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- Estrutura: quimicamente a lactose (Figura 1) é um dissacarídeo formado por um resto de D-glicose e outro de D-galactose unidos por uma ligação β-1,4-glicosídica.

Figura 1- Lactose

- Poder edulcorante: a lactose tem sabor doce fraco; seu baixo poder edulcorante (6 vezes menor que o da sacarose) é considerado como uma qualidade do ponto de vista dietético, em partes seu poder doce é mascarado no leite pelas caseínas.

-Cristalização: a cristalização da lactose tem grande importância prática, não apenas porque se obtém esse açúcar mediante sua cristalização, mas também porque pode cristalizar em determinados produtos lácteos como em doce de leite e leite condensado.

- Propriedades redutoras: por possuir um grupo aldeído livre, a lactose é um açúcar redutor e, com isso, pode reagir com substancias nitrogenadas, desencadeando as reações de Maillard e levando a formação de compostos coloridos que vai de marrom claro até preto as melanoidinas. As melanoidinas são polímeros insaturados, cuja cor de odores anômalos e a redução do valor nutritivo de leite quando a lactose reage com aminoácidos essenciais, como lisina e o triptofano. Do ponto de vista técnico importante eliminar o ferro e o cobre, catalisadores de reação de escurecimento não-enzimático, dos matérias que estão em contato com o leite, manter temperaturas baixas.

-Hidrolise: é um dos açucares mais estáveis. Pode ser hidrolisada em meio ácido e alta temperatura (Ex.: HCl 1,5 M a 90ºC por 1 hora), esse processo não tem importância industrial devido o rigor do tratamento. Porem a hidrólise enzimática é um processo de grande interesse tecnológico. A β-galactosidase ou lactase é a principal enzima responsável por essa hidrólise. Trata-se de uma oxidase que hidrolisa a ligação β-1,4-glicosídica e libera a glicose e galactose, moléculas que o homem pode absorver com facilidade. A lactase é encontrada em pequenas quantidades no leite, nas glândulas intestinais, podendo ser produzidas por algumas leveduras, bactérias e mofos: kluyveromyces fragilis e lactis, Aspergillus niger, Rhizopus otyzae, Bacillus stearothermophillus e as bactérias lácticas. Esses microrganismos são utilizados na industria para obtenção da enzima.

-Fermentação: muitos microrganismos metabolizam a lactose como substrato dando lugar a compostos de menor peso molecular. As mais importante, para indústria leiteira, são aquelas que produzem ácido láctico mas há outras que como a butírica e propiônica.

A fermentação láctica produz-se por ação das bactérias lácticas homo- e heterofermentativas, sendo acompanhada da formação de ácido láctico.

2C6H12O6 4CH3-CHOH-CHOH

O leite acidificado tem odor e sabor diferentes dos do ácido láctico puro pelo fato de ser formarem também outros compostos ainda em pequena quantidade, como diacetil e acetaldeído, alguns importantes no aroma de alguns produtos como manteiga e iogurte.

A fermentação propiônica é realizada pela ação das bactérias do gênero Propionibacterium, que fermentam o ácido láctico a ácido propiônico, ácido acético, CO2 e água. Essa fermentação é típica de alguns queijos onde é responsável pela formação das olhaduras (furos).

A fermentação butírica produz-se a partir da lactose ou do ácido láctico com formação de ácido butírico e gás. É característica das bactérias do gênero Clostridium e caracteriza-se pelo aparecimento de odores pútridos e desagradáveis.

4.2 Lipídeos

De todos os componentes do leite, a fração que mais varia é formada pelas gorduras, cuja concentração varia entre 3,2 e 6%. A raça a época do ano, a zona geográfica e o manejo dos criadores de gado são os fatores que mais influem na concentração lipídica do leite. Foram identificados mais de 150 ácidos graxos, dos quais o acido mirístico representa 8 a 15%, o palmítico 20 a 32%, esteárico 7 a 15% e o oléico 15 a 30%. Em torno de 60% são saturados, 35% monoenóicos e 5% polienóicos.

Os triglicerídeos são os componentes majoritários das espécies estudadas, representam 95%, acompanhados de pequenas quantidades de di e monoglicerídeos, de colesterol livre e seus ésteres, de ácidos graxos e fosfolipídeos, glicolipídeos e ainda vitaminas lipossolúveis.

- Glóbulo de gordura: a gordura encontra-se dispersa no leite em forma de glóbulos esféricos visíveis no microscópio, com diâmetro de 1,5 a 10 μm (em média, 3-5). Os glóbulos são constituídos de um núcleo central que contém a gordura, envolvidos por uma película de natureza lipoprotéica conhecida com o nome de membrana. A membrana atua como barreira protetora, impedindo que os glóbulos floculem e se fundam, bem como protege contra ação enzimática.

