COMPOZITIA CHIMICA A LAPTELUI

COMPOZITIA CHIMICA A LAPTELUI

1.1. Importanta laptelui in nutritie

Laptele este produsul de secretie al glandelor mamare la femelele mamiferelor si este folosit la hranirea nou-nascutilor. Conform definitiei codului FAO/OMS laptele este produsul de secretie mamara normal, obtinut prin una sau mai multe mulsori fara nicio aditie sau sustragere. Laptele are o valoare biologica ridicata si daca amintim faptul ca laptele reprezinta singurul aliment consumat in prima perioada a vietii atat de om cat si de celelalte mamifere, putem intelege si mai bine valoarea sa pentru organism.

Popoarele din Europa, America de Nord, Australia, Noua Zeelanda consuma in cea mai mare parte laptele de vaca si produsele rezultate din procesarea acestuia, in sudul Europei se consuma laptele de oaie si capra, in Laponia se consuma laptele de ren, iar in Asia de sud-est se consuma in special laptele de bivolita si laptele de iapa. Denumirea de lapte fara indicatie de specie de animale de provenienta este rezervata laptelui de vaca.

Laptele este unul din putine alimente ce poate fi consumat in stare naturala. Este unicul produs din alimentatie cu exceptia mierii de albine a carei unica functie in natura este de a servi ca aliment.

Laptele este un lichid de culoare alb-galbuie secretat de glanda mamara a mamiferelor. Prin lapte se intelege, in general, laptele de vaca, iar cand se vorbeste despre laptele altor animale, se indica specia respectiva (lapte de oaie, lapte de capra s.a.). Din punct de vedere fizico-chimic, laptele poate fi considerat o dispersie alcatuita din patru faze:

- faza gazoasa care contine CO₂, O₂, N₂;

- faza grasa sub forma de globule de grasime, gliceride, fosfatide, steride si substante liposolubile;

- faza coloidala formata din cazeina, lactalbumina, lactoglobulina;

- faza apoasa formata din proteine solubile, aminoacizi, lactoza, saruri minerale si substante hidrosolubile.

Laptele este un lichid de culoare alb-galbuie cu gust dulceag si miros caracteristic placut. Datorita functiei sale de hrana este un aliment complet si complex, cu valoare nutritiva ridicata, fiind unicul aliment destinat hranei in prima parte a vietii. El contine toate substantele necesare cresterii si dezvoltarii.

Laptele acopera in cea mai mare parte nevoile omului de alimente de origine animala. Datorita armoniei compozitiei sale este indispensabil pentru copii si foarte folositor pentru adulti. Din acest motiv o alimentatie rationala trebuie sa includa neaparat lapte si produse lactate care trebuie consumate zilnic.

Prin compozitia sa chimica bogata si variata, laptele asigura majoritatea substantelor necesare tesuturilor vii si a intretinerii proceselor matabolice care au loc in organism. Valoarea nutritiva a unui litru de lapte este echivalenta cu cea a 400 g carne de porc,sau 750g carne de vitel, 500 g peste, 8-9 oua etc. Un litru de lapte furnizeaza aproximativ 20% din energia zilnica necesara organismului, precum si urmatoarele proportii din doza zilnica de substante minerale si vitamine:

Calciu 100%

Fosfor 67%

Vitamina B2 66%

Vitamina A 30%

Vitamina B1 27%

Vitamina C 19%

Fier 3%

1.2. Compozitia chimica a laptelui

Compozitia chimica a laptelui variaza in functie de diferiti factori: specia animalului, rasa, individualitatea, modul de furajare, faza de lactatie, starea de sanatate, anotimpul, climatul, varsta animalului, mulgerea,etc. Celulele secretoare ale glandei mamare sintetizeaza compusii laptelui din compusii din sange. Pentru fiecare litru de lapte secretat, prin glanda mamara de vaca trec aproximativ 500l de sange. Absorbtia componentelor din sange de catre glanda mamara si secretia lor in lapte este un proces activ, atat prin faptul ca glanda mamara biosintetizeaza componentele noi (lactoza, cazeina), cat si prin modificarile de concentratie ale componentelor aduse de sange in celulele glandei.

