Componentes do Leite

 

Água

           

            A água exerce várias funções sob o ponto de vista químico:

-          solvente para reagentes e para produtos de reação;

-          reagente (hidrólise);

-          produto de reação (condensação);

-          atividade catalítica e inibidora de várias reações.

 

Podemos classificá-la de acordo com a intensidade de interação com os outros componentes do alimento:

1)       Água de constituição ou de ligação: representa cerca de 4% da água contida nos alimentos, onde prende-se devido as forças atrativas do meio, mantendo-se de maneira ordenada e rígida sem congelar-se, mesmo a –20oC, e sem tornar-se disponível como solvente. A água de ligação, associada aos componentes sólidos do leite, não é removida em sua totalidade pelos processos rotineiros de secagem. Sua presença não reduz o período de conservação dos alimentos.

2)       Água de adsorção: prende-se à superfície dos sólidos, havendo uma correlação positiva entre a superfície específica do material e deste tipo de água. Representa 8 a 10%  da água contida nos alimentos. Processos drásticos de desidratação são capazes de removê-la.

3)       Água livre: contém diversas substâncias dissolvidas. É necessária ao crescimento dos microrganismos.

4)       Água de decomposição ou de produto de reação: é obtida pela desidratação de alguns componentes do alimento e pela oxidação de substâncias orgânicas quando em presença do ar.

 

 

Gordura

 

A quantidade de gordura contida no leite e sua decomposição são muito diferentes e depende da influência de alguns fatores, como: raça, alimentação (a vaca tende a produzir leite cuja composição assemelha-se à gordura do alimento ingerido) e lactação.

A gordura está presente no leite em forma de glóbulos e cada um destes possui um núcleo rodeado por uma película. A película ou membrana é dupla: possui uma parte interna estável e composta por uma camada de um fosfolipídio (lecitina); a parte externa varia de acordo com o ambiente, sendo formada pela adsorção de substâncias que diminuem a tensão superficial e, desta maneira, ajudam a manter a gordura em estado de emulsão.

A parte interna da membrana somente poderá ser retirada do glóbulo por ação mais violenta, como o uso de ácidos e bases fortes, ou ainda ação mecânica como a batedura.

Os glóbulos são mais ou menos esféricos, com diâmetro entre 0,1 e 10 micra, sendo que a maior quantidade de gordura encontra-se nos glóbulos de 2,5 a 5,0 micra. No fim do “período de lactação” diminui os glóbulos diminuem de tamanho, mas em compensação, aumentam em número, proporcionando uma maior percentagem de gordura no leite. Ao final da ordenha, os glóbulos são maiores que no início. São encontrados no leite na quantidade de 2 a 5 x106 por mm3.

A suspensão dos glóbulos no leite não forma uma emulsão estável. Deixando-se o leite em repouso, passado algum tempo, forma-se uma camada superior rica em gordura – a nata. A ascensão dos glóbulos é devida a diferença de densidade que existe entre os mesmos (0,94) e o leite desnatado (1,035), A velocidade de ascensão é diminuída pela ação da viscosidade do leite.

Pela fórmula de Stokes podemos calcular a velocidade de ascensão dos glóbulos de gordura:

 

 

onde:

V : velocidade de ascensão do glóbulo de gordura;

r : raio do glóbulo de gordura;

ds : densidade do leite desnatado;

df : densidade dos glóbulos de gordura;

N : viscosidade do leite desnatado;

g : força da gravidade.

 

            Calculando a velocidade de um glóbulo de tamanho médio, obtém-se 2 mm/h.

            Na realidade, porém, a formação da nata verifica-se bem mais depressa, pois os glóbulos não encontram-se separados no leite, e sim em agrupamentos de tamanho variável, como é fácil verificar ao microscópio. Os glóbulos estão fracamente ligados, sendo que os agrupamentos contém cerca de 50% de gordura. Este é um fenômeno de difícil explicação, pois os glóbulos de gordura possuem carga negativa, devido à orientação das moléculas na membrana e, portanto, deveriam repelir-se mutuamente.

            Das muitas teorias que tentam explicar tal fenômeno, a mais aceita é a teoria da aglutinina, uma euglobulina encontrada no leite desnatado. Esta é adsorvida pelos glóbulos cristalizados e meio cristalizados, mas não por aqueles encontrados em estado líquido. Tal fato poderia explicar porque a formação da nata é mais rápida a temperaturas baixas. A aglutinina seria inativada a temperaturas elevadas (acima de 70oC) e, por isso, a formação da nata no creme pasteurizado a estas temperaturas é menor ou quase nula.

            A composição média dos lipídios contidos em um  litro de leite é:

-          lipídios simples: glicerídios e esterinas – 35 a 45 g

-          lipídios complexos: lecitinas e cefalinas – 0,3 a 0,5 g

 

 

Classificação dos lipídios

 

 

 

 


            Os lipídios simples chamam-se, ainda, lipídios ternários, pois em sua composição existe somente o C, H e O. São ésteres de ácidos graxos e de um álcool. Denominam-se glicerídios quando o álcool é glicerol (ou glicerina) e esterinas quando trata-se de um esterol.

            Os glicerídios constituem quase a totalidade de um lipídio simples do leite, já que as esterinas são 0,1 a 0,17g/l apenas. Aproximadamente 15 ácidos graxos intervêm na composição dos glicerídios e estes podem ser saturados ou insaturados. Os ácidos graxos mais importantes são o ácido oléico (insaturado), o ácido palmítico (saturado) e o ácido esteárico (saturado). Estes três ácidos representam 71 a 75% do total de ácidos graxos, sendo que o ácido oléico corresponde a 35% aproximadamente.

