乳糖溶解度及理化性質(zhì)

1、乳糖可溶于水，溶解度的大小取決于溫度的高低。溫度（T）升高時(shí)，溶解度增高。20時(shí)，乳糖的終末溶解度為：19g乳糖/100g水；當(dāng)T升高到50，同樣體積的水溶解乳糖44g；而T達(dá)到90時(shí)的溶解度為144g乳糖/100g水。乳糖在不同溫度時(shí)的溶解度見(jiàn)表1。同時(shí)，不同溫度下，乳糖也能按表中所示溶液中-和-乳糖的這種比例進(jìn)行結(jié)晶。-乳糖的溶解性優(yōu)于-乳糖，二者比率約為2/3：1/3，溫度升高時(shí)此比率幾乎保持不變。T93.5時(shí)，飽和乳糖溶液的固態(tài)成分為-乳糖，T93.5時(shí)則為-乳糖。 表1乳糖的終末溶解度溫度（）溶解度：每100克水中溶解的乳糖g數(shù)-乳糖-乳糖合計(jì) 0571210691520712193

2、010152540132033501726436024355970324678804361104906084144 乳糖較其他糖類的溶解性差，盡管溫度升高時(shí)這種差異變小，但溫度達(dá)到100時(shí)，其溶解度仍然僅為蔗糖的1/3。不同溫度下乳糖與蔗糖溶解度的比較見(jiàn)表2。表2乳糖和蔗糖的溶解度溫度（）溶解度：每100g水溶解的g數(shù)乳糖蔗糖 01217915171972522211403323880104362100158487 在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，乳糖較少單獨(dú)使用，通常與其他糖類聯(lián)合運(yùn)用?；旌闲蕴撬芤褐兴渌穷悓?duì)乳糖溶解度的影響如表3所示。表3數(shù)據(jù)顯示蔗糖可降低乳糖的溶解度。含40蔗糖混合液中，隨著

3、溶液溫度升高，乳糖溶解度下降20-30；含70蔗糖混合液中，隨著溶液溫度升高，乳糖溶解度下降40-60。 表3蔗糖溶液中乳糖的溶解度木糖100葡萄糖69乳醇60山梨糖48甘露醇45麥芽糖35乳糖25 表4相對(duì)甜度棉子糖（蜜三糖）22糖精50，000環(huán)己氨磺酸鹽3，500 含97乳糖、1環(huán)己氨磺酸鹽和2糖精的混合劑的甜度與蔗糖相當(dāng)。 實(shí)際上，以上提供的各種糖類的相對(duì)甜度并不是一成不變的，而是受許多因素的影響，包括溫度、化學(xué)構(gòu)象和濃度。例如，隨著濃度的升高，這種相對(duì)甜度也增加。表5數(shù)據(jù)顯示了各種糖類在相同甜度下的不同溶度。從表5中可看出，隨著濃度的升高，乳糖甜度增加的幅度要高于其他糖類。 表5濃度

4、對(duì)相對(duì)甜度的影響等甜度下的濃度百分率蔗糖果糖葡萄糖乳糖0.50.40.91.91.00.81.83.52.01.73.66.55.04.28.315.710.08.613.925.915.013.020.034.6 熔點(diǎn) 各種糖類的熔點(diǎn)見(jiàn)表6。與其他糖類相比，-和-乳糖的熔點(diǎn)相對(duì)較高。 表6各種糖類的熔點(diǎn)糖類名稱熔點(diǎn)（）-乳糖202-乳糖252半乳糖167蔗糖160186葡萄糖146果糖（左旋糖）102104麥芽糖102103 結(jié)晶控制 與其他糖類結(jié)合時(shí)，乳糖可改變其他糖類的結(jié)晶行為。為此，乳糖常被用來(lái)控制結(jié)晶過(guò)程。乳糖濃度增高對(duì)蔗糖的結(jié)晶行為影響較大。一般情況下，蔗糖能快速結(jié)晶成較大的晶體顆

