Che cos’è la cagliatura?
In cucina, la cagliatura è la rottura di un’emulsione o colloide in grandi parti di composizione diversa attraverso i processi fisico-chimici di flocculazione, cremazione e coalescenza. La cagliatura è intenzionale e desiderabile nella produzione di formaggio e tofu; non intenzionale e indesiderabile nella produzione di salse e creme. La cagliatura si verifica naturalmente nel latte se il latte non viene usato entro la data di scadenza, o se il latte rimane fuori a temperatura calda.
Il latte è composto da diversi composti, principalmente grasso, proteine e zucchero. Le proteine del latte sono normalmente sospese in una soluzione colloidale, il che significa che le piccole molecole proteiche galleggiano liberamente e indipendentemente. Queste molecole proteiche galleggianti rifrangono la luce e contribuiscono (con il grasso sospeso) all’aspetto bianco del latte. Normalmente queste molecole proteiche si respingono l’un l’altra, permettendo loro di galleggiare senza raggrupparsi, ma quando il pH della loro soluzione cambia, possono attirarsi l’un l’altra e formare dei grumi. Questo è quello che succede quando il latte caglia, quando il pH scende e diventa più acido, le molecole di proteine (caseina e altre) si attraggono l’un l’altra e diventano “cagliate” che galleggiano in una soluzione di siero traslucido. Questa reazione di raggruppamento avviene più rapidamente a temperature più calde che a temperature fredde.
Quali sono i podotti del latte che gli permettono di cagliare?
Il latte è un’emulsione o colloide di globuli di grasso di burro in una miscela contenente acqua, carboidrati, minerali e proteine.
I principali costituenti del latte sono acqua, grasso, proteine, lattosio (zucchero del latte) e minerali (sali). Il latte contiene anche tracce di altre sostanze come pigmenti, enzimi, vitamine, fosfolipidi (sostanze con proprietà simili al grasso) e gas.
Qual è il contenuto di grasso del latte?
Secondo il Dairy Council, il latte intero ha il 3,9% di grasso (cioè, contiene 3,9 g di grasso per 100 g), il latte parzialmente scremato ha l’1,7% di grasso, il latte all’1% di grasso ha l’1% di grasso e il latte scremato ha lo 0,3% di grasso.
Quali proteine sono contenute nel latte?
La maggior parte del latte bevuto negli Stati Uniti proviene dalle ghiandole mammarie delle mucche. Le principali proteine che si trovano nel latte sono uniche e non si trovano in tessuti diversi dalle ghiandole mammarie. Le proteine del latte, in particolare le caseine, hanno una composizione di aminoacidi utile per la crescita e lo sviluppo dei piccoli. Altre proteine presenti nel latte includono una serie di enzimi, proteine coinvolte nel trasporto di nutrienti, proteine coinvolte nella resistenza alle malattie (anticorpi e altre), fattori di crescita, ecc. (vedi riferimento 1). La caseina costituisce il 79,5% delle proteine presenti nel latte di mucca.
Il latte contiene il 3,3% di proteine totali. Le proteine del latte contengono tutti i 9 aminoacidi essenziali richiesti dall’uomo. Le proteine del latte sono sintetizzate nella ghiandola mammaria, ma il 60% degli amminoacidi usati per costruire le proteine sono ottenuti dalla dieta della mucca. Il contenuto totale delle proteine del latte e la composizione degli aminoacidi varia a seconda della razza della mucca e della genetica del singolo animale.(2)
La proteina del latte comprende il 19,3% del contenuto proteico del latte. Ci sono 3 o 4 caseine nel latte della maggior parte delle specie; le diverse caseine sono molecole distinte ma hanno una struttura simile. Tutte le altre proteine presenti nel latte sono raggruppate sotto il nome di proteine del siero. Le principali proteine del siero nel latte di mucca sono la beta-lattoglobulina e l’alfa-lattoalbumina.