Din punct de vedere fizico-chimic, laptele este alcatuit din diferite fractiuni, faze si componente.

Fractiunile sunt grupe de substante ce pot fi separate in mod secvential: grasimi, proteine, carbohidrati, saruri.

Fazele sunt reprezentate de componentele omogene dintr-un sistem dispers neomogen, componente ce pot fi separate prin procedee fizice (separare, filtrare, evaporare).

Componentele sunt parti distincte din punct de vedere chimic ale unei fractiuni sau faze. De exemplu fractiunea proteica din lapte este la randul ei alcatuita din cateva compo-nente care pot fi separate chimic.

Tabel 1.1. Componentele structurale principale ale laptelui

Compozitia si proprietatile organoleptice ale laptelui se modifica semnificativ in timpul perioadei de lactatie care se intinde pe parcursul a 300 de zile. Laptele din primele 7 zile dupa fatare se numeste lapte colostral si nu este acceptat la colectare. Laptele colostral are un gust usor sarat, este mai vascos, are culoarea galbena-maronie si precipita la fierbere. Densitatea lui variaza intre 1,033-1,094 g/cm³. La sfarsitul perioadei de lactatie, cu cateva saptamani inainte de fatare laptele se intoarce la caracterul sau colostral. Continutul in substanta uscata creste si globulele de grasime au dimensiuni mai mici. Laptele colectat la mijlocul perioadei de lactatie este cel mai bun ca materie prima pentru obtinerea unor produse de foarte buna calitate.

Tabel 1.2. Compozitia medie a laptelui de vaca

Tabel 1.3. Compozitia diferitelor tipuri de lapte

Apa

Apa reprezinta componentul chimic cel mai important. Apa din lapte se gaseste sub doua forme: apa libera si apa legata. Apa libera reprezinta 96% din apa din lapte si reprezinta mediul in care se gasesc celelalte componente ale laptelui sub forma dizolvata, coloidala si de emulsie.

Substantele azotoase din lapte

Laptele este o sursa valoroasa de substante azotoase atat pentru organismele in dezvoltare cat si pentru organismele adulte. Din 0,5% azot cat contine laptele, 95% este cuprins in proteine si 3% in substante azotoase neproteice.

Proteinele laptelui

In anul 1877 O. Hammarsten a caracterizat trei proteine din lapte: cazeina, lactalbumina si lactoglobulina. El a pus la punct o metoda pentru separarea lor: laptele degresat se dilueaza si apoi se acidifiaza cu acid acetic. Cazeina precipita in timp ce proteinele zerului raman in solutie. Astfel se descopera o proprietate importanta a cazeinei: este insolubila in solutii slab acide. Mai tarziu s-a aratat ca sistemul de proteine al laptelui este mult mai complex. In 1936 Pedersen a folosit ultracentrifugarea pentru a demonstra neomogenitatea cazeinei. In anul 1939 Mellander a folosit electroforeza pentru a separa din cazeina 3 fractiuni: α, β si γ-cazeinei. Cele mai importante proteine din lapte sunt trecute in tabelul de mai jos:

Tabel 1.4. Caracteristicile specifice ale proteinelor laptelui

Cantitatea de proteine din lapte precum si compozitia lor este influentata de o serie de factori: specie, rasa, alimentatie, stare de sanatate. Compozitia in aminoacizi din laptele de vaca este prezentata in tabelul 1.5.

