Qualità e Funzionalità di Latte e Derivati

QUALITA' LATTE TOTAL OUTLINE – (De Noni)

1. QUALITA'

 Qualità merceologica

Genuinità (presenza o meno di mprime ed ingredienti non dichiarati in etichetta o non consentiti)

o Tipicità

o Standard definiti

o Classi merceologiche, tecnologiche

o Parametri di processo idonei e non consentiti

o Qualità igienica (sicurezza d'uso=

o Qualità nutrizionale

o Qualità funzionale

o  Tecnologica

 Bioattività

 Markers molecolari

Di prodotto

o Di processo

o  Neoformazione: derivanti da reazioni indotte dal processo applicato

 Modificazione di nativi

 Principali problematiche analitiche

o

 Utilizzo di mp diverse dal latte liquido

 Origine (per legge EU determinata dallo step qualificante del prodotto).

 Mancata rispondenza all'eventuale denominazione di origine

2. LATTE ALIMENTARE

 Normativa

Definizione di latte crudo (853/2004)

o  ...Non riscaldato a più di 40 gradi o trattamento avente effetto equivalente

Definizione dei trattamenti termici nel regolamento 853/2004

o  Ricorda f0 value (= connessione tempo e temperatura)

 Obbiettivi ed effetti dei trattamenti termici del latte

Termizzazione (60°C x 15s)

o  O: ridurre la carica microbica (psicrotrofi sopratutto)

 E: nessun cambiamento irreversibile

Patorizzazione (72°c x 15 s)

o  O: distruggere i patogeni e ridurre la carica microbica

 E: minime alterazioni e pr batteriostatiche inalterate

Pastorizzazione a temperatura elevata (85°c x 15s // 120°C x 1-2s)

o  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 propr. batteriostatiche naturali.

Sterilizzazione UHT (135-150 x qlc secondo)

o  O: distruggere tutti i mo 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  O: uguale UHT

 E: forti cambiamenti irreversibili. Inattivati tutti gli enzimi

 Singificato dei binomi tempo-temperatura

Temperature alte per tempi brevi complicazione tecnologica giustificata per distruggere le forme

o microbiche e danneggiare il minimo il latte

Studi di cinetica

o  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

o

 Marker molecolari danno termico

Molecole termolabili naturalmente presenti nel latte (enzimi, sp, nucleotidi)

o Molecole di neo-formazione derivanti dal trattamento termico applicato (furosina, lisino-alanina,

o lattulosio)

Inattivazione enzimi endogeni del latte

o  Fosfatasi alcalina

 Lattoperossidasi

Molecole termolabili presenti naturalmente nel latte: sieroproteine

o  Interazioni con caseine --> coating delle micelle dopo denaturazione

 Denaturazione termica delle sieroproteine

 Sieroproteine solubili (L 169/89) % prot totali

 Crudo 18%

 pastorizzzato alta qualità 15.5%

 fresco past. 14%

 past elevata temp 11-14%

 b-LG solubile

 crudo 3000-3300

 Pastorizzato alta qualità 3000-3200

 fresco past >3000

 past alta temp >2300

Molecole di neoformazione derivanti dal trattamento termico applicato

o  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 FUROSINA

 Latte alimentare: 8,6 mg/100g prot

 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 aumentre la durabilità del latte (volte a ridurre la carica microbica)

o  Pastorizzazione a temperatura elevata (fino a 8 riduzioni decimali di batteri)

 Bactofugazione (1-2 riduzioni decimali soprattutto spore):

 Proceso fisico di separazione dei microrganismi, delle cellule somatiche e di parte

delle spore sulla base della loro densità, realizzato tramite centrifugazione (10.000

giri) 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 battteri, grasso ma non totalmente, e non passano

le cellule somatiche totalmente)

 Microfiltrazione con trattamento termico differenziato della crema

 Microfiltrazione del latte senza trattamento termico della crema

Invecchiamento del latte fresco pastorizzato

o  fenomeno biochimico che dipende da:

 Qualità igienico sanitaria del latte crudo ossia contaminazione batterica e carica

leucocitaria

 Conta molto: Temperatura di raccolta e trasporto del latte crudo

 Conta molto: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 b-caseina (attivatore del

plasminogeno nei leucociti che va ad attivare la plasmina presente nel

latte)

 Spore (la pastorizzaz non inattiva molte spore)

