Lactuloza se formează prin izomerizarea lactozei în timpul încălzirii laptelui și a fost propusă ca indice analitic pentru a distinge UHT de laptele sterilizat (Clawin-Radecker și colab., 1992);

subiecte

Termeni asociați:

  • Lactoză
  • Inulină
  • Oligozaharide
  • Glucoză
  • Glucidele
  • Psittaciforme
  • Porumbei
  • Prebioticele
  • Bifidobacterium

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Volumul 1

Lactuloza

Lactuloza este produsă prin izomerizarea alcalină a lactozei. Stimulează creșterea Lactobacillus bifidus în intestinul gros, care are aceleași funcții ca oligozaharidele, adică scăderea pH-ului colonului și reprimarea creșterii bacteriilor patogene (Visser și colab. 1988). Lactuloza este utilizată pe scară largă în spitale pentru constipație cronică (Alexander 2002). Metodele dezvoltate pentru producerea formelor cristaline de lactuloză au îmbunătățit gama de aplicații ale lactulozei (Carobbi și Innocenti 1991; Dendene și colab. 1995). Noile evoluții în producția de lactuloză includ utilizarea izomerizării electro-membranare urmată de demineralizare prin electodializă pentru a produce randamente ridicate de lactuloză din lactoză (Evdokimov & Alieva 2004) .

Mențiuni de sănătate autorizate ale UE pentru cărbune activ, lactuloză și melatonină

16.3.4 Utilizarea revendicării

Lactuloza este indicată în catalogul de alimente noi al UE ca fiind nouă în alimente, adică este un ingredient cu utilizare alimentară recunoscută și, prin urmare, nu este interzisă utilizarea într-un aliment sau supliment alimentar. Cu toate acestea, afirmația este controversată, deoarece în Europa lactuloza este utilizată ca medicament pentru tratamentul constipației. Prin urmare, produsele fără licență care conțin cererea pot fi considerate ca fiind prezentate în scopuri medicinale și, prin urmare, considerate ca fiind produse medicamentoase. Acest lucru poate depinde de factori precum modul în care este prezentat produsul, cui este vizat, doza furnizată și percepția consumatorului, prin care, dacă se știe că lactuloza tratează constipația, consumatorul ar putea crede că un supliment alimentar lactuloză sau un aliment care conține lactuloză ar putea furniza același beneficiu.

Lactoză și oligozaharide | Lactoză: Derivați

Lactuloza

Lactuloza (β-4'galactozilfructoza) este un izomer al lactozei și a fost primul derivat de lactoză disponibil în comerț. Dulceața relativă a lactulozei este de 0,6 în comparație cu zaharoza. Lactuloza este produsă industrial prin izomerizarea lactozei printr-un intermediar 1,2-enediol. În timpul încălzirii la peste 70 ° C în soluție alcalină, lactoza se izomerizează într-un amestec de echilibru de 20-30% lactuloză și 70-80% lactoză. Boratul sau aluminatul deplasează echilibrul izomerizării la 70-80% lactuloză și previne degradarea termică a lactulozei. În analogie directă cu sinteza enzimatică a galacto-oligozaharidelor, producția enzimatică de lactuloză se realizează prin transgalactozilare cu β-galactozidaze folosind lactoză ca donator de galactozil și fructoză ca acceptor de galactozil.

PH-ul laptelui, 6,7, este cu mult sub condiția optimă pentru izomerizarea lactozei în lactuloză; cu toate acestea, între 0,5 și 3,5% din lactoză se izomerizează în lactuloză în timpul procesării UHT sau în timpul sterilizării laptelui. Prin urmare, concentrația de lactuloză din laptele fluid poate fi utilizată ca indicator al intensității tratamentului termic al laptelui.

Până în prezent, lactuloza nu a fost utilizată în aplicații alimentare, dar se aplică la o doză de aproximativ 10 g zi -1 ca laxativ în tratamentul constipației. Mai mult, lactuloza și lactitolul sunt utilizate în tratamentul encefalopatiei hepatice cronice. Encefalopatia hepatică (HE) este o tulburare neuropsihiatrică care poate complica disfuncția ficatului. Intervenția terapeutică are ca scop reducerea producției de amoniac în colon. Lactuloza și lactitolul sunt carbohidrați nedigerabili care sunt fermentați în acizi grași cu lanț scurt în colon. Se consideră că modificările microbiotei colonice rezultate în favoarea bacteriilor zaharidice, care produc cantități mici de amoniac, și scăderea pH-ului luminal reduc reducerea resorbției amoniacului din colon. Deși beneficiul lactulozei sau lactitolului este îndoielnic în comparație cu administrarea de antibiotice, lactitolul sau lactuloza la niveluri de 30-110 g zi -1 rămâne tratamentul standard pentru encefalopatia hepatică.

