IL Latte, aspetti chimico fisici PDF

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legislazione, analisi e qualità del latte...

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IL LATTE

" prodotto derivante dalla mungitura regolare,completa ed ininterrotta di animali in buono stato di salute e in corretta lattazione". Esistono una serie di disciplinari, a livello nazionale esiste il piano nazionale che riporta il numero minimo di analisi da effettuate sul latte vaccino, piuttosto che sulla carne, nel quale si va a misurare la presenza di metaboliti o di farmaci nell'alimento destinato al consumo diretto. In una vacca da latte che viene trattata con antibiotici, è prevista un'interruzione della produzione del latte; i tempi variano in base alla farmacocinetica. Per fare davvero un controllo efficace bisogna disporre di 2 tipologie di test: test rapidi di pre-screening che consentono di gestire un numero alto di animali. Devono garantire eventuali falsi positivi ma non falsi negativi---->esempio: Faccio 100 campioni, su 10 sembra ci possono essere antibiotici. Questi 10 vanno analizzati a un livello di indagine più accurato che richiede tempi lunghi. Si vede che solo 8 sono reali, gli altri 2 erano falsi positivi. Se il metodo mi da falsi negativi è una cosa che non si può avere: è meglio avere qualcosa in più da confermare che qualcosa in meno che non viene analizzato. FATTOTI CHE INFLUENZANO LA QUALITA’ DEL LATTE   

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TECNOLOGICI: Le prime frazioni delle mungiture rispetto alle ultime hanno concentrazioni diverse: per avere una produzione simile del latte bisogna miscelare il latte tutta la giornata. GENETICI: le vacche da latte sono molto selezionate in modo tale da produrre un quantitativo/ qualitativo sufficientemente STATO FISIOLOGICO/ SANITARIO: importante in quanto se questo è affetto per esempio da mastiti comporta un cambio del PH. Si può valutare se il latte è stato raccolto in buon stato di salute dell'animale solo guardando il PH. PH che tende verso l'alcalinità, > 6.8 è spesso associabile a mastiti. PH troppo acido, < 6.5 indica una carica microbica troppo alta, che ha degradato il lattosio, ha prodotto acido lattico abbassando il PH. ALIMENTAZIONE: è importante per esempio nei formaggi dop, a lunga stagionatura, (grana padano e parmiggiano reggiano), dove questo è un requisito stringente. L'alimentazione dell'animale incide molto sulla composizione della frazione lipidica, quindi sull'aroma, sulla nota del prodotto. (il latte ottenuto per la produzione di questi formaggi deriva da animali che si alimentano con foraggi freschi). Questa nota aromatica finale è data soprattutto dalla concentrazione degli acidi grassi a corta catena che sono tipici in funzione dell'alimentazione. AMBIENTALI: condizioni di stress (climatiche) comportano modificazioni nella composizione del latte

Latte di Alta Qualità: % superiore di proteine e grassi ; lattosio costante. Oltre alla qualità microbiologica. Ceneri (Ash) o sali minerali che contengono calcio. Il latte di fatto è un sistema complesso e deve risultare un prodotto omogeneo.

E’ contemporaneamente una soluzione vera, una soluzione colloidale, un'emulsione, (dispersione di grasso in acqua), una sospensione della parte corpuscolare più grossa (macrostrutture:cellule e microrganismi).

Il latte conforme per legge deve avere dei requisiti chimico-fisiche di riferimento e qui in tabella ci sono le principali:

Punto di congelamento e Densità sono proprietà fisiche intrinseche, danno un’ idea della diluizione del latte: se è diluito queste due misure cambiano/ ci sono più indici che ce lo indicano. (se il pH non è quello giusto si va a diluire per rientrare nei parametri). Il contenuto proteico definisce la qualità; il residuo secco magro è indice di diluizione se troppo basso. Si va a vedere la presenza di sostanze inibenti nell'organismo, quindi con funzione antibiotica. Poi si cerca anche contaminazione da tossine di origine naturale, da mangimi e cereali, (contaminati da funghi /Micotossine). Non tanto l'afotossina di partenza ma il prodotto di trasformazione metabolica in vivo che avviene nell'animale. Queste eventuali tracce di contaminante deve star al di sotto certi valori. Ricordiamoci che il concetto di contaminazione zero in campo analitico non esiste. Infine la componente microbica va a valutare la qualità del latte. In questa tabella, a confronto diversi tipi di latte: in fondo nell'ultima colonna è riportato il tempo di raddoppio di peso in giorni del nascituro. latte umano 180 giorni; vaccino 50; ovino 15 giorni. Questa differenza è dovuta in buona sostanza alla composizione del latte. < tempo di raddoppio > la quantità di proteine (principi primari della crescita dei piccoli) latte umano 1,3% di proteine, vaccino ne ha quasi il triplo circa, il latte pecorino circa 5v/umano.

