Solución oral de lactulosaes un compuesto orgánico con la fórmula química C12H22O11 y CAS 4618-18-2. Es un líquido viscoso transparente de color amarillo claro compuesto de galactosa y fructosa, y no existe en la naturaleza. El nombre químico es 4- O - - D-Galactopiranosil-D-fructosa, con un peso molecular de 342.297, que es un isómero de lactosa. El producto terminado de la lactulosa es una sustancia viscosa transparente de color amarillo claro con un sabor dulce. Su estructura cristalina es un polvo irregular blanco con una densidad relativa de 1.5 y un punto de fusión de 169 grados. Es fácilmente soluble en agua con una solubilidad de 76.4 ± 1.4%. Su dulzura es equivalente a que la lactosa sea menos que la sacarosa, aproximadamente 48% a 60% de sacarosa, con una sensación fría y suave, baja viscosidad, bajo valor calórico, alta seguridad, buena estabilidad y sin reacción de Maillard. En general, la lactulosa aparece como un jarabe como un producto. Ampliamente utilizado en medicina clínica, productos de salud y aditivos alimentarios.
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Fórmula química |
C12H22O11 |
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Masa exacta |
342 |
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Peso molecular |
342 |
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m/z |
342 (100.0%), 343 (13.0%), 344 (2.3%) |
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Análisis elemental |
C, 42.11; H, 6.48; O, 51.41 |
La lactulosa es una sustancia con múltiples funciones fisiológicas, principalmente sintetizadas a partir de D-galactosa y fructosa. Las siguientes son las funciones principales de la lactulosa:
Promover el peristalsis intestinal: la lactulosa puede suavizar las heces aumentando la presión osmótica del contenido intestinal, atrayendo el agua al intestino. Mientras tanto, también puede fermentarse por bacterias beneficiosas en el intestino, produciendo gas que estimula aún más el peristalsis intestinal y ayuda a aliviar el estreñimiento, especialmente adecuado para pacientes con estreñimiento crónico o habitual.
Regulando microbiota intestinal: la lactulosa es un tipo de prebiótico que puede ser utilizado por bacterias intestinales beneficiosas como bifidobacterias y lactobacilos para promover su crecimiento y reproducción, al tiempo que inhibe el crecimiento de bacterias dañinas, regulando así el equilibrio intestinal de microbiota y manteniendo la salud intestinal.
Bajar el azúcar en la sangre:Solución oral de lactulosatiene una dulzura más baja y no se digiere ni se absorbe en el cuerpo humano, por lo que puede usarse como un edulcorante de baja energía. Al mismo tiempo, la lactulosa puede reducir el índice glucémico de alimentos y ayudar a los pacientes con diabetes a controlar los niveles de azúcar en la sangre.
Antioxidante: la lactulosa tiene un cierto efecto antioxidante, lo que puede eliminar los radicales libres en el cuerpo, reducir el estrés oxidativo y proteger las células del daño oxidativo. Esto ayuda a ralentizar el proceso de envejecimiento y prevenir enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo como la enfermedad cardiovascular.
Mejora del entorno intestinal: la lactulosa puede reducir el pH intestinal, crear un entorno que no sea propicio para el crecimiento de bacterias dañinas, reducir la producción de amoníaco y una carga hepática más baja. Además, puede mejorar la función de barrera del intestino, reducir la absorción de toxinas y la invasión de patógenos.
Tratamiento adyuvante para la enfermedad hepática: la lactulosa ayuda a prevenir y tratar la encefalopatía hepática reduciendo el pH intestinal, inhibiendo la actividad de las bacterias degradantes de las proteínas y reduciendo la producción y absorción de sustancias tóxicas como el amoníaco. La lactulosa juega un papel terapéutico importante en pacientes con encefalopatía hepática, coma hepático y coma pre.
Solución oral de lactulosa, también conocido como isolactosa, lactulosa o galactosa fructosa, es un disacárido formado por el enlace glucosídico -1, 4- entre galactosa y fructosa. En 1929, la lactosa isomerizada, también conocida como lactulosa, se descubrió por primera vez en leche calentada. La lactulosa generalmente no existe en la naturaleza y es un disacárido sintetizado artificialmente. Es una sustancia de polvo blanco que es fácilmente soluble en agua y tiene una dulzura más alta que la lactosa.
1. Método químico
Este sistema utiliza principalmente hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, carbonato de potasio y amina terciaria como catalizadores, y la tasa de conversión de lactulosa es de alrededor del 20%. Este tipo de reactivo alcalino actúa sobre la lactosa, lo que hace que isomerice y produzca lactulosa. Sin embargo, también genera una cantidad considerable de productos de degradación como galactosa y fructosa, que son difíciles de separar y a menudo tienen colores más oscuros. La producción de subproductos y pigmentos no solo reduce el rendimiento de la lactulosa, sino que también plantea dificultades para una mayor purificación y cristalización del jarabe.
