Mleko bez laktozy – przeznaczenie, produkcja, różnice

Spis treści:

1. Laktoza:
   • Czym jest laktoza?
   • Nietolerancja laktozy – przyczyny, objawy oraz ilość chorych.
2. Jak powstaje mleko bez laktozy w Polsce i na świecie.
3. Kiedy warto spożywać mleko bez laktozy?
4. Porównanie składu chemicznego mleka z laktozą i bez niej.
5. Dlaczego mleko bez laktozy jest słodsze?
6. Testy na wykrywanie nietolerancji na laktozę 
7. Podsumowanie 
8. Literatura

1. Laktoza 

Czym jest laktoza? 

Jest to cukier mleczny. Zaliczana jest ona do dwucukrów, który składa się z cząsteczki galaktozy i glukozy, połączonych ze sobą wiązaniem β-1,4-glikozydowym. Naturalnie występuje tylko u ssaków, wyjątkiem są jednak lwy morskie, w których mleku nie ma, bądź są to śladowe ilości laktozy. Cukier ten wraz z białkami i tłuszczami występującymi w mleku są źródłem substancji odżywczych dla nowonarodzonych ssaków, które na początku życia spożywają tylko mleko matki [1].

Laktoza oprócz dostarczania energii ma również inne właściwości, które wpływają korzystnie na rozwój noworodków. Pierwszą z nich jest to, że jest mniej słodka od sacharozy (cukru białego), czy glukozy, co poprawia rozwój zmysłu smaku oraz regulację łaknienia. Ma ona również niski indeks glikemiczny (ok 40 dla laktozy, glukoza to 100), co wpływa na wydzielanie hormonów (insulina, glukagon itp.). Korzystnie wpływa na motorykę jelit oraz proces regeneracji nabłonka jelitowego, dzięki właściwościom probiotycznym. Galaktoza – jedna ze składowych laktozy – jest wykorzystywana przy budowie układu nerwowego. [1]

Nietolerancja laktozy – przyczyny, objawy oraz ilość chorych 

Aby laktoza mogła spełniać swoje funkcje musi zostać zhydrolizowana przez laktazę (enzym rozkładający laktozę) w jelicie cienkim. Hydroliza laktozy jest to najistotniejszy element jej metabolizmu, ponieważ niestrawiona nie zostanie wchłonięta do krwioobiegu, będzie cały czas w jelicie. Laktaza znajduję się przede wszystkim w glikokaliksie rąbka szczoteczkowego nabłonka jelita cienkiego. Aktywność tego enzymu największa jest na szczycie kosmków jelitowych, maleje ku podstawie. Jego aktywność jest również zależna od odcinka jelita cienkiego (największa w jelicie czczym i proksymalnej części jelita krętego, mała w dwunastnicy i dystalnej części jelita krętego) [1].

Często przyczyną dolegliwości związanych ze spożyciem produktów mlecznych jest niedobór laktazy – całkowity brak, lub zmniejszona aktywność [1].

Alaktazja, czyli całkowity brak laktazy w jelicie człowieka od narodzin człowieka do śmierci jest rzadki. Chorzy nie są w stanie trawić laktozy nawet w zmniejszonych ilościach, więc podawanie jej może być niebezpieczne dla ich zdrowia i życia [1].

Znacznie częściej osoby, u których występują dolegliwości po spożyciu produktów mlecznych mają nietolerancję laktozy w skutek jej wtórnego niedoboru. Ten typ niedoboru jest zazwyczaj przejściowy i mija wraz z odbudową kosmków jelitowych jelita cienkiego. Ich uszkodzenie może być spowodowane np: zapaleniem błony śluzowej jelita cienkiego z powodu czynników zakaźnych (robaczyc, rotawirusów, bakterii), nadużywaniem alkoholu, stosowaniem niektórych leków lub nieswoistego zapalenia jelit [1].

Równie często rozpoznaje się nietolerancję laktozy z powodu pierwotnego niedoboru laktazy. Aktywność laktazy zmniejsza się wraz z wiekiem. Jest ona największa w okresie niemowlęcym, kiedy mleko jest głównym pożywieniem dziecka. Kiedy mleko jest zastępowane innymi pokarmami laktaza nie jest już tak potrzebna, więc nie jest syntezowana [1].

