Proprietà funzionali delle proteine del latte

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Oggetto:

Salve, sono nuovo del forum e desidero come prima cosa salutare tutti.

Sono un privato con nessun legame verso la Tecnologia e la Chimica Alimentare, spero che questo non vada contro qualche regola di questo spazio molto interessante. Sono mosso da una grande curiosità verso alcuni argomenti, che trovo difficile soddisfare altrove, sia perchè di informazioni libere e specifiche ce ne sono veramente poche in rete (almeno io non ne ho trovate molte), sia perchè ho una formazione di base pari a zero, che non mi consente di leggere tra le righe di carattere strettamente tecnico.

Per queste mie lacune, mi farebbe piacere avviare una discussione, che dalla mia parte non avrà argomentazioni scientifiche, ma che potrebbe risultare comunque interessante per alcuni di voi. Spero che vogliate partecipare con piacere.

Comincerei il “discorso” partendo con un raginamento molto semplice, ma che farà capire a chi di dovere se faccio errori di base.

Le diversa modalità di estrazione delle caseine, ci portano nel sacchetto due prodotti disidratati dalle diverse caratteristiche.

Il processo acido: fa precipitare la caseina per effetto delle cariche modificate dal pH e della perdita di ponti calcio che portano le micelle a disgragarsi, ciò porta le sub-micelle di caseina ad attrarsi tra loro, dando vita ad un coagulo gelatinoso e poco consistente.

Il processo enzimatico: consiste nell'indurre la parziale idrolisi della molecola che lega con l’acqua, K caseina, per cui, venendo a mancare lo strato superficiale che mantiene la micella in soluzione, le varie micelle cominciano ad attrarsi tra loro, unendosi con ponti calcio, ciò avvia un coagulo molto disidratato, più tenace ed elastico dell'altro caso.

Dopo le opportune lavorazioni, io mi vedo nel sacchetto il granitello di caseina, dove dentro ogni granello ci sono le molecole delle proteine organizzate in una enorme micella, che, nella caseina acida, ha una struttura spugnosa con i pori più aperti ed elastici, perchè organizzata in sub micelle poco legate tra loro per la mancanza del collante calcio, mentre nel sacchetto della caseina presamica, trovo una organizzazione più serrata con una micro porosità non vocata all'espansione.

E già qui faccio il mio primo errore di valutazione, visto che alcune prove pratiche, sulla capacità delle due tipologie di ingredienti di interagire con i liquidi, mi indicano il contrario. Infatti, la caseina presamica “lega” con l’uovo e da vita ad un impasto che da cotto (vapore, temperatura interna del prodotto in cottura 80°+) ha una tessitura leggermente ruvida, quasi granulsa, che se immersa nell'acqua, lavora come una spugna assorbendo e gonfiandosi.

La caseina acida, invece, sembra gradire meno l’uovo e produce un impasto che dopo essere stato cotto (vapore, temperatura interna del prodotto 80°+) ha una tessitura ultracompatta e liscia, che una volta immersa in acqua, risulta impermeabile.

Ovviamente parliamo di osservazioni sulle caseine assolute; una semplice prova per rendermi conto di cosa potesse comportare il loro utilizzo dentro un impasto con altre farine, tipo biscotti o merendine da prima colazione.

Detto questo, le mie domande sono sostanzialmente quattro:

  1. Come è possibile che delle molecole idrofobe riescano a richiamare acqua?
  2. Quali sono le differenze in questo meccanismo tra la caseina acida e la caseina rennet?
  3. La temperatura di cottura può denaturare ulteriormente le caseine rendendole impermeabili?
  4. La ritenzione d'acqua è irreversibile? O avviene anche uno scambio inverso e quindi l'essiccazione?

Scusate se mi sono dilungato troppo, abbiate pazienza, grazie! Se vi piace il discorso e risponderete, con mia immensa soddisfazione continueremo.

Un Saluto,

Gigi


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Oggetto: Proprietà funzionali delle proteine del latte
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Oggetto:

Gentile Gigi,

in realtà, nonostante la tua affermazione di essere profano della materia, le descrizioni della coagulazione acida e di quella presamica sono sostanzialmente scientificamente corrette.

L’esperimento che tu hai eseguito è molto interessante, tuttavia le tue domande non sono per niente banali e le risposte non sono facili anche per chi è studioso della materia.

Considera infatti che il mondo scientifico ha chiarito solo parzialmente i complessi aspetti relativi alle proteine del latte: ad esempio, per la struttura delle micelle di caseina, una risposta definitiva non è ancora stata data; sono stati proposti due modelli, ciascuno dei quali risponde ad alcuni dati sperimentali, ma non ne soddisfa altri.

Quello che tu hai adottato nella descrizione dei due tipi di coagulazione (e che anche io preferisco) è uno dei due modelli, quello che prevede l’esistenza di sub-micelle.

Tento comunque di fornire una risposta alle tue domande.

Non mi sorprende che il coagulo presamico possa assorbire acqua mentre quello acido no. Infatti, come tu stesso descrivi, nella coagulazione presamica le micelle rimangono sostanzialmente intere, perdono solo la “coda” idrofilica della k-caseina, che viene staccata dall’enzima, e che serviva a stabilizzarle in soluzione acquosa. Quello che è fondamentale è che i minerali che erano contenuti nelle micelle del latte (calcio, magnesio, fosfati) rimangono nel coagulo presamico, che quindi è fortemente mineralizzato. Questi minerali potrebbero (ma qui metto il condizionale) trattenere l’acqua dentro al coagulo fino a farlo gonfiare.

