Appunti di chimica e tecnologia del latte

Struttura e proprietà dei trigliceridi e degli acidi grassi

Trigliceridi: glicerolo esterificato con tre acidi grassi

Lipolisi: reazione inversa catalizzata da lipasi che prevede il rientro nell'acqua e il distacco dei tre acidi grassi con ripristino del gruppo carbossilico da una parte e del gruppo alcolico dall'altro

Acidi grassi:

• L'acido grasso può essere saturo ma può essere anche insaturo (uno o più doppi legami): il doppio legame comporta una piega nella forma della molecola e ciò influisce anche sul punto di fusione e di solidificazione
• Quantitativamente più importanti: acido oleico e acido palmitico (70% degli acidi grassi che compongono i trigliceridi)
• Gli acidi grassi a corta catena, con numero pari di atomi di carbonio C6-C6-C8-C10 a temperatura ambiente sono liquidi e volatili -> responsabili dei sentori sensoriali

Es. acido butirrico, acido caprilico (sentore pungente, di capra)

Se sono legati nel trigliceride, sono ancorati; con l'azione della lipasi, gli acidi grassi

A corta catena vengono liberati ed essendo volatili liberano odore -> problema: es. per burro: comincia ad avere odore di formaggio (puzza) oppure ottimo per il provolone piccante: odore gradevole.

Punto di fusione e punto di solidificazione trigliceridi:

• I trigliceridi del latte normalmente sono formati da tre acidi grassi diversi -> tre acidi grassi con tre punti di fusione o solidificazione.
• Trigliceride sarà fuso quando tutti e tre gli acidi grassi sono fusi: quindi sarà al di sopra del punto di fusione di quello che fonde a temperatura più alta.
• Trigliceride sarà solido quando sarà solidificato l'acido grasso che ha il punto di solidificazione più basso.

Globalmente:

• Tutto fuso quando sopra i 29, 30°
• Tutto solido quando sotto i 19°

Complicazione: la composizione degli acidi grassi è influenzata dalla alimentazione delle bovine, che a sua volta è influenzata dalla stagione:

• In estate:

L'alimentazione include una quota maggiore di fieno -> Aumentano gli acidi grassi insaturi altofondenti -> grasso molle

In inverno: prevale l'uso degli insilati -> acidi grassi saranno prevalentemente saturi bassofondenti -> grasso duro -> in prodotti dove la componente grasso è fondamentale ai fini della struttura, è necessario tenere conto del fattore stagione: Es. cercare di ottenere un burro più morbido d'inverno, e più compatto d'estate (vedi burrificazione)

Analisi gas cromatografia: possiamo separare i trigliceridi ottenendo un grafico con una serie di picchi numerati, numero che rappresenta la somma dei C dei tre acidi grassi del trigliceride

L'andamento tipico del grasso del latte ha permesso di fare delle formule in base alle quali è possibile individuare frodi: capire se ad esempio nel burro è stato aggiunto grasso di palma di cocco

Alterazioni del grasso: irrancidimento

Irrancidimento idrolitico o...

1. lipolisi: distacco degli acidi grassi dal trigliceride da parte di lipasi
2. Acidi grassi liberi volatili -> modificazione caratteristiche sensoriali
3. provolone piccante: aumentiamo azione lipolitica aggiungendo caglio in pasta: estratto purificato dell'abomaso del vitello che contiene chimosina specifica per k-caseina + enzimi che il vitello c'ha nel suo abomaso
4. Oppure prelevo dallo stomaco di un capretto o di un agnello che nehanno ancora più
5. In altri prodotti (di burro, di latte alimentare o fermentato) non vogliamo queste alterazioni-> trattamenti termici che inattivino la lipasi
6. irrancidimento chetonico: agisce sugli acidi grassi liberi dal C6 al C12 (presuppone che ci sia stato un irrancidimento)
7. Ossidasi (da muffe) spaccano un atomo di carbonio dall'acido grasso-> ottengo metil-chetone corrispondente con un atomo di carbonio in meno dal C5 al C11 normalmente i prodotti sono risanati e conservati in modo che non si sviluppino muffe: ad eccezione del

Aspergillus e penicillium

I metil chetoni sono molecole un pò piccanti, danno sentori quasi metallici

irrancidimento ossidativo: è un meccanismo di tipo chimico agisce a livello degli acidi grassi insaturi, catalizzato dall'ossigeno, ma anche dalla luce, dalla presenza di metalli che possono cambiare stato di ossidazione. Porta la formazione inizialmente di aldeidi e chetoni, ma soprattutto di perossidi.

Lattosio

Zuccheri del latte:

• 98% lattosio
• 2% di altri zuccheri: K-caseina ha parte terminale glicosilata, N-acetilgalattosammina e acido N-acetilneuramminico (ac. sialico). Funzionano da prebiotici per la microflora intestinale con la capacità di ridurre l'adesione di alcuni batteri patogeni all'epitelio intestinale.