5、粒，但這些顆粒易相互粘連而結(jié)塊，最終生成一種堅(jiān)硬而粗糙的結(jié)構(gòu)。隨著乳糖的加入，兩者的結(jié)晶體均變的較小，且蔗糖晶體相互粘連成塊的趨勢(shì)減弱。由于乳糖的這種影響，可避免兩種結(jié)晶體的大塊生成，而形成一種更細(xì)軟、更光滑的微小晶體。因此，通過(guò)改變?nèi)樘菨舛?、乳糖的添加量和攪拌速度，可控制結(jié)晶過(guò)程，生成不同粗細(xì)程度的晶體。 蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性 許多情況下，乳糖是用于維持酪蛋白復(fù)合物穩(wěn)定性的必需品。噴霧干燥時(shí)，乳糖可保護(hù)酪蛋白復(fù)合物在乳中的溶解度。缺乏乳糖時(shí)，由于酪蛋白復(fù)合物不穩(wěn)定，易分解，導(dǎo)致其含量約減少1/2，而補(bǔ)充乳糖時(shí)其含量恢復(fù)。 同樣，乳糖可拮抗加熱對(duì)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的影響，為此，它可用于保持許多干酶制劑的生

6、物學(xué)活性。 吸濕性 乳糖在空氣中很穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間放置不易吸收水分，吸濕性較弱。而其他糖類如葡萄糖、果糖和蔗糖，隨著濕度的增加及放置時(shí)間的延長(zhǎng)，吸濕性增強(qiáng)。各種糖類的相對(duì)吸濕性見(jiàn)表7。表7相對(duì)吸濕性 糖類名稱20時(shí)的吸濕量（）濃度為60，1小時(shí)濃度為60，9天濃度為100，25天纖維素0.541.231.38乳糖0.895.3712.57麥芽糖0.806.9718.35葡萄糖0.299.0047.14果糖0.280.6373.39蔗糖0.040.0318.35 根據(jù)乳糖不吸濕且流動(dòng)性好的特性，它可用做粉狀食品生產(chǎn)中理想的色素吸附分散劑，并且是片劑較理想的賦形劑（或填充劑）。速食品生產(chǎn)時(shí)也可用乳糖來(lái)

7、增加粉狀食品的分散程度，此工藝包括乳糖添加、噴霧干燥，以及隨后的吸濕和再干燥。 矯味和著色 乳糖具有吸收或吸附的特性，可用于芳香矯味和著色。特別值得一提的是，乳糖具有較好的香味結(jié)合能力，能保持揮發(fā)性香料的香味，因此，常用來(lái)增強(qiáng)天然香味。乳糖本身甜度相對(duì)較低，對(duì)所吸附的香味不會(huì)造成干擾，因此，他可用做許多調(diào)味品和揮發(fā)性香料的理想載體及擴(kuò)散劑。 同其他糖類相比，乳糖溶解緩慢。與之混合，可使所吸附的香料及色素得到更好分布。同樣，乳糖還可促使其他溶解性較好的糖類在溶液中均勻分散，使之濃度達(dá)到均衡。 還原特性 乳糖是一種還原性雙糖，可與蛋白質(zhì)、肽和氨基酸發(fā)生Malllard反應(yīng)，生成一種香味極濃的棕黃色

8、產(chǎn)物（類黑素），這種情況較常見(jiàn)于焙烤食品。此外，在加熱情況下，乳糖也可通過(guò)焦糖化作用為焙烤食品增強(qiáng)香味及著色。 選擇性發(fā)酵 在許多發(fā)酵過(guò)程中，可選用乳糖作為其中所需的糖類。這些發(fā)酵可見(jiàn)于酵母素（可羅非菌屬樣菌）、酒精（酵母菌）、乳糖（乳桿菌）、青霉素、類固醇、有機(jī)酸、維生素和長(zhǎng)生因子的生產(chǎn)中。然而，乳糖并不可廣為發(fā)酵，例如它不能被啤酒酵母所利用。因此，焙烤食品時(shí)，乳糖能始終發(fā)揮其著色和改善乳化的功效，并降低儲(chǔ)藏期間的褪色。同樣，因不被發(fā)酵，且消費(fèi)者接受程度高，乳糖也用于啤酒生產(chǎn)。 營(yíng)養(yǎng)及生理特性 絕對(duì)吸收率 乳糖是一種由葡萄糖和半乳糖組成的雙糖，在小腸中有乳糖酶水解。乳糖酶是一種特異性較強(qiáng)的小