Tabel 1.5 Compozitia in aminoacizi (g AA/100g proteina) a proteinelor totale, cazeinei si proteinelor din zer

Cazeina-principala substanta azotoasa din lapte, reprezinta aproximativ 80% din totalul proteinelor laptelui.In stare pura se prezinta in stare de pulbere, de culoare alba, higroscopica, fara gust si fara miros. Cantitatea de cazeina in lapte variaza intre 2,6-3,1%. Cazeina este un complex proteic care precipitate din laptele smantanit la p_H=4,6 si temperatura de 20⁰C. Cazeina este sintetizata in glanda mamara. Ea se prezinta in lapte sub forma unor particule complexe, in compozitia carora intra in afara de substanta azotoasa si calciu,fosfat anorganic, magneziu si citrat. Cazeina se gaseste in lapte sub forma de cazeinat de calciu in solutie coloidala. Micelele de cazeinat adsorb la suprafata lor micelele de fosfat de calciu, lucru ce ne permite sa afirmam ca in lapte cazeina se gaseste sub forma de fosfocazeinat de calciu. Cazeina precipita sub actiunea acizilor, a enzimelor coagulante, prin adaugare de ioni de calciu, prin adaugare de alcool sau prin adaugare de saruri de metale grele. In cazul produselor lactate acide sub actiunea acidului lactic rezultat din actiunea bacteriilor lactice asupra lactozei, calciul si fosforul trec din forma coloidala in forma solubila pana se atinge punctul izoelectric la p_H=4,6 cand are loc precipitarea cazeinei. Cazeina coaguleaza si sub actiunea unor enzime: pepsina, chimozina etc.

Grupul α-cazeinei

Din punct de vedere biologic este grupul cel mai valoros din cazeina si anume cuprinde 45-63% din totalul proteinelor laptelui. Aceasta fractiune este sensibila la calciu, bogata in fosfor si precipitata integral sub actiunea cheagului formand coagul. Acest complex este format la randul sau din 2 grupuri de fractiuni:

- fractiuni sensibile la calciu;

- fractiuni insensibile la calciu.

Grupul β-cazeinei

β-cazeina este o fractiune cu pondere mare care la temperaturi scazute este insensibila la ionii de calciu, dar care precipita la 35⁰C si constituie 19-28% din totalul proteinelor laptelui. Poseda proprietati de asociere-disociere care depind de temperatura. Astfel, la temperatura de 4⁰C β-cazeina este monomera, la 8,5⁰C prezinta o stare de agregare in functie de concentratie iar la 20⁰C este complet polimera.

Grupul γ-cazeinei

γ-cazeina constituie 3-7% din totalul proteinelor laptelui. Contine doar 0,1% fosfor, are cea mai mica mobilitate electroforetica dintre toate cazeinele si p_H-ul izoelectric cel mai ridicat 5,8-6,0.

Proteinele zerului

Dupa precipitare si indepartarea cazeinei din lapte, in zer raman doua proteine:

- lactalbumina;

- lactoglobulina.

Lactalbumina este solubila in solutie semisaturata de sulfat de amoniu, iar lactoglobu-lina precipita prin semisaturare cu sulfat de amoniu.

Zerul mai contine proteopeptone si glicoproteine.

Proteinele zerului reprezinta aproximativ 17% din totalul proteinelor laptelui. Sunt substante care nu precipita la p_H=4,6 si nici prin adaos de cheag.

Fractiunile care alcatuiesc proteinele solubile sau proteinele zerului se deosebesc prin greutatea masei moleculare, punctul izoelectric, mobilitatea electroforetica, structura, compozitie si proprietatile chimice. Contine in cantitati mari acid glutamic, leucina, lizina si acid aspartic. Aceste fractiuni sunt bogate in cistina.

Incalzirea la 100⁰C produce denaturarea proteinelor din zer. Daca se coboara apoi  p_H-ul la valoarea de 4,6 proteinele serice precipita impreuna cu cazeina. Pe aceste proprietati se bazeaza obtinerea branzeturilor cu inglobarea de albumina (telemea cu inglobare de albumina), obtinerea coprecipitatelor proteice si obtinerea urdei din zer.

Fractiunea lactalbuminica

Lactalbumina se deosebeste de cazeina prin faptul ca din compozitia ei lipseste fosforul, in schimb are un continut mare de sulf. La coagularea laptelui cu cheag sau cu acizi, lactalbumina trece aproape in intregime in zer. Lactalbumina are o importanta fiziologica mare in special pentru nou nascut, deoarece este o proteina usor asimilabila si contine un numar mare de aminoacizi esentiali.

