Importanta Tehnologica a Cunoasterii Compozitiei Chimice a Laptelui

Dintre produsele de origine animală, laptele reprezintă o sursă abundentă de proteine, de mare valoare biologica. Ele conțin circa 17-18 aminoacizi; le lipsește hidroxiprolina.

Proteinele au o valoare medie in lapte de 3,4%.Dintre proteine fac parte cazeina și substanțele proteice din lactoser.

Cazeina se găsește in cantitatea cea mai mare dintre toate proteinele laptelui. Ea reprezintă,in medie 3% din compoziția laptelui și 78,5%din azotul total.

Cazeina este un fosfoproteid cu caracter eterogen. S-au identificat peste 20 constituenți ai cazeinei,dintre care cazeina K (subfracțiune a cazeinei alfa), prezintă o importanță mai mare pentru industria brânzeturilor.

Cazeina conține cantități importante de aminoacizi indispensabili : metionina, treonina, lizina, triptofan,etc. care-i conferă o valoare nutritiva excepționala. Ea este constituita dintr-un sistem complex de aminoacizi conjugați și are o reacție chimica amfotera. Grație acestei propietăți cazeina se poate combina atât cu acizii cat și cu bazele, insa caracter acid este mai pronunțat (poseda mai multe grupări carbixilice).

In lapte, cazeina se găsește combinata cu fosfatul de calciu dând fosfocazeinat de calciu solubil in apa, in timpe atât fosfatul de calciu cat și cazeina luate separat, sunt insolubile.

Cazeina precipita cu acizii in soluții diluate; de asemenea sub acțiunea labfermentului se transforma in para cazeina care in prezența sarurilor de calciu, precipita ca paracazeinat de calciu.

Spre deosebire de alte proteine din lactoser, cazeina nu coagulează prin acțiunea căldurii. Atunci când laptele coagulează prin căldura, acest fenomen se datorează pH-ului acid al acestuia, căldura grăbind precipitarea cazeinei in mediu acid.

Cazeina se poate obține in stare pura pe scara industriala și are numeroase întrebuințări in industria hârtiei, pielăriei, maselor plastice (galant sau lanital).

Cazeina constituie componentul major al substanțelor proteice din lapte. Pentru acest considerent laptele de vaca, oaie, capra și bivolița se numește lapte de tip cazeic. Raportul intre azotul cazeic si azotul total x 100,poarta denumirea de indice cazeinic și are valoare normala medie la laptele de vaca, 80,00 dedus din corelația :

Ncazeinic x 100 = 0,420 x 100 = 80,00

Ntotal 0,525

In care :

0,525 = cantitatea de azot total, in grame, existent in 100g lapte

0,420 = cantitatea de azot cazeinic,in grame,existent in 100g lapte

Pe baza valorii indicelui cazeinic se poate diferenția laptele normal de :

laptele colostral

laptele provenit de la vaci cu afecțiuni mamare

laptele falsificat prin adaos de substanțe azotoase (azotiți,uree)

In laptele unor specii de animale (iapa), ca și in cel de femeie, conținutul de albumina este foarte mare (aprox 50% din totalul substanțelor azotoase) indicele cazeinic al acestui lapte (lapte de tip albuminic) este deci mult mai mic decât laptele de vacă. Cazeina este o proteina cu greutate moleculară relativ mică (câteva zeci de mii de unități), comparative cu alte proteine animale sau vegetale (de ordinul sutelor de mii).Această proporție ii conferă o mare valoare nutritiva datorită coeficientului de digestibilitate ridicat, deoarece , cu cat structura este mai simplă, cu atât digestia este mai ușoară. In același timp insă, această particularitate o face ușor vulnerabilă la atacul florei microbiene. Marele neajuns al falsificărilor prin adaos de neutralizanți consta in aceea că, ridicând valoarea pH-ului laptelui, se creaza condiții favorabile pentru dezvoltarea florei microbiene de putrefacție, care descompune foarte repede proteinele cu formare consecutiva de produși virtual nocivi.

Cazeina este insolubilă în mediu pronunțat acid (la rece și la cald), proprietatea care sta la baza separării ei din soluții apoase. Aceasta proprietate constituie insa și un icovenient pentru igienizarea utilajelor tehnologice in industria laptelui, atunci când nu se folosesc substanțe alcaline. Datorita propietații amfotere,cazeina se combina ușor cu bazele slabe sau tari, formând săruri solubile in apa (cazeinați).Pe aceasta însușire se bazează, pe de o parte, imposibilitatea separării prin precipitare, in cazul falsificărilor prin adaos de substanțe alcaline.

Punctul izoelectric al cazeinei se afla in jur de 4,6.

