Denne side beskriver egenskaberne ved mælkekulhydrat. Der er en kort introduktion til generel kulhydratkemi, efterfulgt af afsnit om mælkekulhydratets (laktose) kemi, laktoses fysiske egenskaber og varmebehandlingers indflydelse på laktoseegenskaberne. For yderligere oplysninger om laktoseegenskaber henvises til referencer af Fox og McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997) og O’Brien (1995, 1997).
Generel kulhydratkemi
Kulhydrater består af molekyler, der kaldes saccharider. Simple saccharider indeholder 1 eller 2 molekyler og kaldes monosaccharider eller disaccharider, eller, mere almindeligt, sukkerarter. Oligosaccharider og polysaccharider er kæder, der indeholder få til mange sukkermolekyler, og de kan kaldes stivelse.
De monosakkarider, der er vigtige i fødevarer og sundhed, er glukose (undertiden kaldet druesukker), fructose og galactose. Disacchariderne er saccharose (glukose + fruktose), laktose (glukose + galaktose) og maltose (glukose + glukose). De 2 sukkermolekyler i disaccharider er bundet sammen, og denne binding skal brydes, før sukkerstofferne kan bruges af kroppen til energi og andre kropsfunktioner. Stivelse er lange kæder af glukose, der kan være lige eller have forgreninger, og der er flere måder, hvorpå molekylerne i stivelse kan binde sig til hinanden. Stivelse fra forskellige kilder, f.eks. hvede eller majs, har unikke funktionelle egenskaber. Stivelsens struktur kan ændres for at forbedre dens funktionelle egenskaber og øge dens anvendelse i fødevarer.
Mælkens kulhydratkemi
Mælk indeholder ca. 4,9 % kulhydrat, der overvejende består af laktose med spor af monosakkarider og oligosakkarider. Laktose er et disaccharid af glukose og galaktose. Strukturen af laktose er:
Laktose Fysiske egenskaber
Laktose er opløst i serumfasen (valle) i flydende mælk. Laktose opløst i opløsning findes i 2 former, kaldet α-anomer og ß-anomer, der kan omdannes frem og tilbage mellem hinanden. Opløseligheden af de 2 anomerer er temperaturafhængig, og derfor vil ligevægtskoncentrationen af de 2 former være forskellig ved forskellige temperaturer. Ved stuetemperatur (70°F, 20°C) er ligevægtsforholdet ca. 37% α- og 63% ß-laktose. Ved temperaturer over 200°F (93,5°C) er ß-anomeren mindre opløselig, så der er et højere forhold mellem α- og ß-lactose. Den tilstedeværende type anomer påvirker ikke laktosens ernæringsmæssige egenskaber.
Laktosekrystallisation opstår, når koncentrationen af laktose overstiger dens opløselighed. Laktosekrystallers fysiske egenskaber er afhængige af krystaltypen og kan i høj grad påvirke deres anvendelse i fødevarer. Temperaturen påvirker ligevægtsforholdet mellem α- og ß-laktoseanomerer, som beskrevet ovenfor. Laktosekrystaller, der dannes ved temperaturer under 20 °C (70 °F), er hovedsagelig α-laktosekrystaller. α-monohydratlaktosekrystallerne er meget hårde og dannes f.eks. når is gennemgår talrige opvarmnings- og frysecyklusser. Dette resulterer i en uønsket grynet, sandet konsistens i isen. Der anvendes ofte tyggegummi i is for at hæmme laktosekrystallisationen. Krystalformen af ß-laktose er sødere og mere opløselig end α-monohydratlaktose og kan foretrækkes i visse bageriprodukter. Når en laktoseopløsning tørres hurtigt, har den ikke tid til at krystallisere og danner en slags glas. Laktoseglas findes i mælkepulvere og forårsager klumper. Sammenklumpningen er ønskelig, fordi den resulterer i et mælkepulver, der opløses øjeblikkeligt i vand.
Indflydelse af varmebehandlinger på laktoseegenskaber
De normale pasteuriseringsbetingelser, der anvendes til flydende mælk, har ingen væsentlig virkning på laktose. De højere temperaturer, der anvendes til ultrahøj temperatur (UHT)-pasteurisering af produkter med forlænget holdbarhed og spraytørring, kan forårsage bruning og isomeriseringsreaktioner, hvilket kan påvirke produktkvaliteten og de ernæringsmæssige egenskaber. Bruningsreaktionen, kaldet Maillard-reaktionen, opstår mellem laktose og protein i mælk og giver uønsket smag og farve og mindsker det tilgængelige indhold af aminosyren lysin i mælkeprotein. Isomeriseringsreaktionen er en molekylær omlægning af laktose til laktulose. Lactulose fremstilles til brug i medicinalindustrien til fremstilling af piller.