Лактаза: все, что нужно знать

Лактаза – это фермент, играющий ключевую роль в переваривании лактозы, основного углевода, содержащегося в молоке млекопитающих. Лактоза – это дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, связанных β-1,4-гликозидной связью.

Лактаза синтезируется клетками тонкого кишечника и необходима для расщепления лактозы на более простые сахара, которые могут усваиваться организмом.

Функции

• Расщепление лактозы: Лактаза гидролизует β-1,4-гликозидную связь в лактозе, разделяя её на глюкозу и галактозу.
• Обеспечение усвоения лактозы: Глюкоза и галактоза, образующиеся при действии лактазы, легко усваиваются в тонком кишечнике и служат источником энергии для организма.

Типы и источники

Хотя лактаза известна прежде всего своей ролью в расщеплении лактозы, этот фермент не так прост, как может показаться. Различные формы лактазы, выделенные из разных организмов, имеют свои особенности, что открывает новые возможности для применения этого фермента в биотехнологии и медицине.

1. Типы лактазы:

• Нейтральная лактаза: Этот тип лактазы оптимально функционирует при нейтральном pH (около 7). Она является основной формой лактазы, обнаруженной в тонком кишечнике человека.
• Кислая лактаза: Кислая лактаза активна при более низких значениях pH (около 4-5). Этот тип лактазы часто встречается у грибов и дрожжей.

2. Источники лактазы:

• Тонкий кишечник млекопитающих: Основным источником лактазы у млекопитающих являются энтероциты – клетки, выстилающие тонкий кишечник. Эти клетки синтезируют нейтральную лактазу, которая высвобождается в просвет кишечника.
• Микроорганизмы:
  • Грибы: Aspergillus oryzae – один из основных промышленных источников лактазы. Грибная лактаза обычно является кислой лактазой.
  • Дрожжи: Kluyveromyces lactis также используются для производства лактазы. Дрожжевая лактаза может быть как нейтральной, так и кислой.

3. Применение различных типов лактазы:

• Нейтральная лактаза: преимущественно используется в качестве пищевой добавки для людей с непереносимостью лактозы. Добавление нейтральной лактазы в молочные продукты позволяет расщеплять лактозу до усвоения, делая их переносимыми для людей с дефицитом лактазы.
• Кислая лактаза: часто применяется в пищевой промышленности для различных целей:
  • Производство безлактозных молочных продуктов: Кислая лактаза добавляется в молоко для гидролиза лактозы, предотвращая кристаллизацию лактозы и делая продукты более сладкими.
  • Производство сыров: Кислая лактаза может улучшить текстуру и вкус сыра.
  • Производство других пищевых продуктов: Кислая лактаза также применяется в производстве мороженого, йогуртов, выпечки и других продуктов.

Важно:

• Различные типы лактазы имеют свои особенности и преимущества в зависимости от сферы применения.
• Изучение разнообразия лактаз открывает новые возможности для создания более эффективных ферментных препаратов и технологий в пищевой промышленности.

Более глубокое понимание типов и источников лактазы позволяет оптимизировать её применение в различных областях, улучшая качество продуктов и делая их доступными для более широкого круга потребителей.

Дефицит

Дефицит лактазы, также известный как непереносимость лактозы или гиполактазия, – это распространенное состояние, при котором организм не производит достаточного количества лактазы для переваривания лактозы.

Причины дефицита лактазы:

• Генетическая предрасположенность: Наиболее распространенная причина – генетическая мутация, приводящая к снижению продукции лактазы с возрастом.
• Повреждение тонкого кишечника: Различные заболевания, такие как целиакия, болезнь Крона и инфекционные заболевания, могут повреждать клетки тонкого кишечника, снижая продукцию лактазы.
• Другие факторы: Некоторые лекарственные препараты и факторы окружающей среды также могут влиять на активность лактазы.