La beta-lattoglobulina è la principale proteina del siero di latte di mucca e di pecora ed è presente anche in molte altre specie di mammiferi; una notevole eccezione è l’uomo.
La molecola della caseina
Una famiglia di fosfoproteine correlate (αS1, αS2, β, κ).
La caseina contiene un alto numero di residui di prolina, che non interagiscono. Non ci sono anche ponti disolfuro. Di conseguenza, ha relativamente poca struttura terziaria. È relativamente idrofoba, il che la rende poco solubile in acqua. Si trova nel latte come una sospensione di particelle, chiamate micelle di caseina,
La caseina contiene un alto numero di residui di prolina, che non interagiscono. Non ci sono nemmeno ponti disolfuro. Di conseguenza, ha relativamente poca struttura terziaria. È relativamente idrofoba, il che la rende poco solubile in acqua. Si trova nel latte come una sospensione di particelle, chiamate micelle di caseina,
Immagine: Micelle di caseina, kappa casseina in blu, alfa caseina in rosso, beta caseina in magenta, ossigeno dall’acqua in ciano. Fonte: Kumosinski, T.F., King, G. e Farrell, H.M., Jr. (1994).Comparazione dei modelli molecolari tridimensionali delle caseine submicellari bovine con lo scattering a raggi X ad angolo ridotto.
Le caseine nel latte di mucca possono includere diverse forme, con il latte di mucca che contiene tipicamente uno dei due tipi di beta caseina. a seconda del profilo genetico di una singola mucca, il latte prodotto conterrà caseine A1-beta o caseine A2-beta.
Tutte le molecole di caseina hanno almeno un fosfato legato all’estere. Nessuna delle proteine del siero di latte ha questo.
Il punto isoelettrico della caseina è 4,6. Poiché il pH del latte è 6,6, la caseina ha una carica negativa nel latte.
Le caseine hanno una distribuzione molto irregolare delle cariche lungo la molecola, mentre nelle principali proteine del siero, le cariche sono distribuite più uniformemente. Questo spiega una delle principali proprietà delle caseine nel latte, la loro natura anfifila. Le regioni caricate sono, in generale, amanti dell’acqua o idrofile e le regioni non caricate lungo la molecola sono più idrofobiche o che odiano l’acqua. Poiché queste regioni sono distribuite in modo non uniforme lungo la molecola, queste regioni sono più esposte.
Nelle proteine con distribuzioni uniformi, le regioni idrofile e idrofobe si annullano a vicenda. È a causa della natura anfifila delle molecole di caseina che emerge una delle proprietà più importanti della caseina, la micella di caseina. La maggior parte delle caseine nel latte si trova in intricate aggregazioni sciolte chiamate micelle.
la micella di caseina è stabilizzata in due modi. In primo luogo il fosfato di calcio si trova in alte concentrazioni nel latte e all’interno della micella di caseina stessa. La concentrazione è tale che si formano piccole aggregazioni del fosfato. Una parte del fosfato è relativamente libera di passare dentro e fuori la micella e una parte del fosfato è fortemente legata alla proteina. Questo fosfato legato è in piccole aggregazioni di fosfato di calcio non disciolto (colloidale). Questi tendono a cementare la micella insieme, stabilizzandone la struttura.
K-Caseina e cagliatura del latte
L’altro effetto stabilizzante è dovuto a una proprietà della K-caseina. La K-caseina ha nella sua struttura un gruppo di carboidrati che è esterificato alla treonina nella proteina. Questo gruppo di carboidrati contiene alcuni gruppi caricati negativamente. Il risultato è che la K-caseina è resa più idrofila in una parte della molecola. Nella micella, la K-caseina e in una certa misura la Bcaseina si autolocalizzano vicino all’interfaccia dell’acqua della micella o si estendono in essa. Questo stabilizza la micella impedendo l’aggregazione delle micelle per repulsione sterica (impedendo l’avvicinamento tra le micelle di caseina) Per la K-Caseina il legame peptidico tra il 105° e il 106° amminoacido è vulnerabile all’idrolisi da parte degli enzimi proteolitici (coagulatore microbico o caglio). Questo è il meccanismo di formazione della cagliata (rimuovendo la porzione di proteina contenente carboidrati e riducendo così la stabilità sterica). Perdere la protezione della K-caseina permette alle micelle di caseina di aggregarsi e formare una cagliata coerente.
