ساختمان فضايي لاکتوز

لاکتوز يا قند شير يک دي ساکاريد با فرمول C12H22O11 است و از واحدهاي D- گلوکز و D- گالاکتوز که با پيوند بتا 1و4 به يکديگر متصلند، تشکيل مي‌يابد. جزو قندهاي احيا کننده مي‌باشد و به دو فرم ايزومري آلفا و بتا يافت مي‌شود.

منابع لاکتوز

بعد از ساکارز ، فراوانترين دي ساکاريد طبيعي ، لاکتوز يا قند شير است. لاکتوز در طبيعت منحصرا در شير يافت مي‌شود. اين قند ، عمدتا در شير نشخوارکنندگان وجود دارد. به عنوان مثال %5 در شير گاو. در شير انسان ، پس از تبخير تمام مواد فرار ، اين ماده نيمي از ماده جامد باقيمانده يعني %6,5 را تشکيل مي‌دهد. ميزان آن در شير چربي‌دار يا پُرچربي بسيار کم است، حدود %1.

ساختار لاکتوز

ساختمان لاکتوز بعد از هيدروليز مشخص شده است که از زيرواحدهاي D- گلوکز و D- گالاکتوز تشکيل مي‌شود. اين دو جزء سازنده ، بوسيله پيوند بتا- 1و4 به همديگر متصل مي‌شوند. بنابراين مي‌توان لاکتوز را D- ? گالاکتوز پيرانوزيل- (1و4)- D- ?- گلوکوپيرانوزيد نيز خواند. چون لاکتوز داراي يک کربن آنومري آزاد در زيرواحد گلوکز است، بنابراين در گروه دي ساکاريدهاي احيا کننده طبقه‌بندي مي‌شود. لاکتوز به دو فرم ايزومري آلفا و بتا وجود دارد.

فرم آلفا و بتاي لاکتوز

اين قند به دو فرم آلفا يا بتا- D- گلوکز پيرانونزيد- (4 و1)- D- ? گالاکتوپيرانوزيل وجود دارد. فرم آلفا و بتا خواص بسيار متفاوتي از يکديگر دارند، از جمله: فرم آلفا داراي چرخش ويژه 89,4+ و نقطه ذوب 202درجه سانتي‌گراد و فرم بتا داراي چرخش ويژه 35+ و نقطه ذوب 252 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد. هر دو اينها از نظر علمي جالب و در خور توجه مي‌باشند. تبلور آن از آب ، فقط آنومر ? را مي‌دهد.

فرم آلفا که با يک مولکول آب ، به صورت بلورين در آمده است، همان لاکتوز متداول و معمول مي‌باشد که مي‌تواند دهيدراته شود (يعني آب خود را از دست بدهد). فرم بتا (بدون تثبيت آب) ، از محلول غليظي در حرارت بالاتر از 94 درجه سانتي‌گراد به شکل بلورين در مي‌آيد که اين حرارت ، درجه حرارت بحراني براي فرايند کريستاليزاسيون مي‌باشد. هيدراته شدن فرم بتا تاکنون مشاهده نشده است.

لاکتوز ، قند شير

حلاليت لاکتوز

لاکتوز فقط به ميزان کمي محلول است، يعني حدود ده برابر کمتر در مقايسه با ساکارز در درجه حرارت محيط ، محلول مي‌باشد. حلاليت ساکارز در درجه حرارت محيط ، برابر 180 گرم در 100 گرم مي‌باشد و حلاليت لاکتوز نيز به صورت زير مي‌باشد.

	فرم ?	فرم ?	مخلوط
حلاليت (در 100 گرم آب) در دماي 15 درجه سانتي‌گراد	7,3g	50g	17g
حلاليت (در هر 100گرم آب) در دماي 100 درجه سانتي‌گراد	70g	95g	-

تفاوت موجود در ميزان حلاليت در درجه حرارت 100 درجه سانتي‌گراد کمتر است، زيرا ميزان محلوليت لاکتوز به مراتب بسيار بيشتر افزايش مي‌يابد.

