Primo Ciclo di Laboratori Scientifici

per i studenti delle Scuole Medie Inferiori

DENTRO LA MATERIA

Modulo di chimicaAs 2012 - 13

Laboratorio di scienzeVia Monti 14, Brescia

Prof. Michela Brusetti

La chimica in cucina (o la cucina è chimica!)

Con la gentile collaborazione di:Bertagnoli Alessandro, Bianchini Piergiorgio, Casari Sofia, Consalvi Andrea, Maiolini Nicola, Mannarino Giulia, Mannarino Luca, Marchesi Marianna, Martini Francesco, Masserdotti Chiara, Meanti Leonardo, Pagliuca Isabella, Pesce Alberto, Pulcini Lucrezia Francesca, Uberti Beatrice

Prerequisiti: Sostanze idrofile Sostanze idrofobe

Miscugli

omogenei eterogenei

soluzioni

Principi nutritivi

Emulsione

Un sistema formato da due o più sostanze pure è un miscuglio

Una soluzione è un miscuglio di due o più sostanze fisicamente omogeneo. Il componente più abbondante della soluzione si chiama solvente, gli altri si chiamano soluti.

Un miscuglio eterogeneo è formato da componenti chimicamente definiti e da fasi fisicamente distinguibili.

I colloidi costituiscono una classe di materiali che ha caratteristiche intermedie tra quelle dei miscugli omogenei e quelle dei miscugli eterogenei.

Emulsione = originata dall’apparente miscibilità tra liquidi immiscibili

Cosa abbiamo bisogno per vivere?

IL LATTE*

Dati Latte vaccinoDensità 1,03 kg/LpH 6,5Residuo secco 12,9 %Proteine > 3,0%Lattosio > 4,7%Grasso > 3,5 %

• Fonti Dialma Balasini – Zootecnica applicata – Calderini Ed. Agricole• www.agraria.org/industrie/marlatte.htm

Per il grasso

Latte grasso

intero ≥ 3,2%

Parzialmente scremato

1,5% - 1,8%

scemato 0,3%

3 mesi

1 anno

La Struttura del latte

Lipidi del latteI lipidi nel latte sono presenti sotto forma di globuli del diametro di 3 μm.Tali globuli, avendo un peso specifico inferiore all’acqua, tendono a disporsi in superficie.Per tale motivo nel processo di caseificazione il latte può essere sottoposto ad un processo di omogeneizzazione in maniera da assicurare una omogenea distribuzione della componente lipidica.

Le proteine del latte possono essere divise in due categorie: le caseine e le sieroproteine. Le caseine non si sciolgono e opportunamente coagulate danno, insieme al grasso, struttura ai formaggi. Contengono Ser e Thr fosforilate, molte Pro, ma non ponti disolfuro. Le sieroproteine restano invece in soluzione e spesso rimangono nel siero dopo la caseificazione. Contengono ponti disolfuro e non sono fosforilate.

Le caseine non coagulano con il calore; per questo motivo non subiscono perdite significative durante la pastorizzazione o la sterilizzazione del latte. Le caseine coagulano invece per acidificazione o per l'azione di alcuni enzimi proteolitici.

α (s)-Caseina K-Caseina

Struttura tridimensionale della α-lattoalbumina

Struttura tridimensionale della β-lattoglobulina

Le sieroproteine non coagulano né per effetto degli enzimi, né per acidificazione ma si denaturano facilmente per azione del calore.Le principali sieroproteine sono la β-lattoglobulina e da α-lattoalbumina.

Caseine: poco strutturate, emulsionanti, schiumogene, digeribili,

stabili a T

Sieroproteine : strutturate, compatte , instabili a T

Fosfato di calcio colloidale

CN

CN

CN

CN

-O P O

O

OH

CH2Ca2+(Ca2+ -O P O -

O

OH (

nC

O

O-

Ser

Thr

Asp

Glu

Effetto del calore su interazione caseine-sieroproteine

Struttura delle sieroproteine nativa denaturata

Nel latte le caseine si trovano sotto forma di micelle, particelle proteiche con tendenza ad unirsi e coagulare; in condizioni standard ciò non avviene per due motivi: il primo risiede nella loro carica elettrica, che a pH naturale risulta negativa (particelle con carica uguale si respingono); il secondo nella presenza di una catena oligosaccaridica nella parte C-terminale della K-caseina. La mancanza di uno o di entrambi i fattori determina la coalescenza di queste particelle, quindi la coagulazione.

Quando il pH raggiunge il valore di 4,6 (punto isoionico) le micelle perdono la loro carica negativa e diventano neutre; a questo punto, persa la repulsione elettrica, iniziano a coagulare.

Coagulazione acida

Coagulazione presamicaIl presame, o caglio, ricco in CHIMOSINA (O RENNINA), viene aggiunto al latte ad una temperatura di 30-37°C. Gli enzimi determinano il distacco della parte C-terminale della K-caseina, conferendo alle micelle la capacità di coagulare tra loro.

Come si fa il formaggio?

Acidificazione

Aggiunta caglio (rennina)

Mozzarella

A 3 litri di latte crudo freddo si aggiungono 3-3.6 g di acido citrico.

Si scalda a 37 °C sotto agitazione e si aggiungono 0.6 g di caglio.

Si lascia riposare 10-15 minuti fino alla formazione della cagliata.

Si rompe la cagliata e si lascia riposare per 40-45 minuti.

Si lascia sgocciolare bene la cagliata.

Si fila la mozzarella in acqua salata calda (85-90 °C).

Si lascia riposare almeno 2 ore la mozzarella in acqua fredda.

Conservare in frigorifero.

Ricotta

Scaldare a 75 °C il siero filtrato ottenuto dallae lavorazioni precedenti.

Aggiungere il latte (0,9 litri latte/5 litri siero) e scaldare a 90 °C.

Aspettare che fiorisca la ricotta (5-6 minuti).

Raccogliere la ricotta con uno scolino e riporla in appositi cestelli.

Lasciare raffreddare.

Conservare in frigorifero.

Ringraziamenti:

Università degli Studi di MilanoFacoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e NaturaliCommissione Orientamento del Collegio Didattico del Dipartimento di Chimica

Prof. Pierantonio BiondiProf. Elena CariatiProf. Lucia CarlucciDr. Federica Riva