LATTE E DERIVATI Tipologie di latte in commercio. Composizione chimica dei diversi latti

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1 4. LATTE E DERIVATI Tipologie di latte in commercio. Composizione chimica dei diversi latti Come viene prodotto prodotto dagli animali il lattosio le proteine caseine e sieroproteine i sali minerali i lipidi Come la razione alimentare influenza la produzione quanti-qualitativa del latte Cenni sulla qualità igienico sanitaria il pacchetto igiene le micotossine Qualità tecnologica la caseificazione proprietà tecnologiche delle lattoproteine i polimorfismi proteici Qualità nutrizionale e composti bio-attivi proteine allergie protidi bio-attivi glucidi lattosio oligosaccaridi i lipidi acido butirrico acido oleico acidi grassi ramificati acidi grassi omega3 acido linoleico coniugato Ossidazione dei lipidi i prodotti dell ossidazione degli acidi grassi gli aromi e le sostanze che li determinano caratteristiche organolettiche del formaggi le prove di assaggio: panel test e consumer test i prodotti dell ossidazione del colesterolo

2 LA QUALITA TECNOLOGICA DEL LATTE: LA CASEIFICAZIONE cagliata siero 2

3 k-caseina (κ-cn) glicoproteina AA (very vulnerable to aspartic proteinases) + + AA 169 testa apolare coda polare Catena polare; stabilizza l intera micella proteggendola dall azione degli Ioni Ca glicosilata con diversi glucidi (legame gligosidico con residui di serina e treonina) serina treonina glicosilazione all interno dell apparato di Golgi ad opera di transferasi O-glicosilate LA CASEINA fosfato di calcio FOSFOPROTEINE idrofobiche ed insolubili in presenza di ioni Ca: Ca sensibili αs1 Caseina (αs1-cn). 199 AA + 8 gruppi fosfatici (esterificati con serina. 23,616 Daltons) αs2 Caseina (αs2-cn). 207 AA. Numero variabile gruppi fosfatici. Grandi quantità di prolina, debole idrofobicità. la più sensibile al calcio PM 25,150-25,390 Daltons. β Caseina (β-cn). 209 AA, 5 gruppi fosfatici legati alla serina. la meno sensibile al calcio ma la più idrofobica. PM 23,982 Daltons

4 POLARE NON POLARE LA MICELLA CASEINICA Calcium phosphate + + Non-Polar interior (rich in Alpha-s1, Alpha -s2, Beta casein) Polar surface layer, rich in Kappa-casein Adapted from: Horn, D International Dairy J. 8: AA fenilalanina 105-metionina

5 IL CAGLIO termine generico con il quale si indica il pool di enzimi utilizzati per coagulare il latte sono presenti (e quindi prodotti) nello stomaco dei ruminanti gli enzimi del caglio appartengono al gruppo delle aspartico-proteinasi: conservano due residui di aspartato acido aspartico 5

6 L AZIONE DELLA CHIMOSINA AA (very vulnerable to aspartic proteinases) + + attivazione di una molecola di acqua ed addizione nucleoli a AA 169 H20 idrolisi del legame peptidico

7 I FASE: FASE ENZIMATICA casein micelle Kappa-Casein with exposed polar region II FASE: FASE NON ENZIMATICA- AGGREGAZIONE Ca++ indotta Ca induced aggregation casein micelle para K-caseina VERY Ca ++ Ca ++ Ca ++ Ca ++ Nonpolar surface glico-macropeptide 7 CMP/GMP (AA )

8 2. Nonenzymatic phase: aggregation of casein micelles AGGREGAZIONE DELLE MICELLE CASEINICHE + Nonpolar micelles Ca + + Permanent bonding (commences after 80-90% cleavage of -casein) l aggregazione delle micelle caseiniche ha inizio dopo che circa l 80-90% della K-caseina è stata separata 8

9 l analisi della caratteristiche lattodinamografiche del latte il lattodinamografo 9

10 FORMAZIONE DI CATENE E FLOCCULAZIONE si iniziano a vedere i flocculi: TEMPO DI COAGULAZIONE formazione di un gel continuo: COAGULAZIONE 10 continuous gel - coagulation continuous gel - coagulation

11 RIARRANGIAMENTO DELLA MATRICE Matrix rearrangement Matrix rearrangement contrazione della cagliata (SINERESI) espulsione del siero Fine matrix - small pores,weak gel matrice fine pori piccoli gel lasso Fine matrix - small pores,weak gel coarse matrix - large coarse matrix - large pores, firm gel pores, firm gel matrice grossolana pori grandi gel solido IL RIARRANGIAMENTO DELLA MATRICE INFLUENZA contenuto di acqua del formaggio sviluppo di acidità durante la conservazione resa alla caseificazione 11