            Os ácidos saturados de pequeno peso molecular, como os ácidos butírico, capróico, caprílico e cáprico, constituem de 7 a 9% dos ácidos graxos, proporção esta claramente superior a que existe em outras gorduras animais e vegetais. A presença desses ácidos nestas quantidades serve como referência de testes de laboratório, quando faz-se necessário averiguar a adição de gorduras estranhas na manteiga (fraude).

            Na gordura do leite, a proporção de glicerídios trissaturados é aproximadamente 30%, os restantes (70%) são glicerídios insaturados, em cuja composição intervém quase sempre o ácido oléico.

            As esterinas estão representadas principalmente pelos colestéridos, ésteres de ácidos graxos  e do colesterol (álcool tetracíclico – C27H45OH). Admite-se que exista pouca quantidade de colesterol em forma de ésteres no leite, estando a maior parte em estado livre, em solução verdadeira na matéria gorda. O ergosterol (C28H43OH) e o 7-dehidrocolesterol (C27H43OH) estão presentes apenas como “vestígios”, mas possuem grande importância, já que podem transformar-se em vitamina D por ação dos raios ultravioleta.

            Chamam-se lipídios complexos, os que contêm além de C, H e O, uma certa quantidade de P, N e S em sua composição. No leite, são encontrados apenas os lipídios complexos fosforados e nitrogrenados: os fosfoaminolipídios. Entre eles, os mais importantes são as lecitinas (35%) que, além de seu valor alimentar, asseguram a estabilização da emulsão de gordura na fase aquosa do leite. Intervém, também, em algumas alterações na manteiga.

            O lipocromo mais importante do leite é o beta-caroteno, que fornece à gordura sua cor característica. O caroteno, ingerido pela vaca, é parcialmente hidrolisado no fígado, pela enzima carotenase, produzindo vitamina A, fazendo com que o leite contenha tanto caroteno como vitamina A. O alimento é a única fonte de caroteno do animal, de maneira que a quantidade de caroteno no leite varia com a alimentação.

             

 

Transformações Químicas da Gordura

 

            A indústria de laticínios tem interesse em dois tipos de transformações químicas da gordura: hidrólise e oxidação.

           

Hidrólise

 

Na hidrólise, a gordura é separada em glicerina e ácidos graxos. Os ácidos de baixo número de carbonos (butírico, capróico...) pertencem às substâncias de odores mais penetrantes. Por exemplo, o ácido butírico é perceptível à uma concentração de apenas 10-12 g/cm3. Provocam o ranço ou, mais exatamente, rancidez cetônica, pois formam-se cetonas a partir da oxidação dos ácidos liberados:

 

               ácido capróico                                   propil-metil-cetona

 

            Em manteigas rançosas, foram reconhecidas as cetonas correspondentes aos ácidos capróico, caprílico e cáprico. Estas cetonas, juntamente com os ácidos livres, fornecem à manteiga o gosto e cheiro característico do ranço.

            A hidrólise da gordura é provocada pela enzima lipase. O leite fresco normalmente contém pouca quantidade desta enzima, a qual poderá ser produzida por microrganismos (bactérias provenientes da água e fungos oriundos do ar).

Com a hidrólise, aumenta a quantidade de ácidos livres da gordura e consequentemente o índice de acidez (equivalente ao índice de rancidez na manteiga).

O ranço é o defeito mais comum nas manteigas brasileiras. Pode ser evitado com o máximo de higiene na produção do leite e fabricação da manteiga. A pasteurização obrigatória do creme, certamente seria um poderoso meio de combate a este defeito.

 

Oxidação

 

            A oxidação é uma reação comum a todas as gorduras que contém ácidos de duplas ligações. É também chamada de rancidez aldeídica devido à formação final de aldeídos.

 

 

 

Substâncias Nitrogenadas

 

            As substâncias nitrogenadas contidas em um litro de leite são:

 

 

 

 

 

 

            Os protídios englobam os aminoácidos e os compostos resultantes da união de várias moléculas de aminoácidos (proteídos).

            Os aminoácidos naturais são constituídos por uma cadeia carbonada que contém uma ou duas funções ácido e uma ou duas funções amina primária. A união dos aminoácidos entre si forma-se através de uma ligação entre um NH2 de um com COOH de outro (ligação peptídica), com eliminação de uma molécula de água, obtendo-se assim, a cadeia peptídica. São os componentes fundamentais das proteínas.

 


 

Proteínas

 

           

As proteínas são os constituintes fundamentais do leite. As que encontram aplicação em escala industrial são:

 

-          caseína

 

 

 

As proteínas do soro podem ser separadas através de um método clássico de fracionamento:

 

Caixa de texto: Acidificação do leite a pH 4,6
3,2% de proteínas

 


 

 

 



Proteínas do Soro

 

As proteínas do soro são compostas principalmente de holoproteínas (somente aminoácidos) e glicoproteínas. São solúveis e representam aproximadamente 20% do total no leite de vaca.

Têm interesse tecnológico principalmente a b-lactoglobulina, que se desnatura a temperaturas superiores a 74oC, precipita e é responsável por grande parte do sabor a  “cozido” do leite, devido à liberação dos grupos sulfídricos (SH).

As globulinas também são termolábeis e coagulam a temperaturas superiores a 75oC.

Somente a a-lactoalbumina é relativamente termoestável.

 

As proteínas do soro possuem características diferentes da caseína:

-          não coagulam com coalho ou coagulantes;

-          precipitam com ação do calor e ácido (ricota);

-          não fundem, nem filam;

-          possuem característica de absorver odores e realçar sabores (uso na ind. de salame, sorvetes, bolachas...);

-          a tecnologia de ultrafiltração permitiu um aproveitamento e aplicação ampliada (hidratantes, emulsionantes, etc...).

