Lactose

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Lactose 
Estrutura, propriedades físicas e 
químicas, obtenção e problemas 
nutricionais 
Bibliografia 
 Fox, P. F. & McSweeney, P.L.H.(2009). Advanced Dairy 
Chemistry, Vol. 3, Lactose, Water, Salts and Minor Constituents, 
3rd edn., Springer Science+Business Media, LLC, New York. 
 Brown-Esters et al. (2012). Dietary and biological factors 
influencing lactose intolerance. International Dairy Journal 22, p. 
98-103. 
 Gänzle et al (2008). Lactose: Crystallization, hydrolysis and 
value-added derivatives. International Dairy Journal 18, p. 685– 
694 
 
Conteúdo 
 Biossíntese 
 Ocorrência e propriedades 
 Mutarrotação 
 Solubilidade/cristalização e doçura 
 Reação de Maillard/caramelização 
 Significância da lactose em produtos lácteos 
 Problemas nutricionais associados à lactose 
 Produtos com baixo teor lactose ou lactose free 
 Lactose e derivativos: produção e potencial 
aplicação 
 
Lactose 
 Importância no leite e produtos lácteos 
 Constituinte essencial na 
 produção de produtos lácteos fermentados 
 Queijos e leites fermentados 
 Textura de produtos lácteos concentrados e congelados 
 Alterações induzidas pelo calor 
 Cor e sabor (Maillard) 
Características lactose 
 Principal CH leite (quase) todos mamíferos 
 Única fonte significativa lactose 
 ↓Glu e oligossacarídeos (>ia nãodigeridos nem absorvidos) 
 Leite humano - N-acetilglucosamina (Bifidus factor I) 
 Dissacarídeo (Glu-Gal) 
 Fonte primária de energia recém-nascido 
 Concentração mais elevada (7%) no leite humano 
 Principal componente leite vaca (4.5 - 5%; 53% 
SNG) 
 Açucar redutor mais barato do mercado 
 principal CH da maioria mamíferos 
Tabela 1. Concentração de lactose no leite.ppt 
[lactose] inversamente relacionada [lipídeos] e [caseína] leite 
Função lactose e lipídeos - fonte ENERGIA 
G ~2,2x mais densamente energética que lactose 
Mamíferos em ambiente frio (Rena=22,4%; Baleia=44%) 
Síntese lactose drena H2O para vesículas Golgi -> diluição caseína 
 
Dados baseados no leite de 23 espécies (Sloan and Jenness, 1970) 
Glu 
Glu-6-P 
(1) 
ATP 
ADP 
Lac UDP-Gal 
UDP-Glu + PP1 
Glu-1-P 
(2) 
Glu 
UDP 
ATP 
ATP 
ADP 
(3) 
(4) 
(5) 
(1) hexoquinase (ou gluco quinase); (2) fosfoglucomutase; (3) UDP-glucose pirofosforilase; 
(4) UDP-glucose-4-epimerase; (5) lactose sintetase 
Lactose sintetizada células glândula mamária 
glicose (2) do sangue 
Glu(1) é isomerizada a Gal pela via de Leloir 
 
 Síntese da Lactose 
No aparato de Golgi, a lactose sintetase transfere a 
galactose da UDP-galactose à glicose, liberando 
UDP. 
Lactose sintetase – 2 componentes 
A = -D-galactosil transferase (não específica) 
B = -lactoalbumina forma complexo com a enzima A , 
tornando A específica para glucose; reduz Km 1.000x) 
- La se dissocia da -D-
galactosiltransferase depois da 
formação da lactose mas antes 
é descarregada no lúmen 
alveolar das células secretórias 
junto com as proteínas 
Síntese da Lactose 
 
 Fonte energia cria (30% valor calórico leite) 
 regulação volume de leite 
 
 
 regulação osmótica 
 responsável por 50% pressão osmótica do leite 
 Isotônica com o sangue 
 Praticamente constante 
 
