prof. De Noni Qualità Funzionalità Latte Derivati, Appunti di lezione

Qualità latte

Qualità

Qualità merceologica

• Genuinità (presenza o meno di materie prime ed ingredienti non dichiarati in etichetta o non consentiti)
• Tipicità o standard definiti
• Classi merceologiche, tecnologiche
• Parametri di processo idonei e non consentiti
• Qualità igienica (sicurezza d'uso)
• Qualità nutrizionale
• Qualità funzionale
• Tecnologica
• Bioattività
• Markers molecolari

Di prodotto

• Di processo
• Neoformazione: derivanti da reazioni indotte dal processo applicato
• Modificazione di nativi

Principali problematiche analitiche

• Utilizzo di materie prime diverse dal latte liquido
• Origine (per legge EU determinata dallo step qualificante del prodotto)
• Mancata rispondenza all'eventuale denominazione di origine

Latte alimentare

Normativa

• Definizione di latte crudo (853/2004)
• Non riscaldato a più di 40 gradi o trattamento avente effetto equivalente
• Definizione dei trattamenti termici nel regolamento 853/2004
• Ricorda f0 value (connessione tempo e temperatura)

Obbiettivi ed effetti dei trattamenti termici del latte

• Termizzazione (60°C x 15s)
• O: ridurre la carica microbica (psicrotrofi soprattutto)
• E: nessun cambiamento irreversibile
• Pastorizzazione (72°C x 15 s)
• O: distruggere i patogeni e ridurre la carica microbica
• E: minime alterazioni e proprietà batteriostatiche inalterate
• Pastorizzazione a temperatura elevata (85°C x 15s // 120°C x 1-2s)
• O: distruggere le forme vegetative, in certi trattamenti anche parte delle spore
• E: minimi cambiamenti irreversibili ma comunque in grado di favorire lo sviluppo del gusto di cotto. Inattiva le proprietà batteriostatiche naturali.
• Sterilizzazione UHT (135-150°C per qualche secondo)
• O: distruggere tutti i microrganismi e le spore
• E: evidenti cambiamenti irreversibili e sviluppo del gusto di cotto. Inattivati gli enzimi nativi ma non tutte le lipasi e proteasi batteriche
• Sterilizzazione in bottiglia (110-130°C per 30 minuti)
• O: uguale UHT
• E: forti cambiamenti irreversibili. Inattivati tutti gli enzimi

Significato dei binomi tempo-temperatura

• Temperature alte per tempi brevi: complicazione tecnologica giustificata per distruggere le forme microbiche e danneggiare minimamente il latte

Studi di cinetica

• Ea: energia minima per innescare una certa reazione
• q10: incremento di velocità che quella reazione ha per un aumento di 10 gradi
• Questi due parametri sono diversi per ogni reazione
• La distruzione batterica ha un q10 molto elevato rispetto alle reazioni chimiche

Marker molecolari danno termico

• Molecole termolabili naturalmente presenti nel latte (enzimi, proteine, nucleotidi)
• Molecole di neo-formazione derivanti dal trattamento termico applicato (furosina, lisinoalanina, lattulosio)

Inattivazione enzimi endogeni del latte

• Fosfatasi alcalina
• Lattoperossidasi

Molecole termolabili presenti naturalmente nel latte: sieroproteine

• Interazioni con caseine: coating delle micelle dopo denaturazione
• Denaturazione termica delle sieroproteine
• Sieroproteine solubili (L 169/89) % proteine totali
• Crudo 18%
• Pastorizzato alta qualità 15.5%
• Fresco pastorizzato 14%
• Pastorizzazione a elevata temperatura 11-14%
• b-LG solubile
• Crudo 3000-3300
• Past alta qualità 3000-3200
• Fresco pastorizzato >3000
• Alta temperatura >2300

Molecole di neoformazione derivanti dal trattamento termico applicato

• Furosina: indice della reazione di Maillard
• Ea molto bassa
• Tra uno zucchero riducente e gruppo amminico libero di un AA (glicazione). Lisina + lattosio
• Si generano composti di Amadori fino ad arrivare agli AGE's in fase avanzata

Metodo determinazione furosina

• Aliquota di campione idrolizzata a 110 gradi con HCl
• Si formano 3 composti in quantità stechiometriche precise tra cui furosina
• Dosaggio furosina semplice