Este sistema implica agregar ácido bórico al sistema de reacción. En condiciones alcalinas, el ácido bórico puede hacer que la lactulosa forme complejos de borato de lactulosa, cambiando el equilibrio de la reacción hacia la dirección favorable para la producción de lactulosa. La formación de complejos y el cambio de equilibrio de reacción minimizan la generación de productos de degradación en la mayor medida posible. Solo una pequeña porción de lactulosa se convertirá en subproductos durante todo el proceso de reacción, con una tasa de conversión de lactulosa de alrededor del 70% y un máximo del 75%. Después de completar la conversión, el pH del sistema de reacción se convierte en ácido, y el complejo se descompondrá para producir lactulosa y borato. Después de eliminar el borato, se puede obtener lactulosa pura. Debido al hecho de que el borato es una sal ácida débil, las resinas de intercambio de aniones convencionales casi no pueden eliminarla por debajo de los estándares de seguridad, lo que requiere el uso de resinas de intercambio de iones que eliminan específicamente el ácido bórico, que son relativamente caros. La preparación de lactulosa por catálisis sinérgica ácida-base reduce la generación de subproductos, mejora el rendimiento de lactulosa y es beneficioso para la purificación y el refinamiento de la lactulosa. Este es también el método principal para la producción industrial de lactulosa en la actualidad.
El mecanismo de acción de este sistema es similar al del ácido bórico. La aluminada de sodio puede sufrir una reacción de complejación con lactulosa generada por reacción de isomerización, y la tasa de conversión de lactulosa es de aproximadamente el 60%; Sin embargo, en general, la tasa de generación de subproductos en los sistemas de aluminados es más alta que la de los sistemas de borato, y la eliminación de iones de aluminio es más difícil. En los últimos años, algunos estudiosos han utilizado catalizadores heterogéneos que incluyen zeolita, sepiolita, polvo de cáscara de huevo, concha de ostras, etc. para preparar lactulosa, y descubrieron que una tasa de conversión del 20% de lactulosa se puede obtener a una dosis de 15 g/l y 90 grados; Usando el polvo de cáscara de huevo como catalizador, se obtuvo una tasa de conversión del 18% -21% de lactulosa después de 120 minutos de reacción a 96 grados con una dosis de 12 g/L. Aunque los catalizadores como la zeolita, la sepiolita, el polvo de cáscara de huevo y el polvo de concha de ostras tienen tasas de conversión bajas para la lactulosa, permanecen en estado sólido y se eliminan fácilmente a través de la filtración. Por lo tanto, la preparación de lactulosa utilizando catalizadores heterogéneos tiene un fuerte potencial de desarrollo.
2. Ley biológica
El método enzimático es el método principal para producirSolución oral de lactulosapor métodos biológicos, y las enzimas utilizadas son principalmente: galactosidasa. Su principio es hidrolizar la lactosa en galactosa y glucosa a través de la actividad hidrolítica de - galactosidasa, y transferir galactosa a receptores de fructosa a través de la actividad de transglicosilación de - galactosidasa para generar lactulosa. - La galactosidasa, también conocida como - D -Galactosilgalactosa hidrolasa, no solo tiene una alta actividad en la lactosa hidrolizada, sino que también tiene una alta actividad de transglicosilación en la transferencia de galactosa a los receptores de fructosa. Los primeros estudios han demostrado que el sitio activo en la galactosidasa tiene dos grupos funcionales: el grupo tiol de Cys y el grupo de IMidazol suyo, que juegan un papel importante en la hidrólisis de la lactosa por - galactosidasa. Se especula que el grupo de azufre puede actuar como un ácido generalizado para protonar el átomo de oxígeno del galactosido, mientras que el grupo de imidazol puede actuar como un nucleófilo para atacar el centro nucleofílico en el primer átomo de carbono de la molécula de galactosa, formando un intermedio covalente que contiene un enlace de hidrógeno de carbono. Después de que el grupo imidazol se escinde, el anión tiol extrae un protón de la molécula de agua, formando - oh para atacar C. - galactosidasa proviene principalmente de animales, plantas y microorganismos. Tales como bacterias de ácido láctico, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Streptococcus thermophilus y bacterias intestinales productoras de gases en bacterias; Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, ryukyu aspergillus, penicillium flavum, carbón aspergillus, etc. en hongos; Levadura de Kruve amurallada crujiente, ácido láctico de levadura de Kruve, Candida tropical, etc. en levadura; Streptomyces coelicolor y otros actinomycetes todos producen - galactosidasa. Debido a las características biológicas del