Água drenada osmoticamente para diluir o açúcar, caseína ([ ]↓) e 
outros sólidos => reduz viscosidade e permite amamentação cria. 
Correlação positiva entre a concentração de 
lactose e -La no leite 
Ex: Leoa Marinha – não contém lactose nem -La 
Fonte: Jenness & Holt (1987). 
Regulação Osmótica 
 Leite - isotônico com outros fluidos corporais 
 Lactose 
 responsável por 50% da pressão osmótica 
 propriedades coligativas 
 diminui ponto de congelamento 
 aumenta ponto de ebulição 
 síntese da lactose e sais intimamente ligados 
 geralmente diminui [lactose] na mastite e final de lactação 
Tabela 2. Teor de lactose e de cloretos 
durante o período de lactação 
Vaca Período lactação, 
trimestre 
Lactose, % Cloretos, % 
1 Primeiro 4,88 0,088 
Segundo 4,76 0,103 
Terceiro 4,58 0,106 
2 Primeiro 5,05 0,048 
Segundo 4,96 0,056 
Terceiro 4,77 0,076 
3 Primeiro 4,97 0,071 
Segundo 4,98 0,071 
Terceiro 3,77 0,120 
[lactose] com estágio de lactação 
Espécie Teor lactose (%) 
Vaca 4,8 
Búfala 4,8 
Ovelha 4,6 
Cabra 4,1 
Égua 6,2 
Zebra 7,4 
Diminui 70% até o 
final da lactação 
Aumenta até o 
final da lactação 
Propriedades da Lactose 
Propriedades Físicas 
Propriedades básicas importantes lactose 
Baixo poder doçura 
Propriedades básicas importantes lactose 
 Lactose é um açúcar redutor, i.e., tem um grupo 
carbonila livre, capaz de se oxidar na presença de 
agentes oxidantes em soluções alcalinas. 
 
Reação de Maillard 
Exemplos: 
 Lactose: Redutor 
* C1 da glicose com OH 
Livre 
 
 
 
 
 Sacarose: Não redutor 
* ligação glicosídica entre 
 os carbonos anoméricos 
de cada açúcar (C1 e C2) 
Como o carbono anomérico não está envolvido 
na ligação, a glicose assume tanto a forma α 
quanto a ß e está livre para reagir com agentes 
oxidantes. 
Mutarrotação da Lactose 
 2 isômeros -  e -lactose se interconvertem e entram em equilíbrio 
 mudança na rotação ótica 
 +35o + 89,4o 
a 20oC: 1,68 (62,7%) 1 (37,3%) 
• # poder rotatório 
 α-lactose ----> +89o (Tamb, H2O) 
 -lactose ----> +35º (Tamb, H2O 
 mistura ----> +55,4 (24 h, eq.) 
• / 
•dependente da T 
•eq. alcançado a poucos min. 
a 70oC e algumas horas a 
20oC 
 
Mutarrotação 
Significância da mutarrotação 
 - e - diferem com relação a: 
 solubilidade 
 cristalização 
 rotação específica 
 doçura 
Propriedades físicas 
Propriedade -hidrato -anidrido
Ponto de ebuliçãoa (oC) 202oC 252 oC
Rotação específica []D
20 +89,4o +35o
Solubilidade (g/100 ml)
 Água a 20 oC
 Água a 100 oC
8
70
55
95
Densidade (g/l) (20 oC) 1,54 1,59
Calor específico (J/kgK) 1251 1193
Calor de combustão (cal/g-1) 3761,6 3923,7
Propriedades físicas lactose 
 Lactose, especialmente a - tem baixa solubilidade 
 Solubilidade em água a 20°C 
 -lactose =7 g/100 mL 
 -lactose = 50 g/100 mL 
 No equilíbrio : (37:63) – solubilidade total de 18,2 g/100 mL 
 Solubilidade da -lactose mais dependente da T 
 T<93,5°C  cristalização 
 
Solubilidade 
 Lactose 
 baixa solubilidade 
 facilidade em sol. ficar altamente 
super-saturada 
 <1,6 x - necessário semeadura 
ou >>>> tempo para induzir 
cristalização (metaestável) 
 >2,1 x - cristalização espontânea 
 Área lábil – cristalização 
inevitável 
 [int.] - fç composição, t, etc 
Figura 3. Curvas de solubilidade da lactose 
Fig. 5 –Solubilidade inicial da -lactose e -lactose, solubilidade final no equilíbrio 
(linha 1), e supersaturação fc 1,6 e 2,1 (Walstra & Jenness,1984) 
Nem nucleação nem 
crescimento de cristal 
Crescimento de cristal 
Nucleação só com 
semeadura 
Cristaliz. espontânea 
Cristalização da Lactose 
 Abaixo 93,5oC 
 -lactose menos solúvel que 
- \ -lactose cristaliza 
como monohidrato 
 Acima 93,5oC 
 - menos solúvel que -
lactose \ -lactose 
cristaliza como anidrido 
Cristais de Lactose 
 Tamanho cristal 
 Apesar da lactose ter baixa 
solubilidade 
 dificuldade de cristalizar 
 dá cristais duros e insolúveis 
 arenosidade 
 cristais > 16 mm 
 sedimento 
Lactose em produtos lácteos 
ProdutoLactose, % 
Leite 4,8 
Condensado/Evaporado 11-12 
Leite em pó integral  37 
Leite em pó desnatado 53 
Soro em pó 72 
Concentrado protéico 
soro 
30-50 
 
