tecnologie di trasformazione del latte ---1

TECNOLOGIE DI TRASFORMAZIONE
DEL LATTE ---1°
Luciano NETTUNO - ASL Napoli 1 Centro - Servizi Veterinari
LATTE: COMPOSIZIONE MEDIA %
3%
4%
1%
5%
Acqua
Glucidi
Lipidi
Protidi
Sali minerali
87%
Il latte prodotto da diversi animali
Acqua%
Grasso%
Proteine%
Lattosio%
vacca
pecora
capra bufala
donna
87,5
81,3
86,9
84,5
87.9
3,6-4,5
4,5-7,5
3,7-4,3
7-9,6
3.8
2,8-3,3
4,6-6
3,1-4,5
3,5-5,7
1.6
4,9
4,1
4,3
4,8
6.5
Soluzione vera
glucidi, sali
minerali,
vitamine, gas
Emulsione
grassi, vitamine
liposolubili
Soluzione colloidale
protidi,
fosfati
Sospensione
cellule,
microrganismi
COSTANTI DEL LATTE (vaccino)
•
•
•
•
•
Ph: 6,6 - 6,8
Punto di congelamento:-0,520; -0,565°C
Punto di ebollizione:
Residuo secco magro: >8,50%
Peso specifico (a 15°C): 1,028; 1,033 g/ml
Coagulo
Coagulo
Siero
di latte
Latte scremato
Latte crudo
crema
crema
crema
crema
Composizione media del latte vaccino
Classe
% nel latte
ACQUA
LIPIDI
87,1
3,8
PROTEINE
3,31
Costituenti (% di ogni classe)
TRIGLICERIDI:
DI e MONOGLICERIDI
FOSFOLIPIDI (lecitine etc.)
CASEINE (
SIEROPROTEINE
LATTOGLOBULINA
LATTALBUMINA
PROTEOSO-PEPTONI
IMMUNOGLOBULINE
SIERO ALBUMINE
AZOTO NON PROTEICO
95-96
1,452
0,6-0,8
76-86
18
8
4
3,5
1,6
0,9
6
Composizione del latte vaccino
Classe
LATTOSIO
SALI
PIGMENTI
VITAMINE
% nel latte
5,06
0,73
Costituenti (% di ogni classe)
K2O; Na2O; CaO; MgO
Fe; Cu; Zn; Mn ….
Tracce di Al; Co; ….
basi
P2O5; Cl; SO3
Acido citrico
acidi
I; F; Li
Caroteni, xantofille, riboflavine
Liposolubili: A; D; E; K
Idrosolubili: C; B1;B2; B6;B12; niacina
biotina; inositolo; colina;
acido p.ammino benzoico
Composizione del latte vaccino
Classe
ENZIMI
VARI
% nel latte
Costituenti (% di ogni classe)
Aldolasi, amilasi, lipasi, esterasi,
catalasi, perossidasi, fosfatasi
alcalina., fosfatasi acida,
lisozima, lattasi etc.
GAS, CO2, N2, O2, Urea,
Ammoniaca etc., Costituenti e
frammenti cellulari, Leucociti,
Batteri
•
Immediatamente dopo la mungitura, è
necessaria la refrigerazione, che limita la
moltiplicazione microbica (30°C
4°C nel
minor tempo possibile).
•
La conservazione a 4°C non deve perdurare
per molto tempo (24/36 h) data la possibilità di
sviluppo di flora psicrotrofa (Pseudomonas,
Enterobacter, Flavobacter)
Termizzazione - pastorizzazione
•
<68°C x 15’’ = termizzazione (fosfatasi + )
•
>71,7 x 15,5’’ = Pastorizzazione alta o “HTST” (fosfatasi -)
•
>85°C x 14’’ = flash pasteurization (fosfatasi -)
•
>135°C x 1’’
= trattamento UHT (fosfatasi e perossidasi -)
Sterilizzazione
• a 2 stadi (latte autoclavato)
• 130°C per pochi secondi, poi omogeneizzato,
imbottigliato e sottoposto ad un nuovo
trattamento di sterilizzazione (120°-130°C per
15-20 minuti). Shelf-life di 180 gg.