Bez względu na to jakie podłoże ma nietolerancja laktozy, objawy nietolerancji pojawiają się według tego samego mechanizmu – brak lub zmniejszona aktywność laktazy w jelicie cienkim. Bakterie jelitowe zużywają niestrawioną laktozę. Produkty fermentacji bakteryjnej to głównie gazy (metan, wodór, dwutlenek węgla – odpowiedzialne za wzdęcia i kolki) oraz krótkołańcuchowe kwasy organiczne (kwas mlekowy, masłowy, octowy itp.) działające drażniąco na błonę śluzową jelita. Niestrawiona laktoza podnosi również ciśnienie osmotyczne w jelicie cienkim powodując tym samym biegunki. Podrażnienie jelit, przyspieszona perystaltyka oraz przewlekła biegunka może prowadzić do odwodnienia i niedożywienia organizmu [1].

Szacuję się, że na świecie około 70% dorosłej populacji może cierpieć na nietolerancję laktozy. Może to zależeć m.in. od wieku, genetyki, czy narodowości. Warto podkreślić, że w Polsce ten problem dotyczy nawet 34% populacji, w Chinach ten problem dotyczy 98% ludzi [2,4].

2. Jak powstaje mleko bez laktozy?

Enzymatyczna hydroliza laktozy 

Proces hydrolizy laktozy przeprowadza się przy użyciu preparatów β-D-galaktozydazy (tzw. laktazy). Enzym ten występuje w warzywach, owocach niektórych roślin, przewodzie pokarmowym ptaków i ssaków oraz komórkach drobnoustrojów [3].

W zależności od pochodzenia enzymu, jego optymalne warunki hydrolizy mieszczą się w zakresie pH 3,0-7,3, temperatura 35-85’C. W skali przemysłowej produkuje się preparaty syntezowane przez: Kluyveromyces lactis, K. fragilis, Aspergillus niger, A. oryzae, Candida pseudotropicalis [3].

W pierwszym etapie hydrolizy od laktozy która jest związana z centrum aktywnym enzymu uwalnia się cząsteczka glukozy. Następnie reszta β-galaktozylowa reaguje z grupą hydroksylową pochodzącą z cząsteczki innego cukru lub wody. Powstaje oligosacharyd lub tworzy się galaktoza [3].

W wyniku enzymatycznej hydrolizy laktozy obok galaktozy i glukozy powstają także oligosacharydy np: α i β-galaktozylowe oraz α i β-glukozylowe. [3]

W USA do użytku domowego można zakupić preparaty enzymatyczne, które rozłożą laktozę w danym produkcie [5].

Podział chromatograficzny

Mleko w trakcie tego procesu rozdziela się na dwie frakcje: laktozową i białkową z solami bądź białkowo-tłuszczową. Zaletą tej metody jest to, że otrzymuję się czysty roztwór laktozy, a wszelkie substancje istotne dla smaku (np: sole) zostają w mleku [5].

Jest to metoda czasochłonna skomplikowana i trudna. Wymaga zakupienia drogich urządzeń do przeprowadzenia rozdziału, dlatego nie jest ona popularna [5]. 

Do rozdziału w tej metodzie używa się techniki chromatografii cieczowej. Ze względu na to, że cukry nie są substancjami lotnymi nie stosuje się chromatografii gazowej. Rozdzielenie techniką chromatografii cieczowej charakteryzuje się bardzo dobrą selektywnością [6].

Metody membranowe

Procesy membranowe znalazły zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, w tym w przemyśle mleczarskim do oddzielenia laktozy od mleka. Dzięki metodom membranowym można rozdzielić związki nawet z zakresu molekularnego. Stosowane do tego procesu są różne techniki w zależności od właściwości rozdzielanych substancji i siły napędowej procesu. W celu oddzielenia laktozy od mleka stosuje się takie techniki jak: ultrafiltrację i diafiltrację. Metoda ma na celu zmniejszenie proporcji laktozy do białka, co można także osiągnąć poprzez zwiększenia ilości białka lub zagęszczenie surowca mlecznego [5,7].

Rozdzielanie substancji w tym procesie zależne jest od ich wielkości. Membrany mają otwory o odpowiedniej wielkości, cząsteczki większe od otworu zostają na danej membranie, a cząsteczki mniejsze przechodzą dalej. Siłą napędową jest różnica ciśnień  [7].

Wadą tej metody jest eliminacja części soli z mleka, co negatywnie wpływa na jego cechy organoleptyczne. Jest też nią to, że występuję problem w utylizacji ubocznych produktów metod membranowych – permeatu zawierającego laktozę, wodę,  niskocząsteczkowe związki azotowe, czy sole [5].