ظرفيت شيرين کنندگي لاکتوز

لاکتوز داراي قدرت و ظرفيت شيرين کنندگي ناچيزي مي‌باشد. به ميزان يک به شش در مقايسه با ساکارز يا قند معمولي است. بنابراين شير بسيار شيرين نبوده، رژيمهاي غذايي داراي شير ، قابل تحمل هستند يا بعبارت ديگر به آساني به مصرف سوخت و ساز و جذب مي‌رسند، زيرا ايجاد احساس ناخوشايند نمي‌نمايند.

کريستاليزاسيون لاکتوز

اين قند ، دي ساکاريدي است که جداسازي آن با استفاده از کريستاليزاسيون کاملا راحت و آسان مي‌باشد. لاکتوز ، نمونه جالبي از پلي مورفيسم کريستالين مي‌باشد و در عمل کريستاليزاسيون بطئي و آرام متنوعي ديده مي‌شود که در نهايت به شکل بلورهاي سخت پيچيده و طويلي ظاهر خواهد شد. مواد معين و مشخصي ، مانع از روند کريستاليزاسيون مي‌گردند. يک نمونه از اين مواد ، مي‌تواند ريبوفلاوين (ويتامين Bsub>2) باشد، البته در غلظتي بالاتر از آنچه که اين ماده در شير وجود دارد.

ساختمان لاکتوز

هيدروليز لاکتوز

همانطور که قبلا ذکر شد، لاکتوز در اثر هيدروليز به دو جزء سازنده اش يعني گلوکز و گالاکتوز تبديل مي‌شود. هيدروليز شيميايي براي لاکتوز در مقايسه با ساکارز مشکلتر بوده، حرارت دادن آن همراه با يک اسيد ، ضروري مي‌باشد و همچنين در هيدروليز لاکتوز پديده واژگوني يا اينورسيون (Inversion) که در هيدروليز ساکارز اتفاق مي‌افتد، وجود ندارد. هيدروليز آنزيمي مشکلات و مسائلي دارد. آنزيم لاکتاز (بتا- گالاکتوزيداز) به طرز وسيع و گسترده اي يافت نمي‌شود، هر چند که تعدادي از مخمرهاي کمياب ، اين آنزيم را دارا هستند.

توضيح اينکه Klyve remyces Fragilisدر صنعت بکار مي‌رود. اين آنزيم ، در قسمت ژژنوم روده ترشح مي‌گردد و بعد از ترشح ، با سرعتهاي متفاوتي با توجه به نژادهاي متفاوت بشري ناپديد مي‌گردد. در نژادهاي رنگين‌پوست ، زوال ماده مذکور ، زود بوقوع مي‌پيوندد، بعضي وقتها در حدود 3 سال ، در حاليکه در افراد سفيدپوست نسبتي از افراد را مشاهده مي‌کنيم که بي‌هيچ گونه شکي داراي لاکتاز به ميزان بالايي مي‌باشند. بنابراين عارضه اي بنام آلاکتاسيک در ميان افراد بالغ که متعلق به نژاد سفيد پوست نيستند، رايج و معمول است که مربوط به کمبود لاکتاز و جذب ناصحيح لاکتوز در بدن مي‌باشد.

البته اين عارضه در نوزادان متعلق به هر نژادي نادر و کمياب مي‌باشد. شکل حاد ديگري از عدم توانايي درجذب و متابوليسم مواد غذايي در بچه‌هايي وجود دارد که آنزيم لازم براي تبديل گالاکتوز به گلوکز ندارند، در اينجا جذب بيشتر منجر به توليد گالاکتوساميا مي‌گردد و چنين اختلالي در متاوليسم ، نادر بوده و بندرت اتفاق مي‌افتد و بايد توجه داشت که گالاکتوز بايد به صورت گلوکز تغيير شکل يابد تا بتواند وارد چرخه‌هاي بيولوژيکي گردد و همچنين جذب مقادير فراواني از گالاکتوز ممکن است که مسلما بيماري آب مرواريد باشد.

مباحث مرتبط با عنوان

• ساکارز
• کربوهيدراتها
• گالاکتوز
• گلوکز
• گليکوژن
• ماکرومولکولها
• مواد قندي طبيعي