 

 

 

Caseína

 

A caseína é o componente principal da proteína láctea, forma parte do queijo.

Sua principal característica é o fato de não ser formada exclusivamente de aminoácidos. É uma fosfoproteína, cuja hidrólise produz além de aminoácidos, o ácido fosfórico (H3PO4) e outros tipos de sais associados.

Esta proteína contém também cálcio, dando origem ao complexo cálcio-caseína, este confere à proteína uma estabilidade especial, de tal forma que esta não coagula com o cozimento.

A proteína possui também incorporados os átomos de oxigênio e enxofre (aminoácidos sulfurados: metionina, cisteína e cistina).

A partícula de caseína (micela de caseína) é heterogênea. É fracionável pela solubilidade e mobilidade eletroforética de seus componentes. Suas frações são:

 

 

-          b - caseína (19 – 28%)

 

-          g - caseína (3 – 7%)

 

 

* É de interesse tecnológico, sobretudo, a relação existente entre as frações a, b e k, pois disto depende a coagulação destas proteínas na fabricação do queijo.

 


a - caseína:

 

Divide-se principalmente em as e k - caseína

 

as – caseína:    alto peso molecular (23.600);

            8 fosfatos na molécula;

            199 aminoácidos;

            sensível a uma concentração de 0,03 M de Cálcio.

 

k - caseína:      fração mais solúvel da caseína;

            solúvel em concentração de 0,03M de Ca;

            169 aminoácidos;

            1 fosfato orgânico;

            1 porção glicídica (glucoaminopeptídio);

            peso molecular de 90.000 (devido à porção glicídica);

            caracterizada por sua capacidade associativa  com outras frações pouco

estáveis, formando a MICELA DE CASEÍNA.

 

b - caseína:     solúvel em solução de 0,03M de Ca à baixa temperatura (aprox. 4oC);

            peso molecular de 24.000;

            5 fosfatos orgânicos;

            200 aminoácidos.

 

g - caseína:      g1, g2, g3

                baixo peso molecular;

            produto da hidrólise da b - caseína em diferentes pontos.

 

A presença simultânea em sua molécula de grupos livres ácidos (COOH) e básicos (NH2) fazem da caseína uma substância anfótera, o que significa: capacidade de combinar-se com bases, formando caseinatos e reagir com ácidos para formar sais.

Se os sais de caseína (sulfato, cloreto...) têm pouco interesse, pois não existem no leite, isto não ocorre com os caseinatos.

A caseína encontra-se no leite em estado de caseinato de cálcio em solução coloidal. Por outro lado, as micelas de caseinato adsorvem micelas de fosfato cálcico e, por esta razão, diz-se que a caseína encontra-se no leite na forma de fosfocaseinato de cálcio. Deste modo, o fósforo encontra-se nas micelas de fosfocaseinato em duas formas:

 

-          uma forma mineral: adsorvida na superfície das micelas de caseinato de cálcio;

-          uma forma orgânica: faz parte da constituição da molécula da própria caseína.

 

 

Micela de Caseína

 

O conhecimento da micela de caseína é fundamental para a tecnologia do leite. Esta encontra-se no leite em solução coloidal.

Isoladamente a a, b e g - caseína permanecem solúveis em presença de água pura a pH 6,8. Quando adiciona-se Ca à uma concentração de 0,03 M, observa-se que somente a k - caseína mantém-se solúvel: a as insolubiliza-se e a b mantém-se solúvel somente à baixa temperatura.

Quando prepara-se uma solução das três proteínas, mantendo-se a proporção natural do leite , observa-se que à 0,03 M do íon Ca, não ocorre precipitação. Tal fato pode ser atribuído à proteção que a k - caseína oferece às demais frações. Esta estabilização dá origem à micela de caseína, que nada mais é que a “associação entre as frações de caseína, formando um complexo estável”.

 

Obs1: Acredita-se que a fração k situa-se na superfície micelial, envolvendo as demais. Já que a esta possui uma porção bastante hidrofílica. A renina atua muito rapidamente na coagulação, e este fenômeno ocorre na fração k, o que sugere sua posição mais externa. A renina é uma macroproteína, não poderia penetrar com tanta rapidez no interior da micela.

 

Obs2: A caseína de leites que sofrem tratamentos térmicos drásticos demora mais a coagular, devido a coagulação das soroproteínas sobre a micela, o que dificulta a ação da renina.

 

 

Estabilidade da Micela de Caseína

 

            São vários os fatores que podem contribuir  para que ocorra uma agregação das moléculas de caseína e sua conseqüente floculação. Tais fatores podem diminuir a superfície coloidal das proteínas, a carga elétrica e a afinidade com o líquido dispersante.

 

Carga elétrica:

 

            A caseína possui cargas elétricas positivas (grupo amino) e negativas (grupo carboxílico), com predominância do último. Portanto a caseína pode ser considerada uma partícula de carga negativa, o que impede a atração dessas partículas entre si (forças de repulsão). A neutralização destas cargas por adição de íons H+ ou de sais (cátions) reduz as forças de repulsão, fazendo com que o movimento browniano encarregue-se de floculá-la.

 

Hidratação:

 

            A caseína possui uma camada de hidratação, o que reduz a tensão superficial das partículas, aumentando a estabilidade da suspensão.

A adição de agentes desidratantes (álcool, possui maior afinidade pela água), reduz o número de camadas moleculares de água ao redor da micela, aumentado a tensão superficial. Este aumento concorre para a repulsão das micelas do meio aquoso, resultando na floculação da caseína.

 

Calor:

 

            A caseína é altamente resistente ao calor. Coagula a 100oC por 12horas, 130oC por 1hora ou 150oC  por 3min.