3. TECNOLOGIE DI FILTRAZIONE

 Sistemi operativi nel quale una o più pompe spingolo il fluido da filtrare su particolari membrane, sfruttando il

meccanismo di filtrazione tangenziale

Permeato: frazione di prodotto che attraversa la superficie della membrana

o Retentato: frazione residua concentrata costituita da molecole che non permeano la membrana in

o 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)

o pressione e temperatura di esercizio

o velocità di flusso e viscosità del fluido da filtrare

o

 Impiego nel settore lattiero-caseario

RO: de-idratazione di latte, siero e permeato da UF

o NF: usata quando è necessaria una parziale de-mineralizzazione di siero, latte, retentato UF o

o permeato UF

-2 -1

(10 , 10 micrometri):

UF

o  concentrazione delle proteine nel latte

 standardizzazione del contenuto proteico per formaggi, yogurt ecc.

-1 1

MF (10 , 10 micrometri)

o  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 piastre

o Spirale --> membrane alternate a spaziatori. Sistemi a stella per evitare l'uscita del permeato con

o l'effetto a cannocchiale

Fibra cava --> grandissimi superfici in poco spazio

o Tubolari --> MF

o

4. FORMAGGIO

 Indici di qualità per il latte da caseificare

Chimici

o  Elevato contenuto in caseina e grasso

 Più caseina ho più aumenta la resa, dopottutto la caseificazione è definibile come

processo di concentrazione della caseina

 Assenza di antibiotici

 Attitudine alla coagulazione presamica

Microbiologici

o  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

 Colstridium

 Anaerobiosi

 trigger

 redox basso

Igienici

o  Bassa carica leucocitaria

Genetici

o  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

(si sfruttano le diversità genotipiche delle proteine tra specie animali) es la k-caseina è diversa nel

o latte di vacca, bufala o capra (possiede una sequenze di AA diverse)

Elettroforesi (va a scovare diversità fra le Caseine)

o  marker: alfaS caseina

 limitazioni: non va bene per formaggi maturi, viene idrolizzata

Isoelettrofocalizzazione

o  marker: y2 e y3 caseine (prodotti di idrolisi delle caseine)

 limitazioni: nessuna

HPLC (va a scovare diversità fra le Sieroproteine)

o  marker: sieroproteine

 limitazioni: denaturazione termica

 Formaggi freschi a pasta filata

peculiarità: il processo di fabbricazione permette di utilizzare mp come cagliate, latte in polvere e

o 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 (formaggio in Italia solo solo da latte)

 Necessità di sviluppare un metodo analitco 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

o  MP: latte crudo

 decremazionazione per affioramento

 miscelazione latte mattino con latte sera affiorato

 Latte in caldaia di rame

 Migliore conducilibilità termica

 Delta T per minuto è ciò che influenza la crescita degli mo.

 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.

o  lavorazione in caldaia --> taglio, cottura, sineresi della cagliata 1 h 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)

o  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

o  GP e PR sono caratterizzati durante il loro processo di maturazione da una proteolisi elevata

e specifica come nessuno

 Proteolisi derivante da:

 Mo del sieroinnesto, enzimi com 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 grattuggiato: crosta non superiore al 18%.

 Crosta ha meno AA liberi (mo non crescono per la scarsa quantità di acqua e

maggiore presenza di sale)

 15% AA liberi delle proteine totali

 Caglio da OGM

Il caglio tradizionale

o  Preparazione di tipo enzimatico derivante dallo stomaco di vitello lattante. Si dilavano gli

stomaci con delle salamoie, per estrarre l'enzima chimosina (specifica idrolisi su k-caseina)

ma si estraggono anche pepsine.

 Bottiglie di caglio con indicata la forza del caglio e la proporzione tra chimosina e pepsina.

