Produzione latte

La produzione di latte

L’organo che produce il latte è la mammella. Nei bovini abbiamo 4 ghiandole mammarie che corrispondono ai 4 capezzoli, rispettivamente 2 anteriori e 2 posteriori. Ogni ghiandola prende nome di quarto (anteriore o posteriore) che sono separati tra di loro. I due quarti posteriori sono più grandi e di conseguenza producono anche più latte. Negli ovocaprini abbiamo 2 ghiandole che corrispondono a 2 capezzoli.

L’unica sostanza che è in grado di passare tra il sangue e il latte è l’acqua. Normalmente se nei primi schizzi di latte vi è la presenza di sangue vuol dire che forse uno degli alveoli si è rotto e che è iniziato il processo di infiammazione che porta alle mastiti.

Come mai il latte non esce? Perché c’è la prima barriera di natura chimica e meccanica. Per prima cosa la pressione interna alla mammella e quella esterna sono uguali (100 atm = barriera meccanica), inoltre ci sono i muscoli che contribuiscono a tenere chiusa la mammella. La barriera naturale invece è il tappo cheratinizzato, posizionato alla fine del canale del capezzolo, che però è molto delicato in quanto, dopo la mungitura, non si chiude immediatamente per circa 2 ore, quindi bisogna evitare che l’animale si corichi ed entri in contatto con le feci, per evitare che i patogeni penetrino all’interno della mammella.

Definizione del latte

Inteso come liquido secreto dalle ghiandole mammarie, definito come miscuglio chimico (in quanto presenta diverse nature chimiche: zuccheri, proteine, sali, lipidi…) e fisico (in quanto abbiamo diverse tipologie fisiche con cui si presentano gli elementi che compongono il latte). L’elemento più abbondante nel latte è l’acqua, insieme a lattosio, lipidi, proteine, sali minerali e zuccheri. Alcuni di questi costituenti si trovano in una soluzione, e quindi sono sciolti al 100% nell’acqua (nel caso del lattosio, delle vitamine idrosolubili e alcune porzioni di sali minerali). Altre sostanze sono in emulsione (rapporto tra sostanza grassa e acqua) e altre ancora sono in una soluzione colloidale, cioè uno dei 2 componenti è più grande e quindi attraverso la centrifugazione riesco a separare gli elementi (proteine e fosfato).

Le funzioni del latte sono diverse. Innanzitutto, deve soddisfare il bisogno e le esigenze nutrizionali del vitello. In questo caso la sua composizione varia leggermente in base alla tipologia dell’animale, infatti nel caso degli animali selvatici abbiamo poca quantità di latte, in quanto la lattazione è un momento pericoloso perché l’animale è vulnerabile, ma è molto proteico perché deve fornire al cucciolo le sostanze nutritive per poter fuggire/scappare nonostante le poche ore di vita. Inoltre, il latte deve fornire elementi con funzione fisiologica per il corretto sviluppo del cucciolo e come ultima funzione è fornire cibo per l’uomo attraverso il latte e i suoi derivati.

Acidità SH

Acidità SH: normalmente viene calcolata su 100 ml ma è meglio su 50 ml in quanto il risultato arriva ad essere più preciso. L’acidità SH è importante soprattutto per chi produce il formaggio. Infatti alla mattina il caseario aggiunge a 50 ml di latte un po’ di NaOH (sostanza basica) per far arrivare questa quantità di latte al pH di 8,5 che è quello ideale per fare il latte. Una volta appurato quanti grammi di NaOH ci vogliono (io so quanto ne hanno bisogno perché il latte quando raggiunge il pH 8,5 si colora) si aggiungono la stessa quantità, ovviamente in relazione alla quantità di latte che possiede.

In generale l’acidità SH indica la quantità di gruppi anionici (carica negativa) che sono presenti nel latte (la presenza di questi gruppi anionici è strettamente correlata all’acidità del latte). Un errato valore dell’acidità SH può influire sulla riuscita della forma di formaggio. Il latte è ipoacido se l’acidità è inferiore al 3,5%, ma in questo caso si avrà un coagulo molto lento, normo-acido se l’acidità si aggira intorno al 3,2-3,8% che è il valore normale per la produzione di formaggio, iper-acido se l’acidità è > a 38%, in questo caso la coagulazione è troppo veloce. Una causa che può aumentare il valore dell’acidità SH è la mal conservazione del latte a temperature errate.

