky snadno vstřebat a použít.
Co je laktózová intolerance? Někteří lidé v dospělosti tyto "nůžky" ztratí nebo jich mají velmi málo. Když vypijí mléko, řetěz laktózy zůstane nepřestřižený. Dostane se až do tlustého střeva, kde ho začnou požírat bakterie. Tyto bakterie při tom nadělají spoustu plynu a dalších látek, které způsobují bolesti břicha, nadýmání a průjem. Není to nebezpečné, jen nepříjemné.
Kde se laktóza používá? Kromě mléka se laktóza často přidává do léků (tablet), aby držely pohromadě, nebo do různých potravin jako levné "plnivo". Její množství je tam ale obvykle tak malé, že většině lidí nevadí.

🔗 Související články

Šablona:Aktualizováno