Lactuloza este hidrolizată de β-galactozidaze microbiene și este fermentată rapid de speciile Bifidobacterium și de alte bacterii intestinale. Studiile efectuate pe oameni au arătat că consumul de lactuloză la 4-10 g zi -1 crește proporția de bifidobacterii din microbiota fecală. Lactuloza îndeplinește astfel criteriile pentru carbohidrații prebiotici, care sunt definiți ca ingrediente alimentare nedigerabile care stimulează selectiv creșterea sau activitatea bacteriilor intestinale benefice. Unele dovezi preliminare privind beneficiile pentru sănătate asociate cu fermentația prebiotică, în special adsorbția crescută a calciului la consumul de lactuloză și efectele protectoare în bolile inflamatorii intestinale, au fost furnizate prin studii pe animale.

Metode analitice Biosenzori

Lactuloza

Lactuloza (4-O-β- d -galactopiranozil-d-fructofuranoză) este o dizaharidă din d-galactoză și d-fructoză formată din lactoză (4-O-β- d-galactopiranozil- d-glucopiranoză) din lapte în timpul tratamentului termic la o temperatură ultra-ridicată (UHT). Foarte puțină lactuloză se formează în timpul procesului normal de pasteurizare. Acest lucru îl face un indicator util al intensității procesării termice. Laptele UHT are în general un conținut de lactuloză peste 500 mg l -1, în timp ce laptele pasteurizat are de obicei -1 lactuloză.

Un biosenzor electrochimic pentru lactuloză din lapte folosește un electrod cu fructoză dehidrogenază imobilizată (FDH) și β-galactozidază pe suprafața electrodului. Produsul de hidroliză al lactulozei, d-fructoză, este oxidat de FDH, care este simultan redus și apoi reoxidat direct pe electrod. LOD-ul acestui senzor este de 1,0 μmol l -1 și selectivitatea pentru lactuloză este de cel puțin 1000 de ori mai mare decât cea pentru lactoză.

PREBIOTICE Tipuri

Lactuloza

Lactuloza (Galβ1-4Fru) este o dizaharidă sintetică produsă din lactoză prin izomerizare chimică în condiții alcaline în prezența hidroxidului de sodiu și a acidului boric. Lactuloza apare de asemenea în mod natural în laptele de vacă și de om tratat termic. Generarea de lactuloză în timpul preparării lactozei a fost raportată pentru prima dată în 1930. În istoria căutării factorilor care favorizează creșterea bifidobacteriilor (factorii bifidus) în laptele uman, Petul a descris lactuloza drept factor bifidus în 1957. De atunci există un număr mare de rapoartele publicate despre efectele lactulozei asupra microflorei intestinale, obiceiurile scaunelor, producția de SCA, activitatea enzimei fecale, fiziologia intestinului și așa mai departe. Lactuloza nu este hidrolizată de enzimele digestive umane și este utilizată preferențial de bifidobacterii și lactobacili, precum și de bacteroizi și de unele tulpini de clostridii și coci Gram-pozitivi care locuiesc în intestinul uman. Conform acestor studii ample, lactuloza este acum utilizată pe scară largă nu numai ca aditiv alimentar, ci și ca medicament pentru constipație, encefalopatie hepatică și infecție cu Salmonella la nivel mondial.

Caracteristicile encefalopatiei hepatice

7.2.2 Cathartics

Lactuloza (beta-galactozidofructoză) și lactitolul (beta-galactozidosorbitol) sunt dizaharide neabsorbabile care au fost utilizate clinic în mod similar de la mijlocul anilor 1970 (aceasta din urmă nu este disponibilă în Statele Unite). Acestea sunt degradate de microorganisme intestinale în acid lactic și alți acizi naturali.

Lactuloza pare să împiedice generarea de amoniac intestinal prin diferite instrumente. Transformarea lactulozei în acid lactic și acid acetic are ca rezultat fermentarea lumenului intestinal. 19 Acest lucru favorizează schimbarea sărurilor mirositoare (NH3) în amoniu (NH 4 +), atribuită impermeabilității relative a membranei; particulele NH 4 + nu sunt ingerate fără efort, de-a lungul acestor linii rămânând captate în lumenul colonic și există o scădere a plasmei NH3. 19 Fermentarea intestinală limitează organismele microscopice coliforme amoniacale, determinând niveluri extinse de lactobacili nonamoniagenici. 19 Lactuloza se umple, de asemenea, ca o încărcare bacteriană catartică, diminuând.