 
Solução de Lactose 
` <-->  
Cristalização Secagem 
T>93,5oC T < 93,5
oC 
 
Spray - Drier 
 
T > 93,5oC 
Tipos de Lactose 
monohidrato 
 - lactose 
lactose 
amorfa 
 
 - lactose 
Lactose amorfa ou vítrea 
 Formada quando leite ou soro é secada rapidamente 
(spray-drier) 
 aumento rápido viscosidade 
 cristalização impossível 
 xarope concentrado de lactose amorfa 
 estável se protegida do ar 
 muito higroscópica 
 absorve água rapidamente => moléculas lactose adquirem 
mobilidade=> cristais orientados=> aglomeração partículas 
=>CAKING 
Transição vítrea 
 Plasticização água 
 fator importante nas características de desidratação e 
estocagem de pós lácteos 
  estabilidade de pós lácteos 
 ocorre acima de teor de umidade crítico e correspondente aw 
 Aderência e aglutinação são fenômenos que podem ocorrer 
quando componentes em pó são plastificados termicamente 
como um resultado de aquecimento ou pela exposição à 
umidade elevada, resultando na absorção de água e 
plasticização. 
 Plasticização da água transição vítrea 
U>6%, lactose cristaliza como -hydrato, resultando em aglomerados e massas 
entrelaçadas => higroscópico => caking 
Lactose Vítrea 
Secagem rápida Xarope conc. de lactose 
“Lactose vítrea” 
(não crisalina) 
Mobilidade molecular 
~ 8% H2O 
H2O (ar) 
(higroscópico) 
Cristalização 
-hidrato 
Agregados de cristais 
(1. H2O) 
“Caking” do leite 
e soro em pó 
Se U>6% H2O 
Caking da lactose 
 Acima Tg 
 – escoamento 
 – formação de pontes 
cristal 
Adsorção, dissolução 
da superfície e ponte 
Agregação 
Caking 
Cristalização lactose em soro, permeado UF, 
produtos lácteos 
 Solução supersaturada 
 Sistemas lácteos concentrados ou congelados 
(LCA, soro pó, sorvetes) 
 Soro ou permeado UF – evaporação e resfriamento 
para produção de lactose 
 Nucleação e crescimento cristal 
 Impurezas (sais, aditivos) afetam cristalização 
 gelatina, carragena inibem 
 Velocidade < em sistemas com proteínas do que sol 
puras 
Lactose em leite condensado açucarado 
 Composição típica 
 9% gordura 
 43% sacarose 
 21% SNG 
 10-12% lactose 
 LCA - lactose altamente 
supersaturada formação 
cristais 
 devido alto nível sacarose e 
[sais solúveis] no leite 
Diagrama do processamento de LCA 
Momento adição açúcar det qualidade final 
•Antes TT 
> termoresistência de bactérias e suas 
enzimas => > gelificação com o tempo 
•Antes evaporação 
Aumento viscosidade 
•IDEAL – final da evaporação 
Cristalização induzida por T 
supersaturação 
Resfriamento e cristalização 
 0 20 40 60 80 100 
 Temperatura (oC) 
200 
 
