Lactose oder Milchzuckerist ein Disaccharid, das aus Glucose (Traubenzucker) und Galactose (Schleimzucker) besteht.
Struktur
Strukturformel der Lactose
Links in der Struktur sehen wir ein β-Galactose-Molekül, rechts ein α-Glucose-Molekül. Beide Monomere sind über eine β-1,4-glycosidische Bindung verknüpft.
Es gibt α-Lactose und β-Lactose
In wässriger Lösung kann das an Galactose gebundene Glucose-Molekül in die Kettenform übergehen und sich dann erneut zu einem Ring schließen. Aus α-Glucose kann dann β-Glucose werden und umgekehrt (Mutarotation). Daher gibt es eine α-Lactose und eine β-Lactose, die miteinander im Gleichgewicht stehen. In natürlicher Milch werden α-Lactose und β-Lactose im Verhältnis 2 : 3 produziert [2] bzw. stehen in diesem Verhältnis im Gleichgewicht miteinander.
Aufgrund des vorhandenen Glucoserests gibt Lactose als reduzierender Zucker eine positive Fehling-Probe.
Eigenschaften
Lactose ist eine kristalline, farblose, hygroskopische Substanz mit schwach süßem Geschmack; die Süßkraft liegt je nach Konzentration zwischen 25 und 60 % der von Saccharose. Milchzucker ist weniger wasserlöslich als andere Zucker, in Wasser lösen sich bei 20 ºC immerhin noch um 50 Gramm (reine α-Lactose) bzw. 450 g (reine β-Lactose) [4]. Ungewöhnlich ist dieser große Unterschied in der Wasserlöslichkeit zwischen α-und β-Lactose.
Der Schmelzpunkt beträgt bei der wasserfreien α-Lactose 223 ºC, bei der wasserfreien β-Lactose 252 ºC [2]. Allerdings wandelt sich der Glucose-Anteil der Lactose beim Erhitzen oft in Fructose um, so dass ein neues Disaccharid entsteht, die Lactulose. Das passiert besonders dann, wenn Milch ultrahoch erhitzt wird.
Bedeutung
Lactose ist für die menschliche Ernährung sicherlich der wichtigste Zucker, solange man noch Säugling ist. Es handelt sich nämlich um den in der Muttermilch enthaltenen Milchzucker. Auch die Milch anderer Säugetiere enthält Lactose. Kuhmilch beispielsweise enthält 4,6% Lactose, das sind 46 Gramm pro Liter. Die Muttermilch des enthält Menschen 7,1% Lactose nach [1] bzw. 6,7% nach [2]. Übertroffen wird das nur noch von der Milch des Esels, die 7,4% Lactose enthält [1].
Die Lactose in der Säugetiermilch dient in erster Linie als Energieträger. Im Dünndarm der Tiere wird die aufgenommene Lactose durch das Enzym Lactase wieder in Glucose und Galactose zerlegt. Durch andere Enzyme wird die Galactose in Glucose umgewandelt, und die Glucose fließt dann "ganz normal" in die Glycolyse, den Citratzyklus und die Atmungskette ein, wird also zu Kohlendioxid, Wasser und viel Energie umgesetzt.
Erwachsene Menschen produzieren normalerweise keine Lactase mehr und sind damit intolerant gegenüber Lactose (Lactoseintoleranz). Durch eine Mutation vor einigen Tausend Jahren in dem Lactase-Gen wurde die Lactase jedoch auch im Erwachsenenalter produziert, was den damaligen Menschen einen einmaligen Überlebensvorteil vor allem im Winter verschaffte, wie sie sich ja jetzt von Milch und Milchprodukten ernähren konnten. Daher hat sich diese Mutation immer weiter verbreitet, vor allem in den Ländern mit intensiver Milchwirtschaft, und ist heute eher die Regel. Die Menschen, die als Erwachsene keine Lactase mehr produzieren, gelten daher als lactoseintolerant. Fehlt die Lactase, gelangt unverdaute Lactose in den Dickdarm, wo sie dann von Darmbakterien unter Bildung unangenehmer Gase zersetzt wird, was dann zu den bekannten Beschwerden führt (Blähungen, Durchfall).
Quellen: