Il lattosio monoidrato è un disaccaride naturale derivato dal latte, composto da una molecola di glucosio e una di galattosio, unite da un legame glicosidico β-1,4. La forma monoidrata indica che, per ogni molecola di lattosio, è presente una molecola d'acqua nella sua struttura cristallina, il che ne aumenta la stabilità nei processi industriali. Il lattosio monoidrato è ampiamente utilizzato in diverse industrie, grazie alle sue proprietà fisico-chimiche, tra cui il sapore leggermente dolce, l'inerzia e la compatibilità con una vasta gamma di sostanze attive.

Composizione chimica e struttura
Il lattosio monoidrato ha la formula chimica C₁₂H₂₂O₁₁·H₂O. È composto da due monosaccaridi: D-glucosio e D-galattosio, collegati tramite un legame glicosidico β, dove il carbonio anomerico del glucosio (C1) è legato al gruppo idrossilico del galattosio (C4) in configurazione beta. La presenza di una molecola d'acqua nella struttura cristallina distingue il lattosio monoidrato dalla sua forma anidra, contribuendo alla sua maggiore stabilità durante la conservazione e la lavorazione.

Proprietà fisiche
La sua dolcezza è circa il 20% di quella del saccarosio, rendendolo un dolcificante delicato. È inodore e ha una densità specifica di circa 1,525 g/cm³. Ha un punto di fusione tra 201°C e 202°C e, se riscaldato, può perdere la sua acqua di cristallizzazione. È moderatamente solubile in acqua, con una solubilità che aumenta con la temperatura (circa 1,5 g in 10 mL d'acqua a temperatura ambiente), ma è insolubile nella maggior parte dei solventi organici come l'etanolo.

Processo di produzione
Il lattosio monoidrato viene principalmente ottenuto dal siero di latte, un sottoprodotto della produzione di formaggio. Il processo di produzione comprende diversi passaggi:

1. Raccolta e filtrazione del siero: Dopo la produzione di formaggio, il siero viene raccolto e filtrato per rimuovere grassi e proteine, utilizzando tecniche di ultrafiltrazione o microfiltrazione, lasciando una soluzione ricca di lattosio.

2. Concentrazione: Il siero filtrato viene concentrato tramite evaporazione sotto vuoto, riducendo il contenuto d'acqua e aumentando la concentrazione di lattosio nella soluzione, contribuendo anche a ridurre la carica microbica.

3. Cristallizzazione: La cristallizzazione del lattosio viene indotta raffreddando la soluzione concentrata in condizioni controllate, formando cristalli di lattosio monoidrato di alta purezza.

4. Separazione e asciugatura: I cristalli vengono separati dal liquido rimanente mediante centrifugazione o filtrazione, lavati per rimuovere le impurità e asciugati, generalmente in un essiccatore a letto fluido, mantenendo la forma monoidrata.

5. Macinazione e setacciatura: Dopo l'essiccazione, i cristalli di lattosio monoidrato vengono spesso macinati per ottenere la distribuzione granulometrica desiderata, fondamentale per le applicazioni farmaceutiche.

Applicazioni

• Medicina: Nell'industria farmaceutica, il lattosio monoidrato è ampiamente utilizzato come diluente, eccipiente o vettore nella formulazione di compresse e capsule. Grazie alla sua comprimibilità, è ideale per la produzione di compresse tramite compressione diretta. Viene anche utilizzato nei prodotti per inalazione a polvere secca come vettore per migliorare la dispersione e la somministrazione degli ingredienti attivi ai polmoni.

• Cosmetica: Il lattosio monoidrato agisce come umettante ed esfoliante nei prodotti cosmetici. Attira l'umidità sulla pelle, promuovendo l'idratazione, e la sua struttura cristallina consente un'esfoliazione delicata, adatta anche per la pelle sensibile.

• Alimentare: Nell'industria alimentare, il lattosio monoidrato è comunemente utilizzato nelle formule per neonati, nei prodotti da forno e nella confetteria. Il suo sapore leggermente dolce e la stabilità durante la lavorazione a caldo lo rendono un ingrediente versatile nella produzione alimentare.

• Industriale e Biotecnologico: Il lattosio monoidrato viene utilizzato come fonte di carbonio nei processi biotecnologici, come nella produzione di acido lattico, etanolo e altri prodotti biochimici.

Considerazioni ambientali e di sicurezza
Il lattosio monoidrato è considerato non tossico e sicuro per il consumo umano e l'applicazione topica. Tuttavia, le persone con intolleranza al lattosio, a causa della carenza dell'enzima lattasi, possono manifestare disturbi gastrointestinali se consumano prodotti contenenti lattosio. Non è considerato un allergene, ma i prodotti che lo contengono dovrebbero essere adeguatamente etichettati per informare i consumatori sensibili al lattosio.

