Come abbiam o vist o nei capit oli precedenti , il si ero di latt e, in pass ato era considerat o un s ottoprodott o dell a produzione di form aggio e molto spes so veniva trattato com e ri fiut o procedendo con il suo sm altim ent o.
Tradizionalmente veniva utilizzato per la produzione di ricotta, grazie all’utilizzo dell e elevat e t emperature (> 80°C ) che perm ett ono l a denaturazione dell e prot eine. Queste se denaturate si aggregano, spesso con l’aggiunta di acido citrico, forman do una cagliata che vi ene poi t ras format a in ricott a (Pi ntado et al ., 2001).
In pass ato il si ero era im piegato com e fertilizzant e agri colo, grazi e all a pres enza di sali mi nerali, sost anza organi ca e nutri ent i in ess o cont enuti oppure per l’alimentazione animale (in una forma non modificata) (Watson et al., 1977). Ent ram bi gli utili zzi pres ent ano dell e l imi tazioni , i n quanto, l'appli cazi one di grandi quantit à di s iero di latt e com e fertili zzant e lascia deposit i sali ni nel t erreno (Kosikowki, 1979), danneggi a ndo l a fertil ità di quest ’ul timo a causa dell a presenza di fosforo, cal cio, sodio, azoto, pot assio, m agnes io, et c. Comport a anche un incremento dell a conducibilit à del t erreno, che a sua volt a, port a alla diminuzion e dell’aerazione e dell’infiltrazione di acqua. La sua utilizzazione per l’alimentazione
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anim al e (di solit o dil uito con acqua pot abi le) i nvece, forni sce prot eine di alt a qualit à e lat tosi o come font i di energi a, olt re a vi tamine idrosolubili e s ali mineral i, m a un quantit ativo eccessivo di minera li e l attosio poss ono caus are probl emi agl i animali da al levam ento che n e l imit a l’uti lizzo nel s ettore zootecni co (Sienkiewi cz & Ri edel, 1990). Al giorno d’oggi entrambi gli usi presentano difficoltà anche relative ai costi di tras porto el evati che rendon o ques te soluzioni poco prati che per le quantit à di siero prodott e.
In realtà grazie a degli studi è risultato possibile continuare l’utilizzazione del siero in agricoltura, m a è bene dilui rl o in modo da ott enere una concent razi one di s ali total i compres a t ra 40 e 60 kg /ha, e prest are attenzione affinché l ’acqua di irrigazi one non raggi unga l a falda sott erranea.
Per quanto riguarda invece l’utilizzo nella mangimistica il siero è stato contingent at o nel regolam ent o speci al e si ero di lat te con l a deli bera n° 6 del 18 april e 2011 dal COM ITATO DI FILIER A DEL S IER O DI LATTE con s ede nell a camera di comm ercio I.A.A di Parm a.
Come citato nel docum ent o : “Le cat egori e di prodotto contrattabi li s ono l e
seguenti : si er o di lat te e siero di l att e trasfor mato. Quell e invece contr attabili per la Borsa Mer ci T el emati ca s ono: si ero di latte per uso z oot ecni co e si ero di latt e per us o indust rial e.
Le tipologi e d i prodotti contr attabili sul la Bor sa Mer ci T el emati ca Itali ana per l a categoria “Siero di latte trasformato” (in sigla “Siero di latte trasformato”) sono le s eguenti :
• Siero di latte in polvere (SWP) • Si ero di lat te concentr ato
• Sieroproteine concentrate in polvere (WPC) • Sieroproteine concentrate
• Siero di latte concentrato e cristallizzato • Siero di latte concentrato demineralizzato
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• Derivati del lattosio (gluco -oligosaccaridi, lattulosio, tagatosio, acido lattobi oni co)
Fatt e sal ve l e specifiche i ndi cat e nell a scheda di prodot to, l e carat teristi che qualitative del “Siero di latte” e del “Siero di latte trasformato”, devono rispondere alle caratt erist iche previs te da ll e seguenti nor mati ve e r egolamenti : Reg. CE n.1774/2002 (Nor me sanitar ie r elative ai sottoprodotti di origi ne animale non destinati al consumo umano), Reg. CE n.852/2004 (Regolamento sull’igiene dei prodotti alimentari ), Reg. CE 853/ 2004 (Norme s peci fich e in mat eria di igi ene per gli ali menti di origi ne animal e), Reg. C E n.79/2005 (att ua il Reg. CE n.1774/ 2002 relativamente all’uso del latte, dei prodotti a base di latte e dei sottoprodotti del latte).