 
100 
 40 
 
 20 
 
 10 
 
 
 5 
S
o
lu
b
ili
d
a
d
e
 (
g
/1
0
0
g
) 
 
 
1 (equilíbrio ) 
1.6 (supersat.) 
2,1 (supersat.) 
Fonte: Fox & Mc Sweeney 
Dairy Chemistry & Biochemistry (1998) 
<1,6 x - necessário semeadura ou >>>> tempo para 
induzir cristalização (metaestável); 
>2,1 x - cristalização espontânea e inevitável 
Resfriamento e cristalização 
 Cristalização – inevitável 
 Cristais grandes (> 15 mm) – arenosidade 
 Desejável – cristais pequenos (< 10 mm) e em 
grande número (mín. 4 x 1011/m3) 
Controle da cristalização de lactose 
Leite 
ou 
Soro 
Concentrado 
Resfriamento 
Semeadura 
Agitação 
Cristalização 
da lactose 
(cristais < 10 mm) 
Leite condensado 
açucarado sem 
arenosidade 
Resfriamento e cristalização 
 Resfriamento 
 T = 30-35oC 
 Adição de núcleos de cristalização (< 10 mm) 
 Lactose 0,05% 
 Leite em pó 0,5% 
 Leite condensado 1% 
 Resfriamento rápido até 10-15oC 
 Agitação intensa 
Adição núcleos de 
cristalização 
Sem 
semeadura 
Doce de Leite 
 Leite Doce de leite Leite 
 integral em pasta condensado 
Água 87,6 26,6 26,3 
Proteína 3,3 8,3 8,2 
Gordura 3,4 8,3 8,6 
Lactose 4,7 10,2 12,2 
Sacarose 0,0 45,3 43,0 
Sais 0,7 1,4 1,7 
Doce de Leite 
Reações Químicas Importantes em Doce de Leite 
 Reação de Maillard 
 
 
 
 Favorecida por: 
  T 
  PM do açúcar 
  pH 
  [fosfato] e [bicarbonato] 
Açúcar redutor + aa melanoidinas 
 (lactose) (lisina) (cor escura) 
-Solubilidade lactose 
 “age gelation” 
Xarope milho 
Reações Químicas Importantes em Doce de Leite 
 Caramelização 
 Açúcares Caramelização 
 
 
 Cor amarela 
 
 
 Marrom 
, alta T 
+  
Degradação lactose pelo calor 
 Açúcar redutor 
 Reação Maillard => melanoidinas 
 Caramelização 
 Formação de lactulose 
Etapas da Reação de Maillard 
Significância da Reação de Maillard 
 Escurecimento: desejável ou indesejável 
 Sabor: desejável ou indesejável 
 Perda de solubilidade 
 Ex: leite em pó 
 Diminuição do valor nutritivo 
 lisina disponível 
Perda de Lisina em produtos lácteos 
Produto Perda de Lys (%)
Leite pasteurizado 0-3
Leite UHT 0-3
Leite em pó (spray) 0-3
Leite condensado açucarado
Leite esterilizado (lata) 10-15
Leite evaporado 15-20
Leite em pó (roller) 20-75
PROBLEMAS NUTRICIONAIS 
ASSOCIADOS A LACTOSE 
Intolerância à lactose e galactosemia 
Digestão lactose 
 Mamíferos incapazes de absorver dissacarídeos 
 hidrolisados no intestino delgado e absorvidos 
 
 
 
 
 
 Deficiência enzima 
 Lactose passa não digerida ao intestino grosso 
X 
-galactosidase 
Deficiência em -galactosidase 
 2 efeitos: 
 Aumento osmolalidade de fluidos no intestino e entrada 
de água 
 Fermentação da lactose não digerida por 
microrganismos => ácidos H2, CH4 e CO2 
 Sintomas – 30 min a 2h depois 
 Diarréia, distensão abdominal, flatulência, naúseas e 
perda de apetite. 
 Também pode dificultar a absorção de outros nutrientes 
 
NÃO CONFUNDIR 
intolerância com alergia 
 
  Alergia à proteína – 2 a 5% crianças (1-3m) 
Geralmente resolvido até 1 ano idade 
Intolerância à lactose 
 ~ 70% população mundial – deficiência lactase 
 Grupo étnico Seleção genética de indivíduos 
 com capacidade de digerir lactose 
População % deficiência 
européia (Norte) 2 
hispânica 50-80 
negra 60-80 
Orientais e índios ~100 
mutação cromossomo 2 
Idade da apresentação: variável 
(1-2 anos entre a população tailandesa para 10-20 anos entre os 
finlandeses) 
Hipolactasia 
 Atividade de lactase é elevada 
durante a infância, quando o leite 
é o nutriente principal 
 Começa a declinar após a 
desmame; diminui com o 
envelhecimento 
 6 anos – 5 a 10% atividade lactase 
 
 População lactose intolerante 
 Evitar lactose na dieta 
 Usar produtos lactose hidrolisados 
 
 
 
lactase = β-galactosidase 
Intolerância à lactose 
 Sintomas experimentados qdo a dose de lactose 
excede a capacidade digestiva digestiva da lactase 
intestinal (má digestão da lactose. 
 Sintomas da intolerância dependem 
 dose de lactose, 
 Tempo de trânsito(influenciado pela composição da 
refeição), e 
 Adaptação flora cólon. 
 Doses modestas de lactose consumidas com a 
refeição, são frequentemente muito bem toleradas. 
Intolerância à lactose 
 Deficiência lactase não é intolerância à lactase 
 Variação indivíduo, forma de ingestão, quantidade 
lactose consumida 
 1copo leite mas não 2 
 