Livelli FUR

• Latte alimentare: 8,6 mg/100g proteine

Lattulosio (galattosio + fruttosio)

• Epimerizzazione del lattosio (facilitata dall'alcalinità)
• Rapporto lattulosio-furosina nel latte sterilizzato: significato analitico
• Relazione lineare normalmente
• Shift verso destra (asse y lattulosio - asse x furosina) aggiunta latte in polvere
• Shift verso l'alto per aggiustamento pH di latte acidificato

Durabilità - shelf life

• Tecnologie per aumentare la durabilità del latte (volte a ridurre la carica microbica)
• Pastorizzazione a temperatura elevata (fino a 8 riduzioni decimali di batteri)
• Bactofugazione (1-2 riduzioni decimali soprattutto spore)
• Processo fisico di separazione dei microrganismi, delle cellule somatiche e di parte delle spore sulla base della loro densità, realizzato tramite centrifugazione (10.000 g) del latte.
• Rimosse le micelle caseiniche più grosse con conseguente riduzione del titolo proteico (0.1%), che fa un 3% di resa per un formaggio come il grana
• Microfiltrazione (2-4 riduzioni decimali)
• Effetto di esclusione (non passano batteri, grasso non totalmente e totalmente non passano le cellule somatiche)
• Microfiltrazione con trattamento termico differenziato della crema
• Microfiltrazione del latte senza trattamento termico della crema

Invecchiamento del latte fresco pastorizzato

• Fenomeno biochimico che dipende da:
• Qualità igienico-sanitaria del latte crudo ossia contaminazione batterica e carica leucocitaria
• Temperatura di raccolta e trasporto del latte crudo
• Tempo che intercorre tra mungitura e trattamento
• Asportazione fisica di batteri, spore e cellule somatiche
• Temperatura di conservazione del latte confezionato
• Pastorizzazione non è barriera termica per:
• Proteasi e lipasi di pseudomonas e leucociti
• Proteasi native e batteriche: proteolisi aspecifica su tutte le frazioni caseiniche
• Proteolisi specifica dell'enzima plasmina sulla β-caseina (attivatore del plasminogeno nei leucociti che va ad attivare la plasmina presente nel latte)
• Spore

Tecnologie di filtrazione

Sistemi operativi nel quale una o più pompe spingono il fluido da filtrare su particolari membrane, sfruttando il meccanismo di filtrazione tangenziale

Permeato: frazione di prodotto che attraversa la superficie della membrana

• Retentato: frazione residua concentrata costituita da molecole che non permeano la membrana in quanto di dimensioni superiori al diametro dei pori della membrana

Autonomia di lavoro più elevata della filtrazione convenzionale

• Prevenzione della polarizzazione della membrana (sporcamento progressivo)
• Possibilità di lavaggio CIP per ripristinare la capacità filtrante della membrana

Parametri fondamentali

• Caratteristiche della membrana in particolare cut-off (permeabilità)
• Pressione e temperatura di esercizio
• Velocità di flusso e viscosità del fluido da filtrare

Impiego nel settore lattiero-caseario

• RO: de-idratazione di latte, siero e permeato da UF
• NF: usata quando è necessaria una parziale de-mineralizzazione di siero, latte, retentato UF o permeato UF
• UF (10^-2, 10^-1 micrometri): concentrazione delle proteine nel latte
• Standardizzazione del contenuto proteico per formaggi, yogurt ecc.
• MF (10^-1, 10 micrometri): riduzione carica batterica nel latte scremato, siero, saline
• Scrematura del siero per produzione WPC e frazionamento proteine

Materiali membrane

• Configurazione delle membrane
• Piane: impaccate come gli scambiatori a piastra
• Spirale: membrane alternate a spaziatori. Sistemi a stella per evitare l'uscita del permeato con l'effetto a cannocchiale
• Fibra cava: grandissime superfici in poco spazio
• Tubolari: MF