Di s eguito vengono defini te le cat egorie di prodott o negoziabil e:
• Siero di latte: per siero di latte si intende il prodotto che rimane dalla lavorazione
del latt e a s eguito del process o di cagli at ura.
• Siero di latte trasformato.
• Siero di latte in polvere (SWP): il Siero di latte in polvere è ottenut o mediante
processi di concent razione per evaporazione o per os mosi , cri stall izzazione ed essi ccamento con sis tema s pray -drying.
• Siero di latte concentrato: il Siero di latte concentrato ha un residuo secco del
18- 20%, se ott enuto mediant e concent razio ne per os mosi invers a, oppur e del 30 - 60%, s e ottenut o mediant e evapor azione a bassa temperat ura sott ovuoto (concentr azione per evaporazi one).
• Sieroproteine concentrate in polvere (WPC): le sieroproteine concentrate in
pol ver e provengono dalla concentraz ione del cont enuto prot eico del si er o di latt e mediante s eparaz ione a membrana. La percentual e di cont enuto prot ei co sul s ecco deve ess er e compr es a tra il 30 -80%.
• Sieroproteine concentrate: le sieroproteine concentrate provengono dalla
concent razi one del contenuto pr oteico del si ero di l att e medi ant e separazione a membrana. La percentual e di cont enuto proteico sul secco deve essere compr esa t r a il 20 -30%.
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• Siero di latte concentrato e cristallizzato: il Siero concentrato e cristallizzato ha
un r esiduo s ecco s uperior e al 55% il cui l attosio ha subito il processo di crist alliz zazi one mediant e un r affr eddamento.
• Siero di latte concentrato demineralizzato: il Siero di latte concentrato
demineralizzato ha un li mit e di concentrazione di sal i pari al 4,25% cal colato sull a quant ità di solidi in ess o cont enuto.
• Lattosio alimentare è un lattosio in polvere, con titolo non inferiore al 99%. Può
ess er e r ecuperat o o attra verso l a cr istall izzazi one dal si er o concentrat o tal qual e o dal s iero concentr ato deprot einato, oppur e utiliz zando i l permeato derivat o dall’Ultrafiltrazione del siero stesso, mediante processi di concentrazione, crist alliz zazi one, centr ifugazione, l avagg io, ess iccament o e macinazione. Il Lattosi o farmaceutico è un l attos io i n polver e, pr es ent e i n mi sura non i nferior e al 99,8% ot tenuto medi ant e gli st es si pr ocessi di produzione del lattosi o ali mentare, con l’aggiunta di almeno un processo di ricristallizza zione. Il Lattosio raffinato è lattosi o in pol ver e, pres ent e i n misura non inf eri or e al 99,5% ottenuto aggiungendo, al pr ocesso proprio del latt osio ali mentare, quell o di raf finaz ione.
• Derivati del lattosio: i derivati del lattosio sono i prodotti otten uti mediante
idrolisi enzimatica del lattosio alimentare.”
