Lactulose

Lactulose, auch Laktulose, ist ein synthetisches Disaccharid (Zweifachzucker), bestehend aus D-Galactose und Fructose, das durch Isomerisierung (Umlagerung) aus Lactose (Milchzucker) gewonnen wird. Diese de-Bruyn-van-Ekenstein-Umlagerung findet in alkalischer Umgebung oder bei hoher Temperatur statt. Daher entsteht Lactulose in geringer Konzentration auch bei der Wärmebehandlung von Milch. Die Lactulosekonzentration der Milch kann als Indikator für eine solche Behandlung verwendet werden. Typische Konzentrationen sind 10 mg/kg bei pasteurisierter, 20–30 mg/kg bei direkt bzw. indirekt erhitzter ESL-Milch und 100 bis 500 mg/kg bei ultrahocherhitzter Milch; sterilisierte Milch enthält 600 bis 1400 mg Lactulose pro Kilogramm Milch. In Rohmilch ist Lactulose nicht nachweisbar. Lactulose zählt zu den reduzierenden Zuckern. Lactulose für den Einsatz als Laxativum oder als Präbiotikum kann enzymbiotechnologisch mit Hilfe von immobilisierter β-Galactosidase hergestellt werden.

Strukturformel
Allgemeines
Freiname	Lactulose
Andere Namen	4-O-β-D-Galactopyranosyl-D-fructofuranose LACTULOSE (INCI)
Summenformel	C12H22O11
Kurzbeschreibung	farblose Kristalle oder Lösung
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 4618-18-2 EG-Nummer 225-027-7 ECHA-InfoCard 100.022.752 PubChem 11333 ChemSpider 10856 DrugBank DB00581 Wikidata Q422689
Arzneistoffangaben
ATC-Code	A06AD11
Wirkstoffklasse	Laxans
Eigenschaften
Molare Masse	342,30 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	163–165 °C
Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten	18,16 g·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Historisches

Die Darstellung der Lactulose wurde erstmals 1929/1930 von Edna Montgomery und Claude S. Hudson (1881–1952) beschrieben. Der österreichische Arzt und Chemiker Friedrich Petuely (1922–1994) entdeckte die medizinischen Wirkungen der Lactulose. Bei seiner Arbeit an der Universität Graz zur Ernährung und Darmflora von Säuglingen beobachtete er zunächst einen positiven Einfluss von erhitzter Lactose und schließlich von Lactulose auf die Darmflora von Säuglingen. Bei einer anschließenden Untersuchung der Wirkung auf Erwachsene entdeckte er die abführende (laxative) Wirkung. Petuely erhielt auch mehrere Patente, für ein Herstellungsverfahren eines lactulosereichen Nährpräparats für Säuglinge und für ein Abführmittel auf Lactulosebasis.

Eigenschaften und Verwendung

Lactulose zeigt Mutarotation. Sie kann im Gegensatz zu Lactose vom menschlichen Körper nicht verwertet werden. So erklärt sich auch die Verwendung von Lactulose als osmotisches Abführmittel. Um diese Wirkung zu erreichen wird Erwachsenen eine Einnahme von ein bis zwei Mal täglich jeweils 5 bis 10 Gramm empfohlen, bei portokavaler Enzephalopathie bis hin zu 120 g/Tag. Der Zucker kann im Darm nicht ins Blut aufgenommen werden. Er bindet Wasser an sich, erhöht auf diese Weise das Darmvolumen und macht den Stuhl weich. Zum Wirkungsmechanismus von Lactulose gehört darüber hinaus, dass sie von Darmbakterien, darunter hauptsächlich Milchsäurebakterien und Bifidobakterien, zu niedermolekularen Fettsäuren, Wasserstoff und Methan teilweise abgebaut bzw. vergoren wird. Dies wird auch als bifidogener oder präbiotischer Effekt der Lactulose bezeichnet, da das Wachstum dieser Bakterien verstärkt werden kann. Durch die entstandenen Säuren und die Zunahme der bakteriellen Masse im Dickdarm wird die Peristaltik angeregt und die abführende Wirkung verstärkt.

Eine weitere Indikation für Lactulose ist die hepatische Enzephalopathie (syn. portokavale Enzephalopathie) bei Leberzirrhose. Lactulose beeinflusst die Darmflora in der Weise, dass milchsäurebildende Darmbakterien begünstigt werden. Dadurch werden ammoniakbildende Darmbakterien zurückgedrängt sowie deren Urease, die eine Ammoniakbildung katalysiert, gehemmt. Überdies wird bei dem nun niedrigeren pH-Wert Ammoniak zu Ammonium protoniert, welches als Salz mit dem Stuhl ausgeschieden wird. Bei der portokavalen Enzephalopathie reduziert Lactulose die Blutammoniakkonzentration um circa 25–50 %, und es kann innerhalb von Stunden bis wenigen Tagen mit einem therapeutischen Effekt gerechnet werden.

