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Problemzucker Laktose

Tiefe Laktosegehalte konnten in Produkten wie Frischkäse und Joghurt bisher nicht genau bestimmt werden. Die Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux hat eine Methode entwickelt, die dies nun ermöglicht.

von Alimenta Import

Laktose (Milchzucker) ist ein Zweifachzucker, welcher in der Milch aller Säugetiere vorkommt und aus den Einfachzuckern Glukose und Galaktose besteht. Dieser Inhaltsstoff ist eine der Hauptenergiequellen, um den Säugling mit Energie zu versorgen. Um diese Energiequelle nutzen zu können, wird die Laktose während der Verdauung in ihre Bestandteile gespalten. Diese erfolgt im Menschen durch das körpereigene Enzym Laktase. Da zu Beginn neuen Lebens die Milch das einzige verzehrte Nahrungsmittel ist, weist ein Säugling die höchste Konzentration dieses Enzyms auf.

Sinkende Laktaseproduktion
Mit steigendem Alter kann die Menge an Laktase im Darm sinken, was zu einer Laktose­intoleranz im Erwachsenenalter führt. Bei diesem Erscheinungsbild gelangen hohe Mengen an Laktose ungespalten in den unteren Teil des Dünndarms, in den wegen des erhöhten osmotischen Drucks Wasser einströmt. Im Dickdarm wird der Milchzucker schliesslich von den dort lebenden Mikroorganismen anaerob verstoffwechselt, wobei unter anderem die Gase Kohlendioxid, Methan und Wasserstoff entstehen. Diese Substanzen sowie der hohe Wassereinstrom verursachen schliesslich typische Symptome wie Blähungen, Bauchkrämpfe und Durchfall.

Da ein Grossteil der Weltbevölkerung (70%) von Laktoseintoleranz betroffen ist (schweizweit weniger als 20%), etabliert die Lebensmittelindustrie kontinuierlich neue, laktosefreie Milchprodukte auf dem Markt.

Tiefe Laktosegehalte kaum nachweisbar
Es existieren verschiedene enzymatische, chro­matographische und fermentative Verfahren, um den Laktosegehalt der Kuhmilch von 50 g/kg zu reduzieren bzw. vollständig laktosefreie Produkte herzustellen.
Entsprechend dem Schweizer Gesetz gilt ein Lebensmittel als laktosearm, wenn der Laktosegehalt im Vergleich zum entsprechen­den Normalerzeugnis mindestens um die Hälfte herabgesetzt ist und höchstens 20 g/kg Trockenmasse beträgt. Als laktosefrei dürfen nur Lebensmittel deklariert werden, deren Laktosekonzentration einen Wert von 1 g/kg beziehungsweise 1 g/l nicht überschreitet. Doch genau da liegt die Herausforderung, denn
die bestehenden Analysenmethoden können diese tiefen Gehalte in komplexen Matrizes wie Frischkäse, Joghurt oder anderen Milchprodukten nicht genau bestimmen.
Die Organisation «Association of Official Analytical Chemists (AOAC)», welche offiziel­le ISO-Methoden zur Bestimmung verschiedenster Lebensmittelinhaltsstoffe  publiziert, aktualisiert auch Verfahren, mit denen man Laktosegehalte in Milch und Milchprodukten quantifizieren kann. Neben enzymatischen und chromatographischen Messungen, welche die bevorzugten Methoden der Anwender darstellen, ist es auch möglich, polarimetrische, gravimetrische und spektrometrische Analysen anzuwenden. Die neue, von der Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux (ALP) entwickelte Methode zur Bestimmung der Laktose in Milch und Milchprodukten, beruht auf einer enzymatischen Analyse.
 
Entfernung der freien Glukose
Die klassische enzymatische Methode zur ­Bestimmung von Laktose beruht auf deren Spaltung und dem anschliessenden Nachweis der freigesetzten Glukose beziehungsweise Galaktose. Bei laktosearmen oder -freien Milchprodukten stösst diese Methode an ihre Grenzen, da diese Produkte aufgrund der technologischen Laktosespaltung während des Herstellungsprozesses sehr hohe Gehalte an Glukose und Galaktose enthalten. Bei der neuen an ALP entwickelten Methode wird deshalb vor der eigentlichen Analyse die freie Glukose aus der Probe entfernt. Anschliessend wird wie bisher die Restlaktose enzymatisch in ihre Bestandteile Glukose und Galaktose gespalten und die freigewordene Glukose in einer Absorptionsmessung quantifiziert.
 
Validierung der Analysenmethode
Um die Methode zu validieren, wurde ein ­völlig laktosefreies Milchprodukt mit hohem Gehalt an freier Glukose benötigt, worin mittels definierter Laktosezugaben die Wiederfindungsrate und die Linearität der Analyse bestimmt werden konnte. Ziger mit einer Glukosezugabe erwies sich als geeignete Matrix, um ein laktosefreies Milchprodukt zu simulieren. Weiter wurde untersucht, ob Haushaltszucker (Saccharose) die Messung beeinflusst, indem verschiedene Laktosezugaben zu laktosefreier Vanillemilch getestet wurden. Mit einer Wiederfindungsrate von 90?–105% in den verschiedenen Matrices erwies sich die Methode als präzise und robust. Die Nachweisgrenze von 0,025 g/kg und die Wieder­holbarkeit r von 0,04 g/kg wurde mit Mehrfach- und Doppelbestimmungen ermittelt. Die Linearität der Analysemethode im Bereich von 0,025?–?0,3 g/kg konnte durch Laktose­zugaben im Ziger gezeigt werden.

Wiederfindungsrate in Milchprodukten
Zur Berechnung der Wiederfindungsrate wurden verschiedene laktosefreie Milchprodukte mit und ohne Zugabe bestimmter ­Mengen einer Laktoselösung analysiert (siehe Grafik). Zusammenfassend gesagt, wird mit dieser Methode eine Nachweisgrenze für Laktose in verschiedenen Milchprodukten (Milch, Joghurt, Käse, Rahm, Quark und Butter) von 0,025 g/kg (0,0025%) mit einer Wiederholbarkeit von r = 0,04 g/kg (0,004%) erreicht. Die Methode gewährleistet eine hohe Präzision, um den in der Schweiz festgelegten Grenzwert von 1 g/kg für laktosefreie Produkte zu garantieren.

Grenzwerte im EU-Raum
Aktuell wird in der European Dairy Association (EDA) über die Harmonisierung der Grenzwerte für laktosefreie Produkte und ­solche mit einem niedrigen Laktosegehalt diskutiert. In Italien beispielsweise ist der Grenzwert für laktosefreie Produkte  bei 0,1 g/kg festgelegt. Sollten in Zukunft in der EU auch diese Werte gelten, ist eine präzise Methode für die Laktose-Bestimmung wichtig für den Export laktosefreier Produkte. Weiter besteht die Möglichkeit, dass die Schweiz ihre Regulierung in Zukunft auch den EU-Bedingungen anpassen wird und deshalb sowohl Produzenten als auch Regulatoren auf sensitivere Methoden zur Bestimmung der Restlaktose in laktosefreien Produkten angewiesen sein ­werden. Mit der an der ALP neu entwickelten Methode wird man den zukünftigen Anfor­derungen gerecht werden.
*?Die Autoren arbeiten an der Forschungs­anstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Bern.