Al contrario, nella coagulazione acida, le micelle si disgregano a submicelle, e perdono nel siero tutti i minerali che contenevano. Quindi il coagulo acido è completamente demineralizzato, e quindi sicuramente maggiormente idrofobico.

Non credo che la temperatura di cottura, anche se elevata, possa denaturare le caseine: infatti si tratta di proteine molto resistenti al calore, a differenza delle sieroproteine.

Quanto alla ritenzione di acqua, se possa essere reversibile o no, non mi è facile prevederlo. Potresti tu stesso provare sperimentalmente a tenere il coagulo presamico, fortemente idratato, vicino ad una fonte di calore (termosifone) per un certo tempo; oppure anche semplicemente all’aria, e pesarlo periodicamente, per vedere la sua capacità di perdere acqua. Se lo fai, fammi sapere i risultati qui sul sito, sono molto curioso.

Complimenti per l’esperimento e per l’esposizione che ne hai fatto.

Un saluto,

Paolo Bigcheese


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Oggetto:
Grazie mille, Paolo!

Troppo gentile e tutto chiarissimo!

Il modello che ho descritto è ampiamente documentato, al punto che ritenevo fosse l'unico, e lo prendo per buono altrimenti divento pazzo... :)

Avevo la pulce sulla questione dei minerali, ma non riuscivo a capire se potesse essere la chiave di volta. Soprattutto non me la sono sentita di indagare su cariche elettriche ed interazioni varie tra molecole, mi sembrava un tantino eccessivo e fuori portata.

Mi hai tolto una grande curiosità e ti ringrazio ancora.

Appena posso faccio altre prove pratiche, poi ti metto al corrente dei risultati con piacere.

Tanti saluti,
Gigi

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Oggetto:
Rieccomi qua, non mi sono arreso...

Ho proseguito con la mia osservazione delle proprietà meccaniche delle caseine; per quanto i miei mezzi non siano molto precisi e scentifici e i risultati falsati da diverse condizioni e per la mancanza di strumenti, ho raggiunto delle conclusioni per me sufficienti.

Per non dilungarmi troppo eviterò di esporre le ultime prove che ho fatto, ma inserisco una tabella illustrativa:

Caseina acida
Caseina presamica
Caseinato di sodio
Peso iniziale
30g
30g
30g
Peso polpetta con uovo
54g
42g
61g
Con 24 ore di asciugatura
51g
Grammi assorbiti
41g
Grammi assorbiti
58g
Grammi assorbiti
Con 24 ore di immersione
57g
6
50g
9
75g
17
+24 ore di immersione
58g
7
57g
16
83g
25
+24 ore di immersione
59g
8
58g
17
89g*
31
+24 ore di immersione
60g
9
58g
17
95g
37
+24 ore di immersione
61g
10
58g
17
100g
42
+24 ore di immersione
61g
10
58g
17
102g
44
+24 ore di immersione
62g
11
58g
17
103g
45
Grammi rilasciati
Grammi rilasciati
Grammi rilasciati
+24 ore di asciugatura
54g
8
51g
7
91g
12
+24 ore di asciugatura
51g
11
46g
12
79g
24
+24 ore di asciugatura
49g
13
44g
14
71g
32
+24 ore di asciugatura
47g
15
43g
15
65g
38
+24 ore di asciugatura
46g
16
41g
17
60g
43
+24 ore di asciugatura
46g
16
40g
18
57g
46

[ * Tra quel punto e il precedente la "polpetta" e andata a galla ]


Praticamente credo si possa dire che la caseina presamica assorbe un 30% in più, di quanto riesca a fare la caseina acida, facendolo ad una velocità molto molto superiore.

Però si nota che la caseina acida ha uno scambio evidente soltanto sulla crosta superficiale, non lasciando passare l'acqua in profondità, mentre la presamica è più aperta allo scambio. Quindi, penso sia più corretto dire che la caseina presamica assorbe un 30% in più, ma nello stesso lasso di tempo.

Il caseinato di sodio, assorbe fino a tre volte il quantitativo possibile per la caseina presamica, facendolo ad una velocità doppia (la valutazione è leggermente falsata dalla solubilità elevata del caseinato, che ha perso parte della struttura, soprattutto nelle prime fasi di immersione).

Avevo letto della capacita di ritenzione di acqua ed aromi da parte di queste proteine, immaginando che fosse più evidente, invece l'asciugatura avviene senza problemi e l'acqua viene liberata rapidamente.

Il caseinato di sodio però, presenta sotto la crosticina superficiale un'evidente idratazione, soprattutto con tracce d'acqua dentro delle cavità formatesi durante l'immersione.

La consistenza interna è appiccicosa/gelatinosa e ricorda un impasto di semola molto idratato. La caseina presamica ha una scorza molto dura, sotto la quale possiamo trovare una consistenza asciutta ma gommosa, la caseina acida ha una scorza dura, sotto la quale possiamo notare una consistenza asciutta e poco gommosa.

A questo punto avrei un paio di domande secche e decise, le avanzo sempre con una certa ingoranza:

  • Dopo il trattamento subito dalla caseina acida, il caseinato di sodio che ne deriva si può ritenere un idrolizzato, quindi predigerito, tipo saponificazione dei grassi?
  • Cosa avviene di preciso alla caseina acida dopo l'aggiunta di alcali (soluzione a caldo a pH 6.7)?


Grazie per l'attenzione,
Gigi

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Parole chiave (versione beta)

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