Lactosa

La lactosa, un disacárido, es un azúcar compuesto por subunidades de galactosa y glucosa y tiene la fórmula molecular C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁. La lactosa constituye alrededor del 2 al 8% de la leche (en peso). El nombre proviene de lac (gen. lactis), la palabra latina para leche, más el sufijo -ose que se usa para nombrar los azúcares. El compuesto es un sólido blanco, soluble en agua, no higroscópico con un sabor ligeramente dulce. Se utiliza en la industria alimentaria.

Estructura y reacciones

La lactosa es un disacárido derivado de la condensación de galactosa y glucosa, que forman un enlace glucosídico β-1→4. Su nombre sistemático es β- D -galactopiranosil-(1→4)- D -glucosa. La glucosa puede estar en forma de α-piranosa o de β-piranosa, mientras que la galactosa solo puede tener la forma de β-piranosa: por lo tanto, α-lactosa y β-lactosa se refieren a la forma anomérica del anillo de glucopiranosa solo. Las reacciones de detección de lactosa son la prueba de Woehlk y Fearon. Ambos se pueden usar fácilmente en experimentos escolares para visualizar los diferentes contenidos de lactosa de diferentes productos lácteos, como leche entera, leche sin lactosa, yogur, suero de leche, crema para café, crema agria, kéfir, etc.

La lactosa se hidroliza a glucosa y galactosa, se isomeriza en solución alcalina a lactulosa y se hidrogena catalíticamente al alcohol polihídrico correspondiente, lactitol. La lactulosa es un producto comercial, utilizado para el tratamiento del estreñimiento.

Ocurrencia y aislamiento.

La lactosa compone alrededor del 2 al 8% de la leche en peso. Varios millones de toneladas se producen anualmente como subproducto de la industria láctea.

El suero o plasma de leche es el líquido que queda después de cuajar y colar la leche, por ejemplo, en la producción de queso. El suero está compuesto por un 6,5% de sólidos, de los cuales un 4,8% es lactosa, que se purifica por cristalización. Industrialmente, la lactosa se produce a partir de permeado de suero, es decir, suero filtrado para todas las proteínas principales. La fracción de proteína se usa en nutrición infantil y nutrición deportiva, mientras que el permeado se puede evaporar hasta un 60-65 % de sólidos y cristalizar mientras se enfría. La lactosa también se puede aislar por dilución de suero con etanol.

Los productos lácteos como el yogur de leche y el queso contienen muy poca lactosa. La lactasa se utiliza como la bacteria utilizada para hacer que consuman lactosa durante el proceso de fabricación.

Metabolismo

Los mamíferos bebés amamantan a sus madres para beber leche, que es rica en lactosa. Las vellosidades intestinales secretan la enzima lactasa (β-D-galactosidasa) para digerirla. Esta enzima divide la molécula de lactosa en sus dos subunidades, los azúcares simples glucosa y galactosa, que pueden absorberse. Dado que la lactosa se encuentra principalmente en la leche, en la mayoría de los mamíferos, la producción de lactasa disminuye gradualmente con la madurez debido a la falta de consumo continuo.

Muchas personas con ascendencia en Europa, Asia Occidental, Asia Meridional, el cinturón del Sahel en África Occidental, África Oriental y algunas otras partes de África Central mantienen la producción de lactasa hasta la edad adulta. En muchas de estas áreas, la leche de mamíferos como vacas, cabras y ovejas se usa como una gran fuente de alimento. Por lo tanto, fue en estas regiones donde evolucionaron por primera vez los genes para la producción de lactasa de por vida. Los genes de tolerancia a la lactosa en adultos han evolucionado de forma independiente en varios grupos étnicos. Por descendencia, más del 70 % de los europeos occidentales pueden digerir la lactosa en la edad adulta, en comparación con menos del 30 % de las personas de África, el este y sureste de Asia y Oceanía.En las personas que son intolerantes a la lactosa, la lactosa no se descompone y proporciona alimento para la flora intestinal productora de gases, lo que puede provocar diarrea, distensión abdominal, flatulencia y otros síntomas gastrointestinales.

