Appunti chimica e tecnologia del latte

Il pagamento del latte in base alla qualità

Parametri conteggiati

• Compositivi: contenuto di grasso, contenuto di proteine
• Igienici: carica batterica, presenza di sporigeni
• Sanitari: cellule somatiche

Procedimento

Per ognuno dei parametri viene fissato un valore neutro al di sopra del quale (per grasso e proteine) o al di sotto del quale (carica batterica, sporigeni e cellule somatiche) il latte viene premiato. In caso opposto viene penalizzato. Annualmente viene fissato un prezzo base del latte al litro e viene nel contempo fissato il valore del punto premio o del punto penalità. Ciò deriva dalla contrattazione annuale tra le parti coinvolte nella compravendita del latte (associazioni di allevatori, cooperative, associazione di industriali).

Critiche al sistema applicato in Italia

In Italia, rispetto ad altri paesi UE (Olanda e Germania), viene premiata molto la quantità di latte prodotto (elevato prezzo al litro, circa 38,16 cent/L) e poco la sua qualità (basso valore del punto premio e del punto penalità rispetto al prezzo base). Tenuto conto che quanto più latte la vacca produce, tanto più la qualità compositiva diminuisce, l’allevatore italiano è incentivato a produrre tanto latte piuttosto che puntare sul miglioramento qualitativo.

Qualità e composizione

La qualità si valuta in base alla composizione sommaria centesimale del latte.

• Sommaria: perché si intende la composizione solo nei macrocomponenti
• Centesimale: perché la somma dei macrocomponenti è approssimativamente 100.

Questa composizione è espressa in peso su volume (p/v) perché:

• Quando si dosano analiticamente i macrocomponenti si ottiene un dato in peso
• Il quantitativo di latte al denominatore è espresso in volume, perché il latte è un liquido acquoso. Quindi è più preciso e più comodo misurarne il volume, facendo uso di una pipetta piuttosto che pesarlo (durante la pesata il peso può scendere perché l’acqua può evaporare).

Composizione sommaria centesimale del latte vaccino

I valori di sali e ceneri sono diversi: con ceneri si intende ciò che rimane dopo aver messo il campione in muffola a 500°C, viene eliminata completamente la sostanza organica con possibile ossidazione di alcuni composti. Con sali si intende ciò che rimane dopo un processo di disidratazione, quello che si ottiene è il peso secco. Nell’indicazione della composizione è più corretto indicare i sali minerali (componente pressoché costante).

Dal punto di vista tecnologico i componenti principali sono proteine e grassi, perché ne determinano la resa del formaggio e il pregio nutrizionale. Il contenuto in grasso è più variabile, in base alla razza e all’alimentazione, mentre il contenuto in proteine ha una minor variabilità. Il latte italiano è tra i più scadenti in Europa per contenuto di grasso e proteine, perché la qualità non è mai stata incentivata. Ciò è dovuto anche al ritardo nell’introdurre il pagamento del latte a qualità, che anche oggi non viene remunerata a sufficienza. In Italia il latte è pagato di più che in altri stati UE, ciò comporta che gli allevatori sono incentivati a produrre più latte a discapito della qualità.

Fattori che influenzano la composizione del latte

Fattori di variabilità endogeni:

• Specie: latte vaccino vs latte umano; umanizzazione del latte; latte di pecora, bufala, capra
• Razza e individuo: variabilità del contenuto di grasso, proteine, lattosio, sali
• Lattazione: stato di lattazione, curva lattazione vs produzione, colostro, latte normale, latte di fine lattazione.

La composizione del latte varia durante la lattazione. I grassi e le proteine riflettono all’inverso la curva di produzione del latte. Se l’animale produce un importante volume di latte, si ha l’effetto diluizione perché la % dei componenti cala. La capacità di sintetizzare questi componenti non può essere forzata oltre le capacità fisiologica della vacca. Il lattosio invece segue la curva di lattazione, ma è una rielaborazione a livello del fegato e del glucosio (non dispendioso energicamente). Lattosio e sali sono i componenti che regolano gli scambi osmotici tra latte e sangue (deve avere una composizione più stabile e costante possibile). Nel colostro varia il contenuto proteico, non si usa per le trasformazioni industriali ma è fornito al vitello, perché contenendo fattori immunitari fa sì che la madre li trasmetta al vitello. Dal numero di immunoglobuline presenti si riesce a distinguere il colostro dal latte.