• UHT
• fino a 140-150°C per pochi secondi (Tale metodo
può essere di tipo diretto o indiretto a seconda che
il prodotto sia o meno a contatto diretto col vapore)
a cui segue il confezionamento in sterilità.
Shelf-life di 90 gg.
LATTOSIO: COMPORTANENTO ALLE ALTE
TEMPERATURE
• 175 °
: imbrunisce - caramellizza
• > 150 ° C : ingiallisce
• > 90 ° C --- 130°C < = perde acqua di cristallizzazione
ESOSO (glucosio o galattosio) – 3 H2O
IDROSSIMETILFURFUROLO
ACIDO FORMICO + ACICO LEVULONICO
Odore pungente
Sapore sgradevole
LATTOSIO : REAZIONE DI MALLARD
• CHO + NH2 (gruppo aldeidico zucchero + gruppo aminico proteina)
• BASE DI SCHIFF ( fortemente instabile)
• PRODOTTI DI AMADORI ( più stabile ma ancora reattivo)
disidratazione e combinazione con altre molecole
•
AGE
(advanced glycosilation end product)
COLORE BRUNO - GIALLO AMBRATO
LATTOSIO : COMPORTAMENTO ALLE BASSE
TEMPERATURE
NELLE FAS I DI SCONGELAMENTO CRISTALLIZZA NELLA
FASE LIQUIDA, DA CUI :
• ABBASSAMENTO DELL’ Aw
•DIMINUZIONE DEL
ph
e
SEQUESTRO DEL CALCIO
( da 6,7 a circa ~ 5,8 )
Destabilizzazione delle caseine
FUROSINA
• Composto sempre presente nelle prime fasi della
reazione di Mallard;
• Svela l’uso di latte in polvere in latticini e cagliate
(HPLC) ;
( solo per prodotti ITALIANI)
Latte pastorizzato = 8,6 mg/100g sost. proteica
Formaggi a pasta filata= 12 mg/100g sost. proteica
Specialità tradiz. Garantite = 10 mg/100g
VALORI LIMITI
Latte
Latte alta
digeribilità
LATTOSIO
Fermentazione lattica
C12H22O11 (lattosio) + H2O
2 C6H12O6 (glucosio + galattosio)
4 CH3CHOHCOOH ( ac. Lattico)
LATTOSIO
Fermentazione alcolica
(si accompagna sempre alla fermentazione lattica)
C12H22O11 (lattosio) + H2O
2 C6H12O6
(glucosio + galattosio)
4 CH3CH2OH (alcool etilico) + 4 CO2
LATTOSIO :
Fermentazione propionica
( segue la fermentazione lattica)
3 CH3CHOHCOOH (acido lattico)
2 CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O
( ac. Propionico)
(ac. acetico)
Fermentazione butirrica
(Segue la fermentazione lattica)
2 CH3CHOHCOOH ( ac. Lattico )
CH3CH2CH2COOH (ac. Butirrico) + 2 CO2 + 2 H2
GLOBULI DI GRASSO
Doppio strato
lipidico
Monostrato
elettrondenso
Core di
trigliceridi
La particolare struttura della membrana
permette ai globuli lipidici, per loro
natura idrofobi, di dimorare in una
soluzione acquosa sottoforma di
emulsione;
inoltre, la presenza della membrana
garantisce ai trigliceridi protezione dalla
lipolisi da parte delle lipasi del latte
PRINCIPALI COSTITUENTI DEL GRASSO
• Trigliceridi (97-98%)
•
•
•
•
•
fosfolipidi
colesterolo
carotenoidi
acidi grassi liberi
glicolipidi.