Propiedades biológicas

El dulzor de la lactosa es de 0,2 a 0,4, en relación con el 1,0 de la sacarosa. A modo de comparación, el dulzor de la glucosa es de 0,6 a 0,7, el de la fructosa es de 1,3, el de la galactosa es de 0,5 a 0,7, el de la maltosa es de 0,4 a 0,5, el de la sorbosa es de 0,4 y el de la xilosa es de 0,6 a 0,7.

Cuando la lactosa se digiere completamente en el intestino delgado, su valor calórico es de 4 kcal/g, o el mismo que el de otros carbohidratos. Sin embargo, la lactosa no siempre se digiere por completo en el intestino delgado. Dependiendo de la dosis ingerida, la combinación con las comidas (sólidas o líquidas) y la actividad de la lactasa en los intestinos, el valor calórico de la lactosa oscila entre 2 y 4 kcal/g. La lactosa no digerida actúa como fibra dietética. También tiene efectos positivos en la absorción de minerales, como el calcio y el magnesio.

El índice glucémico de la lactosa es de 46 a 65. A modo de comparación, el índice glucémico de la glucosa es de 100 a 138, el de la sacarosa es de 68 a 92, el de la maltosa es de 105 y el de la fructosa es de 19 a 27.

La lactosa tiene una cariogenicidad relativamente baja entre los azúcares. Esto se debe a que no es un sustrato para la formación de placa dental y las bacterias orales no lo fermentan rápidamente. La capacidad amortiguadora de la leche también reduce la cariogenicidad de la lactosa.

Aplicaciones

Su sabor suave y sus propiedades de fácil manejo han llevado a su uso como portador y estabilizador de aromas y productos farmacéuticos. La lactosa no se agrega directamente a muchos alimentos, porque su solubilidad es menor que la de otros azúcares comúnmente utilizados en los alimentos. La fórmula infantil es una excepción notable, donde la adición de lactosa es necesaria para igualar la composición de la leche humana.

La lactosa no es fermentada por la mayoría de las levaduras durante la elaboración de la cerveza, lo que puede ser útil. Por ejemplo, la lactosa se puede usar para endulzar la cerveza fuerte; la cerveza resultante se suele denominar milk stout o cream stout.

Las levaduras pertenecientes al género Kluyveromyces tienen una aplicación industrial única ya que son capaces de fermentar lactosa para la producción de etanol. El excedente de lactosa del subproducto del suero de las operaciones lácteas es una fuente potencial de energía alternativa.

Otro uso significativo de la lactosa es en la industria farmacéutica. La lactosa se agrega a los productos farmacéuticos en tabletas y cápsulas como ingrediente debido a sus propiedades físicas y funcionales. Por razones similares, puede usarse para diluir drogas ilícitas como la cocaína o la heroína.

Historia

El primer aislamiento crudo de lactosa, realizado por el médico italiano Fabrizio Bartoletti (1576-1630), se publicó en 1633. En 1700, el farmacéutico veneciano Lodovico Testi (1640-1707) publicó un folleto de testimonios sobre el poder del azúcar de la leche (saccharum lactis) para aliviar, entre otras dolencias, los síntomas de la artritis. En 1715, Antonio Vallisneri publicó el procedimiento de Testi para hacer azúcar de leche. La lactosa fue identificada como azúcar en 1780 por Carl Wilhelm Scheele.

En 1812, Heinrich Vogel (1778–1867) reconoció que la glucosa era un producto de la hidrólisis de la lactosa. En 1856, Louis Pasteur cristalizó el otro componente de la lactosa, la galactosa. En 1894, Emil Fischer había establecido las configuraciones de los azúcares componentes.

La lactosa fue nombrada por el químico francés Jean Baptiste André Dumas (1800–1884) en 1843. En 1856, Louis Pasteur nombró a la galactosa "lactosa". En 1860, Marcellin Berthelot lo rebautizó como "galactosa" y transfirió el nombre de "lactosa" a lo que ahora se llama lactosa. Tiene una fórmula de C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ y la fórmula de hidrato C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ·H ₂ O, por lo que es un isómero de sacarosa.