Comparative Determination of Lactose Content in Lactose-Free Milk Using Chemical and Electronic Methods

زينب موسي عبدالرحمن خلف الله; ناصر رمضان إمعيزة; محمود محمد مفتاح حواس

المؤلفون

زينب موسي عبدالرحمن خلف الله قسم الكيمياء، كلية العلوم، جامعة سرت، ليبيا
ناصر رمضان إمعيزة قسم الكيمياء، كلية العلوم، جامعة المرقب، ليبيا
محمود محمد مفتاح حواس قسم الكيمياء، كلية العلوم، جامعة المرقب، ليبيا

الكلمات المفتاحية:

الحليب الخالي من اللاكتوز، تقدير اللاكتوز، القياس الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية–المرئية، الطريقة اللونية، ، الترسيب بحمض ثلاثي كلورو الأسيتيك، التقدير الإلكتروني، ضبط الجودة

الملخص

تُستهلك منتجات الحليب الخالي من اللاكتوز على نطاق واسع من قِبل الأشخاص الذين يعانون عدم تحمّل اللاكتوز. ومع ذلك، تختلف المعايير التنظيمية المعتمدة عالميًا، وقد تبقى كميات متبقية من اللاكتوز بعد عمليات المعالجة الصناعية. هدفت هذه الدراسة إلى تحديد تراكيز اللاكتوز في 20 عينة تجارية من الحليب الخالي من اللاكتوز، شملت 14 عينة من الحليب المنكّه و6 عينات من الحليب غير المنكّه، جُمعت من الأسواق المحلية في مدينتي طرابلس ومصراتة، ليبيا.

استُخدمت طريقتان لونيتان تعتمدان على القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية–المرئية (UV–Vis). اعتمدت الطريقة الأولى على استخدام كبريتات الزنك وهيدروكسيد الباريوم لترسيب البروتينات، مع كاشف تولنز عند طول موجي قدره 520 نانومتر. أما الطريقة الثانية، فاعتمدت على استخدام حمض ثلاثي كلورو الأسيتيك (TCA) بتركيز 24%، مع كاشف تولنز المعدّل عند طول موجي قدره 482 نانومتر. بالإضافة إلى ذلك، قيس محتوى اللاكتوز إلكترونيًا باستخدام جهاز TOUCH Master PRO، وهو محلل حليب يعمل بالموجات فوق الصوتية.

أظهرت النتائج تباينًا ملحوظًا في محتوى اللاكتوز؛ إذ تراوحت التراكيز بين 0.22% و2.24% باستخدام الطريقة الأولى، وبين 0.0249% و0.123% باستخدام الطريقة الثانية. في المقابل، أعطى القياس الإلكتروني قيمًا مرتفعة ومبالغًا فيها، تراوحت بين 2.40% و9.45% في عينات الحليب المنكّه، وبين 6.34% و6.62% في عينات الحليب غير المنكّه. كما تجاوزت عدة عينات الحدود التنظيمية الدولية المعتمدة لوصف المنتج بأنه خالٍ من اللاكتوز، وهي 0.01% وفقًا لمعايير الاتحاد الأوروبي و0.1% وفقًا لمعايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.

أظهرت الطريقة الثانية درجة أعلى من الاتساق والحساسية في الكشف عن التراكيز الضئيلة من اللاكتوز، في حين كانت الطريقة الأولى أكثر تأثرًا بالتداخلات الناتجة عن مكونات العينة. كما تبيّن أن الطريقة الإلكترونية غير مناسبة لتحليل عينات الحليب المنكّه بسبب تداخل السكريات المختزلة الأخرى. وتؤكد الدراسة ضرورة تطبيق رقابة أكثر صرامة على جودة هذه المنتجات وتوحيد معايير وضع البيانات على الملصقات الغذائية، بما يضمن سلامة المستهلكين.

.

المراجع

Pereira, P. C. (2014). Milk nutritional composition and its role in human health. Nutrition, 30(6), 619-627.

Husain, Q. (2010). Β Galactosidases and their potential applications: a review. Critical reviews in biotechnology, 30(1), 41-62.

OSGOOD, M. P., & JOHNSON, A. O. (2007). Lactose Intolerance. Clinical Studies in Medical Biochemistry, 266.