Datorita propietații amfotere, cazeina se poate combina cu acizi foarte slabi, formând săruri solubile in apa.Scaderea pH-ului la valoarea critica de 4,6 produce insa denaturarea brusca ireversibila a cazeinei exteriorizata prin precipitare.

Aceasta însușire sta la baza coagulării laptelui prin fermentație spontana când pH-ul scăzut se realizează pe seama acidului lactic rezultat din fermentația lactozei.

Împiedicarea acidifierii spontane a laptelui se poate realiza in condiții bune prin frânarea proceselor enzimatice de hidroliza (fermentație) a lactozei, prin răcirea lui timpurie și energica.

In anumite condiții de pH cazeina este higroscopica, proprietatea hidrofila fiindu-i conferita de natura și proporția aminoacizilor din structura moleculei de cazeina. Aceasta se manifesta insa in anumite condiții de pH, fiind foarte pronunțată la valori ridicate și din ce in ce mai slaba la valori reduse ale cazeinei.

La nivelul punctului izoelectric (pH 4,6) capacitatea hidrofila a cazeinei este nula, acționând deci funcția hidrofoba. Aceste particularități ale cazeinei pot fi exploatate in sens pozitiv in tehnologia brânzeturilor, dar și in sens negativ, întrucât favorizează unele fraude. De asemenea, poate constitui cauza unor defecte, in special la produse lactate acide. Astfel, in tehnologia de fabricare a brânzei telemea, eliminarea apei din calupul de brânza se realizează cu atât mai bine, cu cat zerul este mai acid și cu cat pH-ul este mai apropiat de 4,6.Invers, in cazul unui pH ridicat brânza nu numai ca nu elimina apa, dar absoarbe apa din saramura, deoarece in aceste condiții acționează funcția hidrofila.

Înlocuind zerul acid, in care este conservata brânza telemea cu saramura preparata din apa de la robinet și are (pH in jur de 7), brânza poate câștiga in greutate, deci prin aceasta procedura se poate realiza un profit .Ca orice procedura incorecta, aceasta poate avea numeroase implicații :

micșorarea valorii nutritive a produsului prin creșterea conținutului de apa;

crearea condițiilor prielnice pentru dezvoltarea florei microbiene de rea natura, care poate produce alterarea;

asigurarea condițiilor pentru înmulțirea unor germeni patogeni și elaborarea de toxine de câtre aceștia (cazul tipic al stafilococului enterotoxic), deci posibilitatea declanșării la om a toxiinfecțiilor alimentare.

Prin analize imuno-electroforetice s-au depistat in lapte un număr de 15 – 25 proteine antigene, dintre care 7-8 sunt întâlnite exclusive in lapte, fiind sintetizate de glanda mamara. Acest grup cuprinde beta- lactoglobulina, alfa – lactoglobulina, proteina roșie, cazeina alfa si beta.

Alte proteine ale laptelui (intre 7 și 14 la număr) sunt din punct de vedere imunologic identice cu cele din sânge și trec in lapte prin simpla filtrare.

Din aceasta categorie fac parte serumalbuminele și imunoglobulinele.

Proteinele din lactoser reprezintă 12 – 21% din proteinele totale ale laptelui. Ele rămân in soluție după acidifierea laptelui la pH 4,6 și îndepărtarea cazeinei. Aceste proteine se împart in patru grupe:

Albumine

Imunoglobuline

proteozo – peptone

proteine minore

Albumine, reprezintă 9,2% din azotul total al laptelui. Sunt proteine care precipita prin saturarea lactoserului cu sulfat de magneziu sau prin semisaturare cu sulfat de amoniu. Albuminele sunt constituite din trei fracțiuni : betalactalbumina, alfalactalbumina, serumalbumina.

Primele doua albumine diferă de cele din sânge prin procentul ridicat de aminoacizi esențiali, in special lizina (8,1%) și triptofan (2,9%).Albuminele nu conțin calciu,nu precipita sub acțiunea acizilor sau a labfermentului. Precipita insa prin încălzire la 80 grade Celsius.Cantitatea medie de albumine din laptele normal este de 0,3 – 0,5 %, iar in laptele colostral ajunge la 4%.

Imunoglobulinele, reprezintă 3,3% din azotul total din lapte. Ele se găsesc in cantități mai ridicate in colostru, unde ajung pana la 12%.In laptele normal, valoarea medie este de 0,08-0,10%.Ca și globulinele din serul sanguine, ele au fost fracționate prin dializa in euglobuline și pseudoglobuline.Aceste globuline-anticorpi nu tranverseaza placenta maternal, insa ingerate de către noul născut odată cu colostru sunt absorbite rapid prin peretele tubului digestive. Aceasta absorbție este ușurata de prezența unui inhibitor al tripsinei conținut in colostru,care împiedica proteoliza acestor anticorpi înainte de absorbție.

