Mleczna (nie)tolerancja

Doświadczenie 1

Do doświadczenia potrzebne będą: mleko, cukier, paski diagnostyczne do wykrywania glukozy oraz laktaza. Laktaza oraz paski glukozowe z barwnym kodem można kupić w każdej aptece. Pokruszoną tabletkę laktazy rozpuść w szklance wody (intensywnie mieszając). Dwie łyżki cukru rozpuść w połowie szklanki wody. Przygotuj trzy kieliszki i oznacz je literami M (mleko), C (cukier) i W (woda). Do pierwszego kieliszka nalej cztery łyżki mleka (o zawartości tłuszczu 3,2% lub 2%), do drugiego – cztery łyżki roztworu cukru, do trzeciego – cztery łyżki wody. Do każdego kieliszka dodaj po dwie łyżeczki roztworu laktazy. Odczekaj 15 min, po czym zanurz w nich paski glukozowe na 3 s. Po kolejnych 30 s odczytaj stężenie glukozy poprzez porównanie koloru paska ze wzorcem dołączonym do instrukcji. Czy we wszystkich kieliszkach znajduje się glukoza?

Wyjaśnienie: Glukoza obecna jest tylko w kieliszku, w którym mleko zostało poddane działaniu laktazy. Pod jej wpływem laktoza została rozłożona do glukozy i galaktozy. Cukier spożywczy, czyli sacharoza, choć także zawiera w swojej cząsteczce glukozę (w połączeniu z fruktozą), nie jest rozkładany przez laktazę. Laktaza wykazuje działanie specyficzne względem laktozy. Natomiast enzym zawarty w pasku diagnostycznym wykazuje specyficzność jedynie wobec glukozy, katalizując reakcję, której produkty zmieniają barwę paska.

Doświadczenie 2

Wypij łyżeczkę świeżego mleka, a następnie łyżeczkę mleka z laktazą, które wykorzystywałeś w poprzednim doświadczeniu. Czy są tak samo słodkie?

Wyjaśnienie: Gdy myślimy o słodkim smaku, chodzi nam o sacharozę. Jej 10-procentowy roztwór uchodzi za standard słodkiego smaku. Tzw. siła słodząca innych cukrów (a także słodzików) jest odnoszona właśnie do sacharozy. Siła słodząca sacharozy to 100%, laktozy – 16%, glukozy – 70%, a fruktozy (tzw. cukru owocowego) – aż 170% (czyli jest znacznie wyższa niż sacharozy). Laktoza jest zatem zdecydowanie mniej słodka niż produkty, które powstają w wyniku jej rozkładu, a więc glukoza i galaktoza. Dlatego mleko poddane działaniu laktazy będzie bardziej słodkie niż mleko świeże.

Doświadczenie 3

Przygotuj trzy szklanki. Każdą z nich napełnij do połowy mlekiem. Oznacz je numerami 1, 2, 3. Do pierwszej szklanki wsyp łyżkę sody oczyszczonej, do drugiej wlej łyżkę octu, a do trzeciej – łyżkę wody. Roztwory zamieszaj. Do każdej szklanki dodaj pokruszoną wcześniej tabletkę laktazy i mieszaj zawartość przez minutę. Odczekaj 30 min i zbadaj każdy z roztworów na zawartość glukozy (za pomocą pasków diagnostycznych, jak opisano w doświadczeniu pierwszym).

Wyjaśnienie: Optymalne pH dla pracy laktazy to ok. 6, ale może ona z powodzeniem funkcjonować w zakresie pH od 2 do 7 (takie warunki występują w jelicie cienkim człowieka). Dodatek sody oczyszczonej zmienia pH środowiska reakcji na zasadowe (powyżej 7). Dodatek octu zakwasza środowisko. Laktaza to enzym układu trawiennego, w którym środowisko jest kwaśne (poniżej 7). Zatem dodatek octu powoduje, że enzym ten pracuje lepiej i więcej laktozy ulega rozłożeniu – czyli powstaje więcej glukozy. W środowisku zasadowym laktaza „pracuje” wolniej lub może nawet ulec denaturacji, w związku z tym glukozy jest mniej.