Quando si usava il latte vaccino per maternizzare il latte dei bambini nella prima infanzia, si diluiva almeno di una volta e mezzo perchè la carica di proteine era eccessiva. Negli ospedali pubblici vi è il divieto della sostituzione del latte materno delle neo mamme con il latte in polvere, perchè si rischia di indurre un consumo di latte in polvere senza necessità: l'allattamento al seno che ha una serie di vantaggi e benefici. Allattando con il latte materno si riduce tutta una serie di incidenze di allergie anche negli anni successivi del bambino, < rischio di sovrappeso in giovane età e in più la produzione del latte materno cambia dai primi giorni nel corso del tempo in composizione chimiche. Ora il latte vaccino/svezzamento ha proteine ad alto potere di allergenicità; nei bambini soprattutto più critici si tende ad utilizzare altre matrici (soia). Oggi latti maternizzati a partire dal riso (Nestlè)

LEZIONE 20/11/2018 CARATTERISTICHE IN TERMINI DI ORGANIZZAZIONE DI UN SISTEMA COMPLESSO: Da dove ha origine la componente lipidica del latte? Prodotta dalla ghiandola mammaria, le gocce lipidiche vengono sintetizzate nella cellula migrano verso la superficie. Essendo non idrosolubili sono inglobati in estroflessioni e riversati all’esterno, li fa fuoriuscire all'interno del latte. I globuli di fatto sono rivestiti da una membrana cellulare. La composizione del grasso cambia in funzione dell'alimentazione dell'animale. Da cosa è composta la membrana del globulo: nel latte ci sono già agenti emulsionanti che garantiscono la stabilità del sistema anfipatico, sia nel latte sia nel burro. (fosfolipidi di membrana, monogliceridi e di gliceridi). I trigliceridi tipici sono caratterizzati dalla presenza di almeno un 10% di acidi grassi a media e corta catena; negli alimenti normalmente abbiamo acidi grassi a lunga catena (eccezione cocco). Non solo latte vaccino, anche altri latti. I globuli sono di dimensioni variabili, dai 2 ai 10 um; anche le proteine sono organizzate in strutture sferiche, ma di dimensioni più piccole, infatti anche le caseine formano dei globuli, ma di dimensioni più piccole. I globuli di maggiori dimensioni sono % inferiori rispetto ai globuli piccoli. La presenza di globuli di dimensioni maggiori non aiuta a mantenere omogeneo il sistema- latte, favorisce l'aggregazione lipidica e quindi la tendenza alla separazione, all'affioramento del grasso, per cui si interviene con mezzo fisico per ridurre le dimensioni del globulo. LA COMPOSIZIONE LIPIDICA: Una caratteristica è la presenza di acidi grassi a corta catena; numero molto alto di acidi grassi ,più di 125 ac.grassi diversi; I più importanti circa 20 si suddividono in volatili e non, solubili e insolubili, monoinsaturi, polinsaturi non coniugati. Se sommiamo quelli le percentuali di quelli a corta catena (volatili solubili) e di quelli a media catena (volatili insolubili) si va oltre il 10%.

Palmitico, 25-30%, (acido grasso saturo da non assumere molto); non è molto ricco di ac.grassi insaturi, quello più -abbondante è l'oleico (23%) e tracce degli altri. I globuli piccoli sono l'80%;il 90& dei lipidi è nei globuli medi.

Processo di omogeneizzazione: prima della pastorizzazione, il latte subisce attraverso un processo fisico la rottura di questi globuli (soprattutto quelli grandi). Si rompe la membrana e dal globulo grande si producono alcuni globuli più piccoli. Il processo avviene all'interno di un sistema di tubi in acciaio inox, sotto pressione. Il latte non può subire alcun trattamento chimico, solo trattamenti fisici.