In t al e regol am ento s ono anche i ndi cati i paramet ri chi mico fi sici del si ero desti nati alla concentrazione e polverizzazione per l’utilizzo industriale o zootecnico (Tabell a 1 2)
Tabella 1 2. Par ametri chimico – fisi ci del si er o di lat te ( REGOLAMENT O
SPEC IAL E SIERO DI LATT E Adott ato dalla Deputazione N azi onal e con deli bera n 6 del 18 april e 2011)
Parametri chimico - fisici Siero industriale Siero zootecnico
pH >6 4,5-6 Temperatura 6-8°C - Residuo secco 6-6,3% 6-6,3% Proteine s.s >12,5% >12,5% Sali minerali s.s. 8,5% ± 0,5% 8,5% ± 0,5% Lattosio s.s. >70% >60% Grassi s.s. <1% <1%
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Oggi giorno circa il 50% del si ero prodotto a livell o mondial e vi ene t rattato e processato per poi essere riutilizzato nell’industria alimentare. Di questa parte, il 45% vi ene uti lizzato di rettamente i n forma liquida, il 30% come si ero di l att e i n polvere, il 15% com e prodott o a base di latt osi o o derivati del l att osio, e il resto com e siero prot eine concent rat e (Gonzal ez Siso, 1996).
È stata studiata a lungo un’utilizzazione del siero anche come ingrediente per la produzione di bevande desti nat e al consumo um ano. Ad es empio, per l a creazione di una bevanda a bas sa gradazione al coli ca (<1% di al col contenuto) (Si enki ewi cz et al. , 1990), whey beer (Si enkiewi cz et al., 1990), whey wine (J eli či ć et al., 2008) e champagne al si ero di latte (Si enkiewicz e t al. , 19 90). La creazione di questi prodotti comporta l'aggiunt a di al cuni additivi t ra cui s accarosio, m alto e l a ferm ent azione dell a mi scel a con l i eviti com e Kl uyveromyces fr agili s o Saccharomyces lacti s (Holsinger et al., 1974). Tut tavia, fi nora questi prodotti non
sono ri usciti a di ffondersi al di fuori dei mercati nazi onali (J elen, 2009).
Il burro di si ero di l att e è un alt ro potenzi ale prodotto alim entare che può ess ere creato dal siero di l atte. La crema di si ero di l atte vi ene rim ossa dal siero di l atte dopo l a produzione di formaggio, ma prim a di ess ere tras form ato per essi ccazione a spruzzo o concent razione di prot ei ne. Il burro di si ero di latte è risultat o es sere leggerm ent e pi ù morbido del burro norm ale m a con un s apore più s al ato (Jinjarak et al., 2006). Quest o prodotto, t utt avi a, ha un fascino comm erci ale li mit ato e non rappresent ano un modo per val ori zzarne grandi quanti tà.
Il latte a base di siero, destinato all’alimentazione degli infanti, in sostituzione del latte materno potrebbe rappresentare un’ ottima alternativa per sfruttare questo sottoprodott o. Grazi e all e s ue caratt eri sti che com posit ive, poi ché contiene il giust o rapporto prot ei ne/ caseine (60/40) e un ri dott o contenut o di mineral i, grazi e all’aggiunta di ferro, fluoro e vitamina D, potrebbe soddisfatte le esigenze nutrizi onali del neonato nei s uoi primi 4 -6 m esi di vi ta.
Altre possibil ità di utili zzo del si ero prevedono dei t ratt am enti preliminari per ottenere di versi tipi di prodotti quali il siero condensato, il s i ero in pol vere aci do, dol ce, demineral izzato, del attosidato, deprot ei nizzato. La pol vere dol ce di s iero è ampi am ent e utili zzata, come addit ivo, i n casei fi ci, pani fici, industrie dol ci ari a,
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indus tri e di tras formazione dell a carne, nell e i ndustri e speci ali zzat e nel la produzione di l atte per gli infanti grazie all e sue capacit à di migliorare il s apore e per l e sue capacità di rendere più teneri i prodotti. M ent re l a polvere aci da di si ero è utili zzata preval ent em ent e come agente coagulante nei processi di cas ei fi cazi one oltre che com e additi vo per l a produzione di s alse di form aggio (nell e quali si cerca di raggiungere un s apore s api do e pi ccante) e bevande a bas e di frutt a (per m ant enere un pH basso) (Kosikowski, 1979).
Il si ero può ess ere uti lizzato anche com e subst rato per l a cres ci ta di microorganismi , e/o per la produzione di m olecole ad el evato valore aggi unto.