Lactalbumina este constituita din trei componenti:

- betalactoglobulina;

- alfalactalbumina;

- serumalbumina.

β-lactoglobulina reprezinta aproximativ 55% din proteinele zerului. In lapte la p_H normal se gaseste sub forma de dimer cu greutate moleculara de 36000. Betalactoglobulina este bogata in aminoacizi dicarboxilici (acidul aspartic, acidul glutamic), precum si in lizina, leucina si izoleucina.

Se considera ca aparitia gustului de fiert la laptele incalzit se datoreaza prezentei gruparilor sulfhidrice care pot fi eliberate sau expuse mai mult prin denaturare.

α-lactalbumina reprezinta aproximativ 12% din totalul proteinelor din zer, are masa moleculara mica 16500 si un continut ridicat in tripofan.

Serumalbumina este un component minor circa 3-5% din totalul proteinelor din zer.

Fractiunea lactoglobulinica

Aceste fractiuni denumite si globuline imune se gaseste in zer in proportie de 10% din totalul proteinelor serice. Ea se gaseste in colostru, ceea ce explica valoarea nutritiva si digestibilitatea sporita a acestuia. Ca si lactalbumina, lactoglobulina nu precipita sub actiunea acizilor sau a cheagului, dar, spre deosebire de aceasta, nu precipita nici prin incalzire.

Lactoglobulina se scindeaza in doua componente:

- euglobulina;

- pseudoglobulina.

Euglobulina este insolubila in apa pura.

Pseudoglobulina este solubila in apa pura.

Fractiunea proteo-peptone si glicoproteice sunt substante nedializabile, de natura glicoproteica, care se gasesc in lapte in cantitati foarte mici si contin o cantitate mare de glucide. Au o pondere in lapte de 13% din proteinele solubile si masa moleculara intermedia-ra intre proteine si peptide. Precipita sub actiunea acidului tricloracetic si nu precipita sub actiunea caldurii la 90-100⁰C.

Substante azotoase neproteice

Aceste substante nu precipita cu acidul tricloracetic si se gasesc in proportie de  0,11-0,29% din laptele de vaca. Aceasta fractiune azotoasa cuprinde uree, acid uric, baze azotate, creatina, creatinina, aminoacizi liberi, amoniac, etc.

Grasimea laptelui

Grasimea este componentul cel mai variabil al laptelui, continutul sau depinzand de numerosi factori. In mod obisnuit laptele de vaca contine 3,5-4% grasime la unele specii de animale putand ajunge chiar si la 7% in cazul laptelui de oaie sau bivolita. Lipidele din lapte cuprind trei categorii: grasimea propriu-zisa(trigliceride), fosfolipide si substante nesaponifi-cabile. Compozitia chimica cuprinde: trigliceride (96-99%), digliceride (0,3-0,65%), monogliceride (pana la 0,1%), cerebrozide (pana la 0,08%), fosfolipide (0,2-0,1%), steroli (0,2-0,4%), acizi grasi liberi (0,1-0,4%), pigmenti si vitamine liposolubile (0,1-0,2%).

Factori de mediu exteriori

Conditiile naturale. Temperaturile scazute si umiditatea mare conduc la diminuarea productiei de lapte dar creste continutul de grasime cu circa 0,2%.

Solul, influenteaza prin pasunea respectiva atat asupra productiei de lapte cat si asupra compozitiei acestuia.

Modul de intretinere si hranire este hotarator pentru productia de lapte si pentru compozitia acestuia.

Factori etnici

Rasa animalului este un factor hotarator care determina cantitatea de lapte cat si continutul acestuia in grasime.

1.4. Lapte provenit de la alte specii de animale

In tara noastra, pe langa laptele de vaca, se mai foloseste lapte de oaie, lapte de bivolita si lapte de capra.

Compozitia chimica a laptelui acestor specii difera prin proportiile regasite atat fata de laptele de vaca cat si intre ele (tabelul 1.11).