 

Concentração hidrogeniônica:

 

            A adição de ácido ou acidificação natural do leite coagula a caseína em seu ponto isoelétrico (pH=4,6). Quando chega-se ao ponto isoelétrico, ou seja, quando há uma neutralização completa das cargas negativas, as micelas de caseína floculam e aprisionam o líquido dispersante (soro). Forma-se, assim, um gel e o fenômeno chama-se “coalhada ácida”.

Simultaneamente, tem lugar uma desmineralização acentuada do complexo fosfocaseinato de cálcio, já que os íons Ca cedem o sítio aos íons positivos do eletrólito adicionado ao leite (H+).

            Depois da coagulação, o gel formado evolui espontaneamente. Primeiramente ocorre uma contração das micelas de caseína, o que ocasiona uma expulsão progressiva do soro aprisionado. Este é o fenômeno de sinerese, que proporciona uma desidratação mais ou menos rápida do gel de caseína.

 

Coalho:

 

            Neste caso, a caseína é coagulada em forma de gel por enzimas do grupo “quinosinas”. Estas enzimas são encontradas no mundo animal e vegetal, mas o verdadeiro coalho é o extraído do estômago de bezerros. Seu extrato contém a renina que, com o crescimento do animal, será substituída pela pepsina. A renina atua em pH quase neutro, já a pepsina necessita de um pH em torno de 1,5 para ser ativada.


 

Faixas de atuação da renina

Fatores

Ótimo

Extremos

pH

6,0 – 6,4

5,5 – 7,0

temperatura (oC)

40

15 - 65

 

            Na coagulação da caseína pelo coalho existem duas fases distintas:

 

            1a) O coalho desdobra o caseinato de Ca do leite em paracaseinato de Ca mais uma matéria nitrogenada solúvel (proteose), que passa ao soro. O processo é lento e depende da quantidade de coalho adicionada, da temperatura e da acidez do leite. O paracaseinato de cálcio redispersado, não rege mais com o coalho, sendo a reação: 1mol de caseína ® 1mol de paracaseína, irreversível.

            2a) Nesta fase, ocorre a coagulação do paracaseinato de Ca, na forma de gel, pelos íons livres de Ca presentes no leite. Essa reação é instantânea.

 

            Se retirarmos os íons Ca++ do leite, utilizando oxalato de amônio, ao adicionar o coalho, não ocorrerá a coagulação do leite. Mas se depois de um certo tempo, adicionarmos íons Ca++, observaremos uma coagulação instantânea, demonstrando que a primera fase já ocorreu.

            A atuação da renina sobre a caseína não cessa ao formar a paracaseína. Esta é hidrolisada sucessivamente, formando componentes cada vez mais solúveis, terminando o processo em aminoácidos. Estes sub produtos, que encontram-se em maior ou menor quantidade no queijo curado, é que fornecem a este, seu paladar, aroma e característica.

 

Obs:     Na coagulação ácida retiramos do caseinato o cálcio, o qual passa ao soro.

            Na coagulação por coalho, o cálcio permanece junto à caseína.

 

 

 

Lactose

 

            A lactose é um dissacarídio composto pela condensação de uma molécula de galactose e outra de glicose. Seu conteúdo no leite pode chegar a 50g/l. É um açúcar redutor, que por hidrólise fornece glicose e galactose.

 

                                 lactose                                        glicose           galactose

 

            A lactose é a matéria-prima necessária à produção de ácido láctico no leite (glicólise) e, sua baixa solubilidade causa problemas na indústria (higroscopicidade e arenosidade). Sua solubilidade tende a aumentar com a temperatura.

            Apresenta-se no leite em duas formas químicas: a e b (a posição do grupo OH do átomo C1 denomina-se a - direita e b - esquerda). Entre ambas as formas existe um equilíbrio em solução aquosa que se rompe a temperaturas superiores a 93,5oC, transformando a a - lactose em b- lactose. Abaixo desta temperatura, poderá ocorrer uma cristalização da lactose na forma de monohidrato de a - lactose, a lactose comercial.

           

Solubilidade da lactose

 

No leite, a lactose encontra-se em estado de solução verdadeira. É interessante conhecer sua solubilidade devido a sua importância industrial.

            Ao dissolvermos em água, à uma temperatura determinada, um excesso de lactose comercial (forma a), podemos verificar que uma certa quantidade deste material se dissolverá rapidamente. Esta quantidade de a - lactose, assim dissolvida, é traduzida como “solubilidade inicial”.

            Ao agitarmos seguidamente esta solução durante 24 horas, observa-se que uma nova quantidade de lactose é dissolvida. Podemos, então, determinar a “solubilidade final”. De fato, uma fração de  a - lactose transforma-se em b- lactose (mais solúvel), o que permite a dissolução de uma nova quantidade de lactose. Existe um equilíbrio constante no líquido entre ambas as formas de lactose, o qual segue proporções perfeitamente definidas e variáveis com a temperatura.

            A solubilidade final é alcançada quando a solução está saturada de b- lactose. A 15oC a saturação ocorre quando o conteúdo de b - lactose alcança 62% da lactose. O conteúdo de a - lactose é, então, 38%.

 

 

Mutarrotação da lactose

 

            É possível conhecer a solubilidade da lactose estudando o desvio ou rotação polarimétrica. A 15oC, o poder rotatório no início da dissolução é de +89o e, 24 horas depois é somente +55o (poder rotatório da  a - lactose é de +89o e o da b- lactose é de +35o). Este fenômeno é conhecido como mutarrotação.

            A temperatura ideal para a mutarrotação da lactose é 30oC.

