Framställ låglaktosmjölk

Kemisk bakgrund

Natriumalginat, (NaC7H7O6)n

Alginater är egentligen namnet för alginsyrans salter, men används även för alginsyra.

Egenskaper

Natriumalginat är ett salt man får om alginsyra får reagera med natriumhydroxid. Alginater finns i cellväggen hos röd- och brunalger. Syran är uppbyggd av polymererna beta-D-mannuronsyra (M) och alfa-L-guloronsyra (G). Dessa kan bilda tre slag av kedjor:

Tillsätter man alkalier till syran får man salterna (alginaterna).

Natriumalginat är vattenlösligt, men om man ersätter natriumjoner med kalciumjoner bildas en gel (svårlöslig polymer). Kalciumjonen kommer att ”stängas inne” med hjälp av negativa joner. Syntetiska bär kan t.ex. framställas genom att en frukt/alginatpuré sätts till en kalciumkloridlösning.

Användning

Alginater används framförallt inom livsmedel och kosmetik som konsistensgivare, men även inom medicin. De används bl.a. till magmedicin mot halsbränna och sura uppstötningar, samt som blodstillande på sår. Forskning har visat att alginater drar till sig tungmetaller, vilket gör att de kan användas för t.ex. kvicksilversanering och mot sjukdomar orsakade av tungmetaller. Det senaste inom medicinsk forskning visar att alginater kan sänka kolesterolvärdet Även tandläkarna och textilindustrin använder alginater. Alginater har nummer E 400- E 405 i Livsmedelsverkets E-nummerlista.

Kalciumklorid, CaCl2

Kalciumklorid är ett vattenlösligt salt. Det är mycket hygroskopiskt d.v.s. bra på att ta upp fukt och måste förvaras i en väl tillsluten burk. Den hygroskopiska egenskapen gör att det används t.ex. i cement, som vägsalt och som avfuktare.

CaCl2 + 2 H2O → CaCl2 ·2H2O

Reaktionen är mycket exoterm och temperaturen kan snabbt öka till 60 °C. Det gör att kalciumklorid i fast form är mycket farlig att äta, eftersom den kan orsaka brännskador i mun och svalg.

Socker

Socker ingår i gruppen kolhydrater. Det finn tre olika typer av socker, monosackarider, disackarider och polysackarider. De enklaste kolhydraterna är monosackarider , eller så kallade enkla sockerarter . Disackarider består av två monosackarider som har bundits samman genom s.k. dehydrering (vatten avges).

Polysackarider består av några hundra till några tusen monosackarider som sitter samman. Exempel på polysackarider är det vi kallar stärkelse.

Vad som utmärkande för socker är att det finns en kolkedja, oftast ringformad, med hydroxylgrupper (-OH) bundna till alla kolatomer utom en. Den kolatomen dubbelbinder till en syreatom och bildar en karbonylgrupp (-C=O). Beroende på var karbonylgruppen sitter kan sockret antingen vara en aldehyd eller keton, samtidigt som det är en alkohol.


Laktos, C12H22O11

Laktos brukar kallas för mjölksocker. Namnet laktos kommer från latinska ordet för mjölk lakt och ändelsen -os för socker. Den är en disackarid och består av glukos och galaktos. Disackarider måste omvandlas i kroppen till monosackarider, främst glukos, innan cellerna kan använda dem.

Laktos finns i olika sorters mjölk. I bröstmjölk finns t.ex. 7 % och i komjölk mellan 2-8 %. Även i vissa mediciner kan laktos ingå.

Många människor är laktosintoleranta. Det betyder att de saknar det enzym (laktas) som bryter ned laktos till glukos och galaktos. Laktosmolekyler är för stora för att komma genom tunntarmsväggen och tas upp av blodet. Bakterier i tunntarmen förbränner laktos och det bildas gaser. Dessutom har laktos en osmotisk effekt som gör att vatten dras in i tunntarmen, det i sin tur gör att födan förs snabbt till tjocktarmen. Tjocktarmen hinner inte ta upp allt vatten och resultatet blir diarré och ”orolig” mage.