GRASSI
IRRANCIDIMENTO LIPOLITICO:
• causato da enzimi lipolitici presenti nel latte o di microrganismi;
• effetti sull’aroma e sul sapore non facilmente prevedibili;
IRRANCIDIMENTO CHETONICO (irrancidimento profumato):
• Provocata da muffe (penicillum) , batteri o lieviti. produttori di BETA
OSSIDASI che attacca acidi grassi liberi (C6 — C12) originati da
precedente irrancidimento lipolitico
• conferisce tipico aroma ai formaggi erborinati
IRRANCIDIMENTO OSSIDATIVO:
•Causato da assorbimento di ossigeno a carico degli ac. grassi insaturi
con formazione iniziale di idroperossidi che originano sostanze volatili
quali aldeidi e chetoni
CASEINE ( 25g / LITRO)
14
n° micelle = c.a 10 ml = superficie reattiva 4 mq/ ml
•ALFA= fosfoproteina ( 199 aa + 8 gruppi fosfati )
alfa S1- S2- S3 (elettroforesi caratterristica di specie)
•BETA= fosfoproteina ( 209 aa + 5 gruppi fosfati )
velocità elettroforetica simile tra latte di specie diverse
•GAMMA= frammento della BETA (troncone terminale
dall’ aa 29 all’ aa 209 )
•KAPPA= fosfoglicoproteina ( 169 aa + 1 gruppo fosfatico
+ 5 gruppi glucidici ) sensibile alla chimosina sul legame
aa 105—aa 106 (fenilalanina --- metionina)
Core idrofobico
CMP
Superficie ricca di
-caseina
Gruppo Ca9(PO4)6
CASEINE:
latte con caseina k B = coagula in tempi
ottimali e dà luogo a un coagulo che
rassoda velocemente ed è facile da lavorare
latte con caseina k A = coagulazione e
rassodamento rallentati
Consistenza e velocità di rassodamento del coagulo in
funzione delle varianti genetiche della k - caseina
180
160
140
120
100
80
60
40
AA
velocità
consistenza
AB
consistenza
BB
velocità
CASEINE
Formano micelle (struttura quaternaria)
Hanno elevato peso molecolare
Flocculano al punto isoelettrico:
- ph 4,6 a 20°C
- ph 5,2 a 40°C
Coagulano per azione enzimatica
SIEROPROTEINE ( 7g. / litro )
17% del totale azotato
• Beta lattoglobulina
• Alfa lattoglobulina
• Sieroalbumina
• Globuline
• Proteoso-peptoni
• Metalloproteine
SIEROPROTEINE : differenza con le caseine
•Ricche di aa. Solforati – non contengono fosforo
•Minor peso molecolare
•Non precipitano al punto isoelettrico ( PH 6 )
•Non presenti come micelle
•Si presentano come monomeri o polimeri
•Precipitano per riscaldamento intenso o salatura
•Non precipitano per azione enzimatica
Sieroproteine
:
•Rottura di ponti S-S
comportamento al calore
formazione gruppi SH
formazione H2S ( odore/ sapore di cotto )
•Interazione K caseina – beta lattoglobulina
per formazione di ponti S-S
Ostacolo all’azione del caglio
( Il latte riscaldato coagula meno bene del crudo )
N.P.N. (SOSTANZE AZOTATE NON PROTEICHE)
(5–7 % del totale azotato)
•Urea
•Creatina
•Creatinina
•Ammoniaca
•Aminoacidi Liberi (taurina)
LATTE DI BUONA QUALITA’ CASEARIA
•Contenuto elevato di R.S.M. / grasso / proteine
•Bassa carica microbica
•Assenza di patogeni
•Assenza di antibiotici
•basso tenore di cellule somatiche
•PH ottimale
•Rapporto Ca/ P favorevole
LATTE MASTITICO
• < caseine
• > proteine solubili ( > sieroalbumine e immunoG. )
• > livello di Na
• < livello di Ca
• > Ph (tendente
ph 7)
• > attività proteolitica
• > cellule somatiche
Malattie metaboliche – subcliniche
Animali sotto stress:
• per eccessiva produzione
•eccessiva concentrazione azotata della razione
producono latte caratterizzato da:
• > grasso
• < proteine
• > acetone ed urea
quando il livello di N.P.N.
supera la soglia di 1.5 g/l
PROBLEMI di CASEIFICAZIONE
Problemi di caseificazione da > N.P.N.
