乳糖可溶于水,溶解度的大小取决于温度的高低。温度(T)升高时,溶解度增高。20℃时,乳糖的终末溶解度为:19g乳糖/100g水;当T升高到50℃,同样体积的水溶解乳糖44g;而T达到90℃时的溶解度为144g乳糖/100g水。乳糖在不同温度时的溶解度见表1。同时,不同温度下,乳糖也能按表中所示溶液中α-和β-乳糖的这种比例进行结晶。β-乳糖的溶解性优于α-乳糖,二者比率约为2/3:1/3,温度升高时此比率几乎保持不变。T〈93.5℃时,饱和乳糖溶液的固态成分为α-乳糖,T〉93.5℃时则为β-乳糖。 表1 乳糖的终末溶解度
温度(℃) | 溶解度:每100克水中溶解的乳糖g数 |
α-乳糖 | β-乳糖 | 合计 |
0 | 5 | 7 | 12 |
10 | 6 | 9 | 15 |
20 | 7 | 12 | 19 |
30 | 10 | 15 | 25 |
40 | 13 | 20 | 33 |
50 | 17 | 26 | 43 |
60 | 24 | 35 | 59 |
70 | 32 | 46 | 78 |
80 | 43 | 61 | 104 |
90 | 60 | 84 | 144 |
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乳糖较其他糖类的溶解性差,尽管温度升高时这种差异变小,但温度达到100℃时,其溶解度仍然仅为蔗糖的1/3。不同温度下乳糖与蔗糖溶解度的比较见表2。 表2 乳糖和蔗糖的溶解度
温度(℃) | 溶解度:每100g水溶解的g数 |
乳糖 | 蔗糖 |
0 | 12 | 179 |
15 | 17 | 197 |
25 | 22 | 211 |
40 | 33 | 238 |
80 | 104 | 362 |
100 | 158 | 487 |
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在大多数实际应用中,乳糖较少单独使用,通常与其他糖类联合运用。混合性糖水溶液
中所含其他糖类对乳糖溶解度的影响如表3所示。表3数据显示蔗糖可降低乳糖的溶解度。含40%蔗糖混合液中,随着溶液温度升高,乳糖溶解度下降20-30%;含70%蔗糖混合液中,随着溶液温度升高,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 |
麦芽糖 | 35 |
乳糖 | 25 |
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表4 相对甜度
棉子糖(蜜三糖) | 22 |
糖精 | 50,000 |
环己氨磺酸盐 | 3,500 |
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含97%乳糖、1%环己氨磺酸盐和2%糖精的混合剂的甜度与蔗糖相当。
实际上,以上提供的各种糖类的相对甜度并不是一成不变的,而是受许多因素的影响,包括温度、化学构象和浓度。例如,随着浓度的升高,这种相对甜度也增加。表5数据显示了各种糖类在相同甜度下的不同溶度。从表5中可看出,随着浓度的升高,乳糖甜度增加的幅度要高于其他糖类。
表5 浓度对相对甜度的影响
等甜度下的浓度百分率 |
蔗糖 | 果糖 | 葡萄糖 | 乳糖 |
0.5 | 0.4 | 0.9 | 1.9 |
1.0 | 0.8 | 1.8 | 3.5 |
2.0 | 1.7 | 3.6 | 6.5 |
5.0 | 4.2 | 8.3 | 15.7 |
10.0 | 8.6 | 13.9 | 25.9 |
15.0 | 13.0 | 20.0 | 34.6 |
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熔点
各种糖类的熔点见表6。与其他糖类相比,α-和β-乳糖的熔点相对较高。
表6 各种糖类的熔点
糖类名称 | 熔点(℃) |
α-乳糖 | 202 |
β-乳糖 | 252 |
半乳糖 | 167 |
蔗糖 | 160-186 |
葡萄糖 | 146 |
果糖(左旋糖) | 102-104 |
麦芽糖 | 102-103 |
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结晶控制
与其他糖类结合时,乳糖可改变其他糖类的结晶行为。为此,乳糖常被用来控制结晶过程。乳糖浓度增高对蔗糖的结晶行为影响较大。一般情况下,蔗糖能快速结晶成较大的晶体颗粒,但这些颗粒易相互粘连而结块,最终生成一种坚硬而粗糙的结构。随着乳糖的加入,两者的结晶体均变的较小,且蔗糖晶体相互粘连成块的趋势减弱。由于乳糖的这种影响,可避免两种结晶体的大块生成,而形成一种更细软、更光滑的微小晶体。因此,通过改变乳糖浓度、乳糖的添加量和搅拌速度,可控制结晶过程,生成不同粗细程度的晶体。