12 ROTTURA DELLA CAGLIATA IMMEDIATA (cagliata lassa) la cagliata è fragile e tende a rompersi durante il taglio il riarrangiamento dopo la rottura è veloce aumenta la sineresi aumenta la perdita di acqua aumenta la perdita di proteine aumenta la perdita di grassi resa bassa RITARDATA (cagliata consistente) la cagliata si rompe meno durante il taglio ma il riarrangiamento dopo la rottura più lento ed i coaguli rimangono più suscettibili a rottura dopo il taglio diminuisce la sineresi diminuisce la perdita di acqua diminuisce la perdita di proteine diminuisce la perdita di grassi 12 resa alta

13 L EFFETTO DEL Ph I attività batterica produce acido lattico Calcium phosphate H + H + H + H + H + H + III neutralizzazione delle cariche negative della k-caseina Non-Polar interior (rich in Alpha-s1, Alpha -s2, Beta casein) IV la k-caseina, neutralizzata, collassa Polar surface layer, rich in Kappa-casein Adapted from: Horn, D International Dairy J. 8: II fosfato di Ca dissolve nella fase acquosa 13

14 Proprietà tecnologiche del latte legate alla frazione proteica CARATTERISTICHE TECNOLOGICHE DELLE PROTEINE DEL LATTE SOLUBILITA POTERE DI RITENZIONE DELL ACQUA PROPRIETA DI GELIFICAZIONE, EMULSIONE E SCHIUMOSITA

15 Da cosa derivano le proprietà tecnologiche delle lattoproteine Queste proprietà derivano dall interazione fra le proteine e gli altri componenti dell alimento come grassi, aria, altre proteine, polisaccaridi, materiali ionici ed acqua. In breve, i principali fattori che influenzano il comportamento del latte durante le lavorazioni sono: struttura della proteina (sequenza, flessibilità, potenziale che hanno nel formare legami intra- ed intermolecolari); quantità di proteine; proporzioni delle diverse frazioni proteiche nelle quali sono secrete le diverse proteine; qualità delle proteine; quantità di minerali caratteristiche del siero nel quale sono sospese; temperatura; Ph.

16 QUANTITA DI CASEINA il contenuto di caseina influenza la resa 7,80 8,83 esistono delle differenze tra le razze Frisona Bruna Reggiana Modenese 2,25 FI 2,62 BI FI BI Proteina totale I (1) ,16 3,25 3,16 3,33 S (2) 3,28 3,41 3,46 3,52 S (2) 3,01 3,23 3,23 3,48 I (1) ,99 3,22 3,26 3,28 I (1) ,14 3,38 3,35 3,40 Caseina S (2) 2,52 2,65 2,68 2,78 S (2) 2,32 2,54 2,53 2,75 I 2,35 2,59 2,62 2,73 I 2,37 2,49 2,66 2,59 Caseina (%) Resa 24 h Indice caseina S 76,93 (3) 77,71 77,59 79,00 S 76,92 78,56 78,19 79,05 I = Latti individuali; S = Latti di stalla; (1) Medie provinciali di Reggio Emilia e Mo 16

17 le diverse frazioni caseiniche la k-caseina è la frazione che influenza maggiormente le caratteristiche tecnologiche del latte + k-caseina = micelle più piccole = maggiore superficie di contatto = maggiore azione del caglio Frisona Bruna Reggiana Modenese k caseina % 11,25 12,67 12,24 12,28 α s2 caseina % 11,39 12,25 12,53 13,61 α s1 caseina % 36,27 33,89 34,37 34,15 β(+γ) caseina % 38,09 38,18 38,15 37,42 γ m, altre γ caseine % 3,00 3,01 2,71 2,54 k caseina / α s1 caseina 0,31 0,38 0,36 0,36 17

18 i minerali Frisona Bruna Reggiana Modenese Calcio, Ca I p 112,0 121,2 121,7 117,3 I t 115,3 122,5 123,4 121,5 S 116,9 124,9 124,7 122,1 S 109,5 118,2 117,3 118,7 Fosforo, P I p 89,6 95,7 95,7 98,3 I t 91,6 96,7 97,5 99,0 S 91,7 99,0 98,5 101,9 S 86,8 90,5 91,6 97,6 Ca / P I p 1,25 1,25 1,27 1,19 I t 1,26 1,27 1,27 1,23 S 1,27 1,26 1,27 1,20 S 1,26 1,30 1,28 1,22 Cloruri, Cl S 101,4 95,7 87,6 82,1 I p = Latti individuali 3 7 mese di lattazione; I t = Latti individuali intera latta 18

19 le differenze nella composizione del latte determinano delle differenza nelle caratteristiche tecnologiche dello stesso 13,6 k-20 8,8 8,7 10,9 FI BI RG MO Tempo rassodamento coagulo 19

20 LA QUALITÀ DELLE PROTEINE: I POLIMORFISMI PROTEICI I sistemi polimorfici che maggiormente influenzano la resa in formaggio sono il CASK e l LGB. 20