A integridade dos glóbulos determina a estabilidade da gordura do leite. Qualquer alteração da membrana favorece a aproximação e a coalescência dos glóbulos que emergem a superfície do leite mais depressa que os glóbulos isolados (separação da nata ou desnate). Quando se rompe a membrana e o glóbulo perde sua individualidade, a união dos glóbulos torna-se irreversível, e a emulsão perde sua estabilidade.

Quando o leite cru é mantido a temperatura de refrigeração, observa-se a separação rápida da nata. Isso acontece devido a formação de grandes agregados de glóbulos de gordura, as vezes de tamanho superior a 1mm, podendo conter até um milhão de glóbulos e entre 10 a 60% de gordura (v/v). Os agregados apresentam forma e tamanho irregulares; a baixa temperatura são volumosos e firmes porque retêm soro em seu interior; a linha de nata que se obtém é espessa. Em temperatura maior, os agregados são pequenos e compactos.

O principal agente responsável pela aglutinação é a imunoglobulina (IgM) procedente do colostro ou do leite. A IgM é uma molécula (proteína) grande (900.000 Da), que possui 10 pontos ativos pelos quais pode unir-se a outras moléculas; devido a seu tamanho, pode atuar como ponto de união entre as partículas apesar das repulsões eletrostáticas que podem surgir a curta distância entre várias moléculas. Adsorvem-se na superfície dos glóbulos de gordura, unindo uns aos outros e provocando sua agregação; por isso a IgM é conhecida com o aglutinina. A adsorção da aglutinina da superfície dos glóbulos de gordura acontece quando a gordura esta em estado sólido ou semi-sólido (baixas temperaturas), quando a gordura esta líquida, ou seja, em altas temperaturas não ocorre devido à desnaturação protéica. O pH também tem influencia na aglutinação, pois a acidificação do leite diminuiu as cargas negativas das membranas o que favorece a aglutinação. O tamanho dos glóbulos também é relevante; quanto menor é o glóbulo, maior é a área superficial e, portanto, requer-se mais aglutinina. De fato, no leite homogeneizado não se produz aglutinação pelo frio, a não ser que se adicione grande quantidade de aglutinina.

4.2.1 Principais alterações que afetam os lipídeos

a) Lipólise

A hidrolise dos triglicerídeos provoca o aumento de ácidos graxos livres, conferindo sabor de ranço ou sabão; os ácidos de C-4 e C-12 são os principais responsáveis. A intensidade da lipólise é expressa como acidez ou como índice de acidez da gordura em milemol de ácido graxo livre por 100g de gordura.

O leite possui uma lipase endógena, com temperatura ótima de atuação a 37ºC e pH ótimo 8, sendo estimulada pelo cálcio. É uma enzima muito ativa mas alguns fatores limitam sua atuação, tais como:

  • pH do leite que é de ± 6,7.

  • Temperatura do leite (refrigeração).

  • Está unida em grande parte as micelas de caseína. Diminui a quantidade de enzima livre.

  • A membrana do glóbulo de gordura protege os triglicerídeos do ataque enzimático.

  • A lípase é instável, perde atividade lentamente; e é maior com temperaturas altas e pH baixo. A enzima torna-se inativa a 75ºC por 20”.

Além da lípase endógena, pode haver outras de origem microbianas sendo estáveis termicamente, algumas resistem à temperatura de esterilização. Cabe lembrar que nem sempre o fenômeno lipolítico é prejudicial, já que alguns queijos devem seu sabor, em parte, a presença de ácidos graxos livres.

b) Auto-oxidaçao

O processo de auto-oxidação da gordura é uma reação química que afeta os ácidos graxos insaturados livres ou esterificados. Essa reação é dependente do oxigênio, sendo catalisada pela luz, pelo calor e por metais como Fe e Cu. Os principais produtos da reação os hidroperóxidos não possuem aroma, mas são instáveis e degradam-se formando diversas substancias como carbonilas instauradas de C-6 e C-11, álcoois e ácidos, dando aroma de ranço.

- Homogeneização

A homogeneização tem como objetivo prolongar a estabilidade da emulsão da gordura reduzindo mecanicamente o tamanho do glóbulo de gordura até atingir um diâmetro de 1 a 2 μm. A diminuição do tamanho do glóbulo evita a floculação e, portanto, impede que a nata se separe.