Formaggio

Indici di qualità per il latte da caseificare

• Chimici
• Elevato contenuto in caseina e grasso
• Più caseina ho più aumenta la resa, dopotutto la caseificazione è definibile come processo di concentrazione della caseina
• Assenza di antibiotici
• Attitudine alla coagulazione presamica
• Microbiologici
• Bassa contaminazione da microflora anticasearia
• Presenza di batteri lattici
• Bassa contaminazione da sporigeni (contaminazione fecale)
• Gonfiore precoce
• Coliformi
• Propionici
• Batteri lattici etero-fermentanti
• Gonfiore tardivo
• Clostridium
• Anaerobiosi
• Trigger
• Redox basso
• Igienici
• Bassa carica leucocitaria
• Genetici
• Attitudine favorevole di razza e individuo
• Varianti genetiche della k caseina
• Ka e kb. La kb ha maggiore resa
• La pressione selettiva sulla kb determina anche una selezione sulla beta caseina A1

Riconoscimento dell'utilizzo di latte di vacca nella produzione di formaggi da latte di specie minori

• Elettroforesi marker: alfaS caseina
• Limitazioni: non va bene per formaggi maturi, viene idrolizzata
• Isoelettrofocalizzazione
• Marker: y2 e y3 caseine (prodotti di idrolisi delle caseine)
• Limitazioni: nessuna
• HPLC
• Marker: sieroproteine
• Limitazioni: denaturazione termica

Formaggi freschi a pasta filata

• Peculiarità: il processo di fabbricazione permette di utilizzare materie prime come cagliate, latte in polvere e proteine del latte senza eccessivo scadimento delle proprietà funzionali del prodotto
• La legge 138/74 vieta l'utilizzo di latte in polvere al latte destinato alla trasformazione casearia
• Necessità di sviluppare un metodo analitico in grado di riconoscere l'utilizzo in questi formaggi di latte in polvere
• Limite furosina nella mozzarella
• 12 mg/100 g sostanza proteica
• STG: 10 mg/100 g sostanza proteica
• HPLC della furosina

Caseificazione a Grana Padano

• Processo
• Materie prime: latte crudo
• Decremazionazione per affioramento
• Miscelazione latte mattino con latte sera affiorato
• Latte in caldaia di rame
• Migliore conducibilità termica
• Delta T per minuto è ciò che influenza la crescita dei microrganismi.
• Coagulazione
• Cottura fino a 53°C, taglio
• Stasi sotto siero (sineresi della cagliata)
• Acidificazione in fascera (48h)
• Fascera di teflon 24 ore
• Fascera bombata microforata
• Salatura (25 giorni)
• Saline
• Gabbie
• Maturazione (>9 mesi)
• ALP (attività della fosfatasi alcalina) nel Grana Padano.
• Lavorazione in caldaia: taglio, cottura, sineresi della cagliata 1 ora a 55°C
• Messa in fascera: gradiente di progressiva inattivazione centripeta dell'ALP
• Nel cuore della forma 55°C per 5h: inattivazione fosfatasi alcalina
• Nell'immediato sottoscalzo residua ALP (raffreddamento molto più veloce)
• Delta ALP tra esterno e interno del formaggio diviene indice di qualità: discrimina l'utilizzo di latte crudo o meno.
• Valore minimo di ALP fissato da una circolare MiPAF nel primo sottoscalzo di 300k mU/kg
• Lisozima (E 1105)
• Enzima in grado di lisare la parete cellulare dei gram +
• Estratto dall'albume d'uovo
• Limitano (non la evitano) il gonfiore tardivo nei formaggi a pasta dura. La gestione precedente è quindi comunque importante
• Essendo estratto dall'uovo deve essere riportato in etichetta come allergene
• Alternativa sono i nitrati, vietati in Italia

AA liberi

• GP e PR sono caratterizzati durante il loro processo di maturazione da una proteolisi elevata e specifica come nessuno
• Proteolisi derivante da:
• Microorganismi del sieroinnesto, enzimi con un sistema di taglio specifico proprio. Sieroinnesto tipico e solo di quella zona: impronta digitale
• 20% azoto presente sono AA liberi
• 35g proteine: 7g AA liberi su 100g
• Modello chemiometrico di PR e GP: profilo quali-quantitativo degli AA liberi
• Il livello di alcuni AA nel GR e PR ha un preciso significato analitico
• Formaggio grattugiato: crosta non superiore al 18%.
• Crosta ha meno AA liberi (microrganismi non crescono per la scarsa quantità di acqua e maggiore presenza di sale)
• 15% AA liberi del formaggio