Più specificat am ent e poss ono ess ere prodotti ami noaci di (lis ina, treonina, acido glutammico), vitamine e acidi molto utilizzati nell’industria alimentare.
Alcuni esem pi poss ono ess ere l a produzi one di acido propionico uti lizzato com e conservante, erbi cida e interm edi o chi mico, l a produzione di acido s ucci ni co oppure la generazione di aci do l atti co che vi ene utili zzato per produrre os sido di propil ene, polim ero di acido polilatti co (PLA) e gli col e propil enico o fi bre acrili che (Kas mi , 2016)
Dal si ero possi amo ottenere anche aci do aceti co per produrre cal cio m agnesi o acet ato (C MA), che viene utili zzato i n grandi quantit à per lo sbri namento di st rade e aeroport i . L'acido aceti co è anche usat o com e m at eri a prim a per l a produzione di biopl asti che (es . poli idrossi al canoati (PHA).
Questo biopolim ero prodott o dal si ero di lat te (P HA) ha mostrato carat terist iche molto simili a poli (etilene tereftal at o) (P ET), poli (s tirene) (P S), poli (eti lene) (PE) e poli (propilene) (P P) (Kasmi , 2016). Tuttavi a, il process o di produzione di m at eri e plas tiche a bas e biologi ca dal si ero di l att e necessit a ancora di st udi e ottimi zzazione.
Un ult eriore utili zzo del si ero consiste nell a ferm ent azione, da part e di microrganism i, ad es empi o batt eri l atti ci, che consum ano il lat t osio all o s copo del la sua bioconversione e/o con la produzione di m et ano, i drogeno ed etanol o m edi ant e digestione anaerobica. Questi prodotti possono rappres ent are una font e di energi a rinnovabil e molt o interessant e soprat tutt o negli ulti mi decenni dove l e ri cerche s i sono concentrate sulle ‘Tecnologie Green’ (Kasmi, 2016).
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Grazie all’utilizzo di microrganismi, la valorizzazione del siero risulta ancora più effi ci ent e, s frutt ando l e capacit à di al cuni batteri qual i, specie di Xant homonas
campestri s, Azotobact er chrooccum , ceppo di Leuconostoc mes ent eroides possono
ess ere prodot ti rispettivamente poli saccaridi com e l a gomm a xantana, biopoli meri com e il poli -β-idross i buti rrato (P HB) e d esopolis accaridi com e i dest rani (Kasmi , 2016).
Oggi i pot enziali ut ilizzi del le componenti del siero com e additivi funzionali e nutrizi onali sono numerosi (Tabel la 1 3 )
Tabella 1 3. Pri ncipali i mpi eghi e processi dell e f razi oni ott enute dal s iero di latt e
(Lori ent et al ., 1991)
PRODOTTI PROCESSI IMPIEGHI SUGGERITI
Caseina β Microfiltrazione MF del
caseinato a freddo MF/acidificazione del latte a
freddo
Coagulazione a freddo del caseinato di calcio
Agente schiumogeno Agente funzionale in
formaggi
Sorgente di peptidi bioattivi
Caseina privata della caseina β
Prodotti derivati dalla separazione della caseina
Ingredienti da aggiungere al latte per formaggio Agente emulsionante
Paracaseinato di calcio privato di caseina β
Prodotti derivati dalla separazione della caseina
Standardizzazione del latte Agente funzionale per
prodotti alimentari
Caseina micellare Retentato da MF del latte
Coagulo dopo acidificazione per elettrodialisi
Agenti funzionali o ingredienti per formaggi fusi
o d’imitazione Agente schiumogeno
WPC sgrassato Permeato da MF del siero Agente schiumogeno
Fosfolipidi del latte Retentato da MF del siero Agente emulsionante
Frazione ricca di α – lattalbumina
Precipita selettivamente con correzione della forza ionica
e del pH del siero
Proteine per alimenti per l’infanzia
β-lattoglobulina Supernatante ottenuto dal
processo di preparazione della lattoalbumina Agente emulsionante Agente gelificante WPC con diverse proporzioni di α– lattalbumina e β- lattoglobulina Selettivi adsorbimenti ed elezioni per scambio ionico
Agenti schiumogeni e gelificanti
Isolato di proteine dal siero Scambio ionico Agente emulsionante –
gelificante
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Lattosi o
Il lattosi o può es sere impiegat o come aggiunt a nel lat te dest inato ai neonati oppure grazie all a sua consi stenza, il s apore neut ro e il basso grado di dolcezza può ess ere impiegato com e eccipiente in t erapie farm acol ogi che (Yves, 1979). Nel s ettore farm ace uti co ris ultano avere un el evato val ore comm ercial e anche al cuni deri vat i del l attosio com e gli acidi l att obioni ci e il l att ulosi o (disaccari de ottenut o dall’isomerizzazione del lattosio in soluzione alcalina). In particolare, il lattulosio stimol a l a prol i ferazione dei bi fidobatt eri nel t ratto int esti nal e ed è l argam ente utili zzato nel set tore zoot ecnico.