Além da diminuição dos glóbulos a homogeneização provoca outros efeitos tais como:

    1. Modificação da membrana. Os componentes originais da membrana não são suficientes para recobrir os novos glóbulos de gordura. Assim reestrutura-se espontaneamente formando nova membrana, que inclui restos da antiga e de novas proteínas (caseínas e proteínas do soro), aumentando quatro vezes a fração protéica.

    2. A cor se torna mais branca devido ao maior efeito dispersante da luz.

    3. Aumenta a espuma, pois aumenta as proteínas.

    4. A nova membrana não protege tão bem quanto a original, assim as lípases de estrutura protéica aderem parcialmente a superfície da gordura e chegam mais fácil aos triglicerídeos do interior.

    5. Diminui a tendência a auto-oxidação porque os cátions localizados na membrana, como cobre, passam para o soro.

4.3 Proteínas

As proteínas mais importantes encontradas no leite são as caseínas, e dentro dessas as αs1, αs2, β e κ e dentre as o grande numero de proteínas do soro vale destacar a β-lactoglobulina e a α-lactoalbumina.

As caseínas encontram-se no leite sob forma de dispersão coloidal, formando partículas de tamanho variável. Essas partículas que dispersam a luz e que conferem ao leite sua cor branca característica, recebem o nome de micelas. Cerca de 95% das caseínas formam partículas coloidais, ficando as restantes dispersas dentro do leite. A micela não é formada apenas por caseína, mas também por compostos de baixo peso molecular, que recebem o nome de fosfato coloidal, também conhecida pela sigla CCP (colloidal calcium phosphate), mas apesar de seu nome o CCP não é formado apenas de fosfato cálcico, mas também de citrato, magnésio e outros elementos minerais. As micelas são partículas esféricas com diâmetro entre 40 e mais de 300 μm e são bastantes hidratadas.

4.3.1 Micela: estabilidade e estrutura

Estabilidade das micelas:

  1. São estáveis a tratamentos térmicos como pasteurização e esterilização, mas somente quando o pH do leite se mantém dentro da normalidade, próximo de 6,8. Quando mais acido o leite menor será a estabilidade térmica das micelas de caseína, e por fim quando o pH chega a 4,6 ( ponto isoelétrico das caseínas), a coagulação já se observa a temperatura ambiente.

  2. Na compactação, isto é, podem sedimentar-se e depois ressuspender-se.

  3. Na homogeneização.

  4. Em concentrações de cálcio relativamente altas, até a 200 mM a 50ºC, sendo que as caseínas αs1, αs2, β, são mais sensíveis ao cálcio, precipitam-se em presença de 4mM de cálcio.

As micelas não são estáveis:

  1. Em pH ácido.

  2. Muitas proteases desestabilizam as micelas caseínicas.

  3. No congelamento. Durante o congelamento os solutos vão se concentrando na parte líquida, concentram-se cálcio e as micelas. Quando a concentração de cálcio é alta, as micelas se desestabilizam.

  4. Em etanol (até uma certa concentração que vai depender da qualidade do leite)

Estrutura das micelas:

O modelo mais aceito pode ser visto na Figura 2. Observa-se a disposição periférica da κ-caseína, a estrutura submicélica e a forma de união de umas submicelas a outra pelo CCP. Notam-se também pequenas saliências em forma de capa pilosa (zonas C-terminais da κ-caseína), que se sobressaem da superfície micelar. Essas formações explicariam a facilidade com que a renina e outras proteases chegam à ligação entre os resíduos 105 e 106 dessa proteína. As saliências protéicas também ajudam a compreender a capacidade de retenção de água da micela e sua estabilidade. Considera-se:

- a porção de κ-caseína que sobressai da superfície micélica esta carregada negativamente, portanto é hidrófila.

- O acúmulo de cargas negativas na periferia da micela, que inclusive sobressaem da superfície da partícula coloidal, influi na estabilidade porque provoca certa repulsão entre as micelas mais próximas, evitando choques entre elas e sua possível união, não apenas pelas cargas negativas, mas também por impedimento estérico, a união de micelas que estão próximas seria mais fácil se sua superfície fosse lisa.

Figura 2 – Modelo esquemático da micela de caseína

Proteínas do soro:

Como já mencionado as proteínas do soro mais abundantes no soro de leite são a β-lactoglobulina e a α-lactoalbumina. O leite de vaca a mais abundante é a β-lactoglobulina, que corresponde a 9,5% do nitrogênio total (NT) do leite e 50 % das proteínas do soro, seguido da α-lactoalbumina, 3,5% do NT e 20% das proteínas do soro, as imunoglubulinas 2% e a soroalbumina bovina 1%. Além dessas há também diversas espécies protéicas encontradas em pequenas quantidades.