蛋白质的稳定性
许多情况下,乳糖是用于维持酪蛋白复合物稳定性的必需品。喷雾干燥时,乳糖可保护酪蛋白复合物在乳中的溶解度。缺乏乳糖时,由于酪蛋白复合物不稳定,易分解,导致其含量约减少1/2,而补充乳糖时其含量恢复。 同样,乳糖可拮抗加热对蛋白质稳定性的影响,为此,它可用于保持许多干酶制剂的生物学活性。
吸湿性
乳糖在空气中很稳定,长时间放置不易吸收水分,吸湿性较弱。而其他糖类如葡萄糖、果糖和蔗糖,随着湿度的增加及放置时间的延长,吸湿性增强。各种糖类的相对吸湿性见表7。 表7 相对吸湿性
糖类名称 | 20℃时的吸湿量(%) |
浓度为60%,1小时 | 浓度为60%,9天 | 浓度为100%,25天 |
纤维素 | 0.54 | 1.23 | 1.38 |
乳糖 | 0.89 | 5.37 | 12.57 |
麦芽糖 | 0.80 | 6.97 | 18.35 |
葡萄糖 | 0.29 | 9.00 | 47.14 |
果糖 | 0.28 | 0.63 | 73.39 |
蔗糖 | 0.04 | 0.03 | 18.35 |
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根据α乳糖不吸湿且流动性好的特性,它可用做粉状食品生产中理想的素吸附分散剂,并且是片剂较理想的赋形剂(或填充剂)。速食品生产时也可用乳糖来增加粉状食品的分散程度,此工艺包括乳糖添加、喷雾干燥,以及随后的吸湿和再干燥。
矫味和着
乳糖具有吸收或吸附的特性,可用于芳香矫味和着。特别值得一提的是,乳糖具有较好的香味结合能力,能保持挥发性香料的香味,因此,常用来增强天然香味。乳糖本身甜度相对较低,对所吸附的香味不会造成干扰,因此,他可用做许多调味品和挥发性香料的理想载体及扩散剂。
同其他糖类相比,乳糖溶解缓慢。与之混合,可使所吸附的香料及素得到更好分布。同样,乳糖还可促使其他溶解性较好的糖类在溶液中均匀分散,使之浓度达到均衡。
还原特性
乳糖是一种还原性双糖,可与蛋白质、肽和氨基酸发生Malllard反应,生成一种香味极浓的棕黄产物(类黑素),这种情况较常见于焙烤食品。此外,在加热情况下,乳糖也可
通过焦糖化作用为焙烤食品增强香味及着。
选择性发酵
在许多发酵过程中,可选用乳糖作为其中所需的糖类。这些发酵可见于酵母素(可罗非菌属样菌)、酒精(酵母菌)、乳糖(乳杆菌)、青霉素、类固醇、有机酸、维生素和长生因子的生产中。然而,乳糖并不可广为发酵,例如它不能被啤酒酵母所利用。因此,焙烤食品时,乳糖能始终发挥其着和改善乳化的功效,并降低储藏期间的褪。同样,因不被发酵,且消费者接受程度高,乳糖也用于啤酒生产。
营养及生理特性
绝对吸收率
乳糖是一种由葡萄糖和半乳糖组成的双糖,在小肠中有乳糖酶水解。乳糖酶是一种特异性较强的小肠β-半乳糖苷酶,仅对乳糖起作用,主要分布于空肠及小肠的第二个主要肠断。乳糖酶将乳糖分解成两种单糖组分吸收入血,并在肝脏代谢。
尽管葡萄糖和半乳糖是工业用糖中能被机体快速吸收的其中两种单糖,但乳糖本身也能以一定速率被机体缓慢吸收,吸收率约为蔗糖的1/2。与葡萄糖或其他单糖对机体能量的快速补充相比,乳糖在小肠缓慢水解成葡萄糖和半乳糖的结果,使得葡萄糖的这种缓慢释放与吸收给机体带来持续的能量供应。乳糖的另一种单糖成分半乳糖也具有一定的生理特性,如作为一种所谓的“结构糖”,它可用于脑、粘液和其他机体组织的生长和修复。此外,乳糖还可促进机体对必需氨基酸的吸收,以满足肌肉生成对氨基酸的需要并维持抗体代谢平衡。 由于乳糖在机体被缓慢水解吸收,使血糖水平不至于急剧上升,这一点对糖尿病患者来说尤为有利。
此外,乳糖用做促消化剂和缓泄剂已有多年,它是肠内菌丛中乳杆菌的一种营养素,可防止人肠中促腐败作用细菌的过快繁殖,抑制肠内腐败物的生成。
同其他食品一样并不是所有人都适合用乳糖。如有些人小肠内缺乏乳糖酶,导致乳糖在小肠内不被消化吸收。未吸收的乳糖经细菌作用变成乳酸,导致发酵,引起一些胃肠症状的发生,如腹胀、肠痉挛腹泻等。此时,需要对两种情况加以鉴别。其一,由于机体缺乏乳
糖酶导致先天性吸收乳糖不能;其二,由于机体摄入乳产品过少,体内乳糖酶含量减低,从而导致机体对乳糖的耐受性下降。正确区分以上两种情况非常重要。对乳糖的耐受性在不同的人中差异很大;在非欧洲人,特别是非洲和亚洲,婴儿断母乳后,可能由于对乳产品的消化能力较差,体内产生乳糖酶的能力下降,导致机体对乳糖不易耐受,值得一提的是,在全球乳产品的使用日益广泛的今天,乳糖的这种不耐受性经常被加以夸大化。