Is the subjective perception of lactose intolerance influenced 
by the psychological profile? Alimentary Pharmacology & 
Therapeutics Vol 36, Issue 7, 2012 
 
Conclusions:The symptoms of lactose intolerance during hydrogen breath 
testing at a low physiological lactose load, are unrelated to lactose 
malabsorption, but may reveal a tendency towards somatisation that could 
impair the quality of life. 
 
Deficiência 
de cálcio 
Leite pode ser adequadamente modificado para lactose-intolerantes: 
 
•Ultrafiltração, que tb remove minerais e vit (não recomendado) 
•Fermentação a Iogurte ou outros produtos fermentados 
•↓ 25-50% lactose 
•retarda o esvaziamento gástrico (textura) e trânsito intestinal mais lento tb da 
lactose para o intestino 
•Str. e Lb (atividade de β-galactosidase no intestino delgado) 
•Probióticos? Bactérias iogurte melhor que probióticos 
 L. bulgaricus melhor que L. acidophilus (estrutura da membrana da parede celular 
 menos resistente que a do L. acidophilus) 
 Cepas de Streptococcus thermophilus contém mais lactase as de lactobacilli ou 
 bifidobacteria. 
•Queijo (essencialmente livre lactose 
•Leite lactose-hidrolisado (industrial/doméstico) 
Galactocemia 
 Incapacidade de quebra total lactose 
 Via Leloir 
 4 enzimas 
 Conversão galactose para Glu-1P 
 Ausência 2 primeiras enzimas => galactosemia 
 2 formas: 
 Clássica 
 Deficiência em Gal-1P-uridiltransferase 
 Provocada por deficiência de galactoquinase 
lactose 
Β-galactosidase 
glicose galactose 
galactoquinase 
Galactose 1-P 
Gicose 6-P Glicose 1-P 
fosfoglicomutase 
Gal-1P-uridiltransferase 
Via de Leloir 
(Clássica) 
Galactosemia clássica 
 Erro genético raro do 
metabolismo (cromossomo 9) 
 Detectado durante a triagem 
neonatal 
 Incidência 
 1:1,000,000 in japoneses, 
1:40,000 em descendentes de 
europeus, 1:480 em ciganos 
(Murphy et al. 1999) 
 
Porque precisamos de galactose 
 Galactose necessária 
para formação normal 
da mielina→ 
anormalidades na 
substância branca 
 Cérebro 
 Bainha de mielina nos 
nervos 
 Excesso galactose 
 Tóxica à mielina 
 
Galactocemia Clássica 
 Acúmulo de Gal e Gal-1P nos 
tecidos 
 Gal-1P interfere 
 metabolismo Glu e síntese de 
glicoproteínas 
 Reduz nível ATP células 
 Bebês parecem normais ao 
nascimento mas após ingestão 
leite 
 Mau funcionamento fígado 
 Catarata 
 Retardo mental 
 Dificuldade crescimento 
Galactosemia Clássica 
 Tratamento (Não há cura) 
 Introdução dieta livre Gal 
 Restaura crescimento fígado 
 Catarata (às vezes) 
 Retardo mental irreversível a não ser dieta introduzida 2-3 m 
 Suplementação Ca e vit. D3 
 Manifestações longo prazo da doença 
 falência ovariana em mulheres 
 desenvolvimento atrasado da fala 
 Ataxia/dismetria - falta coordenação muscular/movimentos 
 Baixa densidade óssea 
 Catarata 
 
Galactocemia por deficiência de 
galactoquinase 
Galactocemia por deficiência de 
galactoquinase 
 doença autossômica 
recessiva 
 gene defeituoso localizado 
no cromossomo 17 
 Sintomas relativamente 
amenos em relação à 
galactosemia clássica 
 Dieta: eliminação de 
fontes de lactose e Gal 
Galactocemia por deficiência de galactoquinase 
 Sintomas 
 Catarata 
 Causas 
 Deficiência galactoquinase 
 Conseqüências 
 Gal acumula e é convertida a galactitol por via alternativa nas 
lentes dos olhos, onde se acumula. 
 Ocorrência 
 10-20 anos 
 Incidência 
 1:250.000; predominância maior em ciganos