Proteazo-peptonele,reprezintă 4% din azotul total din lapte. Ele sunt proteinele lactoserului care nu precipita la pH=4,6 după o încălzire la 95 grade Celsius timp de 30 minute, dar precipită cu o soluție de acid tricloracetic 10%. Ele preexista in laptele neîncălzit și nu par a fi rezultatul degradării altor proteine.

Proteinele minore,includ alte proteine din lapte, a căror concentrație nu este suficienta pentru a fi decelate prin electroforeza, cum sunt : proteina roșie sau lactotransferina, lactolina, proteinele membranei globulelor de grăsime și enzimele din lapte.

2.2. Importanța grăsimilor

Se găsește in lapte sub formă de globule sferice eliptice care au diametru intre 2-10 microni (cu o valoare medie de 3 microni).Partea centrală a globulei de grăsime conține o cantitate mare de gliceride bogate in acid oleic, cu punct de topire scăzut, iar partea periferică conține gliceride cu punct de topire mai ridicat.

La exterior,globula de grăsime are o pelicula lipoproteică alcătuită din substanțe azotoase si lecitină.

Datorită densități lor (0,926 la 15 grade Celsius ),globulele de grăsime au tendința de a se ridica la suprafața laptelui unindu-se in grămezi.

Laptele conține atât grăsimi neutre cat și lipoide. Cantitatea lor nu este întotdeauna aceeași, ci variază in limite foarte largi dependente de substratul ereditar, particularitățile rasei, individ, vârsta, stadiu lactației, modul de furajare, anotimp, starea de sănătate, etc.Astfel unele vaci dau un lapte cu un conținut foarte ridicat de grăsime si anume intre4-6 %, altele 3 % și chiar mai puțin. In mod obișnuit cantitatea de grăsime este cuprinsă intre 2,8 %și 4 %.

La același individ se observă diferențe ale conținutului in grăsime din lapte de la o zi la alta, in cursul unei zile și chiar al unei mulsori. Astfel mulsul de seara este mai bogat in grăsime decât cel de dimineața, iar in cadrul aceleași mulsori, ultimele cantități de lapte de la o mulsoare pot avea de 3-4 ori mai multa grăsime decât primele.

Grăsimea din lapte are proprietatea de a absorbi foarte ușor mirosurile anormale din mediul ambiant și de ale transmite laptelui. Deosebirea fundamentală dintre grăsimea din lapte și celelalte grăsimi animale și vegetale consta in faptul că grăsimea laptelui conține o proporție aproximativ mare de gliceride ale acizilor grași inferiori cu 4 – 10 atomi de carbon, spre deosebire de toate celelalte grăsimi in care proporția acestor acizi este foarte redusă.

Din punct de vedere chimic, grăsimea este compusa sin lipide simple (grăsimi neutre) și din lipide complexe.

Lipide simple sunt formate in cea mai mare parte dintr-un amestec de gliceride găsindu-se in proporție de numai 0,01-0,17%. Acizii grași cei mai importanți care intră in compoziția gliceridelor din lapte sunt următorii : butiric, caproic, caprilic, capronic, lamic, palmitic, stearic, arahidonic, oleic, linoleic.

Prin analiza cromatografice s-au izolat din grăsimea laptelui 63–70 fracțiuni de trigliceride,circa 60 acizi grași cum ar fi acizii cu un număr impar de atomi de carbon monoetanoici, având intre 15-23 atomi de carbon.

Tot prin metoda cromatografiei in faza gazoasă au fost identificați in grăsimea din lapte acizi grași inferiori in cantitate redusă, ca : tridecanoic, heptadecanoic, pentadecanoic, precum și urme de acizi pelorganic și undecanoic.

Lipide complexe sunt reprezentate in special prin fosfatide sau fosfolipide.Din totalul de grăsimi din lapte,fosfolipidele reprezintă in medie 1%.Ele conțin lecitina, cefalina sfingo mielina. De asemenea, s-au pus in evidentă fosfatidilesanolamina și serina;fosfatidilecefalina și apingomielina.

Fosfolipidele din lapte conțin mai mulți acizi grași nesaturați decât gliceridele. Repartiția acizilor grași in fosfolipidele laptelui este asemănătoare cu cea din ficat și sânge.

Variația conținutului in diferiți acizi grași prezenți in grăsimea laptelui este influențată de specia animală și de modul de hrănire.

Culoarea grăsimii este dată de prezența unor pigmenți (corosina, axaitofila) care provin din nutrețurile verzi, astfel incot, vara datorita pășunatului, culoarea este mai galbena decât iarna.

Densitatea grăsimii la +15grade Celsius este 0,936-0,9504;

Punctul de topire este intre 29-34 grade Celsius ;

Punctul de solifidicare intre 18 – 23 grade Celsius.