Cantități mari de lactuloză (de exemplu, 30 ml q2-4 h) pot fi reglate pe cale orală sau prin tub nazogastric la pacienții spitalizați cu HE extremă. Lactuloza ar putea fi reglementată ca o clismă pentru pacienții insensibili și incapabili să ia medicamentul pe cale orală. Doza prescrisă este de 300 mL lactuloză în plus față de 700 mL apă, administrată ca o purjare a intestinului de întreținere, precum ceasul, după cum este necesar.

Lactuloza a făcut obiectul multor studii clinice de-a lungul a aproximativ patru decenii. Numeroase studii mici au demonstrat adecvarea medicamentului în tratamentul HE. O metaexaminare contestabilă distribuită în 2004 a respins aceste studii și întâlnirile clinice ale majorității medicilor. 20 Atunci când s-au studiat studii geniale randomizate, lactuloza nu a fost mai convingătoare decât un tratament fals pentru îmbunătățirea efectelor secundare ale encefalopatiei. În studiile care au contrastat lactuloza cu un antimicrobian (de exemplu, neomicină, rifaximină), lactuloza a fost într-adevăr mediocră în comparație cu terapia cu antibiotice.

Lactuloza a fost examinată în ample studii randomizate ca acțiune contraactivă auxiliară împotriva encefalopatiei evidente intermitente. 20 În ancheta efectuată de Sharma și colab., Pacienții care se vindecau de encefalopatia hepatică au fost randomizați pentru a primi lactuloză (n = 61) sau tratament placebo (n = 64). Într-o perioadă de urmărire medie de 14 luni, 12 pacienți (19,6%) din agregatul de lactuloză au creat HE evident în contrast și 30 de pacienți (46,8%) în cadrul tratamentului fals (P = 0,001). Creatorii au presupus că lactuloza a menținut în mod adecvat repetarea HE evidentă la pacienții cu ciroză. 21

Oligozaharide nedigerabile derivate din lactoză și alte produse cu valoare adăugată ridicată

3.3.2 Lactuloza

Lactuloza este cunoscută încă de la începutul lucrărilor lui Montgomery și Hudson (1930), dar după lucrarea de pionierat a lui Friedrich Petuely când lactuloza a fost considerată pentru prima dată un compus interesant pentru a modula microbiota intestinală la sugari și a îmbunătăți peristaltismul intestinal uman. (Petuely, 1957, 1963). Conform Playne și Crittenden (2009), lactuloza a început să fie comercializată în laptele sugarului de către Morinaga (Japonia) în 1960. În aceste zile timpurii, lactuloza a fost vândută doar într-un format de sirop datorită caracterului său higroscopic și a cristalizării dificile; pulberea obținută prin uscare prin pulverizare s-a transformat cu ușurință într-un sirop (Nagasawa și colab., 1971). De atunci, procesele de producție a lactulozei s-au îmbunătățit constant prin dezvoltarea de noi catalizatori și procese de purificare îmbunătățite (Carobbi și colab., 1985; Deya și colab., 1991; Krumbholz și Dorscheid, 1991; Shimamura și colab., 1993) . În prezent, lactuloza este comercializată sub formă de sirop și sub formă de cristale anhidre.

Valoarea de piață a lactulozei, similară cu piața GOS, a fost estimată între 160 și 176 milioane USD în 2007 și între 180 și 190 milioane USD în 2010 (Paterson și Kellam, 2009). Recent, producția de lactuloză pentru uz medical și farmaceutic a fost estimată la 12.000 tone/an (Westhoff și colab., 2014), fiind mai mult de trei sferturi din producția globală de lactuloză destinată industriei alimentare. Tabelul 3.3 prezintă evoluția producției globale estimate de lactuloză.

Tabelul 3.3. Producția globală estimată de lactuloză

YearTons/YearReferences
199520.000 Sako și colab. (1999)
200440.000 Playne și Crittenden (2009)
200730-40.000 Paterson și Kellam (2009)
200945.000 Playne și Crittenden (2009)
2010 a 36.000–42.000 Paterson și Kellam (2009)

Tabelul 3.4 prezintă principalii producători de lactuloză. Timp de mulți ani, piața lactulozei a fost controlată de Solvay Pharmaceuticals și industria laptelui Morinaga, prima fiind dedicată în principal aplicațiilor medicale și cea mai târziu către industria alimentară (Playne și Crittenden, 2009). În prezent, scenariul s-a schimbat deoarece Solvay Pharmaceuticals și-a vândut divizia de nutriție Solactis, care funcționează acum în mod independent ca Solactis (Starling, 2013).