Laktas

Laktas är ett enzym. Enzymer är biologiska katalysatorer d.v.s. de skyndar på reaktioner utan att själva förbrukas. Enzymerna binder till de molekyler som ingår i reaktionen och gör dem mer reaktionsbenägna. När reaktionen har skett har de nya ämnenas molekyler inte samma ”dragning” till enzymerna och enzymerna frigörs.

Ett enzym består av ett protein som bildats genom kondensation av aminosyror. Vid kondensation reagerar en aminosyras karboxylgrupp (-COOH) med en annan syras amingrupp (-NH2), samtidigt som vatten avspjälkas. Vattnet bildas av en hydroxylgrupp (-OH) från karboxylgruppen och en vätejon (-H+) från amingruppen.

Bindningarna mellan aminosyrorna kallas peptidbindningar. När trettio eller fler aminosyror har bundits samman har det bildats en polypeptid. Den långa kedjan av aminosyror viks ihop och ett protein har bildats.

Produktionen av laktas styrs av en gen som startas när vi är nyfödda. Efterhand avtar produktionen av laktas, för att helt avta hos många. Globalt sett är 70 % av den vuxna befolkningen laktosintoleranta. Det är bara i Europa, mellan östern, Indien och östra Afrika (Masajerna) flertalet av de vuxna tål laktos. Det tros bero på att vi har en historik med husdjur som t.ex. kor, får, getter och vattenbufflar, vilket har gjort att vi anpassat oss.

För en del med laktosintolerans kan det hjälpa med att tillföra extra laktas med tabletter. Laktasen i tabletterna utvinns ur jästsvampen Kluyveromyces fragilis.

Laktas används inte bara till medicin mot laktosintolerans utan även vid tillverkning av yoghurt, färskost, torrmjölk, glass och sötningsmedel. Dessa produkter kan en del av dem som är laktosintoleranta äta.

Eftersom laktas är ett enzym påskyndar den reaktioner och minskar tiden vid tillverkning av t.ex. yoghurt och färskost. Dessutom blir produkterna sötare eftersom glukos och galaktos har en sötare smak än laktos. Laktas gör också att det bildas färre laktoskristaller i t.ex. glass och torrmjölk. Sötningsmedel får man genom att tillföra laktas till vasslan efter osttillverkning.

Produkter behandlade med laktas har en längre hållbarhet.

Glukos, C6H12O6

Glukos brukar kallas för blodsocker eller druvsocker. Den är den vanligaste förekommande enkla sockerarten (monosackariden). I smaken är den hälften så söt som sucros (rörsocker).

Glukos används på tre olika sätt i kroppen. Det förbränns till energi, lagras som energireserv och används som ”byggnadsmaterial”.

Glukos bildas vid fotosyntesen
koldioxid + vatten + solenergi → glukos + syre

och förbränns vi cellandning
glukos + syre → energi + koldioxid + vatten

Vanligtvis består monosackarider av tre till sju kolatomer som bildar ringar. Glukos består av sex kolatomer.

Galaktos, C6H12O6

Strukturen hos galaktos och glukos skiljer sig bara på placeringen av en hydroxylgrupp (-OH). Det kan verka obetydligt, men har stor betydelse för egenskaper och för hur molekyler påverkar varandra.

Galaktos finns i t.ex. mjölkprodukter, sockerbetor, växtkåda och pektin. Den har inte speciellt söt smak, glukos är sötare. Galaktos är svårt att lösa i vatten.

Alginat för att frigöra läkemedel på rätt ställe

Många av de läkemedel vi använder är i tablettform. Några av tabletterna ska kunna avge de verksamma ämnena i medicinerna kontinuerligt och inte förrän de når sitt specifika mål t.ex. tunntarmen. Försök har visat att kalciumalginat kan användas, eftersom det har flera lämpliga egenskaper. Kalciumalginat tål temperaturer mellan 0-100ºC utan att smälta, löser sig inte vid pH-värden under 6,8, men kan lösas upp m.h.a. stora koncentrationer av natrium, fosfor eller magnesium.