Tabel 1.11 Compozitia chimica a laptelui de vaca, oaie, bivolita si capra (in procente).

Laptele de oaie are aproape toti componentii in proportie mai ridicata in comparatie cu laptele de vaca, iar cazeina reprezinta cel mai mare component comparativ cu cel al laptelui altor animale (vaca, bivolita, capra).

Laptele de oaie este folosit in special la fabricarea branzeturilor si iaurtului si se caracterizeaza prin:

- culoare alba cu nuanta cenusie abia perceptibila, culoare care se datoreaza starii coloidale a cazeinei si sarurilor de calciu si fosfor, precum si globulelor de grasime (laptele de oaie smantanit are o culoare usor albastruie).

- mirosul este specific si se poate modifica accentuat neplacut (specific de stana) datorita conditiilor de adapost, ingrijire si mulgerii rudimentare a oilor;

- gustul laptelui normal este placut, aromat, usor dulceag si este influentat in mare masura de grasimea laptelui si de modul de hranire a oilor;

- densitatea este cuprinsa intre 1,034 si 1,040 si este influentata de modificarile cantitative pe care le sufera componentele laptelui in cursul perioadei de lactatie;

- aciditatea laptelui de oaie creste in timpul perioadei de lactatie fiind mai redusa la inceputul perioadei (21-22⁰T) si inregistrand valori maxime la sfarsitul perioadei (20-30⁰T);

- grasimea se prezinta sub forma de globule mici cu diametru de circa 5μ variind in functie de rasa, individualitate, stadiu de lactatie, hrana, varsta. Continutul de grasime creste treptat in timpul perioadei de lactatie, cel mai gras fiind la sfarsitul perioadei (toamna) cand ajunge la 10-12% grasime;

- proteinele din laptele de oaie sunt prezente in cel mai ridicat procent comparativ cu celelalte sortimente de lapte si cresc de la 4,5 pana la 9% in timpul perioadei de lactatie. Cazeina reprezinta circa 80% din totalul proteinelor si continutul ei creste de la 3,5% pana la 8,5% la sfarsitul perioadei de lactatie. Cazeina din laptele de oaie este usor solubila in solutii de amoniac 10 %, pe cand cazeina din laptele de capra nu este solubila formand un sediment de culoare cafenie. Aceasta proprietate este folosita pentru a identifica adaugarea de lapte de capra;

- continutul de lactalbumina este de 1% la inceputul perioadei de lactatie, putand ajunge la sfarsitul perioadei pana la 1,5%.

- lactoglobulina se gaseste in cantitati reduse, in medie 0,1%;

- lactoza reprezinta in medie 4% cu variatii intre 3,5 si 5%, scazand la sfarsitul perioadei de lactatie;

- sarurile minerale prezinta valori ce depasesc pe cele din laptele de vaca (0,8-1,1%).

- enzimele in general se gasesc in proportie mai mare decat la laptele de vaca.

Laptele de bivolita se caracterizeaza printr-un continut ridicat in substanta uscata (peste 18%) reprezentata in special de grasime si cazeina deosebindu-se cu aceasta de laptele de vaca, apropiindu-se din acest punct de vedere de laptele de oaie.De asemenea,caracteristic la laptele de bivolita este raportul proteine/grasime mult mai redus (0,547) decat la laptele de vaca (0,850-0,900), iar proportia de cazeina fata de proteinele totale este mai mare (77,84% fata de maxim 75%) laptele de bivolita este folosit ca atare sau in amestec la fabricarea unor branzeturi, la obtinerea untului si iaurtului.

Laptele de capra, are o compozitie chimica asemanatoare laptelui de vaca, fiind mai sarac in cazeina si mai bogat in lactalbumina, cu continut mai mare de grasime avand globulele mai mici (smantanirea este mai greoaie, dar digestibilitatea mai buna) si cu continut de cenusa mai mare.

Laptele de capra se foloseste in consum ca atare sau in amestec cu laptele de vaca, la fabricarea unor sortimente de branzeturi (Retezat, Balea).