lattosio

Disaccaride: galattosio + glucosio legati da un legame b-glicosidico, che può essere scisso da lattasi. La solubilità è molto più bassa rispetto a quella del saccarosio: possibilità che

siformino dei cristalli quindi difetti es. nella polvere nel tempo possono dare problemi di sabbiosità  come si ripartisce il lattosio nei vari derivati contenuto iniziale nel latte: 4,8-5% Scrematura:  latte magro 5%: essicazione per aumentare concentrazione di lattosio -> latte magro in polvere 53% di lattosio: problemi di cristallizzazione  Crema 3,5%: scende il lattosio perché aumenta il grasso -> burrificazione: nel burro tracce (in parte viene fermentato ed in parte viene lavato); nel latticello si ritrova la % di lattosio iniziale della crema Caseificazione:  formaggio - Fresco 2%: quota di lattosio che corrisponde circa al lattosio che c'è nel siero, in quanto la microflora non ha il tempo per utilizzarlo tutto - Stagionato 5-5,2%: lattosio totalmente fermentato in quanto i tempi di maturazione lo consentono  Siero 5%: essicazione -> siero in polvere 74% Fermentazione: una buona parte del lattosio viene fermentato ma non tutto, perchélattosio): Il lattosio è un disaccaride composto da glucosio e galattosio. Dopo una certa concentrazione di acido lattico, questo inibisce la crescita dei ceppi e quindi ne stoppa la fermentazione, dando origine al latte fermentato a basso contenuto di lattosio (3%). Aspetti nutrizionali: - Il lattosio è una discreta fonte energetica, apportando 4 calorie per grammo. - Il galattosio svolge un ruolo plastico, entrando nella sintesi dei cerebrosidi. Questo è importante per l'accrescimento del cervello nei neonati. - Il lattosio ha un ruolo fondamentale a tutte le età sul pH intestinale, favorendo lo sviluppo della microflora lattica. - Tuttavia, può causare problemi di assimilazione nel digiuno per gli intolleranti al lattosio, che hanno scarsa o assente attività dell'enzima lattasi. Destino digestivo: Nell'intestino tenue, una piccola quota di lattosio viene assimilata direttamente grazie all'enzima lattasi intestinale presente nella mucosa. Il lattosio che non viene assimilato prosegue fino all'intestino crasso, dove viene fermentato dalla microflora intestinale. Questa fermentazione produce acido lattico, che garantisce il mantenimento di un pH basso nell'intestino. Per gli intolleranti al lattosio, esiste la produzione di latte delattosato, in cui il lattosio è stato eliminato o ridotto tramite processi enzimatici.

Due metodi:

1. Immobilizzare l'enzima lattasi su una resina ed far passare il latte attraverso: via via che il latte defluiva c'era il contatto la lattasi che idrolizza il lattosio

Limiti:

• lentamente lattasi si consumava -> l'efficienza diminuiva
• resina in piccole quantità poteva essere rilasciata e lasciare tracce nel latte
• Glucosio e galattosio conferiscono sapore dolciastro
2. Filtrazione a membrana

Il latte pastorizzato viene ultrafiltrato su membrana per separarlo in retentato (costituenti solidi: proteine e grasso) e permeato (acqua, lattosio e Sali minerali in soluzione)

Il permeato poi lo faccio passare su un sistema di nanofiltrazione: separo la fase acquosa con sali per trattenere il lattosio

Osmosi inversa: per recuperare i Sali (componente minerale) dalla fase acquosa

Al retentato riaggiungo i sali -> ottengo un latte ripristinato ma senza la componente lattosio

In realtà il latte contiene una minima quantità di lattosio, dunque

È necessario aggiungere la beta-galattosidasi per idrolizzarlo (Essendoci poco lattosio, non si produce tanto glucosio e galattosio -> no sapore dolciastro) Componente glucidica: nel latte umano sono presenti livelli significativi di oligosaccaridi di galattosio, glucosio, acido sialico... che: Riducono l'adesione di batteri patogeni all'epitelio intestinale interagendo con i batteri stessi Possono analogamente interagire con tossine e virus Svolgono un importante effetto prebiotico sulla microflora bifida intestinale Aspetti tecnologici lattosio Substrato delle fermentazioni importanti che avvengono nel latte Alterazioni chimiche in seguito a riscaldamento che poi impattano su: valore nutrizionale e caratteristiche sensoriali prodotti di reazione usati come marker di trattamento termico Reazione di Maillard Caramellizzazione Isomerizzazione Reazione di maillard: "pool" di reazioni che avvengono tra uno zucchero riducente e aa

In seguito al trattamento termico, la catena proteica presenta la lisina: un amminoacido essenziale che ha un gruppo amminico laterale in fondo ad una catena alifatica, esposta ed accessibile.

Nella prima fase reversibile, lo zucchero riducente si lega alla lisina formando la base di Schiff.

Poi si forma il composto di Amadori: e-deossilattulosil-lisina, che viene quantificato per valutare l'intensità del trattamento termico.

Per scindere il legame peptidico della proteina che contiene la lisina - composto di Amadori, si effettua un'Idrolisi acida in acido cloridrico 8M in stufa a 110°C per 23 ore.

In seguito, si ottiene la furosina: il glucosio, legandosi alla lisina, ciclizza e diventa un anello furanico legato alla lisina.

La furosina viene quantificata in HPLC a 280nm ed è un marker del trattamento termico del latte.

I livelli tipici di furosina in mg/100g di proteina sono:

• Latte Crudo: 3-5
• Latte Pastorizzato: 4-8
• Sterilizzazione in bottiglia: 100-250

L'aumento dei livelli di furosina è minimo per la vacca che ha una temperatura corporea di 39°C.

molto importante perché trattamento a temperature elevate sopra i 100 °, ed aumenta anche durante la conservazione

• formaggi
• Fresco: no trattamento termico e a pasta filata: la filatura allontana il lattosio
• Derivati essiccati: valori elevati

Limiti di furosina previsti dalla legge (Decreto del ministero del 2000)

Prodotto	Valore limite	Significato tecnologico
latte crudo e nel latte pastorizzato	8,6 mg/1000g	Aggiunta di latte in polvere o proteine di latte UHT a T < 80
mozzarella e formaggi freschi a pasta filata	12 mg/100g	Utilizzo di latte in polvere per la caseificazione (vietato per legge)

Caramellizzazione: (>100°)

A 100° disidrata