Latte

Latte

Principi nutritivi: proteine, vitamine, grassi e sali minerali.

Il valore tecnologico e nutrizionale del latte dipende principalmente:

• Dal contenuto proteico: lattoalbumina, lattoglobulina e protidi complessi (caseina).

La caseina e la lattoalbumina sono proteine complete, cioè che contengono tutti gli amminoacidi (AA essenziali) necessari per il fabbisogno del nostro organismo.

• Dal tenore di grassi: elevata densità energetica e proprietà sensoriali.

(Nelle fonti animali le proteine sono più pregiate e digeribili rispetto a quelle di origine vegetale).

Alimento completo e importante dal punto di vista nutrizionale.

• Caseificazione: precipitazione della frazione proteica delle caseine e successiva lavorazione di esse (nel formaggio abbiamo una concentrazione di proteine).

È una miscela complessa di molte sostanze diverse, la sintesi dei suoi componenti avviene nella ghiandola mammaria, tutto ciò che influenza quest’ultima influenzerà anche il latte.

Le proteine e i grassi vengono sintetizzati e veicolati nella cisterna del latte all’interno dei vacuoli del reticolo endoplasmatico.

Dal sangue i componenti che andranno a costruire i macro-costituenti passano nella ghiandola mammaria dove si trovano degli enzimi specifici che trasformeranno questi costituenti (es. glucosio penetra dal sangue nella ghiandola mammaria e viene convertito in galattosio, un altro enzima costruirà il lattosio da glucosio e galattosio).

Sangue e ghiandola mammaria

• Sangue: glucosio. Epimerizzazione e condensazione: lattosio.
• Acidi e gliceridi. Condensazione + glicerolo: lipidi.
• AA. Attivazione, trasferimento, condensazione: proteine.

Caratteristiche chimico-fisiche

È una soluzione eterogenea.

Quando appena munto si ha la separazione tra fase gassosa (panna) e fase acquosa (sol o plasma) dove troviamo tutti gli altri componenti, mentre il grasso avendo peso specifico minore dell’acqua sarà in sospensione.

Aspettando ancora si creano i microorganismi che inducono un abbassamento del pH.

Il plasma cambia consistenza e passa da sol a gel + siero.

Il gel con il passare del tempo diventa cagliata (precipitazione caseinica, causa -pH).

Siero: soluzione in cui sono sciolti zuccheri e sieroproteine (lattoglobuline e lattoalbumine).

Composizione: 87% acqua, materia grassa 3/4%, zuccheri 5%, proteine 3%.

Grasso

• Sottoforma dispersa.
• Sono piccole goccioline anfifiliche (sono sia idrofile che idrofobiche) disperse nel plasma, hanno densità minore rispetto all’acqua e quindi possono affiorare se non si interviene.

Caseine - plasma

• Presenti come aggregato macromolecolare.
• Struttura di micella.
• Formano una sospensione colloidale.
• Separazione per centrifugazione, possono precipitare per -pH, alcuni enzimi riducono l’idrofilicità e le fanno precipitare = enzimi del caglio.

Altre proteine globulari - siero

• Presenti in sospensione colloidale.
• Possono precipitare per azione di reagenti destabilizzati (se forniscono calore, le proteine del siero si mettono in conformazione idrofobica e precipitano).
• Ricotta: estratto delle proteine del siero ottenute somministrando calore.

Zuccheri + sali

• Sono gli unici componenti disciolti in fase acquosa.

La composizione del latte è variabile e dipende da

• Fattori ereditari: attitudine soggettiva dell’animale, razza vaccina.
• Fattori ambientali: stagione, clima, alimentazione.
• Stato fisiologico: stadio di lattazione, grasso e proteine raggiungono il minimo alla 10 settimana e aumentano alla fine della lattazione; colostro: primo liquido che viene secreto dalle mammelle, molto ricco di proteine ma non contiene le caseine quindi non adatto alla trasformazione, instabile ai trattamenti termici; malattie della vacca come fenomeni mastitici, scarsa funzionalità della mammella.

Materia grassa

La quantità di grasso del latte è estremamente variabile 3-4.6%.

Formata da trigliceridi (composizione acida molto varia: 2/3 AG saturi, 1/3 AG insaturi essenziali).

Una piccola quantità di fosfolipidi, componenti delle membrane.

Si trovano inoltre una piccola quantità di steroli (colesterolo in particolare), componenti minori: vitamine liposolubili, carotenoidi, acidi grassi liberi.

Gli acidi grassi sono di natura satura, gli acidi grassi insaturi (omega 3) sono presenti in piccolissime quantità, inoltre esistono acidi grassi volatili che donano aroma al latte.

La membrana dei globuli di grasso è composta da un singolo strato fosfolipidico (la parte idrofilica rivolta verso il plasma mentre la parte idrofobica immersa nella fase grassa). Ha funzione protettiva nei confronti di idrolisi dei trigliceridi e dell’ossidazione degli acidi grassi.