Stato di salute: sangue → latte; componenti di filtrazione e componenti di sintesi; latte mastitico. La mastite è la patologia più comune ed è un’infezione della ghiandola mammaria che influisce sulla filtrazione dei componenti. Le proteine in generale non variano di molto, ma le caseine sono sottoposte a un calo molto evidente (perché di sintesi). Parallelamente al calo di caseine, aumenta la quantità di proteine filtrate dal sangue. Anche le sieroproteine di sintesi diminuiscono, ma non in modo significativo. Il lattosio diminuisce molto perché di sintesi. Il numero di cellule somatiche è il parametro che distingue un latte sano da un latte mastitico. Nel latte mastitico ci sono anche gli antibiotici. Se il latte ha cellule somatiche elevate, deve venire il sospetto che si tratti di latte mastitico. Nella cisterna del latte prima che avvenga lo scarico viene fatto il test rapido per gli antibiotici.

Fattori di variabilità esogeni:

• Alimentazione: fermentazioni ruminali
• Stabulazione: in ambiente scarsamente luminoso la vacca sintetizza meno vitamina D (calcio-fissatrice) → squilibrio rapporto calcio-fosforo latte → scarsa attitudine coagulazione
• Mungitura: la mungitura interrotta o incompleta determina latte meno ricco di grasso (i globuli tendono a separarsi dal latte nella cisterna della mammella); inoltre il latte di ritenzione può provocare mastiti
• Clima: la produzione ottimale del latte avviene in ambiente secco e freddo.
• Stress di calore: può determinare modifiche irreversibili della composizione del latte

Definizione di latte

Il latte è il prodotto della mungitura regolare e ininterrotta di animali in:

• Buono stato di salute
• Corretta lattazione
• Corretta alimentazione

Se non viene indicata la provenienza e viene indicato generalmente con la parola “latte” è sottinteso che si tratti di latte vaccino. Il latte si considera crudo se non ha mai raggiunto una temperatura superiore a 40°C. Le caratteristiche e le regole per il latte valgono indistintamente per tutte le categorie di latte:

• Mungitura ad orari fissi
• Mungitura non interrotta: per non lasciare residui di latte nella mammella ed evitare lo sviluppo di fermentazioni e microflora.
• No agli animali malati: se il latte è anomalo potrebbe provenire da vacche mastitiche, malate e non è trasformabile
• Non si deve utilizzare colostro per le trasformazioni industriali
• Alimentazione adeguata per la produzione di latte

Il latte è un sistema chimicamente e fisicamente eterogeneo, cioè caratterizzato dalla presenza di fasi diverse. (Per fase si intende la parte omogenea in un sistema eterogeneo). Le fasi presenti nel sistema latte sono:

• L’emulsione (grasso)
• La dispersione colloidale (caseina)
• La soluzione colloidale (sieroproteine)
• La soluzione vera e propria (lattosio, sali).

Le particelle presenti nel latte, il fatto che un componente è presente in una fase e non in un’altra dipende dalla dimensione delle particelle. Il grasso non è presente come trigliceridi e acidi grassi liberi ma come globuli. Le cellule batteriche sono sempre presenti nel latte. La caseina è presente in micelle o submicelle. I globuli di grasso nel latte intero al microscopio sono ben evidenti, mentre le micelle di caseina sono più numerose e piccole e appaiono punteggiate. Per ogni globulo di grasso sono presenti 10.000 micelle di caseina. In un latte magro al microscopio non sono visibili i globuli di grasso, mentre restano ben visibili le micelle. Quando si verifica l’instabilità del sistema è a causa del diametro e della superficie.

Il latte crudo dopo pochi minuti ha la separazione della fase grassa in superficie. A causa delle differenti dimensioni e densità fra grasso e fase magra, i globuli affiorano. Le fasi che si separano sono:

• La fase crema: si distingue perché più bianca e in superficie.
• La fase magra: più scolorita e traslucida.

