Compozitia chimica a laptelui

COMPOZITIA CHIMICA A LAPTELUI

            Din punct de vedere fizico- chimic, laptele reprezinta o emulsie de grasime intr-o solutie apoasa, in care faza grasa este formata din globule de grasime , iar faza apoasa contine substante aflate sub forma dizolvata (lactoza, saruri minerale, vitamine hidrosolubile)

Factorii care influenteaza  compozitia chimica a laptelui sunt:

- specia

- rasa

- perioada de lactatie

- varsta

- furajarea

- anotimpul

            Sub raport cantitativ , componenta predominanta este apa, care reprezinta circa 9/10 din lapte. Celelalte componente constituie substanta uscata totala (extractul sec total); unele dintre acestea ( grasimea, substantele proteice, lactoza, si sarurile minerale) se gasesc in cantitati relative mari, usor dozabile , iar altele (vitamine, enzime etc.) apar in proportie foarte redusa.

Principalii componenti chimici ai laptelui sunt:

Sub raport cantitativ, componenta predominanta din lapte este apa (87,3 %), celelalte componente alcatuind substanta uscata (12,7%). Substanta uscata contine in diferite proportii,  in functie de specia animalului de la care provine laptele: proteine, grasime, lactoza, substante minerale etc.

Lipsa!!!!!

Proteinele

Cele mai importante substante proteice ale laptelui sunt: cazeina, lactalbumina si lactoglobulina.

a) Cazeina reprezinta aproximativ 80 % din totalul proteinelor din lapte.

Proprietatile tehnologice ale cazeinei se refera la:

coagularea cazeinei cu ajutorul enzimelor coagulante de origine animala (cheag, pepsina) sau a unor enzime microbiene. In prezenta sarurilor de calciu are loc denaturarea cazeinei, determinand precipitarea ei. Acest proces de coagulare sta la baza procesului de fabricare al branzeturilor.      

precipitarea cazeinei sub actiunea acidului lactic sau a acizilor minerali. Acest proces de coagulare acida a laptelui sta la baza fabricarii tuturor produselor lactate acide ( iaurt, sana, lapte batut etc.).

precipitarea cazeinei in prezenta alcoolului . Aceasta proprietate este folosita la analiza laptelui  in scopul depistarii laptelui cu aciditate ridicata (proba cu alcool).

Cazeina precipita si sub actiunea sarurilor de metale grele, cu care formeaza complecsi proteici insolubili. Este folosita in special solutia de sulfat de cupru, pentru indepartarea substantelor proteice (defecare) si obtinerea unui zer limpede care permite determinarile refractometrice si dozarea zaharului.

Sub actiunea diferitelor microorganisme cazeina, ca si celelalte substante proteice din lapte, pot fi hidrolizate. Procesul este denumit proteoliza si are importanta in maturarea branzeturilor, iar in functie de gradul de hidroliza se formeaza substante solubile: polipeptide, peptide, aminoacizi si chiar amoniac.

b. Lactalbumina

Lactalbumina este o proteina usor asimilabila. Este solubila in apa si nu precipita alaturi de cazeina sub actiunea acizilor sau cu enzime coagulante, dar precipita prin incalzire la o temperatura de peste 72⁰C  obtinandu-se in acest fel urda.

c. Lactoglobulina

Lactoglobulina se gaseste in lapte in cantitate foarte mica. Ca si lactalbumina , lactoglobulina nu precipita sub actiunea acizilor sau a cheagului, dar spre deosebire de aceasta , nu precipita nici prin incalzire

            Deoarece lactalbumina si lactoglobulina nu precipita sub actiunea cheagului, in procesul de fabricare a branzeturilor , ele trec in zer, fiind numite din aceasta cauza, proteine ale zerului sau proteine serice. 

Pentru a pastra valoarea nutritiva a proteinelor zerului, datorita continutului de aminoacizi esentiali, procedeele tehnologice trebuie sa evite tratamentele prea dure de incalzire.

2.Lipidele

Grasimea este componentul din lapte care prezinta cele mai mari variatii cantitative, in functie de specie, de rasa animalului si de perioada de lactatie. In mod obisnuit laptele de vaca contine 3,5 - 4% grasime, la unele specii de animale putand ajunge la 6 si chiar 9% (lapte de bivolita si de oaie).