Tabelul 3.4. Principalii producători de lactuloză

Compania Produs (e) Conținut GOS minim declarat
Solactis (Franța)Pulbere Solactis74% g/g
Sirop Solactis52% la substanța uscată
Sirop Vitaloa (furaje pentru animale)66% g/v
Pulbere Vitaloa (furaje pentru animale)74% g/g
Fresenius Kabi (Austria și Italia)Lactuloză lichidă standard67% g/v
Lactuloza lichid specialpână la 70% g/v
Soluție de lactuloză purificată636-703 g/L
Cristale de lactuloză97% (g/g)
Inalco (Italia)Cristale de lactuloză-
Soluție de lactuloză (USP)50%
DaniPharm (Danemarca)Danilax67% g/v
Dephasaar Chem.-Pharm. Fabrik GmbH (Germania)Lactuloza-MIP65% g/v
Morinaga Milk Industry Co. (Japonia și Germania)MLS-5050% g/v
MLC-A98% g/v (formă anhidridă)

Prebioticele

Lactuloza

Lactuloza este o dizaharidă cetoză, cunoscută chimic sub numele de 4-O-β-d -galactopiranozil-d-fructoză. Enzimele utilizate pentru producția biocatalitică de lactuloză sunt β-galactozidaza (EC 3.2.1.23) și β-glicozidaza (EC 3.2.1.21) - folosind lactoză și fructoză ca substrat. Poate fi produs și prin izomerizarea alcalină a lactozei. Microorganismele utilizate pentru producerea lactulozei sunt Kluyveromyces lactis, Sulfolobus solfataricus, Arthrobacter sp., Pyrococcus furiosus etc. Unele dintre preparatele comerciale de lactuloză includ Duphalac, Bifiteral, Chronulac, Cephulac etc. Este utilizat în principal ca laxativ și poate fi utilizat pentru prevenirea encefalopatiei hepatice.

Producția enzimatică de lactuloză

Abstract

Tendințe viitoare și observații finale

8.4 Prebiotice derivate din lactoză: lactuloză

Lactuloza este o dizaharidă derivată din lactoză a cărei utilizare principală se referă la tratamentul constipației cronice și a encefalopatiei hepatice. Cu toate acestea, starea sa prebiotică a deschis un spectru larg de aplicații ca ingredient funcțional în alimentele sănătoase, reprezentând acum mai mult de 70% din piața totală a lactulozei, care a fost estimată aproape de 50.000 tone/an. Lactuloza este produsă exclusiv prin izomerizarea chimică a lactozei cu catalizatori alcalini, în ciuda faptului că este un proces destul de complex și slab specific care necesită lactoză pură ca substrat și generează produse secundare nedorite precum epilactoză, galactoză, tagatoză, acizi izozaharici și compuși colorați. Prelucrarea în aval este esențială și reprezintă o parte majoră a costului de funcționare, deoarece sunt necesare mai multe etape de procesare în aval pentru a atinge puritatea necesară, care este ridicată în cazul utilizării farmaceutice. Purificarea se face utilizând diferite operații cromatografice, cu dezavantajul debitelor reduse și a unui consum considerabil de apă; extracția supercritică a dioxidului de carbon și precipitarea diferențială cu solvenți organici și borați au fost de asemenea evaluate, deși aplicarea lor la nivel productiv este îndoielnică.

Lactuloza este recunoscută mai ales ca un laxativ ușor în sectorul farmaceutic. Cu toate acestea, în ultimii ani, utilizarea sa ca ingredient funcțional în alimentele sănătoase a căpătat importanță, reprezentând acum, cel puțin din punct de vedere cantitativ, cea mai importantă utilizare a acestuia. Sinteza enzimatică a lactulozei, în ciuda avantajelor sale potențiale față de sinteza chimică, nu este încă considerată o tehnologie matură. Producerea prin transgalactozilare a fructozei cu lactoză este o opțiune pentru producerea de amestecuri prebiotice lactuloză-GOS, dar nu și pentru producerea lactozei pure. Producția de lactuloză prin izomerizarea directă a lactozei cu celobioză 2-epimerază ar trebui să capete statut industrial pe măsură ce tehnologia se maturizează și respectarea principiilor de chimie ecologică devine o problemă substanțială. O analiză bazată pe costuri a unui astfel de proces enzimatic poate arunca lumina cu privire la oportunitatea biocatalizei ca tehnologie solidă pentru producția de lactuloză.