21 Polimorfismo delle caseine CASA1 199aa CASA2 207aa Varianti alleliche in Bos taurus A B C D F G H A B D Altre varianti E (yak) E bali (Banteng) B (zebu) C (yak) B (0,75-0,95) C A B Varianti più frequenti ed in quali razze (B. Indicus 0,34) B in tutte le razze. C predominante sulla alla B in zebu e yak. A in tutte le razze. CASB 209aa A 1 A A 2 B 2 A 3 H(A 4 ) B F C A 5 E G A 3 mongolia D (zebu) A 4 (Banteng) A1, A2 B C A1, A2 quasi tutte le razze. B (Normande e Jersey, 0,3-0,45; altre razze, 0,1-0,25). CASK 169aa A H B I C A(1) B 2 J E F G A dello zebu F (yak) G (yak) A, B C A prevale in Frisona, Rossa Danese, Ayrshire. B prevale in Jersey e Normande. C si trova in Bruna Italiana I tipi di caseina che influenzano maggiormente le proprietà tecnologiche del latte sono la k-caseina e la β-caseina. A queste due proteine sono infatti associati notevoli effetti sulle dimensioni delle micelle, sulle caratteristiche di coagulazione presamica del latte e sulla stabilità finale del coagulo.

22 POLIMORFISMO DELLE PROTEINE DEL SIERO DEL LATTE Varianti alleliche in Bos taurus Altre varianti Varianti più frequenti ed in quali razze LGB 162aa LALBA 123aa A I B J(X) D Dr W H C E (yak e Banteng) F (Banteng) G (Banteng) B A D A B C (Banteng) B A B (Shorthorn (0,89); Guersney (0,78); Frisona (0,60); Ayrshire (0,69)) A (in Frisona si trova con frequenza di 0,40) B (tutte le razze eccetto B. javanicus). A (Comune in B.indicus ma non in B.taurus). Il fenomeno del polimorfismo è stato scoperto nel 1955 analizzando la β-lattoglobulina.

23 Principali fattori influenzati dai sistemi polimorfici delle lattoproteine Alleli della k-caseina e dimensione delle micelle. Gli alleli al locus CASK giocano un ruolo molto importante nel determinare la quantità relativa delle frazioni di caseina, con significative conseguenze sulla composizione delle micelle. Alleli di CASK e proporzioni di k-caseina (% caseina tot.) ,6% A B Esiste una stretta relazione fra l ammontare totale di k-caseina e le dimensioni delle micelle.

24 La CASK B è caratterizzata da un più uniforme modello micellare, con una maggiore quantità di micelle di piccole e medie dimensioni ma, soprattutto, di micelle molto piccole (29,5% CASK A contro 43,3% CASK B). Alleli di k-caseina e dimensioni delle micelle (A=100) CASK A CASK B la CASK B è associata ad una maggiore superficie micellare totale (più siti di attacco per la chimosina). <25 nm >163 nm Losi et al., 1975.

25 Varianti di caseina e caratteristiche di coagulazione presamica del latte Il tipo di varianti di CASK influenza la dimensione delle micelle e, come conseguenza, il processo di cagliatura del latte. Genotipi di CASK e tempo di coagulazione del latte: differenze % rispetto al CASK AA CASK AB CASK B B CASK B maggior proporzione di k-caseina micelle più piccole micelle più reattive Autori coaguli più stabili

26 L allele CASK B è anche collegato ad una maggiore consistenza dei coaguli rispetto al CASK A CASK A CASK AB CASK B Mariani e Di Stasio, 2000.

27 la frequenza degli alleli nelle diverse razze Bruna in provincia di Parma k-b β-b k-b β-b k-b β-b k - caseina A B A B A B A B FI BI RG MO Anni Vacche Allevamenti

28 BLG BLG-A latte più ricco in siero proteine BLG-B latte più ricco in caseina 28

29 I due principali fattori che influenzano la resa in formaggio sono rappresentati dal contenuto di caseina e dalle proprietà reologiche del reticulum della caseina. Il coagulo che si genera da latte contenente CASK B e LGB B ha migliori caratteristiche reologiche: è più stabile e contrattile; è più adatto ad intrappolare grassi e proteine durante tutte le fasi di lavorazione.

30 Polimorfismo delle proteine e resa in formaggio I sistemi polimorfici che maggiormente influenzano la resa in formaggio sono il CASK e l LGB. Varianti di LGB e resa in formaggio Cheddar: Kg formaggio/100 Kg latte (Tong et al., 1994) LGB A LGB B 9.9 CASK A CASK B 9.3 Varianti di CASK e resa in formaggio Cheddar: Kg/ 100Kg di latte; (*) resa corretta per contenuto di grassi e proteine del latte lavorato. (Walsh et al., 1998).