9、腸-半乳糖苷酶，僅對(duì)乳糖起作用，主要分布于空腸及小腸的第二個(gè)主要腸斷。乳糖酶將乳糖分解成兩種單糖組分吸收入血，并在肝臟代謝。 盡管葡萄糖和半乳糖是工業(yè)用糖中能被機(jī)體快速吸收的其中兩種單糖，但乳糖本身也能以一定速率被機(jī)體緩慢吸收，吸收率約為蔗糖的1/2。與葡萄糖或其他單糖對(duì)機(jī)體能量的快速補(bǔ)充相比，乳糖在小腸緩慢水解成葡萄糖和半乳糖的結(jié)果，使得葡萄糖的這種緩慢釋放與吸收給機(jī)體帶來(lái)持續(xù)的能量供應(yīng)。乳糖的另一種單糖成分半乳糖也具有一定的生理特性，如作為一種所謂的“結(jié)構(gòu)糖”，它可用于腦、粘液和其他機(jī)體組織的生長(zhǎng)和修復(fù)。此外，乳糖還可促進(jìn)機(jī)體對(duì)必需氨基酸的吸收，以滿足肌肉生成對(duì)氨基酸的需要并維持抗體代謝平

10、衡。 由于乳糖在機(jī)體被緩慢水解吸收，使血糖水平不至于急劇上升，這一點(diǎn)對(duì)糖尿病患者來(lái)說(shuō)尤為有利。 此外，乳糖用做促消化劑和緩泄劑已有多年，它是腸內(nèi)菌叢中乳桿菌的一種營(yíng)養(yǎng)素，可防止人腸中促腐敗作用細(xì)菌的過(guò)快繁殖，抑制腸內(nèi)腐敗物的生成。 同其他食品一樣并不是所有人都適合用乳糖。如有些人小腸內(nèi)缺乏乳糖酶，導(dǎo)致乳糖在小腸內(nèi)不被消化吸收。未吸收的乳糖經(jīng)細(xì)菌作用變成乳酸，導(dǎo)致發(fā)酵，引起一些胃腸癥狀的發(fā)生，如腹脹、腸痙攣腹瀉等。此時(shí)，需要對(duì)兩種情況加以鑒別。其一，由于機(jī)體缺乏乳糖酶導(dǎo)致先天性吸收乳糖不能；其二，由于機(jī)體攝入乳產(chǎn)品過(guò)少，體內(nèi)乳糖酶含量減低，從而導(dǎo)致機(jī)體對(duì)乳糖的耐受性下降。正確區(qū)分以上兩種情況非常

11、重要。對(duì)乳糖的耐受性在不同的人群中差異很大；在非歐洲人群，特別是非洲和亞洲，嬰兒斷母乳后，可能由于對(duì)乳產(chǎn)品的消化能力較差，體內(nèi)產(chǎn)生乳糖酶的能力下降，導(dǎo)致機(jī)體對(duì)乳糖不易耐受，值得一提的是，在全球乳產(chǎn)品的使用日益廣泛的今天，乳糖的這種不耐受性經(jīng)常被加以夸大化。 促進(jìn)鈣的吸收 乳糖與鈣形成可溶性復(fù)合物，防止由于不溶導(dǎo)致消化不良所造成的營(yíng)養(yǎng)丟失。鈣是青少年骨骼和牙齒所必需的成分。乳糖也有利于維持血液中合適的鈣、磷、鎂比率，防止精神萎靡不振。 保護(hù)牙齒 乳糖不引起牙斑，且通過(guò)促進(jìn)鈣的吸收防止齲齒形成，并促進(jìn)牙釉質(zhì)再生。 通過(guò)口腔中某種細(xì)菌的作用，使牙釉質(zhì)脫鈣，牙齒間遺留的食物殘物殘?jiān)捎袡C(jī)酸。這些酸是