Questa stabilizzazione delle fasi in emulsione avviene dopo qualche ora di sosta. Lasciando il latte ulteriormente in sosta anche le micelle di caseina cominciano a destabilizzarsi: cominciano ad avvicinarsi ed aggregarsi. La fase magra diventa un gel. Tolta la crema se si capovolge la provetta non scende nulla (il gel è molto denso). Le interazioni tra micelle sono aumentate in numero ed intensità. Il gel ottenuto prima si contrae e si deposita sul fondo. Si ha la crema di colore bianco, il siero di un colore verdastro semitrasparente ed un terzo strato di colore bianco di caseina. Il coagulo formatosi (attraverso i legami idrofobici) sul fondo è quello che viene usato per fare il formaggio. Il siero contiene delle submicelle e sieroproteine di piccole dimensioni, non compare nessun’altra struttura di dimensioni superiori.

Indici chimico-fisici del latte

Parametri analitici di facile e rapida determinazione che forniscono indicazioni su eventuali anomalie del latte, attitudine alla trasformazione, possibili sofisticazioni.

Densità

Non è un parametro fisso ma varia con la temperatura. La densità a 20°C è per il latte intero: 1,029-1,032, per il latte magro: 1,035. La gravità specifica è il rapporto tra densità del latte e densità dell’acqua, non dipende dalla temperatura (latte ed acqua devono essere alla stessa temperatura). La densità viene misurata sperimentalmente con il termo-lattodensimetro di Quevenne. La densità del latte è un valore compreso tra la densità del grasso e quella delle proteine. Il valore aumenta se aumenta il tenore di sostanza secca magra (proteine e sali minerali) e diminuisce all’aumentare del tenore di grasso. Conoscere il valore della densità consente di:

• Convertire volume in peso: comprare 1 L di latte e vendere 1 Kg, me ne resta un po’ perché 1L=1,030 Kg
• Controllare la qualità al momento della cisterna (pesare la cisterna piena e poi vuota)

pH (6,5-6,7)

Il valore normale del pH del latte è inversamente correlato al suo contenuto in caseina: latte umano (cas: 0,5%) → pH 7,0, latte pecora (cas: 4,5%) → pH 6,0. Il contenuto di caseina con i suoi gruppi carichi ha un gran potere tampone. Una variazione anche piccola di pH indica un forte squilibrio di cariche. Il valore normale è leggermente acido a causa della caseina (proteina acida P.I.= 4,6) e varia in base all’animale.

Significato di valori anomali di pH

• pH>6,7: latte mastitico: con la mastite diminuiscono i componenti di sintesi esclusa la caseina, latte povero in caseina, latte fine lattazione: la vacca sta passando fisiologicamente alla fase di asciutta.
• pH<6,5: quando il pH diminuisce le proteine si avvicinano al punto isoelettrico e sono più instabili - latte acidificato: sviluppo della flora batterica che fermenta il lattosio ad acido lattico, cambio alimentazione: squilibrio nelle fermentazioni ruminali, latte colostrale: ioni e cationi diversi di cui è ricco il colostro.

Destinazione:

• pH alto: non è latte eccellente quindi usato come latte alimentare, non utilizzato per le trasformazioni
• pH basso: effettuando un trattamento termico può precipitare la caseina (floculazione). È illegale aggiungere sostanze basiche (es. soda).

Acidità di titolazione

Rappresenta il risultato di una titolazione. Titolare una soluzione significa portare il suo pH ad un altro valore (in questo caso maggiore, quindi aggiungendo alcali) onde salificare le funzioni che si dissociano nell’intervallo di pH considerato. Vengono cioè salificate le funzioni che hanno valori di pK compresi nel predetto intervallo di pH. Il valore dell’acidità di titolazione è dunque correlato alla concentrazione delle funzioni che vengono salificate. Si usa NaOH per portare il pH da 6,6 (valore normale) a 8,6 (valore di viraggio dell’indicatore fenolftaleina). Aggiungendo una base si solidificano le funzioni che sono dissociate nell’intervallo di pH da esplorare.