Walstra, P., Walstra, P., Wouters, J. T., & Geurts, T. J. (2005). Dairy science and technology. CRC press.

Perati, P., De Borba, B., & Rohrer, J. (2016). Determination of lactose in lactose-free milk products by high-performance anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection. Thermo Fisher Scientific, Application Note, 1-8.

AOAC INTERNATIONAL. (2018). _SMPR 2018.009: Standard method performance requirements for determination of lactose in lactose-free dairy products_. https://www.aoac.org/wp-content/uploads/2019/08/SMPR_2018_009.pdf.

Mayer, H. K., & Fiechter, G. (2012). Physical and chemical characteristics of lactose-free milk and milk products with TCA pretreatment. _International Dairy Journal, 22_(1), 27–36. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2011.07.003.

McKie, A., Delaney, E., & Kargelis, T. (2018). A novel enzymatic method for the measurement of lactose in lactose-free products. _Sigma-Aldrich Technical Bulletin_. https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma-Aldrich/Technical_Document/lolac-technical-bulletin.pdf.

U.S. Food and Drug Administration. (2020). _Lactose-free claims guidance for industry_. https://www.fda.gov/media/136215/download.

AOAC INTERNATIONAL. (1990). _AOAC Official Method 984.15: Lactose in milk, enzymatic method_. https://www.aoac.org/wp-content/uploads/2019/08/984_15_lactose.pdf.

Marshall, K. R. (2005). Enzymatic determination of lactose in milk and dairy products with protein precipitation. _Journal of AOAC International, 88_(4), 1146–1152. https://doi.org/10.1093/jaoac/88.4.1146.

Tollen, B. (1883). On the use of ammoniacal silver solution for the detection of reducing sugars. _Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 16_(2), 2635–2636. https://zenodo.org/record/1427365.

Somogyi, M. (1952). Notes on sugar determination. _Journal of Biological Chemistry, 195_(1), 19–23. https://www.jbc.org/article/S0021-9258%2818%2950995-6/pdf.

Queiroz, J. H., Silva, M. E., & Stringheta, P. C. (2013). Adaptation of Tollen’s reagent for lactose quantification in dairy matrices. _Food Chemistry, 141_(3), 2181–2185. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.04.107.

Carlsberg Research Laboratory. (2021). _Touch Master Pro Lactose Analyzer: User manual and technical specifications. https://www.carlsberglab.com/touchmaster-pro.

AOAC INTERNATIONAL. (2020). _Determination of lactose in low-lactose and lactose-free milk – LactoSens® amperometry method_. https://www.aoac.org/wp-content/uploads/2020/02/2020_01_Lactose_Lactosens.pdf.

Singh, M., et al. (2020). Recent advances in lactose biosensors for food analysis. _Trends in Food Science & Technology, 105_, 390–401. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.09.023.

Bollella, P., et al. (2019). Lactose biosensors for food and clinical applications. _Electroanalysis, 31_(3), 424–434. https://doi.org/10.1002/elan.201800669.

ISO/IDF. (2007). _ISO 22662 | IDF 198: Milk and milk products — Determination of lactose content by HPLC . https://www.iso.org/standard/38151.html.

Petrucelli, D., et al. (2015). Simultaneous determination of lactose, lactulose and galactose in milk by HPAEC-PAD. _Journal of Chromatography A, 1412_, 84–91. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2015.08.001.

EP4389886A1. (2022). _Lactase enzymes and method of producing a milk-based product_. European Patent Office. https://patents.google.com/patent/EP4389886A1.

EP2234501B1. (2010). _Method for producing a low-lactose dairy product_. European Patent Office. https://patents.google.com/patent/EP2234501B1.

Schuck, P., et al. (2016). Matrix effects in lactose determination by spectroscopic methods. _International Dairy Journal, 58, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.02.024.

Javed, S., et al. (2015). Kinetic parameters of β-galactosidase from various sources. _Enzyme and Microbial Technology, 70_, 45–52. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2014.12.003.

Teles, F. F. F., Young, C. K., & Stull, J. W. (1978). A method for rapid determination of lactose. Journal of Dairy Science, 61(4), 506–508.

Sen, S., Himaja, D., Manoj Kumar, & Manjunath, S. Y. (2023). Colorimetric method development and validation for estimation of lactose in milk. International Journal of Pharmaceutical Technology Letters, 13(1), 27–32.