Laktose

Der Zweifachzucker Laktose kommt in der Natur hauptsächlich in der Milch vor und wird daher allgemein auch als Milchzucker bezeichnet. Der Name leitet sich aus dem lateinischen Wort für „Milch“ lac oder lactis und der Endung -ose für „Zucker“ ab.

Laktose (Milchzucker) ist aus je einem Molekül Glukose (Traubenzucker) und Galaktose (Schleimzucker) aufgebaut. Diese sind über eine sogenannte beta-1,4-glykosidische Bindung verbunden: das erste C-Atom der Galaktose geht eine Bindung mit dem vierten C-Atom der Glukose ein.

Laktose schmeckt nur mäßig süß und besitzt lediglich ¼ der Süßkraft von herkömmlichem Haushaltszucker (Saccharose). Je Gramm weist der Milchzucker einen Brennwert von 4 kcal bzw. 17 kJ auf. Bei Raumtemperatur ist dieser zudem relativ schlecht löslich.

Durch künstlich beigeführte chemische Veränderungen entstehen synthetische Zweifachzucker, wie Laktulose oder Laktitol.

Bei Laktulose ist Galaktose anstelle von Glukose mit Fruktose (Fruchtzucker) verknüpft. Hierdurch kann diese im Darm nicht mehr gespalten werden und gelangt unverdaut weiter in den Dickdarm. Durch das hohe Wasserbindungsvermögen zieht diese Wasser mit sich und erweicht so den Stuhl. Laktulose wird daher als Abführmittel (Laxans) bei Verstopfung eingesetzt. Einige Darmbakterien können Laktulose verwerten, wobei organische Säuren anfallen. Diese fördern zusätzlich die Darmbewegung.

Laktulose wird teilweise auch bei hepatischer Enzephalopathie eingesetzt, einer Funktionsstörung des Gehirns, die durch eine verminderte Entgiftungsfunktion der Leber entsteht. Ammoniak, der u.a. bei der Eiweißspaltung entsteht, wird nur ungenügend entgiftet und wirkt toxisch auf Nerven und Gehirn. Laktulose fördert im Darm die Ansiedlung von Milchsäurebakterien und drängt so ammoniakbildende Keime zurück. Zudem erniedrigt die Säurebildung den pH-Wertes im Darm, wodurch Ammoniak als Ammoniumsalz vorliegt, welches leicht ausgeschieden wird.

Bei Laktitol ist Galaktose anstelle von Glukose mit dem Zuckeralkohol Sorbit verknüpft. Hierdurch kann der synthetische Zucker ebenso wie Laktulose nicht verdaut werden und wirkt ebenfalls abführend. Laktitol wird zudem als Zuckeraustauschstoff in zuckerreduzierten Nahrungsmitteln eingesetzt.

Stoffwechsel

Laktose (Milchzucker) aus der Nahrung gelangt in den Dünndarm und wird in dessen Bestandteile Glukose (Traubenzucker) und Galaktose (Schleimzucker) gespalten. Die Spaltung wird durch das Verdauungsenzym Laktase vermittelt, welches in der Zellmembran der Dünndarmschleimhautzellen lokalisiert ist. Die daraufhin freiliegenden Einfachzucker werden anschließend resorbiert.

Spaltung und Resorption von Laktose erfolgen im Vergleich zu herkömmlichem Haushaltszucker (Saccharose) relativ langsam. Die Auswirkung auf den Blutzuckerspiegel ist somit gering. Die langsame Resorption begünstigt zudem die abführende Wirkung großer Laktosemengen. Übersteigt die aufgenommene Menge die Spaltungskapazität des Laktaseenzyms, gelangt ein Teil des Milchzuckers unverdaut in den Dickdarm. Durch die osmotische Wirkung und das hohe Wasserbindungsvermögen des Zuckers wird Wasser mitgezogen, welches den Stuhl zunehmend verflüssigt.

Da Milchzucker von Natur aus lediglich in der Milch von Säugetieren vorkommt, die zur Ernährung des Nachwuchses in den ersten Lebensmonaten gedacht ist, wird das Laktaseenzym nach dem Abstillen überflüssig. Die Bildung – und damit die Aktivität des Enzyms – nimmt daher ab dem Kleinkindalter ab. Der Milchzucker wird somit unverträglich. Erst aufgrund von Mutation und Selektion setzten sich mit Beginn der Weidetierhaltung und zunehmendem Milchkonsum besonders in nördlichen Regionen der Erde Menschen durch, deren Laktaseaktivität auch im Erwachsenenalter noch hoch ist.

Funktionen und Aufgaben

Bedeutung im Stoffwechsel

Laktose (Milchzucker) wird in der Milchdrüse von Säugetieren wie auch beim Menschen gebildet und dient dem Neugeborenen in den ersten Lebensmonaten als wichtige Energiequelle. Zudem unterstützt der Zucker die physiologische Entwicklung der Darmflora beim Neugeborenen. Unverdaute Laktose wird im Dickdarm zu Milch-, Essig- und Kohlensäure abgebaut, welche hier ein saures Milieu schaffen. Dies begünstigt die Besiedlung mit nützlichen Bifidobakterien und hemmt gleichzeitig das Wachstum von Fäulniserregern.

