Гидролиз лактозы: описание, формула

Лактоза - важнейший компонент молока. Что происходит с этим молочным сахаром в нашем организме? Узнайте в этой статье о процессе гидролиза лактозы, причинах его нарушения, способах нормализации и практической пользе.

Понятие лактозы

Лактоза - это дисахарид, состоящий из остатков молекул глюкозы и галактозы. Она содержится в молоке млекопитающих, а также образуется при производстве сыра и творога.

В молоке коров содержится около 4,8% лактозы. В грудном женском молоке ее больше - около 7%.

Лактоза ( от лат. lac «молоко») – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух остатков молекул β-глюкозы и β-галактозы, имеющий формулу C₁₂H₂₂O₁₁.

Молекула лактозы состоит из остатков β-глюкозы и β-галактозы, соединенных β(1→4)-гликозидной связью. Лактоза может существовать в циклической и линейной формах.

Роль лактозы в организме

Лактоза - важный источник энергии. При расщеплении 1 г этого дисахарида выделяется 16,8 кДж энергии. Кроме того, молочный сахар участвует в обменных процессах.

Особое значение лактоза имеет для новорожденных, обеспечивая их энергией и способствуя росту полезной микрофлоры в кишечнике.

Гидролиз лактозы в тонком кишечнике

гидролиз лактозы происходит в тонком кишечнике под действием фермента лактазы. Этот фермент вырабатывается клетками слизистой оболочки тонкой кишки.

При гидролизе одна молекула лактозы расщепляется на молекулу глюкозы и галактозы. Таким образом, продуктами гидролиза лактозы являются эти два моносахарида.

Степень гидролиза лактозы может варьироваться - в норме она составляет не менее 70%.

Уравнение реакции гидролиза лактозы:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

Образовавшиеся моносахариды всасываются в кровь и используются организмом для получения энергии и пластического материала.

Нарушения процесса гидролиза

Гидролиз лактозы может нарушаться при:

• Снижении выработки лактазы в кишечнике.
• Повреждении слизистой оболочки тонкой кишки.
• Дисбактериозе.

Это приводит к развитию непереносимости лактозы - состоянию, при котором молочный сахар плохо усваивается.

Симптомы непереносимости включают боль и вздутие живота, диарею, тошноту после приема молока и молочных продуктов.

Для диагностики заболевания используют анализ кала на непереваренную лактозу, а также генетическое исследование.

Нормализация процесса пищеварения

При выявленной непереносимости лактозы необходимо нормализовать процесс ее пищеварения в кишечнике. Для этого рекомендуют:

1. Ограничить потребление молока и молочных продуктов.
2. Принимать ферментные препараты лактазы перед едой.
3. Употреблять кисломолочные продукты с живыми пробиотиками.
4. Перейти на безлактозные и низколактозные молочные продукты.

Пребиотики и пробиотики также способствуют нормализации микрофлоры кишечника и лучшему расщеплению лактозы.

Лактоза ( от лат. lac «молоко») – дисахарид из группы олигосахаридов, состав и свойства которого определяются наличием остатков молекул β-глюкозы и β-галактозы.

Профилактика нарушений работы лактазы

Для профилактики проблем с пищеварением лактозы рекомендуется:

• Поддерживать нормальный состав кишечной микрофлоры с помощью пробиотиков.
• Избегать курения и приема алкоголя.
• Соблюдать принципы рационального, сбалансированного питания.
• При приеме антибиотиков одновременно принимать пробиотики.

Получение и применение фермента лактазы

Для промышленного производства лактазу получают из дрожжей Kluyveromyces lactis или грибков Aspergillus niger и Aspergillus oryzae.

Фермент используют при выпуске молочных продуктов для людей с непереносимостью лактозы, а также для улучшения вкуса и консистенции мороженого.

Перспективы применения лактазы

Изучается возможность использования ферментных препаратов лактазы для лечения и профилактики желудочно-кишечных заболеваний, вызванных нарушением микрофлоры кишечника.

Кроме того, ведутся работы по созданию лекарственных препаратов на основе лактазы для лечения непереносимости лактозы.

Генетические аспекты непереносимости лактозы

Снижение активности лактазы и развитие непереносимости лактозы часто имеет генетическую природу. Речь идет о мутациях в гене LCT, кодирующем данный фермент.