Zum Vergleich: die natürlich vorkommende Lactose.

Zur Bestimmung der Dünndarm-Transitzeit und zum Test auf Dünndarmfehlbesiedlung wird Lactulose bei einem Wasserstoffatemtest verabreicht.

Nachweis

Die Bestimmung von Lactulose kann neben enzymatischen Methoden, die auf der Hydrolyse von Lactulose basieren, durch chromatographische Verfahren (Gaschromatographie und HPLC) sowie durch Fluoreszenzspektroskopie erfolgen. Bei systematischen Untersuchungen zur Wöhlk-Reaktion an der Europa-Universität Flensburg wurde Anfang 2019 entdeckt, dass Lactulose bereits bei Raumtemperatur mit einer alkalischen 1,6-Diaminohexanlösung (pH 13, c = 0,025 mol/L) zu einem roten Farbstoff reagiert, der bei UV/Vis-Spektroskopie ein charakteristisches Absorptionsmaximum bei 550 nm aufweist. Durch dieses insbesondere für Unterricht und Ausbildung geeignete Verfahren kann Lactulose der Gruppe von 1,4-verknüpften Disacchariden zugeordnet werden. Weiterhin lässt sich durch Anwendung der Seliwanow-Probe der Fructose-Anteil im Molekül nachweisen.

Handelsnamen

Bifinorm (D), Bifiteral (D), Lactulose-ratiopharm Sirup (D), Laevolac (A), Duphalac (CH), Eugalac (D), Gatinar (CH), Legendal (CH), Rudolac (CH), Tulotract (D), zahlreiche Generika (D)

Eugalan (D)

Weblinks

Commons: Lactulose – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. Eintrag zu LACTULOSE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 26. März 2020.
2. Eintrag zu Lactulose. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 5. Juli 2011.
3. Datenblatt Lactulose, purum, ≥98.0% (HPLC) bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 19. Februar 2013 (PDF).
4. Eintrag zu Lactulose in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar, Inhalt nun verfügbar via PubChem ID 11333)
5. Walter Strahm und Pius Eberhard: (Memento vom 29. April 2014 im Internet Archive). In: Alimenta 12/2009.
6. Eberhard Hetzner (Hrsg.): Handbuch Milch. Hamburg : Behr’s Verlag, 1992.
7. (Memento vom 21. Februar 2014 im Internet Archive) (PDF). Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. (FEI), Bonn, 2009.
8. Edna M. Montgomery, Claude Silbert Hudson: Relations Between Rotatory Power and Structure in the Sugar Group. XXVII. Synthesis of a New Disaccharide Ketose (Lactulose) From Lactose. In: American Chemical Society ACS (Hrsg.): Journal of the American Chemical Society. Band 52, Nr. 5, 1. Mai 1930, S. 2101–2106, doi:10.1021/ja01368a060. 
9. Friedrich Petuely: Über den Bifidusfaktor Lactulose. In: Bifidobacteria and Microflora. Band 5, Nr. 1, 1986, S. 3–11, doi:10.12938/bifidus1982.5.1_3 (jst.go.jp). 
10. Patent AT198428: Verfahren zur Herstellung eines bifidusaktiven Konzentrates und eines diätetischen Nährpräparates. Angemeldet am 17. Juni 1952, veröffentlicht am 10. Juli 1958, Erfinder: Friedrich Petuely.‌
11. Patent US3272705: Laxative composition and method of using same. Angemeldet am 13. Juni 1963, veröffentlicht am 13. September 1966, Erfinder: Friedrich Petuely.‌
12. Packungsbeilage Laktulose
13. Klaus Ruppersberg: Nachweis von Lactose (und Maltose) im Kontext Schule (Dissertation, Europa-Universität Flensburg). In: Zentrale Hochschulbibliothek Flensburg (ZHB). 1. November 2021, abgerufen am 5. Dezember 2021 (deutsch). 
14. Hanne Rautenstrauch, Klaus Ruppersberg, Wolfgang Proske: Chemiedidaktik: Welcher Zucker ist in der Probe. In: Nachrichten aus der Chemie. Band 70, Nr. 2, Februar 2022, S. 15–20, doi:10.1002/nadc.20224116610. 

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