Analisi chimica e fisica dei prodotti alimentari

Analisi Chimica-Fisica degli alimenti : (1 modulo)

IL LATTE :

-​ E’ ricco in Proteine / Vitamine / Sali minerali /Grassi / Zuccheri semplici.

Il valore del latte dipende dal contenuto dei suoi macronutrienti:

Il più importante dal punto di vista nutrizionale è proprio il contenuto Proteico

(caseine per la coagulazione del latte → formaggio, ma anche lattoalbumine e

lattoglobuline).

La caseina e la lattoalbumina sono proteine complete, cioè contengono tutti

gli aminoacidi necessari per il fabbisogno del nostro organismo (elevato valore

biologico).

Il contenuto grasso invece è la parte più pregiata del latte:

-​ Latte scremato (0,5%)

-​ Latte parzialmente scremato (1,5 % di grasso)

-​ Latte intero (3,5%)

STRUTTURA E COMPOSIZIONE DEL LATTE :

Il Latte è una matrice non omogenea ed è composta da una miscela

complessa di sostanze molto differenti tra loro.

La sintesi di molti dei suoi componenti avviene nella ghiandola mammaria:

Proteine e grassi

-​ vengono sintetizzati e quindi veicolati nella cisterna

del latte all’interno di vacuoli derivanti dal reticolo endoplasmatico.

La produzione di latte

-​ è legata al circolo sanguigno: alcune sostanze

molto semplici si diffondono dal sangue, altre invece usano sistemi di

trasporto specializzati che ne favoriscono ed accelerano il passaggio.

Il Glucosio del sangue entra nella ghiandola mammaria e si trasforma il

Lattosio (disaccaride, formato da glucosio + galattosio).

Acidi e gliceridi dal sangue entrano nella ghiandola mammaria e grazie a

degli enzimi specifici condensano gli acidi grassi sulla molecola del glicerolo

formando i trigliceridi, digliceridi e monogliceridi con legami esteri.

Amminoacidi dal sangue entrano nella ghiandola mammaria vengono

sintetizzati prima in peptidi e poi in delle proteine (Caseine).

Se la ghiandola mammaria funzionasse male (es. MASTITI) si avrebbe una

scarsa funzionalità con conseguenze negative sulla formazione ottimale del

latte. Le vaccine infette seguono una cura antibiotica e il loro latte non è più

commerciabile dall’inizio della malattia fino alla fine della cura, in quanto

potrebbero presentarsi nella matrice dei residui antibiotici che avrebbero

degli effetti negativi e porterebbero ad una scarsa attitudine tecnologica

(trasformazione).

FASI DEL LATTE :

Il latte è costituito per lo più di acqua (80%).

Il Lattosio (zucchero solubile) riesce a stare all’interno di esso molto bene.

I Lipidi (Caseine) sono invece in sospensione nella matrice proprio per la loro

caratteristica di idrofobicità.

Il Latte è una sospensione instabile (terreno di sviluppo di crescita microbica)

e va incontro ad una separazione spontanea delle fasi che lo compongono.

Il latte appena munto in realtà si presenta omogeneo ma se viene lasciato per

una notte intera a riposo si potrà vedere che il grasso contenuto al suo

interno (in quanto è meno denso dell’acqua) tenderà ad affiorare in superficie

(PANNA).

Ora restano Panna e SOL (soluzione acquosa).

Se si va incontro ad abbassamenti di temperatura e pH (favorito da

microrganismi) si va ad agire sulle Caseine, diminuiscono le forze di repulsione

e si addensano formano i FIOCCHI PROTEICI che si separano dal resto

separandosi dalla fase acquosa che ora diventa SIERO. Il latte diventa un gel

(aumenta di densità) e collassa la parte proteica verso il fondo.

Grazie alla centrifugazione è facile separare i lipidi dal latte.

Nel siero rimangono le proteine del siero (non sono sensibili al pH e

rimangono in sospensione, inoltre sono composte da AA di elevato valore

Biologico).

Le proteine del siero sono globulari e precipitano solo con l’aumento delle

temperature (con la quale si ottiene la RICOTTA).

Il Latte Alimentare è un latte che ha subito trattamenti che lo rendono stabile

e standardizzano la soluzione (è quello reperibile al supermercato).

Il Latte appena munto (crudo/ conferito alla centrale del latte) invece non ha

subito processi.

Cause di variazione della composizione del latte:

Il Latte ha un valore economico in quanto esiste una variabilità intrinseca del

latte che dipende da fattori naturali (metodi analitici sono utilizzati per

valutare la presenza di FRODI).