 

 

Cristalização da lactose

 

            O mecanismo de cristalização da lactose tem grande interesse na indústria de leite condensado. A lactose é um glicídio muito menos solúvel que a sacarose utilizada para a fabricação do leite condensado.      

A cristalização da lactose é um dos principais problemas na indústria de laticínios, principalmente em produtos concentrados.  

            Uma cristalização não controlada pode ocasionar a formação de grandes cristais, causando um defeito sensorial: a arenosidade. Por outro lado, se a cristaliazção ocorrer em forma de finos cristais (menores que 0,01mm) o leite condensado apresenta uma textura e consistência satisfatórias. As condições para uma adequada cristalização ocorrem quando aumenta-se o número de núcleos de cristalização. Para tal, mantém-se o leite condensado em um estado de supersaturação conveniente e favorece-se a cristalização adicionando-se leite em pó ou finos cristais de lactose.          

            Quando a solução é imediatamente seca (leite em pó), não há tempo para que a cristalização ocorra, permanecendo a lactose em sua forma amorfa ou vítrea.

            A cristalização é resultado da insuficiência de água para manter a lactose em solução (produtos concentrados ou leite em pó) permitindo a movimentação das moléculas de lactose e seu posicionamento, dando início à nucleação e crescimento dos cristais.

            Quando se resfria uma solução de lactose, a cristalização não é produzida imediatamente. A solução permanece em estado de supersaturação para depois dar lugar à cristalização, segundo um processo inverso à solubilização. Em primeiro lugar, cristaliza-se a a - lactose, simultaneamente, parte da b- lactose transforma-se em a - lactose para restabelecer o equilíbrio da solução. A a - lactose formada cristaliza-se, fazendo com que progressivamente toda a b- lactose transforme-se em cristais de a - lactose.

           

Fases da cristalização:

 

            a) nucleação:  só ocorre em soluções supersaturadas devido a maior possibilidade de ocorrer choques mecânicos entre as partículas instáveis, as quais, por condensação, formam uma fase mais estável no meio. Quanto maior a concentração da solução, maior a chance de ocorrer colisões.

 

            b) cristalização do núcleo: o núcleo necessário à cristalização é constituído por aproximadamente 100 moléculas de lactose.

 

 

Calor

 

            A lactose é sensível ao calor. A temperaturas entre 110 e 130oC, a forma hidratada perde sal água de cristalização. Em torno de 150oC torna-se amarela e acima de 170oC ocorre um escurecimento pronunciado devido à formação de um caramelo. Entretanto, no leite é observado um escurecimento em temperaturas muito inferiores. Este fenômeno não deve-se à caramelização da lactose, mas sim a uma reação do açúcar com as matérias nitrogenadas, a qual dá origem a compostos redutores escuros chamados  melanoidinas.  Esta reação de escurecimento, muito complexa, catalisada pelo ferro, cobre e fosfato, é denominada reação de Maillard.

 

 

Fermentação da lactose

 

            A lactose pode ser objeto de fermentação. Por ação dos microrganismos pode transformar-se em diversos produtos de interesse variável.

            A evolução mais freqüente e a mais importante é sua transformação em ácido láctico, provocada, principalmente, por numerosas bactérias.

 

                                            lactose                            ác. láctico

 

            Esta reação é acompanhada, em geral, da produção de substâncias secundárias em quantidades mais ou menos apreciáveis, dependendo dos microrganismos responsáveis pela degradação e das condições em que atuam. Algumas destas substâncias desempenham um papel importante na formação do aroma dos produtos lácteos: acetimetilcarbinol e diacetil.

            O ácido láctico pode ser transformado, também, em ácido propiônico e gás carbônico pelas bactérias propiônicas. Esta é uma das fermentações produzidas nos queijos de pasta cozida (Gruyére, Emmental), causando a formação de “olhos” na massa.

 

                         ác. láctico                                    ác. propiônico           ác. acético

 

            O ácido láctico pode, ainda, dar origem ao ácido butírico, devido à ação de microrganismos anaeróbios do gênero Clostridium. Este ácido, de odor nauseante, põe em perigo as características sensoriais dos produtos. Além disso, o desprendimento de hidrogênio, que acompanha a sua formação provoca “inchaço” nos queijos.

 

                            ác. láctico                                    ác. butírico

 

            A lactose pode sofrer também a fermentação alcoólica quando atacada por leveduras que produzem uma lactase que hidrolisa este açúcar em glicose e galactose.

 

 

Sais

 

 

            É preciso distinguir as substâncias salinas ou sais (9-9,5g/l) das cinzas ou material mineral (7-7,5g/l). Durante a incineração do leite, um certo número de sais é destruído ou modificado. Por exemplo, os cloretos são volatilizados, o fósforo da caseína e das lecitinas transforma-se em ácido fosfórico, o enxofre dos protídios passam a sulfatos, os citratos  são oxidados a carbonatos, etc.

            Porcher determinou os diversos sais contidos em um litro de leite de vaca:


 

Sais

 

 

gramas

sub-total (g)

Cloretos

de sódio

de potássio

1,09

0,92

2,01

Fosfatos

monopotássico

dipotássico

trimagnésico

dicálcico

1,00

1,10

0,16

1,06

3,32

citratos

tripotássico

trimagnésico

tricálcico

0,67

0,76

1,78

3,21

bicarbonato

de sódio

 

0,25

sulfato

de sódio

 

0,18

cálcio

combinado com a caseína

 

0,61

 

total

 

 

 

9,58

 

            A esta lista devem ser adicionados traços de metais pesados:
 

ferro

1-1,5 mg

cobre

0,2-0,5 mg

zinco

2-3 mg

magnésio

0,05 mg

 

 

            É praticamente impossível determinar com precisão a composição salina do leite. A composição, acima citada, representa apenas valores indicativos. Por análise química são determinados os ânions e cátions mas não a união entre eles.