rápido crecimiento y el metabolismo eficiente de los microorganismos, la galactosidasa derivada únicamente de microorganismos tiene valor de aplicación industrial; Las fuentes de enzimas comerciales generalmente se consideran las más seguras, seguidas de Aspergillus Niger. En la actualidad, debido a la baja actividad de - galactosidasa en la transglicosilación y la baja tasa de conversión de lactulosa, la aplicación de métodos biológicos en la preparación de lactulosa es limitada. Algunos académicos en el hogar y en el extranjero han realizado investigaciones sobre esto, con el objetivo de detectar cepas microbianas con alta actividad de transglicosilación de galactosidasa tanto como sea posible. Utilizando lactasa resistente al calor genéticamente modificada, se usaron lactosa y fructosa como sustratos para producir lactulosa de 50 mg/ml después de 6 horas de reacción a 80 grados. Debido al hecho de que la preparación enzimática de lactulosa puede superar las dificultades para separar la gran cantidad de subproductos coloreados generados por métodos químicos, el alto costo de separar estos subproductos y la degradación de la lactulosa durante el proceso de separación, tiene un fuerte significado teórico y práctico. Esta es una dirección importante para el desarrollo futuro de la preparación de lactulosa.
Solución oral de lactulosa, también conocido como isolactosa o lactulosa, tiene funciones fisiológicas únicas como la regulación de la microbiota intestinal, la mejora de la inmunidad y la mejora del metabolismo. También puede reducir el amoníaco y la diarrea en la sangre, y se usa para la prevención y el tratamiento de varias enfermedades hepáticas. En términos de alimentos, se puede usar como un edulcorante de baja calorías y un aditivo de alimentos funcionales. Es un oligosacárido funcional que se puede utilizar tanto para la medicina como para los alimentos. En los últimos años, se ha aplicado ampliamente en los campos de la medicina y la atención médica.
Cada año, el mundo recibe 4 millones de toneladas de lactosa de la producción de queso, pero solo el 25% se puede utilizar más. Los 3 millones de toneladas restantes de lactosa se desperdician y causan problemas de contaminación ambiental. Además, alrededor del 70% de la población mundial tiene intolerancia a la lactosa, lo que puede causar graves problemas gastrointestinales después de consumir lactosa. La utilización eficiente de la lactosa se ha convertido en un problema urgente que debe resolverse. La aparición de lactulosa ha resuelto con éxito este problema. Las personas convierten la lactosa en lactulosa a través de la hidrólisis y otros métodos, convirtiéndola en un recurso utilizable, rompiendo la limitación de que la lactosa no puede utilizarse completamente directamente y evitar la emisión de lactosa no utilizada en el medio ambiente, lo que puede causar contaminación ambiental y desechos de recursos.
Gracias a sus excelentes características fisiológicas funcionales y ventajas ambientales, las empresas en las industrias biofarmacéuticas y alimentarias han sido favorecida cada vez más. Se ha utilizado ampliamente en la industria farmacéutica clínica en forma de líquido oral, y en la industria de alimentos y alimentos como un ingrediente alimentario saludable. En la actualidad, el jarabe de lactulosa se usa principalmente como un medicamento en el mercado para tratar diversas enfermedades intestinales, como el estreñimiento crónico y la encefalitis hepática. También se utiliza en la industria alimentaria en Japón, como los alimentos funcionales.
Los dos mayores productores de lactulosa en el mundo son la compañía holandesa Solvay y la compañía japonesa Morinaga Dairy. Solvay es la empresa más temprana del mundo en participar en la producción de lactulosa, con un historial de producción de más de 50 años y una cuota de mercado de aproximadamente el 50%. Sus productos se utilizan principalmente en la industria farmacéutica y tienen dos fábricas globales de producción de lactulosa en los Países Bajos y Canadá; Senyong Dairy Company aplica principalmente lactulosa a la industria alimentaria y la industria de alimentos animales.
La demanda anual global de lactulosa en la atención médica es de aproximadamente 6000 toneladas, pero la producción anual de lactulosa de grado medicinal de alta pureza es de solo 27 toneladas. China comenzó relativamente tarde en la investigación y producción de lactulosa, que aún se basa en métodos químicos y produce jarabe de lactulosa de baja pureza. La lactulosa de alta pureza de grado medicinal todavía se basa casi por completo en las importaciones. La producción de lactulosa en China comenzó relativamente tarde y aún no ha habido empresas de producción de lactulosa a gran escala.
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