La composizione del latte dipende da vari fattori ↓

Fattori ereditari:

-​ attitudine soggettiva

-​ razze

Stato fisiologico:

stadio di lattazione:

-​ grasso e proteine raggiungono il minimo alla 10

settimana e quindi aumentano fino alla fine della lattazione (45

settimana)

colostro:

-​ ricco di proteine (immunoglobuline) e grasso. Poco lattosio.

Instabile ai trattamenti termici e poco adatto alla trasformazione

malattie:

-​ fenomeni mastitici scarsa funzionalità della mammella.

Fattori ambientali: stagione / clima / alimentazione.

LA MATERIA GRASSA: (nel latte curdo di mucca)

E’ pari al 3-4,6% ed è estremamente variabile.

E’ caratterizzata da trigliceridi (Glicerolo + 3AG) per il 99% e da Fosfolipidi (con

testa polare e coda formata da AG) per lo 0,03%, questi ultimo sono quelli che

formano l’emulsione olio e acqua.

Gli AG liberi sono pochissimi e volatili (peso molecolare molto basso) che sono

importanti per conferire gli aromi e i sapori caratterizzanti del latte.

Gocciolina di grasso (riescono a rimanere in sospensione nel latte) →

All’interno è formata da trigliceridi che via via che vengono sintetizzati si

aggregano in goccioline e si staccano dal reticolo endoplasmatico

presentando già la loro membrana.

All’esterno hanno la membrana fosfolipidica che racchiude i trigliceridi.

Nel latte molti AG sono insaturi (pieni di =) e sono quindi facilmente ossidabili

e instabili in quanto si potrebbero formare dei radicali liberi che

rovinerebbero le caratteristiche organolettiche del latte.

Sulla membrana fosfolipidica sono contenute proteine che facilitano la

formazione degli agglomerati di grasso che una volta raggiunte le dimensioni

adatte iniziano a galleggiare e a separarsi dal PLASMA.

Nel latte che compriamo al supermercato questo non avviene perché è

OMOGENEIZZATO per evitare proprio la sua coalescenza.

L'omogeneizzazione fa sì che il latte passi da dei fori piccolissimi per andare

incontro ad una depressione violenta che fa esplodere le goccioline di grasso

(da 1 se ne formano mille minuscole).

La membrana fosfolipidica si riorganizza (subisce un'alterazione) e perde le

proteine che la compongono, le goccioline piccolissime che si sono formate

per la loro dimensione e per la membrana fosfolipidica ora diversamente

strutturata non riescono a risalire in superficie.

PROCEDURE ANALITICHE PER QUANTIFICARE IL CONTENUTO LIPIDICO :

Perché è importante determinare il contenuto lipidico del latte?

-​ Metodi con e senza solvente (utilizzati per tante altre matrici, ma noi le

vediamo sul latte).

-​ In particolare nel caso di latte e formaggio i metodi più utilizzati sono

quelli SENZA SOLVENTE.

METODO SENZA SOLVENTE :

(Babcock e Gerber)

Strumento è il Butirrometro di gerber, una sorta di provetta formata da un

capillare graduato (scala che esprime il contenuto di grasso in %).

Come si effettua questo metodo?

-​ Si aggiunge al latte l’acido solforico (H2SO4) per rompere l’emulsione.

-​ Si fa sgocciolare il latte lentamente nella provetta.

-​ Si aggiunge acido amilico (per separare le fasi del latte).

-​ Si mette la provetta in posizione per cui il collo deve essere rivolto verso

il basso e il tappo verso l’alto.

-​ Chiudo bene la provetta e agito in modo da rompere la membrana

fosfolipidica.

-​ Metto la provetta a bagnomaria per la coalescenza, e poi in una

centrifuga per facilitare la separazione delle fasi.

-​ Recupero la provetta, e spingo il tappo (morbido) facendo risalire il latte

fino in alto al capillare.

-​ Sopra il plasma si potrà osservare una zona lipidica che si sarà

aggregata e separata dal resto della matrice (colore giallo/trasparente).

-​ Sulla scala graduata vedo quanta porzione occupa il grasso in % del

latte analizzato.

-​ La scala graduata è fatta in modo tale che il volume è rapportato a 100.

Le parti di grasso si uniscono le une alle altre ed essendo meno dense

galleggiano (Coalescenza), rompo l’emulsione destabilizzando il tutto con un

acido forte (acido solforico). Rompo l’emulsione perchè per sapere quanto

grasso ho deve prima separarsi dalla matrice.

IMPORTANTE CONOSCERE LO SCOPO E IL PRINCIPIO.

Scopo = Perchè lo faccio?

Principio = Su cosa si basa l’analisi?

METODO CON SOLVENTE:

Si basa sul concetto che “il simile attrae il simile”.