 GP e PR si usa caglio in polvere (100% chimosina)

 Formaggi a breve maturazione per accelerarla si favorisce un caglio con presenza di pepsina

per tagliare le proteine più velocemente

Prodotto da Kluyveromices lactis (lievito)

o  La sequenza di DNA codificante per la chimosina è stata ricavata da mRNA isolato dalle

cellulo del quarto stomaco del vitello lattante

 Per l'inserzione del dna in kluyveromice lactis è stato utilizzato un plasmide pUC18 da E.

coli

 La produzione di chimosina da K. Lactis avviene tramite fermentazione aerobica che viene

arrestata per abbassamento del pH

 Il terreno di coltura viene purificato tramite filtrazioni e concentrato per UF

 La soluzione finale di chimosina viene aggiunta di NaCl e sodio benzoato

NON può essere utilizzato in

o  Formaggi a denominazione

 Formaggi biologici

L'uso di caglio OGM deve essere dichiarato in etichetta

o Caglio OGM si distingue da quello naturale per presenza di solo isoenzima (3 in quello naturale)

o

5. BURRO

 Tipologie di creme utilizzabili nella produzione di burro

Crema affiorata

o Crema da centrifuga (da latte)

o Crema di siero

o  Da centrifuga

 Da GP e PR problema rame

 Qualità scarsa: riscaldato ecc

 Normativa

Residuo secco 2% così da distinguerlo dal batteroil + acqua

o reg e legge: il burro non deve contenere grassi diversi da quelli da latte --> necessità di sviluppare un

o metodo analitico in grado di riconoscere l'utilizzo di grassi estranei nella fabbricazione del burro

Burro tradizionale definito dal regolamento europeo: burro ottenuto unicamente dalla crema di latte

o

 GC trigliceridi

metodo degli acidi grassi non vanno bene perché influenzato dall'alimentazione dlle vacche

o Si valutano allora i triglicerdi: ogni picco è un pool di trigliceridi con un certo numero di carboni.

o Profilo caratteristico per ogni grasso

 Burro tradizionale metodo analitico per riconoscere la presenza di crema di siero

CMP A: si origina dal taglio della k-caseina (AA 106-169) e finisce nel siero. Si determina con HPLC

o e spettrometro di massa

 Grasso frazionato

Ottenuto per cristallizzazione frazionata del burro anidro fuso a seguito del raffreddamento

o Le diverse frazioni a differente punto di fusione vengono separate per centrifugazione o filtrazione

o sottovuoto

Altri metodi di frazionamento prevedono l'utilizzo di additivi tensioattivi che facilitano la separazione

o dei cristalli e solventi (acetone) che permettono una maggior differenzazione delle frazioni.

Utilizzati per la preparazione di grassi spalmabili e industria dolciaria

o  basso punto di fusione --> biscotti, per evitare la cristallizzazione del burro sulla superficie

 alto punto di fusione --> brioches, evitare l'untuosità

 Burro decolesterolizzato

Colesterolo nel burro: 250 mg/100g

o Distillazione

o  Frazionata

 Il grasso fuso viene gorgogliato sottovuoto con vapore che asporta composti volatili

e colesterolo

 E' possibile rimuovere fino al 93% del colesterolo

 Vengono tuttavia rimossi anche composti aromatici

 Il grasso decolesterolizzato viene quindi rilavorato a burro o ricombinato

 Molecolare

 Il grasso fuso fluisce in evaporatori a film a circa 250°C sotto alto vuoto

 E' possibile rimuovere fino al 75% del colesterolo

 Vengono rimossi anche composti aromatici

 Ricombinazione o rilavorato a burro

Estrazione con CO supercritica

o 2

 Miscelazione del grasso fuso con CO2 supercritica (200 bar / 80 gradi) consente di estrarre il

colesterolo

 E' possibile rimuovere fino al 90% del colesterolo con numerosi passaggi di estrazione (65%

con uno solo) data la bassa affinità tra co2 supercritica e colesterolo

 Viene rimossa anche parte della sostanza grassa con una resa finale del 90%

 Metodo che meglio preserva la qualità del grasso finale

Complessazione con b-ciclodestrine

o  Grasso fuso miscelato con 5-6% di ciclodestrine

 Esse hanno la capacità di complessare il colesterolo

 Il complesso viene fisicamente rimosso per distillazione

 Vengono parzialmente rimossi anche composti aromatici

6. YOGURT

 Standardizzazione del residuo secco

Concentrazione del latte fino a un massimo del 16%, oltre non va bene perché:

o  Diminuisce l'acqua libera

 Non è più efficiente il rapporto costi-tirar via acqua

 Trattamento termico

volto a denaturare le sieroproteine che interagiscono con la k caseina (formazione S-S), che tendono a

o idratarsi rendendo il coagulo di caseine più idrofilo con questo bel coating.

 Yogurt cremoso senza sineresi

trattamento termico che comporta la denaturazione delle sieroproteine, che in questo modo diventa