Funzioni acide:

• Acido fosforico
• Acido citrico
• Acido lattico
• Acido carbonico

Funzioni basiche:

• Istidina
• α-amminogruppi delle proteine

Aggiungendo NaOH sposto il pH da 6,6 a 8,6, in quantità proporzionale alla quantità di gruppi da salificare. Più caseina c’è più servirà aggiungere NaOH. L’acidità di titolazione è diversa dal pH, l’unità di misura sono:

• °SH: gradi Soxlet-henkel, sono o i mL di una soluzione 0,25 N di NaOH necessari per portare al viraggio con fenolftaleina (50 o) 100 mL di latte. Il valore normale è di 6-8 SH / 100 mL

Minore di 6°SH (povero in caseina):

• Latte povero in caseina e fosfati
• Latte mastitico
• Latte di fine lattazione

Maggiore di 8°SH (ricco in caseina):

• Latte ricco in caseina e fosfati
• Latte acidificato
• Latte colostrale

Punto di congelamento (crioscopia)

Serve per riconoscere l’annacquamento del latte. Il latte può essere visto come una soluzione acquosa. Il punto di congelamento di una soluzione acquosa è la temperatura alla quale fase solida e fase liquida coesistono. Ciò si verifica quando le due fase raggiungono la stessa tensione di vapore detta pressione parziale di vapore (PpV). La ppv è la pressione data alle molecole di quel sistema presenti nell’atmosfera che grava sulla superficie del sistema stesso. Il ppv è influenzato dalla temperatura e dalle caratteristiche chimico-fisiche del sistema. Il punto di congelamento varia in base a:

• Ambiente
• Stagione
• Fisiologia

Pc latte= -0,55°C. 1% di acqua aggiunta determina un aumento del punto di congelamento di circa 0,0055°C. (pc = -0,515). -0,520°C è il valore massimo del punto di congelamento previsto dal D.P.R. del 14/1/1997. Per motivi di alimentazione, clima… è ammesso un PC fisiologicamente diverso, ma accettabile. La limitazione della condizione fisiologica fa variare il PC senza causare annacquamento. Il clima ha il maggior effetto, non ha senso quindi imporre un limite standard in tutto il mondo. Per questo è stato abrogato il limite del pc minore di -0,520°C, secondo il regolamento CE il latte deve avere p.c. che si avvicini a quello medio del latte crudo della stessa zona.

Il p.c. non è tra i parametri sottoposti a controllo dai Regolamentari Comunitari del “Pacchetto Igiene” (Reg. 853 e segg.) sebbene sia ancora inserito nei capitolati di acquisto.

Casi in cui il punto di congelamento è anormalmente basso, per cui risulterebbe normale se annacquato (es. principale: latte acidificato indispensabile controllo pH prima della valutazione crioscopia).

Casi in cui il punto di congelamento è anormalmente alto, pur non essendovi acqua aggiunta (es. principali: latte mastitico, latte trattato termicamente).

L’aggiunta fino al 5% di una soluzione di NaCl isotonica al latte non è rilevabile sulla base del punto di congelamento in quanto non viene modificata la composizione salina del latte né quella in macrocomponenti.

Sostanze azotate

Ogni proteina è caratterizzata da una struttura primaria che da informazioni sulla sequenza di amminoacidi della catena. Da una struttura secondaria che da indicazioni su come la struttura primaria si ripiega (alfa elica o beta foglietto). Questo ripiegamento si avvolge ulteriormente a dare la struttura terziaria, che è stabilizzata da legami particolari che sono legami ionici, idrogeno, disolfuro (unico legame covalente), interazioni idrofobiche, interazioni idrofiliche. Le proteine del latte arrivano alla struttura terziaria per le sieroproteine (struttura globulare). Invece la caseina arriva alla struttura quaternaria con più molecole diverse a partire dalla struttura primaria che si possono legare a formare complessi o aggregati.

Le proteine del latte

Tutte le proteine del latte hanno una struttura secondaria e una struttura terziaria, e le sieroproteine sono questi gomitoli stabilizzati dai legami che abbiamo visto con la struttura terziaria. La struttura quaternaria può essere di tipo polimero dato dall’unione di monomeri identici. Può essere un complesso dato dall’unione di monomeri o polimeri diversi (come le submicelle della caseina). Le submicelle sono più complessi che si aggregano a...