IL LATTE MATERNO Cosa abbiamo di diverso in questo latte? > quantità di acidi polinsaturi rispetto al vaccino; < quantità di ac.grassi della serie omega 3, EPA e DHA (rispettivamente 0.12-0.3% - 0.3%, importanti per lo sviluppo del sistema nervoso del bimbo). L'acido butirrico (corta catena) è assente, e riduce il rigurgito nel neonato; Palmitico legato in 2 nel glicerolo migliora la capacità emulsionante, migliora l'assorbimento. I saponi del latte vaccino: gli ac. grassi liberi in un ambiente che non è più acido possono dar luogo dar luogo ad interazioni bivalenti e formano sali insolubili con il calcio. Fenomeno di riaffioramento: è volutamente ridotto con i trattamenti fisici. Peptici e ioni legano ai globuli favorendo riaffioramento. Il latte materno dà luogo ad una soluzione colloidale: la frazione proteica del latte è caratterizzata da caseine, sieroproteine, alfa-lattoglobulina, beta-lattoalbumina . ci sono proteine con funzione antimicrobica (nel vaccino sono trascurabili): lattoferrina e lisozima

proteine nel latte umano circa 1/3 rispetto al latte vaccino < contenuto di caseine >contenuto di sieroproteine rapporto sieroproteine : caseine è circa 6:4 vaccino rapporto caseine:sieroproteine è 8:2 IMPORTANZE DI QUESTE PROTEINE NEL LATTE: Dal 1994 legge che impone in tutte le strutture pubbliche ospedaliere di non pubblicizzare il latte in polvere perché le differenze sono tali per cui deve essere preferito l'allattamento al seno.

le sieroproteine sono proteine a più elevato valore nutrizionale (I.C./V.B. superiore rispetto caseine) miglior bilanciamento in termini di AA essenziali e miglior digeribilità complessiva. Le caseine nel latte vaccino danno coaguli a ph acido nello stomaco più facilmente rispetto alle sieroproteine: perché il punto isoelettrico delle caseine è intorno a 4.6 quindi a ph acido nello stomaco le caseine precipitano e formano coaguli aggregati difficili da digerire; nelle sieroproteine il punto isoelettrico è a ph più basso, quindi la tendenza alla precipitazione è inferiore. La lattoferrina (assente nel latte vaccino) è una proteina che rende il FE più biodisponibile per l'assorbimento; < l'uso da parte dei batteri (effetto antimicrobico con azione diretta) è sieroproteina. Nel latte materno abbiamo una quota importante di immunoglobuline che sono proteine sieriche, assenti nel latte vaccino. ORGANIZZAZIONE PROTEICA: Queste proteine sono organizzate in micelle,in funzione del PH Le micelle sono costituite da  proteine: 92-94%  8-6% gruppi fosforici, molecole con gruppo prostetico costituito da gruppi fosforici e in alcuni casi da residui glicosilici (solo per la K proteina), sali, calcio che lega il gruppo fosforico. si stima che 1/3 del calcio legato proteine (micelle-caseiniche), 2/3 in soluzione. Proteine dominanti sono le alfa e beta caseine, mentre una piccola aliquota è rappresentata dalla K. rapporto 3 : 1 : 3 : 1 alfa1 alfa2 beta K. ( Alfa e beta lipofile mentre la K no.) La stabilità del sistema latte è modulabile cambiando il ph, la concentrazione di citrato o di calcio: quindi modulata da fattori esterni. Le micelle sono strutture sferiche che sono costituite a loro volta da piccole strutture sferiche che si legano tra di loro e le dimensioni vanno dai 15nm per le submicelle da 50 a 300 per le micelle. Abbiamo una submicella in alto a sinistra: l'aggregazione di più submicelle porta alla formazioni di una micella. (figura slide 20) le submicelle che costituiscono la struttura più grande finale non hanno tutte la stessa composizione proteica: - alfa e beta predominanti, fosforilate, il gruppo fosforico normalmente è legato alla fosforilserina - due k caseine con residui di gruppi glicosilici (trisaccaridi che conferiscono idrofilicità).