Le proteine del latte

La caseina è la frazione proteica del latte che precipita a pH 4,6. Il 4,6 è il cosiddetto punto isoelettrico.

Sia la caseina che la sieroproteina, a loro volta, non sono frazioni omogenee (costituite da un solo tipo di proteina), ma risultano composte da diverse frazioni (macro-eterogeneità). Come mostrato in tabella, la caseina è costituita da 5 frazioni: la alfas1-caseina (si legge alfa-esse-uno-caseina), la alfas2-caseina, la beta-caseina, la kappa-caseina e la gamma-caseina, presenti nelle proporzioni riportate in tabella.

La proteina del siero è composta, principalmente, da 5 frazioni: la beta-lattoglobulina, la alfa-lattoalbumina, la siero-albumina bovina, le immunoglobuline e i proteoso-peptoni. Quattro delle caseine (alfas1, alfas2, beta e kappa) e due delle sieroproteine (beta-lattoglobulina e alfa-lattoalbumina) sono sintetizzate direttamente dalle cellule dell’epitelio ghiandolare della mammella.

La caseina gamma e i proteoso-peptoni originano dall’idrolisi della beta-caseina ad opera di un enzima proteolitico naturalmente presente nel latte, la plasmina. In particolare, i proteoso-peptoni (solubili a pH 4,6) corrispondono, per lo più, al frammento che va dall’amminoacido (AA) 1 al AA 28 e la gamma caseina (insolubile a pH 4,6) il frammento che da AA 29 a AA 199.

La plasmina, in condizioni normali, si trova, per lo più, in forma inattiva, sotto forma di plasminogeno. L’attivazione del plasminogeno a plasmina avviene in particolari condizioni fisiologiche (fine lattazione) o in caso di infiammazione della mammella (mastiti). Per quanto riguarda le sieroproteine non sintetizzate nella ghiandola mammaria (siero-albumina e immunoglobuline) la loro origine è ematica, derivano cioè dal circolo sanguigno.

La proteina, senza alcun dubbio, è il costituente più importante del latte, sia per il ruolo fisiologico-nutrizionale, che per l’importanza che riveste nell’industria di trasformazione.

Composizione di base del latte (Bovino)

La sostanza secca, a sua volta, è costituita da 4 componenti principali, presenti nelle quantità riportate nella figura: lattosio (disaccaride solubile); lipidi (sotto forma di globuli di grasso), proteina e minerali.

In media, 100 g di latte sono composti da 87,5 g di acqua e da 12,5 g di sostanza secca. La sostanza secca è composta da tutti i costituenti del latte che non sono acqua. Nelle slide successive verranno analizzati i 4 costituenti, evidenziandone le caratteristiche chimiche e strutturali, il ruolo fisiologico-nutrizionale e la loro importanza tecnologica nell’industria lattiero-casearia.

La determinazione della sostanza secca, sotto il profilo analitico, è piuttosto semplice. Si pesano 100 g di latte in un recipiente di porcellana; si mette il recipiente in stufa ad una temperatura di poco superiore ai 100 °C. A questa temperatura, tutta l’acqua del latte evapora e nel recipiente rimane solo la sostanza secca, per l’appunto. Dopo qualche ora, si estrae il recipiente e si determina il peso della sostanza secca.

La proteina del latte risulta essere composta, a sua volta, da due frazioni: la caseina e la proteina del siero (o sieroproteina). Per definizione, la caseina è la frazione proteica del latte che precipita (che forma un coagulo) quando il latte viene acidificato al valore pH di 4,6; la sieroproteina è la frazione proteica che rimane nella fase solubile del latte a pH 4,6. Si ricorda che il pH naturale del latte è di circa 6,6-6,7. La caseina che precipita a pH 4,6 viene definita caseina isoelettrica.

Il valore di pH 4,6 viene definito punto isoelettrico delle caseine. In generale, il punto isoelettrico di una proteina è il valore di pH al quale il numero delle cariche negative è uguale a quello delle cariche positive. Al punto isoelettrico, quindi, la carica netta della proteina è uguale a zero.

Sotto il profilo fisiologico-nutrizionale, la proteina fornisce al neonato amminoacidi essenziali (attraverso la sieroproteina che ne è ricca), calcio e fosforo in forma altamente assimilabile (grazie alla caseina), immunoglobuline (molto importanti per fornire immunità passiva al vitello nella fase colostrale), peptidi bioattivi (frammenti di proteina di pochi amminoacidi che vengono liberati nel corso della digestione e che svolgono un ruolo fisiologico importante per sviluppo del neonato).