12、牙斑的成分，牙斑是蔗糖粘附于牙釉質(zhì)而形成的一種固態(tài)菌衣。不同的糖類經(jīng)細(xì)菌作用生成的酸的pH值不同。pH值越低，牙釉質(zhì)脫鈣對(duì)牙質(zhì)造成的危害就越大。已有研究表明，由乳糖生成的乳酸使牙斑與牙表血之間的pH值降低的程度較小，而由蔗糖、葡萄糖和果糖生成的酸導(dǎo)致這種pH值下降的程度相對(duì)較高。 參考文獻(xiàn)： CWAbbot SouthAfricaJournalofDairyTechnology6.77(1993) DJAsh FoodProductionDevelopmentNo.10(6)85(1976) PChariey&PSaltman “ChelationofCalclumbyLactose-ItsR

13、oleinTransportMechanisms” Science139(1963) “PresentandPotentialUsesForLactoseandsomeLactose”inFoodTechnologyinAustralia,Feb.1978 EOWhittier JournalofDairyScience27.505(1944) 應(yīng)用根據(jù)乳糖的不同特性，它可在許多方面得到應(yīng)用。以下根據(jù)乳糖的不同特性及相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域，概述了它的其中一些用途。這些應(yīng)用在下面的章節(jié)中將有更詳細(xì)的描述。需要注意的是，跟其他大多數(shù)活性成分和中間體一樣，乳糖的利用依賴于復(fù)合物組分間的相互作用和加工程序。故

14、在此僅可能簡(jiǎn)述利用了乳糖的某種特定用處的各類產(chǎn)品。 乳糖的應(yīng)用特性應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)乳汁的天然組分促進(jìn)鈣的吸收保護(hù)牙齒緩泄劑嬰幼兒乳產(chǎn)品乳產(chǎn)品（均衡劑）冰激凌糖果水解緩釋對(duì)機(jī)體持續(xù)的能量供應(yīng)（葡萄糖）促進(jìn)組織生長(zhǎng)修復(fù)（半乳糖）控制血糖水平緩慢上升能量食品糖尿病食品甜度低增加固體成分總量增加粘度改善組織結(jié)構(gòu)糖果果醬和糖漿濃縮果汁果陷人造甜味劑結(jié)晶調(diào)節(jié)調(diào)整結(jié)晶行為形成微細(xì)晶體改善組織結(jié)構(gòu)密度（堅(jiān)固性）糖果含糖濃縮乳產(chǎn)品冰激凌蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性保護(hù)其溶解度拮抗加熱對(duì)穩(wěn)定性的影響干制乳產(chǎn)品干制酶吸濕性低不吸濕流動(dòng)性好片劑賦形劑（制藥）粉狀食品食品添加劑分散劑易造模速食粉增強(qiáng)香味及著色保持易發(fā)揮之香味增強(qiáng)內(nèi)在或天然香

15、味矯味和著色乳產(chǎn)品加工食品濃縮果汁還原特性Malllard棕色反應(yīng)焦糖化作用焙烤食品糖果微波棕色效應(yīng)乳化劑固水作用延長(zhǎng)保質(zhì)期嫩花作用助混劑焙烤食品冰激凌選擇性發(fā)酵糖類供應(yīng)不被啤酒酵母利用青霉素焙烤食物飲料 制藥中的應(yīng)用 背景 乳糖在制藥行業(yè)中已使用多年，在藥物制劑領(lǐng)域中的應(yīng)用是它其中的一種主要用途。片劑生產(chǎn)中，在一定量的藥物中加入一種賦形劑，以增加片劑的重量和體積，是常見(jiàn)的一種工藝過(guò)程。加入的這種賦形劑應(yīng)是具有一定流動(dòng)性并使混合物能順利流進(jìn)?？仔纬善瑒┑臒o(wú)害物質(zhì)。此外，片劑生產(chǎn)中，也可加入潤(rùn)滑劑如硬脂酸鎂和助流劑或抗粘劑如滑石粉，使混合物可直接壓片或制粒以增加流動(dòng)性。為制成更好的顆粒，也可加入