Le submicelle più ricche di k caseina si dispongono sulla parte più esterna della struttura micellare e garantiscono l'interazione con l'acqua; infatti si dice che la proteina k è una proteina colloidale protettrice, cioè garantisce la stabilità di un sistema colloidale Come fanno a stare insieme tra di loro le submicelle?  PH  calcio  gruppi fosforici piccole quantità di calcio possono favorire la solubilità di un sistema complesso. Il ph del latte è tra 6.5-6.8: abbiamo un certo numero di gruppi fosforici con carica- disponibile, che sono in grado di legarsi con il Ca2+, far da ponte attraverso legame ionico. 1. L'ottenimento dei formaggi va ad alterare questo sistema: < ph < numero di cariche negative e viene a perdersi il legame con il calcio..si ottiene una cagliata friabile. 2. giocare sulla k caseina per via enzimatica: staccare una parte della molecola che lega il trisaccaride, quindi è come togliere il rivestimento esterno polare alle micelle, che diventano lipofile in acqua, si addensano e precipitano. Alla base della produzione di formaggi c'è un disassemblamento che altera la struttura. caseine : valore biologico < sieroproteine punto isoelettrico di 4.6 quindi meno acido rispetto sieroproteine e sono termostabili organizzazione globurale, irregolare, contengono prolina ed idrossiprolina (imminoacidi, struttura random). Normalmente le proteine globulari sono più resistenti ai trattamenti termici: la resistenza è data dall'organizzazione spaziale e dal tipo di AA presenti (es.proteine ricche di AA solforati sono più termolabili, perchè sono più suscettibili all'ossidazione).

Nel caso della k caseina, quando vogliamo intervenire sulla solubilità della proteina e indurre la coagulazione si usano degli enzimi specifici che sono gli enzimi proteolitici che vengono aggiunti al latte per favorire la formazione della cagliata: coagulazione enzimatica o presamica. Sono presenti in tracce:  le casomorfine, che hanno una blanda azione "oppioide simile", peptidi bioattivi, prodotti di idrolisi delle caseine;  alfa e beta lattorfina (che derivano dalle sieroproteine) bioattive, azione "oppioide simile".  peptidi emulsionanti, in base alla presenza dei quali ci sono latti che spumeggiano di più: per garantire la stabilità della schiuma (sistema bifasico gas in un liquido). Esistono anche dei peptidi nel latte e nei formaggi che durante la stagionatura vanno incontro ad idrolisi e si formano peptidi con azione ipotensiva. LA CARICA MICROBICA: Il latte contiene naturalmente microrganismi, batteri lattici. E’ un prodotto difficile da conservare e necessita di basse temperature.  diversa distribuzione del latte (gradiente nord-sud) correlata alla % di intolleranti al lattosio:  % > dove non si consuma latte  popolazioni geneticamente intolleranti al lattosio. vediamo cosa succede dopo 1 e 2 giorni: - se T° 4°C, dopo 24 h carica microbica è inalterata fino a 48h; - se T° 10°C, dopo 24h sale di 1 ordine di grandezza dopo 48h sale di 2 ordini di grandezza; - se T° 15°C, dopo 24h sale di 3ordini di grandezza. La temperatura è fondamentale per lo sviluppo microbico:  I produttori sono dotati di frigoroferi T 4°C dove il latte appena munto è stoccato alla raccolta;  il latte arriva alla centrale dove è stoccato nei silos in acciaio inox.  in attesa del trattamento termico è sottoposto ad analisi per il controllo qualità. In etichetta latte fresco pastorizzato solo se ha subito un solo trattamento termico entro 48h dalla mungitura, perchè se tenuto a 4°C la carica dopo 48h è zero e può essere considerato fresco. Per fare lo yogurt e ottenere una cagliatura (separazione della parte liquida dalla solida) si lascia a T > 4°C, si induce lo sviluppo della carica microbica e quindi i processi di fermentazione. Il latte fresco non trattato non è in commercio, perchè difficile da gestire la crescita microbica. Per essere messo in commercio deve subire trattamenti termici di risanamento, dove il primo obiettivo è il risanamento dall'eventuale presenza di microrganismi patogeni, garantendo la sicurezza d'uso attraverso un trattamento il più blando possibile ma sufficiente ad eliminare eventuali rischi. Con le tecnologie di ultima generazione si vuole ottenere:  la massima letalità delle forme microbiche  la massima inattivazione enzimatica  minima alterazione chimico-fisica  massima conservazione nel tempo dell’igiene e della freschezza Negli anni si sono studiati processi molto veloci, a temperature alte, ma per tempi brevi: HIGH TEMPERATURE - SHORT TIME (nell'ordine di 2-3 secondi, fino a 15 secondi). Si associa, in fase successiva, tecnologia a freddo: processi di filtrazione che rimuovono la carica microbica, tale da intrappolare i microrganismi che sono macrocellule che si separano facilmente. Nel latte,viene fatta una microfiltrazione; ad oggi viene fatta a freddo e accoppiata al trattamento termico (perchè da sola non garantisce che i microrganismi muoiano del tutto).