Inne metody

W Japonii opracowana została metoda, która polega na zaszczepieniu mleka kulturami bakterii Lactobacillus, a następnie poddanie go czterotygodniowej inkubacji. Po tym czasie stosuje się ultradźwięki – sonifikację. Po tym procesie mleko ponownie jest inkubowane przez 12 godzin. Stopień redukcji laktozy w tym procesie sięga 74% [5].

W Australii została opatentowana metod,a w której regenerowane, pełne bądź odtłuszczone mleko dodaje się do roztworu kazeiny, dalej poddaje się to suszeniu otrzymując mleko w proszku o obniżonej zawartości laktozy [5].

3. Kiedy warto stosować mleko bez laktozy?

Po produkty o obniżonej zawartości laktozy powinny sięgać osoby u których występuje problem z jej hydrolizą w jelicie cienkim (u których występuje nietolerancja laktozy). Takie osoby nie są w stanie jej strawić i spożywając ją mogą poważnie zaszkodzić swojemu zdrowiu, a nawet życiu. 

Osoby które nie mają problemu z nietolerancją laktozy nie powinny jej odstawiać, ponieważ może się to przyczynić do obniżenia produkcji enzymu laktazy, a tym samym do pojawienia się nietolerancji laktozy u osób, które nie miały z tym problemu [1].

Warto również pamiętać, że składowe laktozy (glukoza i galaktoza) mają znacznie wyższy indeks glikemiczny, dlatego osoby z cukrzycą, hipoglikemią itp. powinny starać się go unikać [1].

W badaniach przeprowadzonych przez Monikę Małkowską i Dagmarę Pogorzelską stwierdzono, że konsumenci nie zdają sobie sprawy komu służą produkty bez laktozy, jaki jest ich finalny skład oraz jak bardzo różnią się od produktów nabiałowych klasycznych. Duża część konsumentów przypisuję produktom bez laktozy właściwości które nie powinny być z nimi kojarzone tj. zwiększona wartość odżywcza, właściwości prozdrowotne. Mniej niż połowa ankietowanych na pytanie “jak myślisz dla kogo dedykowane są mleczne produkty bezlaktozowe” odpowiedziała prawidłowo – dla osób z nietolerancją laktozy [4].

4. Porównanie składu chemicznego mleka z laktozą i bez laktozy

W tabeli 1. zostały porównane składy chemiczne mleka bez laktozy oraz klasycznego pewnej Polskiej marki. Można zauważyć, że nie ma żadnej różnicy w ich składzie. Wynika to z tego powodu, że w Polsce do produkcji mleka bez laktozy wykorzystuję się metodę enzymatycznej hydrolizy laktozy. Dlatego zmienia się tylko zawartość laktozy, glukozy i galaktozy, co nie ma wpływu na ogólną zawartość węglowodanów i cukrów, ani żadnego innego składnika w składzie chemicznym mleka.

Tabela 1. Porównanie składu chemicznego mleka z klasycznego i bez laktozy. 

Wartość odżywcza	Mleko bez laktozy (w 100ml)	Mleko klasyczne (w 100ml)
Wartość energetyczna	44 kcal	44 kcal
Tłuszcz	1,5 g	1,5 g
Kwasy tłuszczowe nasycone	1,0 g	1,0 g
Węglowodany	4,7 g	4,7 g
Cukry	4,7 g	4,7 g
Białko	3,0 g	3,0 g
Sól	0,10 g	0,10 g
Wapń	105 mg	105 mg

5. Dlaczego mleko bez laktozy ma słodszy smak?

Laktoza jest cukrem mało słodkim. Kiedy dojdzie do jej rozkładu powstają dwa słodsze od niej cukry. Mówi nam o tym słodkość względna (RS). Jako wzorzec smaku słodkiego został wybrany 10-procentowy roztwór wodny sacharozy (cukru spożywczego), dla tego wartość umowna wynosi 100 (w niektórych źródłach 1). RS dla laktozy wynosi 25, co świadczy o tym, że jest to cukier niesłodki. Natomiast słodkość względna dla galaktozy i glukozy wynosi odpowiednio 32 i 75, wartości te są wyższe od wartości dla laktozy, dlatego mleko bez laktozy jest słodsze w smaku od klasycznego mleka [8].