Doświadczenie 4

Napełnij szklankę do połowy mlekiem i umieść ją w tzw. kąpieli wodnej, czyli w naczyniu z gorącą wodą. Za pomocą strzykawki (o objętości 10 ml) wkraplaj powoli ocet – w sumie 5 ml – cały czas mieszając. Po pewnym czasie z mleka wydzieli się twaróg. Na szklankę nałóż złożoną na cztery części gazę i przesącz uzyskany roztwór. Do połowy uzyskanego przesączu, czyli serwatki, dodaj pokruszoną tabletkę laktazy i zamieszaj wszystko do jej rozpuszczenia. Po 30 min przeprowadź test na obecność glukozy za pomocą pasków glukozowych w serwatce bez laktazy i z laktazą.

Wyjaśnienie: Zakwaszenie mleka prowadzi do wydzielenia się głównego białka mleka, czyli kazeiny, w postaci twarogu (to samo zjawisko następuje naturalnie, a do obniżenia pH mleka dochodzi pod wpływem działania bakterii mlekowych fermentujących laktozę). Powstała w doświadczeniu serwatka zawiera laktozę. Na skalę przemysłową laktozę otrzymuje się właśnie z serwatki (nawet do 75% suchej masy) w czasie produkcji sera metodą podpuszczkową.

dr hab. Renata Szymańska,
Katedra Fizyki Medycznej i Biofizyki AGH

mgr Paweł Jedynak,
Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin UJ

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

***

Zestaw przyrządów i materiałów

diagnostyczne paski glukozowe, mleko, tabletki laktazy, ocet, soda oczyszczona, strzykawka, gaza, cukier

Cena: 90 zł

Niewliczone w cenę: szklanki, kieliszki, łyżeczki, miska na wodę, stoper

Czas: 6 h

***

Wiedza w pigułce

Znajdująca się w mleku laktoza to dwucukier, zbudowany z reszt glukozy i galaktozy, które zalicza się do cukrów prostych. Laktoza jest naturalnym składnikiem mleka ssaków i stanowi źródło monocukrów dla osesków. W mleku ludzkim znajdziemy jej ok. 7%, a np. w krowim – ok. 5%. Jest mniej słodka niż sacharoza, glukoza czy galaktoza. Rozkład laktozy do cukrów prostych katalizuje enzym zwany laktazą. Enzym ten pełni ważną funkcję u niemowląt, gdyż umożliwia rozkład laktozy zawartej w mleku matki do pożywnych i energodajnych cukrów prostych. U osób dorosłych dochodzi do zahamowania syntezy laktazy (podobnie jak u dorosłych kotów), co wydaje się stanem naturalnym, gdyż dorosły ssak nie potrzebuje laktozy po tym, jak przestaje pić mleko matki.

Szacuje się, że na świecie prawie 75% dorosłych osób cierpi na tzw. nietolerancję laktozy, czyli mają niedobór (lub brak) laktazy, wskutek czego cukier mleczny nie podlega w ich organizmie rozkładowi. Ponieważ laktoza nie jest absorbowana w jelicie cienkim, przechodzi do jelita grubego, gdzie zachodzi jej fermentacja z udziałem bakterii. Wskutek tego pojawiają się objawy nietolerancji laktozy – dolegliwości żołądkowo-jelitowe, m.in. wzdęcia, gazy czy biegunka (nasilające się przy większym spożyciu produktów mlecznych). Co ciekawe, zjawisko nietolerancji laktozy u ludzi jest zróżnicowane geograficznie. Biali Europejczycy w większości (ponad 75%) zachowują zdolność syntezy laktazy. Afroamerykanie oraz Azjaci zazwyczaj (w ponad 90%) nie są w stanie trawić laktozy. Możliwość syntezy laktazy w dorosłym życiu jest skutkiem mutacji w odcinkach niekodujących (tzw. intronach) jednego z genów, który wpływa na ekspresję genu kodującego laktazę. Badania kości Europejczyków z epoki neolitu dowiodły, że ta mutacja nie była wtedy powszechna. Utrwaliła się w toku ewolucji, a związana była z udomowieniem bydła i wykorzystywaniem pochodzącego od niego mleka przez długi czas po okresie niemowlęcym. Ponieważ zjawisko nietolerancji laktozy jest dość powszechne, producenci żywności mają w swej ofercie produkty od niej wolne – mleko, sery, lody, jogurty itp. Innym sposobem na złagodzenie objawów nietolerancji laktozy jest enzym laktaza, który można kupić w postaci tabletek lub płynu (środek dla niemowląt) w aptece. Enzym ten działa na całej długości przewodu pokarmowego i, co ważne, nie wchłania się do krwi (jego aktywność odbywa się w świetle jelit).