Lipidele laptelui prezinta deosebita importanta atat sub aspect economic si nutritiv cat si pentru influenta pe care o au asupra proprietatilor senzoriale ale laptelui si produselor lactate.

Din punct de vedere chimic, grasimea din lapte este formata dintr-un amestec de gliceride (98 - 99%) si din cantitati mici de fosfolipide (0,2- 1%), steroli (0,25 - 0,4%), acizi grasi liberi, pigmenti si vitamine liposolubile.

Prezenta diferitilor acizi si proportia acestora determina valoarea unor indici caracteristici pentru grasimea din lapte de vaca si anume:

- punctul de topire este situat intre 29 si 34 ⁰C, fiind mai scazut decat al altor grasimi animale, determinand o asimilare mai usoara si mai buna;

- punctul de solidificare este cuprins intre 18 si 23⁰C;

- densitatea grasimii la 15⁰C variaza intre 0,936 si 0,950;

- indicele de saponificare variaza in functie de natura acizilor prezenti si permite evaluarea masei moleculare a acestora;

 - indicele de iod variaza in functie de continutul in acizi grati nesaturati si gradul de nesaturare al acestora;

Din punct de vedere fizic , grasimea laptelui se prezinta sub forma de globule sferice de marimi variabile . Deoarece densitatea grasimii laptelui este mai mica decat a celorlalti componenti , globulele de grasime au tendinta de a se ridica la suprafata , ceea ce constituie fenomenul de smantanire naturala sau spontana.

3.Glucidele

Glucidul principal al laptelui este lactoza sau zaharul din lapte.

            Lactoza este singura sursa pentru om de galactoza. Galactoza intervine in formarea galactocerebrozidelor care sunt implicate in formarea sistemului nervos central si dezvoltarea inteligentei. S-a constatat ca eliminarea din ratie a lactozei la sugar si inlocuirea cu zaharoza duce la o intarziere a dezvoltarii intelectuale.

            In laptele de vaca normal lactoza variaza intre 4,7 si 5,2%, gasindu-se sub forma de solutie adevarata, iar in laptele uman lactoza este in proportie de 6,5-7% si reprezinta 50% din substanta uscata.

            Lactoza are o putere de indulcire de 6,25 ori mai mica decat zaharoza si este de ~ 10 ori mai putin solubila decat zaharoza. Pentru aceeasi concentratie de lactoza zerul pare mai dulce decat laptele, deoarece substantele proteice din lapte mascheaza partial gustul de dulce al lactozei.

            Prin incalzire indelungata incepand chiar de la 70⁰C, lactoza pierde apa de cristalizare, incepe sa se descompuna aparand o usoara culoare galbena; la 120⁰C eliminarea apei de cristalizare este considerata totala si daca temperatura de incalzire creste la 170 - 180⁰C incepe formarea caramelului, substanta de culoare bruna cu miros caracteristic. Fenomenul trebuie evitat, considerat ca un defect in cazul fabricarii laptelui concentrat sau celui praf.

            Lactoza este singurul zaharul fermentescibil prezent in cantitate mai mare in lapte. Prin hidroliza acida sau actiunea unei enzime numite lactaza, lactoza se transforma intr-o molecula de glucoza si una de galactoza:

     C₁₂H₂₂O₁₁  +  H₂O           C₆H₁₂O₆   +   C₆H₁₂O₆

       lactoza               glucoza         galactoza

            De asemenea, sub actiunea microorganismelor, lactoza poate suferi diferite fermentatii cu aplicatii importante in tehnologia produselor lactate.