I Lipidi con questo metodo vengono disciolti in una miscela di solventi

organici.

-​ Pesata della matrice.

-​ Viene scompaginata la parte proteica.

-​ Lipidi si sciolgono nel solvente.

-​ Si recupera il solvente dalla matrice e si fa evaporare il solvente.

-​ Una volta allontanato perso il grasso che è rimasto.

Metodo senza solvente :

GLI ZUCCHERI, IL LATTOSIO :

Tra gli zuccheri del latte il principale è proprio il Lattosio (disaccaride,

glucosio + galattosio) viene sintetizzato nella ghiandola mammaria a partire

dal glucosio che permea dal flusso ematico, un enzima specifico polimerizza il

glucosio in galattosio e un altro enzima riesce a legarli insieme.

La sua concentrazione nel latte è costante e deve rimanere costante (4,6%)

perché il lattosio è l’unico in soluzione ed è il soluto sul quale poggia

l’equilibrio osmotico (la differenza di pressione) fra l’interno e l'esterno dei

compartimenti cellulari e il latte secreto nella ghiandola mammaria.

Quando c’è una differenza di concentrazione tra due compartimenti separati

da una membrana semipermeabile come può essere quella cellulare, succede

che si tende ad avere la stessa pressione osmotica tra i 2 compartimenti e

quindi la differenza di concentrazione viene compensata con un richiamo di

un solvente verso il compartimento dove la concentrazione di soluti è

maggiore, in maniera tale da creare un equilibrio osmotico tra i 2

compartimenti.

Quindi se da una parte che la pressione osmotica (quindi la concentrazione

dei soluti all’interno dei fluidi cellulari è costante perché è regolata da

meccanismi fisiologici e da necessità biologiche) non la dobbiamo alterare

perchè altrimenti altererebbe la funzionalità delle cellule, dall’altra parte della

membrana, che è all’interno delle cisterne della ghiandola mammaria, il latte

contiene una quantità di lattosio tale che la pressione osmotica è bilanciata

tra il latte e l’interno delle cellule della ghiandola mammaria.

Se non fosse così, e quindi se la quantità di lattosio per es. fosse troppo

bassa si creerebbe un richiamo di solvente dalla cellula verso l’esterno, e la

cella perderebbe parte del solvente e andrebbe ad una concentrazione di

soluti che non è quella adatta alle condizioni fisiologiche.

Se invece il lattosio fosse troppo succederebbe che il solvente dalla cellula

viene richiamato all’interno della cellula.

Per la necessità di mantenere l’equilibrio osmotico (tra il comp. esterno alla

cellula e quindi le cisterne dove viene accumulato il latte e quello interno dove

avviene la biosintesi ecc..) il soluto che garantisce che i due comparti siano in

equilibrio è il LATTOSIO.

La concentrazione di lattosio a differenza di tutto il resto è costante.

Se trovo una variazione di lattosio nel latte vado in allarme, perchè non deve

cambiare e se è cambiato vuol dire che è successo qualcosa che non doveva

succedere.

Il lattosio è dolce e ha un potere calorico.

Questo zucchero entra in gioco in reazioni di alterazioni catalizzate da

temperature elevate dette “Reazioni di danno termico” e di “Maillard” che

cambiano le caratteristiche chimico-fisiche e nutrizionali della matrice.

Il Lattosio è inoltre uno zucchero fermentescibile :

Batteri lattici lo usano per crescere dentro al substrato.

Il Latte è un substrato molto favorevole alla crescita microbica in quanto è

caratterizzato da un alto tenore di acqua e da un pH neutro.

Lattosio si trasforma in Acido Lattico (1 molecola di lattosio e si trasforma in 4

molecole di acido lattico).

Conseguenze:

-​ La concentrazione del lattosio scende perché viene consumato.

-​ La concentrazione di soluzione nel latte aumenta più è alta più

cambiano le caratteristiche chimico-fisiche del latte es. punto di

congelamento del latte (+ a basse temperature il latte si congelerà).

-​ Aumento della quantità di acido organico.

-​ Diminuisce il pH sempre per aumento di concentrazioni di soluti (questo

destabilizza le micelle caseiniche, pH normale delle caseine è tra 6 e 8

mentre se si abbassa il pH si arriva al loro punto isoelettrico pari a pH

4).

-​ Un latte su cui è avvenuta fermentazione lattica cambia di sapore (è +

acido e meno dolce).

Dobbiamo far sì che le fermentazioni nel latte non avvengano, in quanto un

latte a pH molto basso e particolarmente acido non può essere messo in

vendita perchè non rispecchia le caratteristiche organolettiche e sensoriali

normali.