Bedeutung in der Lebensmitteltechnologie

Laktose (Milchzucker) besitzt gute lebensmitteltechnologische Eigenschaften und findet sich daher auch in einer Vielzahl industriell erzeugter Produkte ohne Milch.

Für Menschen mit einer Milchzuckerunverträglichkeit ist der industrielle Einsatz der Laktose problematisch, da diese zum Teil auch in Nahrungsmitteln enthalten ist, in denen der Zucker nicht vermutet wird.

Laktose wird technologisch aus Süß- oder Sauermolke gewonnen, welche als Nebenprodukt bei der Käseherstellung anfallen. Die Molke enthält etwa 4 bis 5% Laktose. Häufig wird das Permeat, die nach Abtrennung der Molkenproteine anfallende Flüssigkeit, verwendet.  Die Ausgangsflüssigkeit wird eingedampft und das Konzentrat in speziellen Kristallisationstanks kristallisiert. Die anfallenden Laktosekristalle werden anschließend abgetrennt (im Dekander), getrocknet und auf die gewünschte Korngröße gemahlen. Die abgepackte Laktose ist bei richtiger Lagerung nahezu unbegrenzt haltbar.

Trägerstoff von pharmazeutischen Wirkstoffen

Durch das hohe Wasserbindungsvermögen eignet sich Milchzucker gut als Bindemittel für Lebens- und Arzneimittel. In pharmazeutischen Produkten wie Tabletten, Dragees, Hartgelatinekapseln und auch Pulvern ist Laktose der am häufigsten eingesetzte Trägerstoff.

Herstellung von Fleisch- und Wurstwaren

Laktose dient als Reduktionsmittel und fördert den Umrötungsprozess bei der Fleisch- und Wurstwarenherstellung. Bratwürste erlangen deren charakteristische Farbe und Aroma durch die Bräunungsreaktion (Maillard-Reaktion), welcher der Milchzucker bei höheren Temperaturen unterliegt. In fettreduzierten Wurstwaren kann durch das gute Wasserbindungsvermögen ein höheres Produktvolumen bei gleichbleibendem Kaloriengehalt erzielt werden

Herstellung von Gewürzmischungen, Trockensuppen und -soßen

Laktose weist ein hohes Bindungsvermögen für Aromastoffe auf und wird daher als Trägerstoff von Aromen, Geschmacksverstärkern sowie Süßstoffen in Gewürzmischungen, Trockensuppen und -soßen eingesetzt. Gleichzeitig verbessert diese die Rieselfähigkeit und damit die Dosierbarkeit von Gewürzen. In Instantsuppen und -soßen verbessert Laktose den Geschmack sowie die Textur und verhindert ein Verklumpen des Produktes.

Herstellung von Süßwaren

Besonders in weißer Schokolade und Milchschokolade verstärkt der Einsatz von Laktose das Aroma. Bei Trüffel oder dunklem Nougat reduziert der Einsatz die Süße und betont so den Kakaogeschmack. Auch in Zuckerwaren wird der Milchzucker neben Saccharose verwendet, um die Süße zu vermindern und das gewünschte Aroma zu erzielen.

Herstellung von Backwaren

Bei etwa 150°C beginnt Laktose sich bräunlich zu verfärben und bekommt einen angenehmen Karamellgeschmack. Aufgrund dieser Bräunung und der Aromabildung wird der Milchzucker gerne in Backwaren eingesetzt. Durch die glutenschwächende Wirkung eignet sich Laktose besonders für Feinbackwaren, wo eine Reduktion der Kleberstärke und damit ein geringeres Krumevolumen angestrebt werden.

Herstellung von Konfitüre- und Fruchtzubereitung

In Konfitüre und Fruchtzubereitungen werden bevorzugt Saccharose- und Glukosesirup verwendet. Der Zusatz von Laktose kann die Süße des Produktes reduzieren und den Fruchtgeschmack hervorheben.

Vorkommen und Gehalte in Nahrungsmitteln

Wie der deutsche Name Milchzucker bereits andeutet, kommt Laktose in der Milch und den daraus hergestellten Produkten vor. Je nach Spezies variieren die Gehalt in der Milch.

Speziestypischer Laktosegehalt in Milch
Spezies
Laktosegehalt
Frauenmilch
7,0%
Stutenmilch
6,2%
Kuhmilch
4,8%
Ziegenmilch
4,4%
Schafsmilch
4,2%

 

Kommen bei der Verarbeitung, wie beispielsweise bei der Joghurt- und Käseherstellung, Milchsäurebakterien zum Einsatz, wird ein Großteil der Laktose bereits in deren Bestandteile gespalten. Der Laktosegehalt in Sauermilchprodukten ist somit gering. Hart-, Schnitt- und Weichkäse sind in Abhängigkeit vom Reifegrad laktosearm bzw. zum Teil laktosefrei.