Astfel, sub actiunea bacteriilor lactice, lactoza este transformata in acid lactic, avand loc fermentatia lactica, conform reactiei:

                  bacterii lactice

            2C₆H₁₂O₆       4CH₃ -CHOH - COOH   

      lactoza               acid lactic

            Acidul lactic rezultat determina coagularea cazeinei si imprima produsului respectiv gust acid(produse lactate acide, branzeturi proaspete).                                      

Sub actiunea bacteriilor propionice, are loc fermentatia propionica, acidul lactic fiind transformat in acid propionic, acid acetic, dioxid de carbon si apa dupa reactia:

               bacterii propionice  

3 CH₃- CHOH- COOH      2CH₃-CH₂-COOH + CH₃-COOH+CO₂­+H₂O

           acid lactic                 acid propionic         acid acetic

           Aceasta fermentatie are loc in cursul maturarii branzeturilor cu pasta tare (tip svaiter) si contribuie la formarea gustului specific si a desenului caracteristic.

In prezenta germenilor sporulati anaerobi, de tipul Clostridium intalniti frecvent in lapte, lactoza poate fi transformata in acid butiric avand loc fermentatia butirica conform reactiei:

                      bacterii butirice                        

2C₆H₁₂O₆      2CH₃ - CH₂ - CH₂ - COOH   + 4CO₂­ +4H₂   

     lactoza                        acid butiric

            Aceasta fermentatie , nedorita provoaca balonarea tarzie a branzeturilor, imprimindu-le gust neplacut.

Lactoza poate fi transformata sub actiunea unor specii de drojdii in alcool etilic - fermentatie alcoolica care are loc, de obicei, in paralel cu fermentatia lactica:

                     drojdii

     2C₆H₁₂O₆                     2CH₃ - CH₂ -OH + CO₂

        lactoza              alcool etilic

            Aceasta fermentatie alcoolica prezinta importanta tehnologica in fabricarea unor produse lactate acide, care contin in cantitati foarte mici si alcool: chefir si cumas.

            Lactoza posedand un gust slab dulce, placut este folosita pentru a intensifica aroma naturala a unor alimente. Se intrebuinteaza la prepararea diferitelor medicamente sub forma de tablete si ca mediu nutritiv in industria fabricarii penicilinei.

4.  Sarurile minerale

            Laptele contine 0,7-0,9% saruri minerale : cloruri, fosfati si citrati  de potasiu, sodiu, calciu si magneziu.

            Spre deosebire de ceilalti componenti ai laptelui, continutul in saruri minerale si raportul dintre acestea se mentin aproape constante; variatiile care pot apare uneori indica un lapte anormal.

            Cel mai importante elemente din punct de vedere nutritiv sunt calciu si fosforul. Laptele reprezentand o sursa excelenta de calciu si fosfor pentru om.

            Prezenta calciului in lapte este foarte importanta pentru ca are rol in formarea tesutului osos, iar din punct de vedere tehnologic sarurile de calciu participa in mod direct la procesul  de inchegare a laptelui. Reducerea continutului de saruri de calciu solubile, ca urmare a pasteurizarii laptelui, determina o inchegare defectuoasa; remedierea se face prin adaos de saruri de calciu (CaCl₂).

            Echilibrul salin influenteaza stabilitatea la incalzirea laptelui, coagularea laptelui cu cheag, ingrosarea in timp a laptelui concentrat cu zahar, aglomerarea globulelor de grasime la omogenizare.

5. Vitaminele

            Laptele este un aliment care contine o varietate de vitamine in cantitati apreciabile. Exista vitamine liposolubile dizolvate in faza grasa (vitaminele A,D,E,K) si vitamine hidrosolubile dizolvate in faza apoasa (vitaminele din grupul B, vitamina C - acidul ascorbic). Cantitatea de vitamine variaza cu rasa, perioada de lactatie, alimentatia animalului si este influentata de modul de tratare a laptelui dupa mulgere.

            Bogatia laptelui in anumite vitamine ii confera valoare biologica ridicata si prezinta de asemeni interes din punct de vedere tehnologic

            Vitaminele liposolubile se gasesc in cantitate mare in unt. Ele fie trec din furaje direct in organism, fie ca sunt biosintetizate de celula lactogena.

            Vitaminele liposolubile din lapte sunt:

            Vitamina A (antixeroftalmica) se gaseste in cantitate de 0,15-0,55 mg/kg, necesarul zilnic fiind de 2 mg. Ea joaca un rol important in lapte, atat din punct de vedere fiziologic, cat si tehnologic ca substanta naturala cu rol antioxidant.