Dal punto di vista industriale, il fenomeno della coagulazione della caseina rappresenta il punto centrale di tutti i processi di caseificazione e verrà trattato estesamente più avanti.

Latte crudo e trattamento UHT

Il consumo di latte crudo non è previsto dalla legge infatti noi non possiamo comprarlo ai supermercati, questo perché il latte crudo contiene dei patogeni che possono essere dannosi per l’uomo. Per latte crudo si intende un latte che non è stato sottoposto a nessun trattamento di qualsiasi tipo.

Quello più comune è quello UHT, cioè quel trattamento che prevede che il latte sia sottoposto per alcuni secondi a una temperatura pari a 140° evitando che il latte abbia delle variazioni nella struttura. Questo fatto è legato alla stabilità del latte, cioè significa che la parte proteica del latte all’interno di determinati intervalli di temperatura o in determinati trattamenti termici non altera la sua natura.

Composizione minerale del latte

I minerali presenti nel latte, espressi come mg/100 g di latte. Il latte è particolarmente ricco di calcio. Infatti, nei paesi occidentali, il fabbisogno giornaliero di calcio viene soddisfatto, in gran parte, dal consumo di latte e di prodotti derivati (si stima che negli USA più del 50% del fabbisogno giornaliero di calcio venga soddisfatto attraverso il consumo di prodotti lattiero-caseari).

Il sodio, il potassio e i cloruri sono presenti unicamente nella fase solubile del latte (sono al 100% sciolti nel latte). In questa immagine viene anche aggiunta il citrato che propriamente non è un minerale ma un composto organico, ma interagisce con i minerali e per questo è stato stechiometricamente messo in confronto con gli altri minerali.

Il calcio, il fosforo ed il magnesio, invece, sono ripartiti tra la fase solubile e quella colloidale vuol dire che entrano a far parte della struttura detta micella di caseina (associati alle caseine) del latte. La micella di caseina è la forma con cui questa proteina è presente nel latte e che descriveremo più avanti. In particolare, nella fase colloidale si ritrovano i 2/3 del calcio, la metà del fosforo e 1/4 del magnesio.

Tabella riassuntiva

Caratteristiche latte

• Densità latte: 1,032 kg/L. Si tratta di un valore estremamente costante che, tuttavia, varia in funzione della temperatura al quale viene misurato. Per uniformare e poter confrontare i valori, si riporta il valore della densità a 18 °C, utilizzando una particolare formula: Densità a 18 °C = densità letta ad una certa temperatura + [(temperatura di lettura – 15) x 0,0002]. Le sue variazioni, in passato, venivano utilizzate per stabilire se al latte era stata aggiunta acqua (il valore tende ad avvicinarsi a quello dell’acqua, pari a 1). È data del rapporto tra il peso e il volume.
• Punto crioscopico: al giorno d’oggi, per stabilire la frode da annacquamento si utilizza il punto crioscopico. Questo valore nel latte è pari a circa -0,525 °C. Se si aggiunge acqua, questo valore tende ad avvicinarsi allo zero. Il punto crioscopico del latte dipende dal contenuto delle sostanze che si trovano allo stato solubile nel latte, quindi lattosio e sali minerali che si trovano nella fase solubile del latte (non quelli allo stato colloidale).
• pH latte: 6,68. È un parametro di riferimento, in condizioni normali tende a variare pochissimo. Una sua variazione, anche minima, è indice che il latte è probabilmente alterato: se aumenta (oltre 6,7-6,8) è molto probabile che il latte sia stato raccolto da una mammella infiammata (mastite). Se si abbassa (meno di 6,5) probabilmente si è avuto uno sviluppo eccessivo della flora lattica banale del latte che ha determinato la formazione di acido lattico (per fermentazione del lattosio) e, di conseguenza, l’abbassamento del pH.
• Acidità titolabile: corrisponde alla quantità di soda 0,1 N necessaria per far virare 50 mL il latte cui è stato aggiunto l’indicatore fenolftaleina (che ha un punto di viraggio a pH 8,5; l’indicatore è una sostanza chimica che cambia colore in funzione del pH. Il passaggio da una colorazione ad un’altra viene definito viraggio; il pH cui avviene il viraggio viene definito punto di viraggio) il valore che si ottiene è direttamente proporzionale al numero di anioni presenti nel latte. Gli anioni presenti nel latte sono, principalmente, i gruppi fosfato delle caseine. Di conseguenza maggiore è il valore dell’acidità titolabile, maggiori sono i gruppi fosfato, maggiore è il contenuto di caseina, migliori saranno le caratteristiche di coagulazione del latte. Tuttavia, oltre un certo limite (maggiore a 3,80 °SH/50 mL) il latte viene definito iperacido e presenta caratteristiche di coagulazione presamica tendenzialmente peggiori rispetto ad un latte normoacido (con valori compresi tra 3,20 e 3,80 °SH/50 mL). Se il valore dell’acidità titolabile è inferiore a 3,20 °SH/50 mL, il latte viene definito ipoacido e, molto probabilmente, è povero di caseina e quindi poco adatto alla caseificazione.