Dal punto di vista ambientale, il lattosio monoidrato è biodegradabile e non rappresenta un rischio ambientale significativo. Il processo di produzione del lattosio a partire dal siero di latte contribuisce alla riduzione degli sprechi nell'industria lattiero-casearia, rendendo la produzione di lattosio monoidrato un processo ecologicamente sostenibile. Tuttavia, è importante che i rifiuti generati durante la produzione siano smaltiti correttamente.

Industrialmente si presenta in forma di polvere bianca cristallina oppure in cristalli bianchi inodori che contengono galattosio e glucosio e, nella forma semplice di lattosio, si trova in una percentuale variabile dal 2,5% al 3% nel latte ed è un isomero del saccarosio.

A cosa serve e dove si usa

Medicina e Farmaceutica

Edulcorante artificiale

E' utilizzato comunemente come eccipiente legante, legante di riempimento e coadiuvante di compressione nelle miscele farmaceutiche (1).

Viene utilizzato nei farmaci di somministrazione orale come vettore essiccato a spruzzo (2).

Altri usi

Ricerca biochimica, cromatografia di adsorbimento.

Lattosio monoidrato approfondimenti

Caratteristiche tipiche del prodotto commerciale Alpha-D-Lactose

• Formula molecolare: C₁₂H₂₄O₁₂      C₁₂H₂₂O₁₁ · H₂O
• Peso molecolare: 360.31 g/mol
• Massa esatta   360.126770
• CAS: 5989-81-1
• UNII EWQ57Q8I5X
• EC Number: 600-087-0  611-913-4  613-418-9
• DSSTox Substance ID: DTXSID2051421   DTXSID1052828
• MDL number MFCD00166994 
• PubChem Substance ID 329750222
• Beilstein/REAXYS Number 3768231
• NACRES NA.24 
• IUPAC  (2R,3R,4S,5R,6S)-2-(hydroxymethyl)-6-[(2R,3S,4R,5R,6S)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane-3,4,5-triol;hydrate
• InChI=1S/C12H22O11.H2O/c13-1-3-5(15)6(16)9(19)12(22-3)23-10-4(2-14)21-11(20)8(18)7(10)17;/h3-20H,1-2H2;1H2/t3-,4-,5+,6+,7-,8-,9-,10-,11+,12+;/m1./s1  
• InChl Key      WSVLPVUVIUVCRA-KPKNDVKVSA-N
• SMILES   C([C@@H]1[C@@H]([C@@H]([C@H]([C@@H](O1)O[C@@H]2[C@H](O[C@@H]([C@@H]([C@H]2O)O)O)CO)O)O)O)O.O
• MDL number  MFCD00150747
• PubChem Substance ID    57654326
• ChEBI  189432
• RXCUI       1305527
• NACRES   NA.25

Price 500mg €395

Sinonimi: 

• Alpha-D-Lactose
• D-Lactose monohydrate
• β-D-Gal-(1→4)-D-Glc, 4-O-β-D-Galactopyranosyl-D-glucose
• alpha-Lactose monohydrate
• Milk sugar, β-D-Gal-(1→4)-α-D-Glc

Bibliografia_________________________________________

(1) Mukherjee R, Halder A, Sansare S, Naik S, Chaudhuri B. A Simplex Centroid Design to Quantify Triboelectric Charging in Pharmaceutical Mixtures [published online ahead of print, 2020 Feb 24]. J Pharm Sci. 2020;S0022-3549(20)30074-5. doi:10.1016/j.xphs.2020.02.001

(2) Parvataneni DM, Devraj R, Mangamoori LN. Micelles entrapped microparticles technology: a novel approach to resolve dissolution and bioavailability problems of poorly water soluble drugs. J Microencapsul. 2020;37(3):254–269. doi:10.1080/02652048.2020.1729883

Abstract. Aim: Aim of this study was to design a solid oral delivery system for a weakly basic drug such as dasatinib (DAS), so as to achieve pH-independent dissolution and improved oral bioavailability.Methods: DAS was solubilised using sodium lauryl sulphate as an aqueous micellar system and such a system containing lactose monohydrate as carrier was spray-dried to obtain a solid mass. Subsequently, the DAS-solid was converted into a tablet using conventional tableting methods.Results: The dissolution study revealed pH-independent dissolution over a wide range of pH conditions. An in vivo bioavailability testing on rats revealed an improved Cmax and AUC0-24. Similarly, viability assay showed a better inhibitory effect of spray-dried dasatinib over the DAS.Conclusions: Micellar solubilisation and spray-drying technology can be approached to resolve poor dissolution and bioavailability of drugs belonging to biopharmaceutical classification system II and III. This technology is amenable to scale-up and has commercial potential.