Il latte subisce un’operazione fondamentale: l’omogeneizzazione, sollecitazione che fa esplodere i globuli di grasso, successivamente si riassemblano ma in maniera più piccola e la membrana di essi cambia (serve per eliminare le proteine responsabili dell’affiorazione della panna, proteine agglutinanti).

Importante conoscere il contenuto lipidico perché:

• A seconda del tenore di grasso cambiano le proprietà dei prodotti.
• Cambia il valore nutrizionale (panna componente pregiata).
• Determinare la conformità alle specifiche, 3 tipologie di latte: intero (grasso 3.5%), parzialmente scremato (tra 1.5 e 1%), scremato (non superiore a 0.5%).

Determinazione del contenuto lipidico

• Metodi di estrazione senza solvente.
• Metodi di estrazione con solvente, principio: estrazione in solventi organici, solubilità dei lipidi nel solvente scelto.
• Metodi strumentali basati sulle proprietà chimico-fisiche.

Estrazione senza solvente

• La bottiglia di Babcock.
• Il butirrometro di Gerber.

Principio: se al latte aggiungo un acido forte (H₂SO₄: acido solforico), questo rompe la membrana fosfolipidica delle molecole di grasso e si ha la digestione della frazione proteica.

Questo causa una separazione di fase tra grasso e altri componenti del mezzo.

La quantità di grasso viene direttamente determinata sulla scala riportata sulla bottiglia di Babcock e sul butirrometro di Gerber.

Determinazione della materia grassa - senza solvente

Il butirrometro di Gerber: l’acido solforico permette di sciogliere tutti i componenti del latte ad eccezione dei grassi che possono essere separati per centrifugazione.

È simile ad una provetta dove inserisco: acido solforico H₂SO₄, latte, alcol amilico (in questo ordine), si agita il tutto e si immerge a bagnomaria a 65° per 10 min. Dopo con la centrifuga opero di nuovo a 65° per 15 min e si forma 3 strati:

• Sopra uno strato oleoso trasparente di colore giallastro composto dalla sostanza grassa.
• In mezzo uno strato rosso scuro/violaceo, composto dalle sostanze organiche demolite dall’acido solforico.
• Sul fondo uno strato sottile biancastro, composto da sali minerali e sostanze insolubili.
• Grazie ad un pistone che spinge in modo che l’interfase tra porzione acquosa e lipidica sia sullo 0. Leggo direttamente il risultato dei grassi espressi in percentuale su 100 ml di latte.

Estrazione con solvente – metodo gravimetrico secondo Rose-Gottlieb

Principio: solubilizzazione della sostanza organica con solvente organico. Rimozione del solvente e determinazione della materia grassa per via gravimetrica.

Reagenti: ammoniaca al 2%, etanolo, miscela di etere etilico e etere di petrolio (1:1).

Zuccheri

Zucchero più abbondante è il lattosio (è il 4,6% in peso, disaccaride dal sapore dolce).

Quantità di lattosio nel sangue è costante perché:

• È sintetizzato nella ghiandola mammaria.
• È il componente più importante in soluzione.

Il lattosio viene mantenuto costante in soluzione perché deve bilanciare la pressione osmotica dei fluidi fisiologici della ghiandola mammaria. Quindi diventa un indice per la composizione chimica del latte, se cambia la concentrazione di glucosio vuol dire che c’è qualcosa che non va nella ghiandola mammaria.

È coinvolto nella reazione di Maillard (zuccheri + AA) che provoca cambiamenti di colore e sapore nel latte (reazione indesiderata).

È uno zucchero fermentescibile quindi i batteri possono nutrirsi con esso, di conseguenza i batteri crescono e svolgono la fermentazione lattica trasformando una molecola di lattosio in quattro di acido lattico > quindi si passa da una concentrazione di soluti minori ad una concentrazione di soluti maggiore.

La fermentazione lattica non è pericolosa, l’acido lattico non altera la solubilità dell’alimento, ma se lo produco abbiamo un abbassamento di pH della matrice e quindi aumenta l’acidità titolabile, provocando un’instabilità caseinica e quindi il latte risulta difficile da lavorare. Da evitare per motivi di sicurezza, per la modificazione delle proprietà sensoriali, per l’instabilità della frazione caseinica.

Esempio: latte fermentato se messo nel pastorizzatore, le caseine precipitano e si rovina il pastorizzatore.

Determinazione della quantità di lattosio

Abbiamo 3 possibilità:

• Il lattosio in quanto zucchero riducente, si può ossidare (il gruppo aldeidico si ossida a carbossile), possiamo sfruttare questa caratteristica per catalizzare delle reazioni redox che portano a cambiamenti di colori: proprietà chimica.
• Il lattosio è una sostanza otticamente attiva (provoca la rotazione del piano della luce polarizzata), con ciò possiamo misurare la rotazione che il lattosio ha provocato con un polarimetro: polarimetria.
• Determinazione del lattosio per via enzimatica con una reazione enzimatica accoppiata – metodo enzimatico.