Симптомы дефицита лактазы:

• Вздутие живота
• Диарея
• Метеоризм
• Боли в животе
• Тошнота

Передозировка / Гипервитаминоз

Передозировка лактазой при приеме препаратов невозможна, так как избыток фермента выводится из организма.

Суточная потребность

Суточная потребность в лактазе не установлена, так как она зависит от индивидуальной переносимости лактозы и количества молочных продуктов в рационе.

Прием ферментов: Разделение дозы и время приема

• Когда принимать: Во время еды, содержащей лактозу
• Как принимать: Во время еды
• Почему: Прием лактазы во время еды, содержащей лактозу, помогает предотвратить симптомы непереносимости лактозы, такие как вздутие и дискомфорт. Это способствует улучшению пищеварения и уменьшению неприятных ощущений после употребления молочных продуктов.

Факторы, влияющие на потребность

• Генетика: Генетическая предрасположенность играет ключевую роль в переносимости лактозы.
• Возраст: У большинства людей продукция лактазы снижается с возрастом.
• Этническая принадлежность: Непереносимость лактозы более распространена среди жителей Азии, Африки, Латинской Америки и средиземноморского региона.
• Состояние здоровья: Заболевания кишечника могут снижать продукцию лактазы.

Взаимодействие с другими веществами

Активность лактазы, как и любого фермента, может быть подвержена влиянию различных факторов, включая другие вещества, присутствующие в окружающей среде. Понимание этих взаимодействий важно для оптимального использования лактазы в медицине и пищевой промышленности.

1. Влияние pH:

• Оптимальный pH: Лактаза имеет оптимальный pH, при котором её активность максимальна.
  • Нейтральная лактаза: оптимальный pH находится в нейтральном диапазоне (около 7).
  • Кислая лактаза: оптимальный pH смещен в кислую область (около 4-5).
• Изменение pH: Отклонение от оптимального pH может существенно снизить активность лактазы, делая её менее эффективной в расщеплении лактозы.

2. Влияние температуры:

• Оптимальная температура: Лактаза, как и большинство ферментов, имеет оптимальную температуру для работы, обычно в диапазоне 30-40°C.
• Денатурация: Слишком высокие температуры могут денатурировать фермент, нарушая его трехмерную структуру и делая его неактивным.

3. Взаимодействие с ингибиторами:

• Ингибиторы: Некоторые вещества могут ингибировать активность лактазы, связываясь с активным центром фермента и блокируя его действие.
  • Галактоза: Один из продуктов расщепления лактозы может ингибировать лактазу при высоких концентрациях.
  • Ионы металлов: Некоторые ионы металлов, такие как медь и цинк, могут ингибировать лактазу.

4. Взаимодействие с другими компонентами пищи:

• Белки: Белки молока могут частично защищать лактазу от денатурации при высоких температурах.
• Жиры: Высокое содержание жиров в молоке может замедлять действие лактазы.

5. Влияние лекарственных препаратов:

• Некоторые лекарственные препараты, например, антибиотики, могут временно снижать активность лактазы в кишечнике.

Важно:

• Понимание влияния различных веществ на активность лактазы важно для создания оптимальных условий для её работы в пищевой промышленности.
• Знание о потенциальных ингибиторах лактазы позволяет избегать их использования в продуктах, содержащих лактазу.
• Это позволяет повысить эффективность расщепления лактозы в безлактозных продуктах и улучшить их качество.

Детальное изучение взаимодействия лактазы с другими веществами способствует созданию более эффективных ферментных препаратов и технологий, направленных на улучшение переносимости лактозы и создание новых пищевых продуктов.

Особые группы

• Младенцы: У младенцев обычно высокая активность лактазы, которая снижается с возрастом.
• Люди с непереносимостью лактозы: Им необходимо ограничивать потребление молочных продуктов или принимать препараты лактазы.

Интересные факты

• Непереносимость лактозы – это не аллергия на молоко, а неспособность переваривать молочный сахар.
• Существуют безлактозные молочные продукты, в которые добавлена лактаза для расщепления лактозы.