Il lattosio contribuisce al raggiungimento della colorazione e dell’aroma adeguati in diversi prodotti alimentari, ma una sua idrolisi porta all’ottenim ento di galattosio, che a s ua volta è am piam ent e impi egato per il suo potere dol cificant e.
Una pratica sempre più comune per l’utilizzazione di lattosio è proprio la ferm ent azione di questo con produzione di et anolo.
Sier opr ot eine
All a luce degli studi c ondotti sul si ero nell ’ul timo trent enni o e s ull a bas e dell e possi bili appli cazioni dell e sue componenti chimiche, sono em erse im portant i inform azioni sci entifiche che dimostrano il grande val ore dell e propri et à funzional i dell e SP . Le SP hanno inolt re la f unzione di “fat repl acer”, cioè di s ostit uire il sapore del grasso e di es alt are il gust o e gli aromi dei cibi in general e (Pi zzichini et al., 2006). Quest e propri et à hanno cons entito di impi egare l argam ent e i sieroderivat i nell’industria alimentare per la produzione di pasta, cioccolato, biscotti, maionese, sughi, prodotti per l’infanzia ecc.
Grazie alle numerose evidenze sperimentali che sensibilizzavano l’influenza positi va di SP, di gal atto -ol igo -s accaridi (GOS ) e di pept idi bioattivi, ha comi nci at o a farsi st rada a livel lo int ernazional e l ’esigenza di recuperare e puri fi care quest e molecole, per impiegarle nell’industria farmaceutica e alimentare.
Oggi sono migli ai a l e i ndustrie che producono pol vere di siero come int egratori e com e sostanze nutr aceuti che che mi gliorano l a salut e e l o st ato di benessere dei
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consum atori. La dom anda di i nt egrat ori al iment ari, impi egati per lo più da s portivi , aumenta sensibilmente ogni anno di circa il 13%, a fronte di un’offerta di materia prim a s empre più ri dott a (Pi zzi chini et al., 2006). Gl i int egrat ori a base di si ero sono costituiti principalm ente da si eroprot eine purifi cat e, i n cui vi ene i ndi cat o anche il processo di produzione, in part icolare l e confezioni i ndi cano l a tecni ca di ultrafilt razione che la puri fi cazi on e del prodotto è st at a ot tenuta con resi ne a scambi o ioni co (Pi zzi chini et al., 2006). C on la t ecni ca di ult rafilt razione si ottengono due prodot ti: il permeato (polvere di perm eat o, polvere di l attosio, acqua madre) e il ret ent ato (WP I, whey prot ein isol a te e WPC, whey prot ein concentrat e) (Depuydt , 2008), queste ultim e sono l e pi ù comuni in comm ercio.
Le proteine del siero di latte hanno utilizzazioni nell’industria alimentare grazie anche all e propri et à fisi che che consentono loro di agi re com e emuls iona nt i, agenti gelificanti, leganti dell’acqua, agenti schiumogeni, montanti nei sistemi alimentari (Wals h, 2014).