Om man blandar natriumalginat med det verksamma ämnet och sedan tillsätter kalcium, blir det verksamma ämnet infångat i små porer i den svårlösliga gelen (kalciumalginatet). Kalciumalginat löser sig inte vid låga pH-värden, vilket gör att ingen medicin avges i den sura miljön i magsäcken. När det når tunntarmen där pH-värdet är högre (6,8) börjar kalciumalginatet ta upp vatten. Alginatet sväller och löses upp, samtidigt som molekyler av det verksamma ämnet frigörs.

Fördjupning

Livsmedel

Maten håller igång oss

Livsmedel behövs för att hålla igång vårt biologiska maskineri. Det är via maten som vi får energi att röra oss, tänka, men också att växa och reparera våra celler i kroppen. Kroppens maskineri är oerhört komplicerat, men det klarar att styra flödena av både energi och näring till kroppens olika delar vid rätt tillfälle. Kroppen hanterar också att ta hand om de restprodukter som vi måste göra oss av med.

Processerna i kroppen när maten bryts ned, fördelas, omvandlas och görs av med, är i grund och botten kemiska reaktioner som drivs av energin i maten. Maskinen är vår biologiska kropp, men de enskilda reaktionerna är kemiska. På så sätt kan man säga att vår kropp är en kemisk maskin.

Matens ursprung

Ursprungligen hittade vi vår föda i naturen. I det moderna samhället är de flesta livsmedlen processade på något sätt. Även livsmedel som inte är processade i sig är ofta odlade eller uppfödda med metoder som skiljer sig från det som sker i naturen. Syftet är att öka produktionen och att säkerställa kvalitén.

Att livsmedlen inte är helt naturligt producerade behöver inte vara ett problem. Det är bra att vi kan producera mera med mindre resurser. Det är också bra att vi har koll på kvalitén. Men vissa saker är inte bra. Tillsatser som gör att livsmedlen får längre hållbarhet, ser mer aptitliga ut och smakar bättre är inte alltid nyttiga, även som det kan verka så.

Grunden till all produktion av livsmedel är solens energi och växternas fotosyntes. I nästa steg kan djuren äta växterna och producera kött som vi sedan kan äta, men ursprunget är växterna. Men om inte djuren och människorna fanns, så skulle växterna till slut bli utan koldioxid som de behöver för sin fotosyntes. Djur och människor andas ut koldioxid. Kropparna bryts också ned till koldioxid och mineraler när de förmultnar. Detta tar växterna hand om, ofta med svamparna som mellanled. Det hela är ett kretslopp där både växter, svampar och djur ingår. Allt levande både äter och äts. Det som får kretsloppet att hålla igång är strålningen från solen.

Tycke och smak

Genom evolutionen har vi lärt oss att välja vad som är bra med hjälp av lukten och smaken. Oftast är det som vi gillar också nyttigt. När maten är skämd, brukar den börja lukta illa, vilket gör att vi inte äter det som kan göra oss sjuka.

Men det vi tycker om är inte nödvändigtvis bra för oss. Sötma är en signal att maten är bra, vilket stämde väl när människan levde nära naturen och behövde den energi man kunde finna. Men nu finns socker i överflöd. Det blir för mycket av det goda, så att vi blir feta och får sjukdomar som karies och diabetes.

Smaken för maten är också en kulturell fråga. Den mat vi lär oss tycka om från barnsben tycker vi oftast om resten av livet. Det finns också kulturella aversioner mot vissa typer av mat. I Sverige är vi inte vana att äta insekter, men insekter är förträfflig mat som är både nyttig och miljövänlig.


material på avancerad nivå kommer att läggas in här