            Vitamina A provine din  - caroten scindat de carotinaza care se afla in ficat. Continutul de provitamina A a laptelui variaza in functie de rasa animalului, furajare si anotimp. Iarna laptele este mai sarac in vitamine, iar vara continutul vitaminic se tripleaza.

            Tratamentele tehnologice care nu afecteaza dublele legaturi din molecula vitaminei nu modifica esential concentratia in vitamina: ex. pasteurizarea in absenta aerului, concentrarea sub vid.

            Grupa vitaminelorD. Aceasta este grupa factorilor antirahitici. Prin iradiere cu ultraviolete se obtine din ergosterol vitamina D₂ - calciferolul, care este cea mai activa pentru om.

            Vitamina D₃ se gaseste in cantitate mare. Cantitatea de vitamine D depinde de sezon. Vara concentratia este mai mare, dar exista si metode pentru cresterea concentratie in vitamina cum sunt: iradierea animalelor in grajd cu ultraviolete, a laptelui in cursul procesului tehnologic, putandu-se ajunge la 200g/kg vitamina D si adaugarea in furaje a drojdiei de bere iradiate.

            Vitaminele D sunt foarte stabile in lapte, nefiind afectate de pasteurizare, fierbere sau sterilizare.

            Vitamina E  - tocoferol, Dintre ,  si  tocoferoli, in lapte predomina forma . Cantitatea este de 0,2 - 0,9 mg/kg vitamina E. Este cea mai termostabila, rezistand la temperaturi de pana 270⁰C. Fiind liposolubila, in unt ajunge la 40mg/kg vitamina E. Tocoferolii au si actiune antioxidanta, marind rezistenta la pastrare a branzeturilor grase, a untului.

            Vitamina K  Laptele nu este o sursa importanta de vitamina K, existand in cantitate de 0,1 mg/l.  Aceasta poate fi sintetizata de catre microorganismele din tubul digestiv al organismului uman.

            Vitaminele hidrosolubile din lapte sunt urmatoarele:

            Vitamina B₁ - tiamina se gaseste in lapte sub forma libera si fosforilata, in cantitate de 0,3 - 0,75 mg/l; necesarul zilnic fiind de 1,5 mg. Cantitatea de tiamina depinde de rasa, individ, sezon si perioada de lactatie.

            Tiamina este foarte termosensibila, astfel incat unele procese tehnologice conduc la o pierdere de vitamina B₁, cum sunt pasteurizarea 10- 15%, sterilizarea termica 30 - 50%, sterilizarea UHT 10 -15% si prin depozitare la frig la +4⁰C si timp de 3zile 20%.

            Vitamina B₂ - riboflavina (lactoflavina). Laptele de vaca reprezinta sursa cea mai importanta de vitamina B₂ pentru om. Continutul de vitamina B in lapte este de    1-2 mg/l, iar necesarul zilnic de 2 mg. Este foarte fotosensibila. Prin expunerea laptelui la lumina zilei, timp de 4 ore se pierd intre 40 - 50% si chiar 60- 85% in timp insorit. Din acest motiv se recomanda ambalarea laptelui in sticle de culoare inchisa sau ambalaje din carton impermeabilizat.

            In absenta luminii riboflavina este foarte stabila la incalzire. Pasteurizarea distruge numai o cantitate neglijabila de vitamina sau deloc. Alte tratamente, cum sunt sterilizarea, concentrarea sau uscarea, nu au efect de distrugere prea mare.

            Vitamina B₆, piridoxal, piridoxamina se gaseste in lapte in cantitate de 0,3 - 0,7 mg/l. Prezenta ei  este influentata de sezon Fiind foarte fotosensibila la lumina zilei se pierde 60% din vitamina in 8 ore. Prin sterilizare se distruge 60%, iar prin concentrare si uscare se pierde 40 - 45% din vitamina B₆.

            Vitamina B₁₂ se afla intr-o cantitate de 2,5 - 7,5 g/l, laptele fiind o sursa foarte bogata in vitamina B₁₂, necesarul zilnic fiind o sursa foarte bogata in aceasta vitamina, necesarul zilnic fiind de 1,5g.