La fermentazione lattica (presenza di batteri lattici) in sé per sé non è un

problema di sicurezza. Il vero problema è → durante lo stoccaggio si deve

sempre tenere sotto controllo la temperatura e quindi anche la crescita di

batteri, se questi ultimi si sviluppassero il problema è che potrebbero essersi

formati insieme ai semplici batteri lattici altri batteri pericolosi per la salute

umana.

La fermentazione lattica se si presenta in un latte è allora un indicatore della

perdita di controllo delle fasi di trasporto e di stoccaggio (ho messo a rischio

la sicurezza del prodotto).

E’ importante della misurazione del lattosio nel latte (zucchero riducente) con

questi metodi :

Reattivo di Fehling (comune anche ad altre matrici, non solo al latte).

1)​ Polarimetria (poco utilizzato).

2)​ Metodo enzimatico (produzione di segnali per vederli dallo

3)​ spettrofotometro).

DETERMINAZIONE del LATTOSIO con REATTIVO DI FEHLING :

-​ Determinazione con reazione di ox-riduzione tra zuccheri riducenti

(lattosio) e Rame.

-​ In questo metodo c’è un sale di Rame presente come Cu2+ (colore blu).

-​ Una volta avvenuta l’ossidazione si ottiene ossido di rame (CuO2) che

diventa di colore rosso.

-​ Nel latte sono state precedentemente allontanate le proteine e il grasso,

ne rimane solo il siero con in sospensione il lattosio che viene messo in

una buretta.

-​ Per allontanare grasso e proteine si abbassa il pH per far aggregare le

caseine con il grasso e dare origine con l’aggiunta di H2SO4 a

precipitazione.

-​ Sotto la buretta contenente il siero si mette il reattivo di fehling (rame a

titolo noto pari a 0,0687).

-​ Si versa il siero nella buretta e quando si consuma tutto il rame sotto

forma di sale si ha il viraggio di colore da blu a rosso.

-​ Si misura il volume del siero del latte (responso analitico) → calcolo del

risultato dell’analisi.

DETERMINAZIONE del LATTOSIO con POLARIMETRIA :

Il Lattosio è una sostanza otticamente attiva, e si sfrutta questa sua

caratteristica con uno strumento chiamato polarimetro.

Nel polarimetro c’è un porta campione che viene attraversato da un fascio di

luce polarizzato (il fascio di luce oscilla lungo un piano), quando il fascio di

luce attraversa il campione cambia la sua oscillazione.

Il polarimetro è basato sul fatto che un fascio di luce polarizzato che oscilla su

un unico piano attraversa il campione e attraversandolo cambia il piano di

oscillazione del fascio di luce.

L’entità del cambio di oscillazione è proporzionale alla concentrazione

dell’analita.

Quello che mettiamo nel portacampione è il siero limpido del latte (anche in

questo caso si sono allontanate le parti grasse e proteiche del latte), e

misuriamo il piano cambiato del fascio di luce polarizzato.

Il potere rotatorio specifico cioè quanto cambia il piano della luce polarizzata

in una concentrazione di lattosio che è all’1%.

DETERMINAZIONE del LATTOSIO con TEST ENZIMATICO :

-​ Si acquistano kit di enzimi per la valutazione di lattosio.

-​ Questo metodo si basa sul principio di specificità degli enzimi.

-​ Se si vuole riconoscere solo uno zucchero riducente fra tutti quelli della

stessa categoria del latte (lattosio)

-​ In questo metodo sono utilizzati 2 enzimi.

-​ Il primo è la Galattosidasi che non produce segnale analitico (rompe il

lattosio in glucosio + galattosio).

-​ Il secondo è la Galattosio Deidrogenasi produce segnale analitico

(riconosce il galattosio e lo ox ad acido galatturonico e si ha la

conseguente riduzione di NAD+ a NADH).

-​ Il segnale prodotto dal NADH ridotto è direttamente proporzionale alla

quantità di lattosio presente in soluzione.

-​ es. di altro metodo analitico per fare questo è la Cromatografia.

Per effettuare questo metodo si deve prima eliminare l’assorbanza di fondo.

L’assorbanza a 340 è tra il visibile e l'ultravioletto → valore di lunghezza d’onda

dove tante molecole possono assorbire.

Si devono effettuare 2 bianchi (per eliminare l’assorbanza di fondo).

Bianco → ci si mettono solo i reagenti e si rimuove l’assorbanza che

1)​ dipende dal NAD ma anche da altre interferenze della miscela dove

avviene la reazione.

Bianco di riferimento → dove c’è solo il campione, devo quantificare

2)​ l’assorbanza che non dipende dal galattosio che è diverso dall acido

gluconico.

Infine si fa avven