• Coagulazione lenta
• Sineresi lenta
• Spurgo incompleto
• Odori sgradevoli
• Minore coesione della pasta
• Maggiore umidità dei formaggi (Formaggi che bagnano)
• Difetti di fragilità e sfoglia
CAGLIO di origine animale
•Bovino ; Caprino; Ovino;
Principi attivi: miscela di chimosina (A-B-C)
Pepsina,
gastricsine,
lipasi
•Pepsina bovina; Pepsina suina; Pepsina di pollo;
Principio attivo : pepsina
CAGLIO di origine vegetale
•Estratto di cardo (cynara cardunculus)
•Estratto di gallio ( gallium verum)
•Estratto di fico
( ficus carica )
•Estratto di papaia ( carica papaya)
Principio attivo : miscela di enzimi proteolitici
CAGLIO di origine fungina
•Coagulante da mucor miehei ;
•Coagulante da mucor pusillus ;
•Coagulante da endothia parasitica ;
Principio attivo : miscela di enzimi proteolitici
CAGLIO di origine genetica microbica
Chimosina A da escherichia coli
Chimosina B da aspergillus nidulans
Chimosina B da kluyveromyces lactis
Vietato in Italia per la produzione
di formaggi tipici
COAGULAZIONE del latte ---- ENZIMI
Fase primaria: distacco del glicopeptide dalla k caseina
(Ph > 5 – 7 < )
(ottimale ph 6 circa)
(t° > 4°C - 45°C)
(ottimale 30°- 40°C )
il latte si presenta ancora liquido
Fase secondaria : passaggio SOL
presa
GEL
(t° >15°C – 65°C <) (Almeno 80 mg/litro di calcio ionico in soluz.)
Catene di micelle formano una rete tridimensionale
Fase terziaria: incremento dei legami intermicellari
incremento consistenza coagulo
contrazione coagulo
SINERESI
COAGULAZIONE del latte ---------ACIDITA’
Ph 5,2 - 5,3
inizio agglomerazione caseine
(massimo effetto a ph 4,6 a t° 20°-30° C; ph 5,2 a t° 40°C a
cui corrisponde il punto isoelettrico delle caseine)
• Al punto isoelettrico le caseine perdono quasi tutto il fosfato di calcio
•La coagulazione si effettua a temperature medie di 30°C
•Acidificazione rapida = coagulo fragile
•Acidificazione lenta = coagulo ben strutturato
Tecnologia a due vie:
•Aggiunta di acidi fino a ph isoelettrico e riscaldamento lento
•Acidificazione fermentativa
COAGULAZIONE del latte-------CALORE
•Denaturazione struttura secondaria e terziaria delle
sieroproteine ;
•Coagulazione di circa l’80% delle sieroproteine;
• NON partecipano i proteoso-peptoni;
•Parte delle sieroproteine a t° > 70°C forma complessi
con caseine (COPRECIPITATI)
• Tecnologia : - t°- almeno 85°
- tempo = almeno 5 minuti
- aggiunta di acidi
Rottura della cagliata
Sineresi e spurgo del coagulo
Ruolo fondamentale:
• Regolare il contenuto di umidità
• Regolare il grado di mineralizzazione
• Regolare la delattosazione
Che influenzano l’andamento dei
processi fermentativi
Salatura
Ruolo fondamentale:
• Raggiungere Aw desiderato
• Aiutare per osmosi ulteriore spurgo
• Condensare la cagliata
• Rallentare lo sviluppo acido (frenare lattobacilli)
• Indurre lieve solubilizzazione delle proteine
• Impartire il gusto desiderato
Caseificazione: tecnologia di base
FASE 1 = latte in caldaia
•t° 25 - 32°C formaggi –microflora lattica mesofila
•t° 32 - 40°C formaggi- microflora lattica termofila
FASE 2 = inoculo colture fermenti lattici
•0,1% - 0,5% secondo il tipo di formaggio ed
opportunità tecnologiche
FASE 3 = mantenimento in caldaia