Ricorda: il pH è definito come il negativo del logaritmo della concentrazione degli idrogenioni. Si misura con il potenziometro (pH-metro) o con indicatori.

I valori considerati ottimali per il pH sono: 6,65 – 6,75.

L’acidità titolabile (o acidità °SH) dà indicazioni sulla ricchezza del latte nei suoi componenti, ed inoltre può testimoniare una avvenuta acidificazione del latte stesso.

Essa dipende prevalentemente dai contenuti di caseina, di minerali e di acidi organici presenti originalmente e prodotti per fermentazione.

I valori considerati ottimali per l’acidità sono: 3,20 - 3,80 °SH/50ml.

Il lattosio

Il lattosio, contenuto 4,9 g/100g, stato fisico: in soluzione vera e propria. È un dimero formato da glucosio e galattosio (che a loro volta sono due epimeri: diversa formula di struttura, ma la stessa forma bruta, cioè hanno lo stesso numero di atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno) ed è il principale zucchero del latte.

La sua funzione nutrizionale è quella di fornire energia, sotto forma di zucchero, al neonato/cucciolo. Dal punto di vista fisiologico, il lattosio e i sali minerali solubili sono i costituenti del latte che ne determinano il volume. Maggiore è la quantità di lattosio prodotta dalle cellule dell’epitelio ghiandolare, maggiore sarà la quantità di acqua richiamata, per effetto osmotico, dal sangue, maggiore il volume di latte prodotto. In generale, per produrre 1 litro di latte, devono circolare all’interno della mammella 400 l di sangue.

Sotto il profilo patologico, il contenuto di lattosio è un ottimo indicatore dello stato sanitario della mammella. In condizioni normali, di quarto sano, il suo contenuto, di circa 4,9 g/100g, è poco suscettibile di variazioni (tra 4,8 e 5,0). In caso si abbassi a 4,7-4,5, è molto probabile che il quarto dal quale è stato raccolto quel latte sia infiammato (mastite).

Il lattosio è sintetizzato da un enzima preciso che si chiama lattosio-sintetasi. Il lattosio viene sintetizzato direttamente dalle cellule dell’epitelio ghiandolare mammario. In particolare, per sintetizzare una molecola lattosio, le cellule dell’epitelio ghiandolare prelevano dal circolo sanguigno due molecole di glucosio. Una di queste viene «epimerizzata» a galattosio. L’enzima lattosio sintasi catalizza la condensazione di una molecola di glucosio e di una di galattosio per dare origine al lattosio. L’enzima lattosio sintasi è formato da due subunità. Una delle due subunità è una proteina del siero (le proteine che rimangono in soluzione quando il latte viene acidificato a pH 4,6), la alfa-lattoalbumina.

Così come c’è un enzima preciso per produrre il lattosio, c’è un enzima che serve per separare i due componenti del lattosio (glucosio e galattosio con la produzione di acqua). Questo enzima è la lattasi che catalizza la reazione enzimatica. La lattasi è un enzima in grado di scindere il lattosio in glucosio e galattosio.

Normalmente, questo enzima è presente nelle pareti intestinali dei lattanti e garantisce la digeribilità del lattosio assunto attraverso l’allattamento. Nella maggior parte della popolazione mondiale (in particolare nelle zone in cui il latte non è più un elemento fondamentale della dieta adulta) la produzione di questo enzima si riduce drasticamente. Ciò genera incapacità di digerire il lattosio e, quindi, intolleranza a questo zucchero. Per cercare di ridurre il più possibile la presenza di lattosio, sono stati recentemente ideati e commercializzati prodotti a base di latte pretrattato con la