Determinare la concentrazione di uno zucchero riducente

Utilizzando un reattivo: reattivo di Fehling.

Determinazione del lattosio tramite la polarimetria

• Prepariamo il campione mettendo in risalto il siero del latte allontanando eventuali interferenti (proteine + grasso).
• Acidificazione che causa la separazione di fase e il siero del liquido viene posizionato nel portacampione.
• Portacampione inserito nel polarimetro.
• Il campione viene attraversato da un fascio di luce polarizzata, in funzione della concentrazione del lattosio il fascio di luce polarizzata viene ruotato in un certo alfa. Maggiore sarà l’angolo di rotazione alfa rispetto al piano, maggiore sarà la concentrazione di lattosio.
• Utilizzo, inoltre, il potere rotatorio specifico: quanto viene ruotato il piano della luce polarizzata da una soluzione di lattosio a concentrazione unitaria. Quando è unitaria la rotazione specifica è di +55.5°.

Concentrazione di lattosio = angolo di rotazione misurato / potere rotatorio * 100.

Determinazione del lattosio sfruttando le reazioni enzimatiche

Le reazioni enzimatiche producono un segnale che io posso andare a rilevare e sfruttare per risalire alla concentrazione iniziale del lattosio.

Per ogni analita si utilizza una coppia di enzimi specifici in grado di andare a produrre un segnale che io posso andare a captare.

Il primo enzima creerà il substrato specifico di partenza per il secondo enzima che sarà in grado di produrre il segnale.

Si usano 2 enzimi specifici:

• Galattosidasi: in grado di scindere il lattosio in galattosio e glucosio, ma non genero nessun segnale, userò il secondo.
• Galattosio deidrogenasi: riconosce il galattosio che è stato prodotto dalla galattosidasi e che si trova ora in soluzione. Ossida il galattosio ad acido galatturonico e nello stesso tempo riduce il NAD a NAD ridotto, questo permetterà di generare un segnale che rilevo con uno spettrofotometro.

Il NAD riduce a 340 nanometri, cioè assorbe a 340 nanometri.

Vado a rilevare l’assorbanza del NAD, noto l’aumento di assorbanza e so che è direttamente proporzionale alla quantità di galattosio e quindi alla quantità di lattosio.

• Devo preparare 3 tubi di reazione, cioè 3 provette perché ho bisogno di determinare la quantità di segnale in maniera precisa.
• Una provetta usata per far avvenire la reazione, gli altri 2 tubi mi consentono di determinare l’entità dell’assorbanza che non è imputabile alla reazione vera e propria ma all’assorbanza di fondo dei reagenti.
• Primo tubo: bianco all’interno del quale si inserisce un tampone, un secondo campione che contiene deidrogenasi e l’acqua.
• Secondo tubo: bianco campione, inserisco all’interno il tampone 1, il campione, il tampone 2 che però non contiene questa volta la deidrogenasi e acqua.

Nel primo tubo la reazione non avviene perché non ho inserito il campione, mentre nel secondo perché non ho inserito l’enzima.

• Terzo tubo: dove avviene la reazione, inserisco tampone 1, campione, tampone 2 con enzima e acqua.

Determinazione

• Nel tubo di bianco: leggo l’assorbanza 1 (di partenza), aggiungo l’enzima, faccio reagire x tot tempo e leggo l’assorbanza 2 (di fondo, di tutti i reagenti che io utilizzo per creare la reazione tranne il campione).
• Nel tubo di bianco campione: metto il tampone 1, il tampone 2, metto l’acqua e leggo. Aggiungo il campione e faccio reagire per il tempo della reazione e leggo l’assorbanza 2 (mi dice quanto assorbe il campione che non ha reagito con niente in quell’x tempo di reazione).

Quindi mi dicono l’assorbanza di fondo dovuta ad un’interferenza che si sviluppa o perché sono presenti i reagenti o perché è presente il campione in quel x tempo di reazione.

• Nel terzo tubo: avviene la reazione. Metto il tampone 1, il campione, il tampone 2 e leggo l’assorbanza 1. Aggiungo l’enzima e faccio reagire per il solito tempo x, il galattosio deidrogenasi trova il galattosio, lo ossida ad acido galatturonico e riduce il NAD.

Si produce un segnale di assorbanza specifico sull’analita del nostro campione.

Assorbanza 1 – assorbanza 2 = Δ assorbanza.

(Incremento di segnale imputabile all’azione della deidrogenasi sul galattosio, risente solo dell’azione della deidrogenasi sul galattosio, è un valore specifico).

Concentrazione lattosio = g/L [(PM * V finale) / (coeff. di assorb. * lungh. cuvetta * 1000)] * Δ assorbanza.

% lattosio = concentrazione * fattore di diluizione.

Il lattosio è sintetizzato direttamente dalla ghiandola mammaria,