Lactose intolerance and the production of lactose-free milk Ein Beitrag im Rahmen des Projekts...

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Lactose intolerance and the production of lactose-free milk Ein Beitrag im Rahmen des Projekts Durchgeführt und präsentiert von den Chemisch-Technischen Assistenten an der

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Lactose intoleranceand the production of lactose-free milk

Ein Beitrag im Rahmen des Projekts

Durchgeführt und präsentiert von den Chemisch-Technischen Assistenten an der

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20 October 2009 Klasse 2BKC2

Index

1. Incidence of lactose intolerance

2. Cause of lactose intolerance

3. Symptoms of lactose intolerance

4. Help for lactose intolerant persons

5. Lactose-free milk and milk products

6. Large-scale production of lactose-free milk

7. Lab-scale production of lactose-free milk

8. References

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Lactose intoleranceMany people have problems with the digestion of milk and milk products:

Drinking a glass of milk will have unpleasant side effects for them.

Germans 10-20%

Austrians 20-25%

Slovenes 24%

Spaniards 30%

North Italians 52%

Sicilians 71%

Worldwide more than 80% of adults cannot digest the milk sugar lactose: This condition is called lactose intolerance.

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Occurence of lactose-intolerance

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Yet, lactose-intolerant adults began their lives drinking milk from a bottle or breast and digesting it completely.

Babies produce the enzyme lactase in their small intestine. This enzyme breaks down lactose.

Therefore:

Babies are lactose tolerant

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Lactase

Lactase acts as a pair of molecular scissors:It snips the disaccaride lactose in two simple sugars, galactose and glucose:

Lactose tolerant individuals produce lactase for life. For them, a bar of milk chocolate is a pleasant experience.

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80 % of adults worldwide do not produce lactase

For them, the pleasure of eating chocolate, a scoop of dairy ice cream or some cheese has unpleasant consequences.

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Symptoms oflactose intolerance:

bloated feeling,stomach cramps diarrhoea

flatulencenausea, vomitting

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„Help“ for people with lactose intolerance Undigested lactose in the small and large intestine is the common cause for the nasty discomforts suffered by lactose intolerant persons.

• lactase–tablets• to be taken with lactose

containing meals

• lactose-free milk products•produced by breaking down lactose using lactase

• sour milk products•lactose converted to lactic acid using microbes

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Market for lactose-free

products on the riseIncreasing demand from developing countries

Increasing range of healthy and tasty lactose-free milk products

yoghourts

ice cream

cream in coffee

pudding

cheese

Most of these are produced by OMIRA

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Large-scale industrial production of lactose-free milk

• Lactose is split into glucose and galactose by adding the enzyme lactase to milk

• Production of lactase enzyme is expensive: It is manufactured by microorganisms and has to be purified from these.

• Key to economic production of lactose-free milk: Immobilization of lactaseLactase is included within a matrix; milk is continuously pumped through it• No residual lactase in milk• Enzyme can be re-used frequently

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Lab-scale in vitro production of lactose-free milk: Immobilization of Lactase by Na-alginate

• Enzyme solution is prepared

and mixed with the Na-alginate solution

• Mixture is dropped into a solution of calcium chloride

to harden the alginate beads

• The lactase-beads are collected.

They can be re-used for about a month.

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• The lactase-beads are added to conventional cow‘s milk, whey, or lactose-solution

• Cleavage of lactose into galactose and glucose is detected by glucose test strips

MinusL

+

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Results

Lactose cleavage by lactase as a function of time judged by Glucose test sticks

Glucose content (%)

Time elapsed after lactase addition

0 min

5 min

10 min

20 min

40 min

80 min

24 h

Milk (4.8% lactose) 0 0,05 0.2 0.4 0.7 1,0 5,0

Whey 0 0.1 0.5 0.7 1.0 2.0 4.0

4.8% Lactose-solution 0 0.1 0.2 0.5 0.6 1.5 5.0

4.8% Saccharose-solution 0 0 0 0 0 0 0

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Results

Cleavage of lactose by lactase was also confirmed by HPLC:

Lactose Lactose + Lactase

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References:

http://www.familiesonline.co.uk/article/articleview/1399/1/22/http://www.spiegel.de/img/0,1020,122495,00.jpghttp://valiblog.files.wordpress.com/2008/08/babyflasche.jpg46http://en.wikipedia.org/wiki/File:LacIntol-World2.pnghttp://www.foodreactions.org/colic/http://www.meuterei2008.de/fileadmin/templates/_gfx/sponsor_minusl.jpg