•Fino a sviluppo dell’acidità desiderata secondo il
tipo di formaggio -- da pochi minuti a circa 12 ore
FASE 4 = aggiunta coagulante e miscelazione
•Dosi variabili secondo tipologia di prodotto ed
opportunità tecnologica ( forza del caglio, tipo di
latte : pigro, poca caseina, bassa acidità…)
FASE 5* = presa (*Controllo livello di Calcio e lattosio)
•8- 20 minuti dall’aggiunta del caglio
FASE 6 = fermezza del coagulo
•Avviene in un tempo ~ doppio della presa
FASE 7 = taglio cagliata
•Tempo individuato dal casaro
•Grandezza dei grani da 1 cm – 5 cm circa
FASE 8 = agitazione/sineresi
•Da pochi minuti a circa 1 ora
FASE 9 = cottura della cagliata
•Temperatura variabile in rapporto alla tolleranza
dei ceppi batterici impiegati ( es. grana 53°- 55° )
• tempo determinato dal casaro
FASE 10 = lavaggio della cagliata
•Rimozione 1/3 – 1/4 del siero
•Sostituzione con acqua a pari temperatura
FASE 11 = estrazione della cagliata/formatura
•Al raggiungimento del giusto grado di fermezza
FASE 12 = stufatura (eventuale)
• a 22° - 30° costanti
•Umidità 90% circa
FASE 13 = pressatura
• 0,5 – 1 Kg / Kg di cagliata (formaggi morbidi)
• 2 - 10 Kg / Kg di cagliata (formaggi duri)
RESA DEL LATTE
e QUANTITA’ DI REFLUI
(formaggi a pasta filata)
1 quintale di latte bovino:
•
•
•
•
10 – 14 Kg di formaggio
0,5 - 0,8 Kg di burro
2,5 – 3 kg di ricotta (resa 3-4 %)
80 litri di siero
burro da siero
N.B. il siero magro è utile per alimentazione dei suini
ma deve acidificare 24 h per diminuire il lattosio
(si evitano disturbi gastroenterici )
scotta
siero magro
RESA DEL LATTE
e QUANTITA’ DI REFLUI
(formaggi a pasta filata)
1 quintale di latte di bufala o pecora
•
•
•
22 – 25 Kg di formaggio
~1 Kg di burro
70 litri Siero
4-5 kg di ricotta (resa 5-7 %)
scotta
Acqua di filatura :
• acqua a 95°- 98° C aggiunta alla cagliata
matura
• In rapporto 1 : 1 per latte di vacca
• In rapporto 1,5 : 1 per latte di bufala
• una percentuale (< 1%) viene assorbita dalla
cagliata
• la rimanente parte ( ricca in grasso, sali,
lattosio, etc,) costituisce il liquido di
filatura*
*(dopo la filatura, l’acqua viene ulteriormente lavorata)
LIQUIDO DI FILATURA
EBOLLIZIONE
SOSTA 24 h
SOSTA 24 h
SCREMATURA PER AFFIORAMENTO
ACQUA BIANCA
AGGIUNTA DI SIERO FRESCO
SCREMATURA
+ 1%
PANNA
SALE ( Liquido di governo)
+ 3-5 % SALE ( “salsetta” per salare le mozzarelle *)
*In alcune zone si preferisce salare in salamoia 18°-20° Bè ( per
poche ore)
ADDITIVI DI USO FREQUENTE
•
•
•
•
•
•
E 249--E250
Nitrito di K e Na
E 251 E 252
Nitrato di Na e k
E 300
Acido ascorbico
E 301- E 303
Ascorbati di Na, K, Ca
E 340 –E 450 –E 452 Fosfato di K ; Difosfati ; Polifosfati
E 330
Acido citrico
• E 270
Acido lattico
•
•
•
•
E 234
E 235
E 1105
E 200 –E 202– E 203
• E 235
Nisina
Natamicina
Lisozima
Acido sorbico
Sorbato di K; S. di Ca
Pimaricina
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
E 320
E 321
E 155
E 133
E 129
E 120
E 123
E 160
E 160b
E 440
E 406
E 407
E 621
• VIETATI :
Butilidrossianisolo BHA
Butilidrossitoluene BHT
Bruno HT
Blu brillante FCF
Rosso allura AC
Rosso Cocciniglia
Amaranto
Carotenoidi
Annatto
Pectine
Agar
Carragenine
Glutammato monosodico
- Perossido di benzoile
- Formalina