            O teor de cinzas é constante, enquanto o teor de sais varia com o animal, a raça, o período de lactação, estação do ano, etc.

 

Lactação: o teor de sais é maior no início (colostro) e fim da lactação, devido ao aumento do teor de cloretos e fosfatos de cálcio, magnésio e sódio.

 

Doenças: no úbere doente, ocorre um aumento nos teores de albumina, globulina, sódio, cloretos e sulfatos e, uma diminuição nos teores de lactose, potássio, magnésio, cálcio e fosfatos.

 

Importante:

 

            A relação entre os teores de cloretos e lactose permite verificar o úbere doente.

 

 

* valores acima destes, considera-se o leite anormal.

 

Estado Físico-Químico dos Sais

 

            Os sais encontram-se no leite em duas formas, as quais estão em equilíbrio: solúvel e coloidal.

            Este equilíbrio é lábil e pode modificar-se a cada instante por influência de fatores como temperatura, pH, etc.

            O equilíbrio entre as duas formas de cálcio: Ca++ iônico dos sais solúveis dissociados e Ca complexado na forma coloidal, condiciona a estabilidade do leite. Um aumento na concentração de Ca++ iônico diminui a estabilidade do leite, tal fato é observado quando o leite é submetido a tratamentos térmicos muito energéticos (leite esterilizado ou concentrado).

            Do ponto de vista nutritivo, o cálcio e o fósforo são elementos essenciais na composição do leite. Estando sempre compreendida entre 1 e 1,4 a relação entre esses dois elementos, podem ser convenientemente assimilados pelos organismos em crescimento.

 

 

Vitaminas

 

 

            As vitaminas são sintetizadas principalmente pelas plantas com influência da luz solar. São princípios ativos indispensáveis para o curso normal dos processos metabólicos do homem e dos animais.

Os alimentos contém vitaminas ou substâncias precursoras chamadas pró-vitaminas.

O leite contém a mais completa variedade de vitaminas em pequenas quantidades, O conteúdo é muito variado, depende, sobretudo do estado sanitário dos animais.

 

Classificação das Vitaminas:

 

-          lipossólúveis: A, D, E, K;

-          hidrossolúveis: B1, B2, B6, B12, C, niacina (PP) e ác. pantotênico.

 

As vitaminas lipossolúveis encontram-se integralmente na nata e na manteiga.

As vitaminas hidrossolúveis encontram-se no leite desnatado.

 

Vitaminas mais importantes do leite

 

Denominação

Presença

Conteúdo (ml/l)

Função

necessidades diárias do homem

Sensibilidade

Lipossolúveis

Vitamina A

Axeroftol ou Xeroftol

Pró-vitamina:
caroteno

 

Leite de vaca, manteiga e

 queijo

 

0,02-0,2

1-20

1-20

Confere à manteiga cor amarela; deficiências: transtornos cutâneos e oculares (cegueira noturna)

 

 

 

1-2

Sensível a raios ultravioletas, oxigênio atmosférico; resiste a variações de temperatura

Vitamina D

Calciferol

Pró-vitamina:

Ergosterina

 

Leite de vaca, manteiga,

leite vitaminado

 

0,0002-0,0004

0,0004-0,002

0,002

Favorece o crescimento dos dentes e a cura das fraturas ósseas; deficiências: raquitismo, predisposição à infecções

 

 

 

0,01

 

 

Insensível ao oxigênio e calor

Hidrossolúveis

Vitamina B2

Lactoflavina ou riboflavina

 

Leite de vaca, soro,

leite em pó,

soro em pó

 

0,2

0,1-0,27

1-3

2-6

Confere ao soro cor amarelo-esverdeada, importante para o crescimento, especialmente das bactérias acidolácticas; deficiências: transtornos dos órgãos digestivos

 

 

 

2-4,5

 

 

Insensível ao oxigênio e calor

Vitamina B6

Adermina

Leite de vaca,

soro

0,01-0,15

0,1

Deficiência: nervosismo, insônia

 

2-4

 

Insensível ao calor e ácidos, sensível à luz

Vitamina C

Ácido Ascórbico

Leite de vaca,

soro

0,5-2,8

1,0

Deficiência: predisposição à infecções, queda dos dentes, cansaço

 

 

30-100

 

Sensível à luz e calor

 

Enzimas

 

 

            As enzimas são proteínas de peso molecular elevado. São sintetizadas nas glândulas dos organismos, mas desenvolvem sua atividade fora das células, nos líquidos orgânicos ou tubo digestivo.

            As enzimas também são chamadas de biocatalisadores, pois aceleram os processos biológicos ou os guiam em um sentido determinado sem que façam parte do produto final.

            As enzimas do leite procedem do sangue e, em parte das células secretoras da mama. Também podem proceder do metabolismo microbiano.

            A atividade das enzimas depende especialmente da temperatura e do pH. É reduzida a temperaturas relativamente baixas, mas não anulada. As temperaturas altas (70-85oC) destroem a maioria das enzimas. A temperatura mais favorável oscila entre 30 e 40oC.

 

Principais Enzimas do Leite

 

Lipase:

 

A lipase catalisa a hidrólise dos lipídios com produção de glicerol e ácidos graxos livres (lipólise). O pH e temperatura ótimos de atividade são, 9,2 e 37oC, respectivamente. É pouco resistente ao calor, sendo inativada por aquecimento a uma temperatura de aproximadamente 70oC durante segundos. Existem exceções que resistem a mais de 80oC. Sua ação é reduzida pela acidez e presença de certos metais pesados (Cu, Fe, Mg...).