tempo in ascissa e la temperatura in ordinata; sono distinti: un processo di pastorizzazione, UHT indiretto e diretto, sterilizzazione (richiede un riscaldamento per più minuti). Pastorizzazione: arriva a 72-73°C per 20 sec, perchè a quella T i microrganismi presenti sono sensibili, termolabili, e se ne garantisce l'eliminazione. Con carica microbica abbastanza elevata non bastano 72-73°C e bisogna alzare. Il latte arriva dai silos, entra in centrale in un sistema a circuito chiuso per evitare contaminazione esterna; entra nel sistema, e parte da una temperatura di 4°C circa. Poi rapidamente > la T° (in meno di un minuto), si raggiungono i 73°C per 18-20 sec. Dopo di che il latte si raffredda. Il latte fresco pastorizzato deve essere conservato in frigo. UHT si conserva fuori frigo finchè è chiuso perchè il ciclo termico arriva a 138-142°C per 3 sec. Si distinguono un ciclo diretto e uno indiretto. Per arrivare a T 142°C in pochi secondi, si mette a contatto diretto con un getto di vapore che attraversa il latte. Fino a 60 sec subisce un ciclo simile alla pastorizzazione, dopo ha un'impennata e poi scende. UHT indiretto, il sistema liquido riscaldato non è a contatto diretto,è separato da una superficie in acciaio inox. Per arrivare a 140°C in pochi sec, bisogna riscaldare il latte prima. Quindi il ciclo termico è rapido, si ha un'accelerata e poi si raffredda. In commercio non si trovano distinzioni tra diretto e indiretto. Oggi in commercio c’è una via di mezzo tra il latte fresco e UHT che ha shelf life di un mese ( il latte fresco dura 1 settimana, l'UHT 3 mesi); il trattamento termico prevede un riscaldamento termico di 10 sec. a 120°C. La sterilizzazione prevede diversi minuti di riscaldamento. Per riassumere: viene portato dai camion, viene fatto un prelievo e delle analisi (prima possibile), per capire se è adatto alla centrale oppure no; viene campionato il latte: si deve rimescolare con delle pale per garantire un'adeguata distribuzione della parte lipidica (altrimenti il campionamento non è corretto). Poi vengono fatte analisi microbiologiche e sulla percentuale di nutrienti (si fanno in 30 sec), con il Milkoscan che consente di sapere immediatamente la quantità di proteine, grassi, carboidrati, sali minerali. La quantità di grassi e proteine è importante per decidere la destinazione, per capire se è fresco pastorizzato o alta qualità. Mantenuto a T 4°C (meglio 2-3°C), poi messo nei silos coibernati; poi entra nel ciclo produttivo e comincia a scaldarsi leggermente.

Prima di andare al cuore dell'impianto (dove avviene il trattamento termico alla T massima di 73°C per la pastorizzazione), subisce il processo di omogeneizzazione: convogliato in maniera forzata nei tubi di acciaio inox per favorire la rottura dei globuli grossi di grasso e la formazione di globuli più piccoli.

Perchè si fa? La componente lipidica, tende ad aggregarsi, può intrappolare microrganismi che saranno protetti dal contatto termico. (per garantire migliore efficienza processo di risanamento) Poi passerà su piastre che distanziano tra loro 1 mm, quindi deve essere un film omogeneo. La parte lipidica quindi deve essere trattata prima. Più è omogeno meglio è, perchè passi in queste piastre riscaldate a 73°C per 18-20 sec; dopo che è passato nello stassaniz...