Существует несколько разновидностей таких мутаций. Например, замена цитозина на тимин в позиции 13910 гена приводит к пониженной выработке лактазы после детского возраста.

Диета при непереносимости лактозы

Помимо ограничения молочных продуктов, при непереносимости лактозы важно соблюдать следующие диетические рекомендации:

1. Употреблять более легкоусвояемые кисломолочные продукты.
2. Использовать растительные аналоги молока.
3. Потреблять продукты, богатые кальцием (орехи, зелень).
4. Пить достаточное количество жидкости.

Симптомы непереносимости лактозы

Основные проявления непереносимости лактозы:

• Боли и вздутие живота.
• Тошнота, рвота.
• Диарея.
• Метеоризм.

Симптомы, как правило, возникают спустя 30 минут - 2 часа после употребления молочных продуктов и держатся от нескольких часов до 1-2 суток.

Новые методы диагностики

Помимо стандартных анализов, для диагностики непереносимости лактозы активно внедряется генетическое тестирование - выявление характерных мутаций гена LCT.

Также разрабатываются экспресс-тесты на определение активности лактазы в биоптатах тканей тонкой кишки.

Современные лекарственные препараты лактазы

В настоящее время для лечения непереносимости лактозы применяются современные ферментные препараты лактазы:

• Лактазар (в таблетках или капсулах).
• Энзилак (драже).
• Лактофильтрум (порошок).

Преимущества этих препаратов:

1. Высокая активность и стабильность фермента.
2. Удобные лекарственные формы.
3. Хорошая переносимость.

Способ применения лактазы:

• Лактазу принимают перед употреблением молока или молочных продуктов.
• Рекомендуемая доза зависит от активности препарата и содержания лактозы.

Побочные эффекты лактазы возникают редко. Иногда отмечаются диспепсические явления и аллергические реакции.

Противопоказан прием лактазы при индивидуальной непереносимости компонентов и в редких случаях аллергии на фермент.

Применение лактазы во время беременности и кормления грудью возможно, если ожидаемая польза превышает потенциальный риск.

Альтернативные источники лактазы

Помимо дрожжей и грибков, перспективными источниками для получения лактазы являются:

• Молочнокислые бактерии.
• Трансгенные штаммы дрожжей и растений.
• Животные поджелудочные железы.

Их преимущества:

1. Более высокая активность фермента.
2. Возможность крупнотоннажного производства.
3. Лучшая экономическая эффективность.

Альтернативные лактазы могут использоваться для:

• Получения безлактозных молочных продуктов.
• Лечебных целей при непереносимости лактозы.
• Улучшения переваривания и усвоения пищи.

К недостаткам можно отнести сложность очистки препаратов и потенциальную опасность трансгенных ферментов.

Перспективы исследований

Необходимы дополнительные исследования безопасности и эффективности альтернативных лактаз, чтобы в будущем расширить их применение.

Новые лекарственные формы фермента лактазы

Для улучшения фармакокинетических свойств лактазы разрабатываются новые лекарственные формы на ее основе:

• Лактаза пролонгированного действия. Позволяет реже принимать препарат благодаря замедленному высвобождению фермента из лекарственной формы.
• Наночастицы с иммобилизованной лактазой. Обеспечивают защиту фермента от деградации в ЖКТ и пролонгированный эффект.
• Кишечнорастворимые таблетки. Растворяются только в тонкой кишке, что повышает биодоступность лактазы в месте всасывания лактозы.
• Повышение стабильности. Для увеличения стабильности лактазы используют различные вспомогательные вещества и технологии инкапсулирования.

Применение подсластителей, ароматизаторов и технологий маскировки вкуса улучшает органолептические свойства лекарственных форм.

Перспективы генной терапии

Многообещающим подходом для излечения наследственной непереносимости лактозы является генная терапия - введение работающей копии гена лактазы в клетки организма.

В качестве носителей рассматриваются:

• Аденовирусные векторы.
• Плазмиды на основе липосом или полимеров.
• Редактирование генома с помощью CRISPR/Cas9.

Генная терапия позволит:

1. Восстановить синтез собственной лактазы.
2. Избавить от необходимости пожизненно принимать фермент.
3. Употреблять молочные продукты без ограничений.

Существуют опасения относительно безопасности метода, а также этические дискуссии о генетических модификациях человека.

Клинические испытания генотерапии лактазной недостаточности ожидаются в течение ближайших 5-10 лет.