16、粘合劑如聚乙烯砒咯烷酮；同時(shí)，加入崩解劑可促進(jìn)片劑在體內(nèi)崩解溶解。 乳糖是片劑和膠囊制劑生產(chǎn)中所需的重要物料，“WYNDALE”（USP/BP：美國(guó)藥典/英國(guó)藥典，下同）乳糖已入美國(guó)、英國(guó)和所有其他（國(guó)家）藥典。 乳糖的適用性 乳糖是 根據(jù)乳糖的物理結(jié)構(gòu)，片劑生產(chǎn)中，用它來(lái)改善片劑和膠囊劑化合物的流動(dòng)性，使?？椎玫骄鶆蛱畛?，并可能提高生產(chǎn)速率。乳糖用于重壓片、制粒或直接壓片中有助于生產(chǎn)出質(zhì)量?jī)?yōu)良的片劑。 由于乳糖純白無(wú)味，它也用于皮下注射用制劑的生產(chǎn)。此外，根據(jù)它的吸附和吸收性能，在片劑生產(chǎn)中，可用來(lái)控制矯味和著色。 由于乳糖易于掌握控制，且能提高抗生素的產(chǎn)量，在大多數(shù)發(fā)酵介質(zhì)中，乳糖是其中所

17、需糖類的首選。 制片片劑，特別是醫(yī)藥、營(yíng)養(yǎng)和治療用片劑生產(chǎn)中較常選用的糖類，能溶于水，無(wú)臭。根據(jù)其吸附和吸收的特點(diǎn)，還可用做芳香矯味劑和著色劑以增強(qiáng)或控制片劑的芳香和著色。乳糖在空氣中具有高度穩(wěn)定性，可長(zhǎng)期貯藏，易于操作掌握，且與大多數(shù)活性藥物成分不起作用。 藥用片劑的形狀通常為表面凸起的圓盤狀，通過(guò)高效壓制而成（與那些球形且經(jīng)滾壓制成的藥丸相比較而言）。對(duì)于特定的一種成分在受到擠壓時(shí)為何能形成一種緊密結(jié)合的凝聚體，目前尚無(wú)可靠理論支持，而如何來(lái)預(yù)測(cè)一特定成分在受到擠壓時(shí)的行為也沒(méi)有合理的理論基礎(chǔ)，這一切均需要通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)手段來(lái)進(jìn)行研究。乳糖壓縮成型性好，且具有一定流動(dòng)性，使之較易流入壓片機(jī)

18、的沖模。 片劑的生產(chǎn)方法較多，可將活性成分直接壓片，也可添加一些賦形劑，如填充劑、粘合劑、潤(rùn)滑劑。下面介紹片劑的三種主要生產(chǎn)方法。 （一）濕法制粒壓片 對(duì)于一般制片壓力下不能滑動(dòng)的晶體物料，需要加入粘合劑產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的粘性，以利于制粒和壓片。這些粘合劑常以液體形式添加到主要活性成分與填充劑的混合物中，制成軟料。之后經(jīng)制粒、干燥形成整粒。這些顆粒具有一定大小和形狀，可在粘合處變形以生產(chǎn)出符合人們意圖的片劑。 在濕法制片中，常在顆粒中添加疏水性潤(rùn)滑劑如硬脂酸鹽，以助于片劑從沖模中完整推出，并防止邊緣粗糙不光潔和帽狀形成。盡管濕法制片方法簡(jiǎn)單而成本較高，但幾乎所有片劑生產(chǎn)廠商均首選這種濕法制粒壓片法。篩眼通過(guò)100或200目的所有等級(jí)乳糖可用于這種片劑生產(chǎn)。 （二）二次壓片或重壓法 又稱大片法。片劑生產(chǎn)中，為處理可滑動(dòng)但流動(dòng)性較差的小型晶體物料，制片前，常先將物料粉末在較強(qiáng)壓力