Per capire come la chimosina coagula il latte, bisogna sapere qualcosa sulle proteine del latte. La maggior parte delle proteine del latte sono caseine e ci sono quattro tipi principali di molecole di caseina: alfa-s1, alfa-s2, beta e kappa. Le caseine alfa e beta sono proteine idrofobiche che vengono facilmente precipitate dal calcio – la normale concentrazione di calcio nel latte è molto superiore a quella necessaria per precipitare queste proteine. Tuttavia, la kappa caseina è una molecola nettamente diversa – non è precipitabile con il calcio. Quando le caseine sono secrete, si auto-associano in aggregati chiamati micelle in cui le caseine alfa e beta sono trattenute dal precipitare dalle loro interazioni con la kappa caseina. In sostanza, la kappa caseina mantiene normalmente la maggior parte delle proteine del latte solubili e ne impedisce la coagulazione spontanea.
Entra la chimosina
La chimosina taglia e inattiva proteoliticamente la kappa caseina, convertendola in para-kappa-caseina e una proteina più piccola chiamata macropeptide. La para-kappa-caseina non ha la capacità di stabilizzare la struttura micellare e le caseine calcio-insolubili precipitano, formando una cagliata.
Le molecole di caseina possono anche essere separate dal siero mediante precipitazione della caseina con acido (simile a quello che succede nello stomaco quando si consuma il latte) o interrompendo la struttura micellare mediante idrolisi parziale delle molecole proteiche con un enzima proteolitico. Nello stomaco dei giovani di molte specie si trova un enzima chiamato rennina che idrolizza specificamente una parte della micella di caseina con conseguente formazione di una cagliata. Un metodo classico di precipitazione della caseina nel latte di mucca che si fa in laboratorio è quello di aggiungere lentamente HCl (0,1 N) per abbassare il pH del latte a 4,6. La caseina formerà gradualmente un precipitato mentre le altre proteine del latte precipiteranno relativamente poco. Diverse combinazioni di precipitazione acida controllata e idrolisi enzimatica della caseina sono alla base delle industrie casearie. Spesso si usano colture batteriche specifiche per stabilire le condizioni di abbassamento del pH e di secrezione di enzimi proteolitici che formano i diversi tipi di formaggio.
Che cos’è il siero di latte?
Il siero di latte è il liquido che rimane dopo che il latte è stato cagliato e filtrato. Le proteine del siero sono costituite da α-lattoalbumina, β-lattoglobulina, sieroalbumina, immunoglobuline,
La proteina del siero è una proteina di alta qualità che si trova naturalmente nei prodotti del latte. È una proteina “completa” che contiene tutti gli amminoacidi essenziali richiesti dal corpo umano ed è facile da digerire.
Le proteine del siero, chiamate anche proteine del siero, non contengono fosforo e non coagulano a pH 4,6.
il siero può essere usato per fare la ricotta. Tradizionalmente il siero di latte di pecora viene cotto fino ad ottenere una cagliata morbida e soffice.
Effetto del pH
Quando il pH scende e diventa più acido, le molecole di proteine (caseina) si attraggono l’un l’altra e diventano “cagli” che galleggiano in una soluzione di siero traslucido. Questa reazione di raggruppamento avviene più rapidamente a temperature più calde che a temperature fredde.
La cagliata è un prodotto caseario ottenuto dalla coagulazione del latte in un processo chiamato cagliatura. La coagulazione può essere causata dall’aggiunta di caglio o di qualsiasi sostanza acida commestibile come il succo di limone o l’aceto, e poi lasciarlo riposare.