            Procesele tehnologice au efecte negative asupra concentratiei vitaminei astfel: sterilizarea clasica distruge 90%, sterilizarea UHT 20% si prin concentrare pierderile sunt de 40 - 90%.

            Vitamina PP, niacina, niacinamida se gasesc in lapte in cantitate mica, aproximativ 0,9mg/l si depinde de rasa, individualitate, varsta animalului, sezon. Necesarul zilnic la copii este 7 - 10mg, iar la adulti 15 - 20mg. Vitamina este stabila la tratamentele tehnologice.

            Acidul pantotenic In lapte, continutul este de 3 - 4mg/l, iar necesarul zilnic de 7 - 10mg. Se gaseste mai ales sub forma libera sau combinata cu proteinele.

            Acidul ascorbic. Laptele nu constituie o sursa de vitamina C pentru om, continutul sau de fiind de 10 - 20 mg/l. Vitamina C se poate pierde prin procese tehnologice astfel: prin pasteurizare 20%, sterilizare 50%, uscare 20 - 30%, prin concentrare 60%. Factorii care influenteaza distrugerea vitaminei C sunt: urme de cupru, lumina, oxigenul dizolvat, radiatiile ultraviolete.

            Acidul folic se gaseste in lapte liber sau combinat cu proteinele intr-o cantitate de 1- 1,2mg/l, in laptele colostral cantitatea fiind mai mare. Necesarul zilnic este de 2 mg.

            Vitamina H - biotina, continutul de biotina este de 2,5 - 67mg/l, continutul variind in perioada lactatiei. Este o vitamina termostabila, inregistrandu-se pierderi mici la pasteurizare, concentrare, uscare.

            Colina se gaseste sub forma libera si combinata. In lapte se afla 0,14 - 150mg/l, cu variatii mari in laptele colostral. Este termostabila, neinregistrandu-se pierderi la fabricarea laptelui concentrat si a laptelui praf.

Enzimele

Enzimele sunt compusi de natura proteica cu rol catalitic in reactii biochimice.

 Laptele contine numeroase enzime (circa 19) dintre care unele sunt sintetizate de glanda mamara, iar altele sunt secretate de microorganismele prezente in lapte.

Dintre enzimele laptelui cela mai importante sunt:

lipaza, care hidrolizeaza gliceridele, punand in libertate acizii grasi; ea este cauza cresterii aciditatii untului si  a unor procese de rancezire. In laptele proaspat muls, lipaza este inactiva , dar se activeaza prin agitate, incalzire , omogenizare; la temperaturi de peste 80° C este distrusa.

proteaza, descompune proteinele pana la stadiul de peptone si aminoacizi. Actioneaza in special in timpul depozitarii indelungate a laptelui si in maturarea avansata a branzeturilor.

fosfataza alcalina este foarte sensibila la caldura , prezenta ei servind ca test de control al pasteurizarii laptelui ( proba fosfatazei)

peroxidaza, este descompusa la temperatura de 80 °C, fiind folosita la aprecierea pasteurizarii inalte.

reductaza, este o enzima cu proprietati oxido-reducatoare, ceea ce a determinat utilizarea gradului de contaminare a laptelui ( proba reductazei).

 7. Pigmentii si gazele laptelui

Pigmentii sunt substante care dau nuanta galbuie a laptelui. Provin din furaje, in cantitate mai mare aflandu-se in perioada de vara, cand animalele consuma furaje verzi. Principalii pigmenti sunt: - carotenul, clorofila, xantofila si riboflavina care da nuanta verzuie zerului.

            Continutul de gaze inglobate in lapte este variabil. Imediat dupa mulgere, volumul de gaze este mai mare si predomina cantitativ dioxidul de carbon; ulterior, prin aerare si agitare, continutul de dioxid de carbon scade si in urma contactului laptelui cu aerul creste continutul de azot si oxigen.

            Scaderea continutului de dioxid de carbon face ca aciditatea titrabila a laptelui sa scada imediat dupa mulgere.

            Cresterea continutului de oxigen provoaca procese oxidative, conducand la aparitia unor defecte de gust, precum si la pierderi in vitamina C.