A lipólise ocasionada por  enzimas pode ocorrer de duas formas:

1) lipólise espontânea:

-          quando o leite é do final da lactação ou existem problemas no úbere;

-          quando as vacas são ordenhadas por muito tempo sem descanso;

-          leite de vacas alimentadas com concentrados (aumenta a tendência à lipólise, enquanto alimentos frescos e verdes a reduzem, pois contém carotenos).

 

*Pode-se evitar a lipólise espontânea misturando-se o leite susceptível à lipase com leite normal, ou principalmente, removendo o animal que o produz.

 

2) lipólise induzida:

-          agitação prolongada e violenta do leite quente, abaixo de 70oC;

-          homogeneização do leite crú (bombeamento em linhas mal instaladas que ocasionam muita agitação – formação de espuma);

-          aquecimento do leite gelado até aproximadamente 30oC e posterior resfriamento abaixo de 10oC.

 

*O grau de acidez da gordura é utilizado para medir as alterações produzidas por lipases. É determinado em ml de solução 1N de KOH para neutralizar os ácidos graxos de 100g de gordura.  Este valor é considerado normal quando encontra-se na faixa de 0,24-0,4. Torna-se desagradável quando ultrapassa 1,50.

 

A lipase natural do leite é desnaturada:

 

-          a 58oC por 30 minutos;

-          a 63oC por 8 minutos;

-          a 72oC por 10 segundos;

-          a 79oC por 1 segundo.

 

* O mesmo não ocorre com a lipase microbiana que resiste à pasteurização e é problema na estocagem de produtos por longos períodos: manteiga, queijo, etc.

 

 


Catalase:

 

            A catalase é produzida tanto no úbere quanto por leucócitos e microrganismos. Sempre estará presente no leite. É inativada a 60oC por 10 minutos.

            A catalase desdobra  o peróxido de hidrogênio em água  e oxigênio (este liberado na forma de gás):

 

 

            A determinação da atividade da catalase é realizada utilizando-se o catalisímetro, o qual mede o volume de O2  desprendido do leite.

            O método consiste na transferência de 15 ml de leite e 5 ml de H2O2 10% v/v para o catalisímetro. O leite fresco deverá liberar um volume inferior a 3 ml, em 2 horas a 25oC.

            Um leite normal possui pouca quantidade desta enzima. Leite de animais com mastite ou com alta carga microbiana possuem uma alta concentração desta enzima.

 

 

Fosfatase Alcalina:

 

            A fosfatase alcalina catalisa a hidrólise de fosfatos orgânicos (ésteres), liberando o ácido fosfórico e um álcool (fenol).

            É absorvida pela membrana lipoprotéica do glóbulo de gordura, o que concorre para sua participação no creme e manteiga.

            Esta enzima é destruída pelo tratamento térmico da pasteurização. Por isso é considerada como índice de eficiência deste tratamento. Seu pH ótimo de atividade é 9,6.

            A fosfatase é inativada a:

 

-          62oC por 15 a 20 minutos;

-          70oC por 3 minutos;

-          72oC por 15 a 20 segundos;

-          75oC é instantâneo.

 

A fosfatase microbiana é bastante resistente ao tratamento térmico. Já a fosfatase ácida tem pH ótimo entre 4,6 e 4,8, sendo também resistente à pasteurização (não é de interesse na indústria de leite).

 

Peroxidase:

 

            A peroxidase reduz os compostos oxigenados, liberando oxigênio atômico. Desdobra o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio ativo:

 

 

            Não é destruída pelo calor  da pasteurização lenta e rápida, mas sim a temperaturas elevadas. É destruída a:

 

-          70oC por 55 minutos;

-          75oC por 15 a 19 minutos;

-          80oC por 25 segundos;

-          82oC por 15 a 20 segundos.

 

Esta enzima é indesejável na manteiga e leite em pó integral, onde podem catalisar reações oxidativas responsáveis pelo aparecimento de odores e sabores indesejáveis.

A análise é realizada misturando-se partes iguais de leite pasteurizado com solução aquosa 1% de guaiacol e gotas de H2O2 10% v/v. A mistura não deverá ter coloração “salmon” dentro de 1 minuto. Caso ocorra, indicará insuficiência na pasteurização (cremes, manteiga, etc). O leite pasteurizado apresenta teste de peroxidase positivo.

 

 

Proteases:

 

            As proteases são enzimas proteolíticas que atuam sobre as ligações peptídicas das proteínas liberando aminoácidos.

            A b-caseína é a proteína do leite mais sensível à ação das proteases.

            Dependendo da acidez, a ação destas enzimas poderá ser inibida a baixas temperaturas. Aquecimentos a 75oC durante 10 minutos ou a 80oC durante 1 minuto destroem  estas enzimas.

            O pH de atividade destas enzimas varia entre 6,5 a 8,0, enquanto a temperatura é em torno de 37oC.

 

Redutase:

 

            A redutase não é uma enzima proveniente do leite, sua origem é microbiana.

            Sem a adição prévia de uma substância redutora (formol), permite a descoloração do azul de metileno.

            Tem grande importância prática: existe uma relação entre a velocidade de descoloração do azul de metileno adicionado ao leite e sua carga microbiana. Ou seja, o tempo de descoloração na prova de redutase deduz o grau de contaminação do leite.

 

Amilase:

 

            A amilase hidrolisa o amido produzindo dextrinas. Sua destruição é total a 65oC por 30 minutos. Sua presença no leite é pouco esclarecida, mas acredita-se que proceda do sangue.

 

Xantina Oxidase:

 

            “Enzima de Sharding ou aldeído redutase”.

            É uma enzima normal do leite, mas reduz apenas na presença de formol.

