Il ruolo dei minerali nella coagulazione del latte: risultati progetto SUSMILK

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Alfredo Benvenuto Gallo
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5 Congresso lattiero-caseario AITeL: LATTE E DERIVATI: RICERCA, INNOVAZIONE E VALORIZZAZIONE 9 settembre 2016, Bari Il ruolo dei minerali nella coagulazione del latte: risultati progetto SUSMILK

1 5 Congresso lattiero-caseario AITeL: LATTE E DERIVATI: RICERCA, INNOVAZIONE E VALORIZZAZIONE 9 settembre 2016, Bari Il ruolo dei minerali nella coagulazione del latte: risultati progetto SUSMILK Massimo Malacarne, Piero Franceschi, Paolo Formaggioni, Angela Costanzo, Federica Di Frangia, Andrea Summer Dipartimento di Scienze degli Alimenti Università degli Studi di Parma Christoph Glasner Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen, Germania massimo.malacarne@unipr.it

Micella di caseina 368 P.X. Qi Dalgleish e Corredig, 2012 (a) H.M. Farrell Jr. et al.

Milk serum can also be generated by ultracentrifugation or dialysis. All three methods yield similar products.

Milk serum contains some caseins and salts not associated with the micelles as well as lactose and the whey (globular) proteins of milk.

$[1,8]; 9 as noted above this)review will be limited to the structure of the (PO 4 6 casein fraction.$

2 Micella di caseina 368 P.X. Qi Dalgleish e Corredig, 2012 (a) H.M. Farrell Jr. et al. / Current Opinion in Colloid & Interface Science 11 (2006) Schmidt, 1982 In analogy with blood, the clotting of milk in vitro by chymosin leads to the generation of a milk serum [2,3 ]. Milk serum can also be generated by ultracentrifugation or dialysis. All three methods yield similar products. Coagulation, fermentation and ph changes during cheese production yield a different product called whey. Milk serum contains some caseins and salts not associated with the micelles as well as lactose and the whey (globular) proteins of milk. The major whey proteins of mammary origin are α-lactalbumin, β-lactoglobulin, and lactoferrin; serum albumin and immunoglobulins are derived from blood by passive and active transport respectively [1,8]; 9 as noted above this)review will be limited to the structure of the (PO 4 6 casein fraction. (b) (a) Transmission Electron Micrograph of bovine milk casein micelles (a) fixed with glue and stained with uranyl acetate and lead citrate (ph 7.0). Inset at the upper right shows d single micelle. (b) The submicellar model for casein micelles showing proteinaceous and surface arrangement of κ-casein; reprinted from Schmidt [54]. Horne, 1998 Holt, 2003 (b) Figure 2. (a) The nanocluster model for casein micelles. sein monomers are thread-like, while 1.3. Historical basis for the su structure Historically several lines of res hypothesis; these included biochem on the individual casein component from their component caseins, as we the micelles themselves and part [2 ]. Early studies on the purified c the absence of calcium they form (submicelles) and that these ag complexes in the presence of added of calcium by dialysis or EDT

3 Fosfato di calcio colloidale Micella di caseina ( ) 6 9 ( ) ( ) = fosfato di calcio = caseine fosforilate

4 Coagulazione presamica Micella di caseina Chimosina

5 Minerali e coagulazione del latte ruolo del ionico solubile Il calcio ionico interagisce con i residui fosforilati che non sono impegnati nei legami interni con il CCP

6 Minerali e coagulazione del latte Il latte ottimale mostra elevati contenuti di, di P e di Mg La micella di caseina del latte ottimale si caratterizza per elevati contenuti di, P e Mg TUTTAVIA, un eccessiva mineralizzazione della micella di potrebbe ridurre il numero di residui fosforilati liberi di interagire con il solubile nella fase secondaria del processo di coagulazione

7 Minerali e coagulazione del latte Il latte ottimale mostra elevati contenuti di, di P e di Mg La micella di caseina del latte ottimale si caratterizza per elevati contenuti di, P e Mg TUTTAVIA, un eccessiva mineralizzazione della micella di potrebbe ridurre il numero di residui fosforilati liberi di interagire con il solubile nella fase secondaria del processo di coagulazione 9 () 6 9 () 6 9 () 6 9 () 6 9 () 6!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"!"

8 Minerali e coagulazione del latte Il latte ottimale mostra elevati contenuti di, di P e di Mg La micella di caseina del latte ottimale si caratterizza per elevati contenuti di, P e Mg TUTTAVIA, un eccessiva mineralizzazione della micella di potrebbe ridurre il numero di residui fosforilati liberi di interagire con il solubile nella fase secondaria del processo di coagulazione PO 4!"!"!"!" - - " "

9 Progetto susmilk SUSMILK Re-design of the dairy industry for sustainable milk processing

10 Il progetto SUSMILK Obiettivo del progetto Ridurre l impiego di acqua e di energia da fonti fossili nell industria di produzione e trasformazione del latte Come? Energia da fonti rinnovabili e dalla biodegradazione della componente organica delle acque di lavaggio Concentrazione del latte: stessa sostanza utile; minor energia per la lavorazione; ridotto volume degli scarti di lavorazione.

11 La concentrazione del latte Filtrazione a membrana: Ultrafiltrazione (UF) e Nanofiltrazione (NF) Membrana

12 La concentrazione del latte Filtrazione a membrana: Ultrafiltrazione (UF) e Nanofiltrazione (NF) Membrana

13 La concentrazione del latte Filtrazione a membrana: Ultrafiltrazione (UF) e Nanofiltrazione (NF) Permeato

14 La concentrazione del latte Filtrazione a membrana: Ultrafiltrazione (UF) e Nanofiltrazione (NF). Selettività della membrana UF NF

15 Coagulazione presamica Matrici analizzate Scremato SM

16 Coagulazione presamica Matrici analizzate Scremato SM Filtrazione (UF o NF) UFC o NFC Permeato UFP o NFP

17 Coagulazione presamica Matrici analizzate Scremato SM Filtrazione (UF o NF) UFC o NFC Permeato UFP o NFP ricostituito RIC

18 Coagulazione presamica Matrici analizzate Scremato SM Filtrazione (UF o NF) H 2 0 UFC o NFC Permeato UFP o NFP diluito CDIL ricostituito RIC

19 Risultati LDG 60 min, UF Scremato SM UF H 2 0 UFC Permeato UFP diluito CDIL ricostituito RIC

20 Risultati LDG 60 min, UF Scremato SM UF H 2 0 UFC Permeato UFP diluito CDIL ricostituito RIC

21 Risultati LDG 60 min, UF Scremato SM UF H 2 0 UFC Permeato UFP diluito CDIL ricostituito RIC

22 Risultati LDG 60 min, UF Scremato SM UF H 2 0 UFC Permeato UFP diluito CDIL ricostituito RIC

23 Risultati LDG 60 min, NF Scremato SM NF H 2 0 NFC Permeato NFP diluito CDIL ricostituito RIC

24 La concentrazione del latte Filtrazione a membrana: Ultrafiltrazione (UF) e Nanofiltrazione (NF). Selettività della membrana UF NF

25 Risultati LDG 60 min, NF Scremato SM UF H 2 0 NFC Permeato NFP diluito CDIL ricostituito RIC

26 Conclusioni e ipotesi di lavoro Coinvolgimento del Na e del K nel processo di coagulazione? Indagare quale delle due fasi viene alterata nel NFC diluito con acqua

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