6. Testy na wykrywanie nietolerancji laktozy

Diagnostyka przyczyn nietolerancji laktozy opiera się na analizie obrazu klinicznego i wywiadu lekarskiego oraz pośrednich i bezpośrednich badaniach. 

Najpopularniejszym badaniem stosowanym przy rozpoznawaniu nietolerancji laktozy jest wodorowy test oddechowy. Pacjent poddany testowi spożywa określoną dawkę laktozy, a przez następne kilka godzin monitoruję się stężenie wodoru w wydychanym powietrzu. Zwiększona ilość wodoru w wydychanym powietrzu świadczy o tym, że laktoza fermentowana jest przez bakterie jelitowe (a nie trawiona przez enzym laktaza). Należy pamiętać, że ten test nie pomaga zróżnicować, czy nietolerancja ma charakter pierwotny, czy wtórny. Wynik testu może być zafałszowany jeśli pacjent pali papierosy (dym papierosowy zawiera wodór), lub przyjmował, albo nadal przyjmuje antybiotyki [1].

Inne badania które mogą pomóc w stwierdzeniu nietolerancji laktozy to: doustne testy tolerancji laktozy, badanie pH stolca, bezpośrednie badanie aktywności laktazy w bioptacie błony śluzowej jelita cienkiego [1].

W ostatnich latach bardzo rozwinęły się również techniki biologii molekularnej, które są stosowane w rozpoznawaniu chorób na tle genetycznym, również w przypadku nietolerancji laktozy, można takie testy wykonywać, są one coraz bardziej powszechne w laboratoriach diagnostycznych [1].

7. Podsumowanie

Problem nietolerancji laktozy dotyczy bardzo wielu osób na świecie. Dzięki rozwojowi techniki osoby te nie muszą rezygnować z produktów mlecznych. Produkty bez laktozy są świetnym odpowiednikiem dla nich, oprócz składem cukrów nie różnią się one od produktów klasycznych. 

Laktoza to cukier naturalnie występujący w mleku, należy jednak pamiętać, że jest ona stosowana także w innych gałęziach przemysłu spożywczego. Dodawana jest ona do wyrobów mięsnych i pieczywa w celu poprawienia smaku, zapachu lub konsystencji. [1]

Wapń jest to składnik, który musi być codziennie dostarczany do organizmu, jego najlepszym źródłem jest mleko. Dlatego nie należy zupełnie zrezygnować z mleka i jego przetworów, a osoby z nietolerancją laktozy powinny sięgać po produkty o obniżonej zawartości laktozy lub bez laktozy [1]

Istotne jest też to, że osoby z nietolerancją laktozy najczęściej nie muszą jej zupełnie odstawić, ponieważ większość z nich może trawić jej małe ilości. [1]

8. Literatura

[1] Zatwarnicki P. – “Nietolerancja laktozy – przyczyny, objawy, diagnostyka”, Pielęgniarstwo i Zdrowie Publiczne 2014, 4(3). 273-276

[2] Sawala W. – “Nietolerancja laktozy. Nietolerancja laktozy a stosowanie leków z laktozą.” 2018. 1-26

[3]  Kowalewska-Piontas J., Bednarski W. “Technologiczne oraz żywieniowe aspekty enzymatycznej hydrolizy laktozy”. Żywność. Nuka. Technologia. Jakość. 1999. 4(21).  54-62.

[4] Małkowska M., Pogorzelska D. “Rynek mlecznych produktów bezlaktozowych, a świadomość konsumentów”. Uwarunkowania bezpieczeństwa i jakości żywności w Polsce. 2019. 128-135.

[5] https://www.forummleczarskie.pl/RAPORTY/794/produkty-bezlaktozowe – w dniu 24.06.2020

[6] Głazowska J., Kamiński M. “Chromatografia oddziaływań hydrofilowych – HILIC/NH2 – w rozdzielaniu mono i disacharydów oraz badaniu cukrowych frakcji eluatu z rozdzielania składników serwatki mleka”. Camera Separatoria 2014. 6(1) 11-21

[7] Regiec P. “Zastosowanie membran z tworzyw syntetycznych do oczyszczania soku dyfuzyjnego”. Żywność.Nauka.Technologia.Jakość. 2004. 2(39) 121-133

[8] https://mlodytechnik.pl/eksperymenty-i-zadania-szkolne/chemia/29068-slodkie-zycie-chemika – w dniu 26.06.2020