            É absrovida pela película dos glóbulos graxos e é desnaturada a 75oC por 3 minutos ou a 80oC por 10 segundos.

 

* Ausente no leite humano.

 

 

 

Gases

 

 

            Após a ordenha, o leite contém aproximadamente 5-10% do volume de CO2, 2-3% de N2 e 0,5-1,0% de O2. A espuma formada na ordenha manual demonstra que, aproximadamente a metade dos gases se desprende. Durante o armazenamento, o conteúdo gasoso segue diminuindo.

 

 

 

Ácidos Orgânicos

 

 

            No leite, é encontrados originariamente ácido cítrico (em torno de 2,45g/kg de leite). O ácido láctico, butírico e todos os demais presentes no leite, são produtos metabólicos provenientes da fermentação da lactose por microrganismos.

 

 


 

Corpúsculos

 

 

            Os corpúsculos participam do processo de conservação ou deterioração do leite e, podem ser classificadas como: células animais e microrganismos.

            O leite normal contém leucócitos em número não superior a 500.000 por cm3, predominando: linfócitos, monócitos e neutrófilos.

            Encontramos, ainda, células epiteliais, células glandulares e de revestimento, provenientes do sangue e da glândula mamária do animal em quantidades bastante variáveis.

            Os corpúsculos de importância na tecnologia leiteira são os microganismos, pois estes contribuem para a deterioração do leite, ou, quando controlados, contribuem para a fabricação de um maior número de produtos a serem oferecidos ao mercado consumidor.

 

 

 

 

 

Biossíntese do Leite

 

            A secreção láctea compreende dois processos: a síntese do leite nas células secretoras e sua excreção. Ambos fenômenos são produzidos ininterruptamente e estão sujeitos a escassas oscilações.

            Os fenômenos relacionados com a síntese do leite não estão esclarecidos em sua totalidade. Podem ser explicados da seguinte forma: os componentes fundamentais (aminoácidos, glicose ou ácidos graxos) chegam às células secretoras transportados pelo sangue e o metabolismo celular os transforma em substâncias próprias do leite. Com respeito aos sais e vitaminas, admite-se que são retirados do sangue mediante um processo de filtração.

            Os componentes lácteos hidrossolúveis e os glóbulos de gordura atravessam a parede celular e se acumulam nos alvéolos. Além disso, podem desprender-se células, que passam ao leite, as quais regeneram-se mais tarde.

            A excreção depende da pressão. Durante a secreção a pressão no interior da mama aumenta a medida que os alvéolos enchem-se.

            A  excreção também depende de estímulos que produzem reflexos e de hormônios.

 

 

Fatores que influem na composição do leite

 

            Os valores citados até o momento, referentes à composição do leite de vaca, são os mais freqüentemente encontrados. De modo particular, são válidos para leites de misturas. Mas quando tratamos de leites individuais podemos observar variações consideráveis devidas a diversas causas.  Do mesmo modo, a quantidade de leite produzida por um animal depende de vários fatores.

 

Raça

 

            A raça é um fator muito importante quanto à produção e composição do leite. O rendimento anual de umas raças pode ser o dobro ou o triplo e também, as variações de extrato seco do leite produzido são consideráveis. O elemento cuja porcentagem é menos constante é a gordura, sendo a lactose o componente mais estável.

 

Indivíduo

 

            Todas as vacas de uma mesma raça não têm o mesmo rendimento leiteiro e, o leite que produzem não possui a mesma composição, mesmo que sejam idênticas todas as condições de produção. A aptidão para produzir uma grande quantidade de leite, ou um leite rico em gordura, por exemplo, são características individuais e hereditárias.

 


Número de partos

 

            A quantidade de leite produzido aumenta generosamente do primeiro parto até o quinto ou sexto; depois diminui sensivelmente e bastante depressa a partir do sétimo.

 

Período de lactação

 

            Durante os 3 ou 4 dias que precedem o parto e os 6 ou 7 dias que o seguem, a mama segrega um líquido viscoso, amarelo e amargo, o colostro. Depois do período colostral, a secreção do leite aumenta ao redor de um mês; depois se mantém constante durante os meses seguintes, para diminuir progressivamente mais tarde até o final do período de lactação, que dura aproximadamente 10 meses. De um modo paralelo, observa-se um aumento de extrato seco, devido, sobretudo ao aumento da quantidade de gordura e matéria nitrogenada.

 

Alimentação

 

            Sabe-se que não é possível modificar notavelmente os constituintes do leite atuando sobre sua alimentação. Mas estudos recentes têm demonstrado que o conteúdo em glicídios da ração influi de maneira significativa sobre a riqueza em gordura do leite. As rações a base de alimentos concentrados, muito pobres em feno, a rebaixam sensivelmente.

 

Trabalho

 

            É contra-indicado submeter vacas leiteiras a um trabalho duro. O rendimento leiteiro diminui rapidamente, já que os elementos da ração são consumidos na produção de trabalho muscular ou são perdidos através do suor.

 

Ordenha e leite retido

 

            Ao aumentar-se o número de ordenhas, aumenta-se a quantidade de leite produzido e seu conteúdo em gordura, como conseqüência do estímulo da mama. Durante a ordenha o conteúdo em gordura aumenta até o final, por isso é necessário esvaziar completamente a mama, caso contrário será produzido um leite desnatado. Quando não se verifica a ordenha ou esta foi incompleta, produz-se o fenômeno da retenção láctea, caracterizada por uma diminuição da produção nas ordenhas normais e sobretudo, modificações consideráveis na composição do leite.

 

Condições atmosféricas

 

            Os países de atmosfera úmida são mais adequados para a produção leiteira que os países secos. A perda de água pelo animal (respiração, suor) é menor no primeiro caso.