4.4 Sais

Os componentes marjoritários são os fosfatos, citratos, cloretos, sulfatos, carbonatos e bicarbonatos de sódio, potássio cálcio e magnésio. O conteúdo total de sais é constante, em torno de 0,7 a 0,8% do leite em peso úmido. Na tabela 3 encontra-se a composição média de sais do leite de vaca. Os sais do leite podem ser encontrados em solução ou em estado coloidal.

Cerca de dois terços do cálcio e um pouco mais da metade do fósforo do leite encontram-se em suspensão coloidal, formando parte da micela de caseína.

Tabela 3 - Composição média de sais do leite de vaca em mg/100mL

Sódio

50 (46 na fase solúvel e 4 coloidal)

Potássio

145

Cálcio

120

Magnésio

13

Fósforo

95 (41 na fase solúvel e 54 coloidal)

Cloro

100

Sulfatos

10

Carbonatos

20

Citrato

175

O fosfato cálcico coloidal denominado CCP tem o papel nas micelas de manter as submicelas unidas umas as outras. O mecanismo de união mais aceito é que os restos de seril-fosfato da cadeia protéica na periferia de uma submicela unem-se a um átomo de cálcio e este fica unido ao CCP; o CCP se uniria a outra molécula de cálcio que estaria unida a outro fosfato de outra submicela. O CCP atuaria como uma ponte entre as submicelas (Figura 3).

Figura 3 – Representação esquemática da união de duas submicelas pelo fosfato cálcico coloidal (CCP)

A acidificação do meio aumenta a solubilidade do fosfato de cálcico. À medida que diminui o pH, o CCP vai se solubilizando, de tal forma que, em pH menor do que 4,9, praticamente todo o CCP já estará em fase aquosa. Nisso reside o fundamento da desestabilização micélica, como consequência da acidificação. A alcalinização tem efeito contrario.

    1. Enzimas

No leite de vaca foram encontradas cerca de 60 enzimas diferentes. A importância das enzimas se deve a diversas razões como, provocam hidrolise dos componentes do leite (lípases ou proteases), a sensibilidade ao calor de algumas é utilizado para controlar tratamentos térmicos (fosfatase alcalina e peroxidase) entre outras.

    1. Microbiologia do Leite

O leite sem duvida, por sua composição, é um alimento de extremo valor na dieta humana, mas, pela mesma razão, constitui excelente substrato para diversos microrganismos. A atividade de alguns microrganismos é benéfica, pois promovem mudanças físicas, químicas e sensoriais no leite ao se preparar diversos produtos. Por outro lado a atividade microbiana não controlada é prejudicial tornando o leite ou derivados inadequados ao consumo e levando a prejuízos econômicos. Assim podemos dividir os microrganismos em benéficos (fermentativos), patogênicos (causadores de enfermidades) e deteriorantes (alteram as características do leite e derivados) e ainda os saprófitos que estão no leite por acaso e não provocam nenhum tipo de interferência.

O leite, mesmo o que procede de animais saudáveis, sempre contém uma serie de microrganismos cuja taxa é variável entre 103-106 UFC/mL, dependendo das condições de higiene que foram adotadas durante a ordenha, o armazenamento, coleta e transporte. Os microrganismos que o leite cru possui ao chegar a uma central decorrem de três fontes principais: interior do úbere, o exterior do úbere e os equipamentos e outros utensílios utilizados na ordenha e transporte do leite.

A Federação Internacional de Laticínios estabeleceu que uma contagem total superior a 105 UFC/mL indica que o leite foi obtido em condições higiênicas insatisfatórias. Atualmente com a introdução de refrigeração nas granjas, o transporte isotérmico até os pontos de captação e o armazenamento nas mesmas condições está se obtendo leite de melhor qualidade.

4.6.1 Microbiota do interior do úbere e contaminação externa

No interior do úbere mesmo em animal saudável sempre existem bactérias banais que contaminam o leite no momento da ordenha. A carga original é pequena, constituída por micrococos, estreptococos, bactérias Gram positivas esporuladas ou não e Gram negativas. Porem se o animal estiver doente os microrganismos podem atingir o interior do úbere por via endógena. No momento que o leite sai do úbero ele fica exposto a contaminações posteriores. As principais fontes de contaminação são a tetas, que podem estar sujas de terra, esterco, etc., do ar, é importante evitar as correntes de ar, em ordenha manual o ordenhador, fonte de contaminação de patógenos e da água utilizada na limpeza. O tipo de microrganismo que provem destas fontes é muito variável: esporos (solo, ar, camas, silo, etc.) coliformes (esterco, água, etc.), micrococos (pêlos, ar), bactérias psicrotróficas (camas, forragens, água), bactérias lácticas (alimentos verdes), patógenos (homem, animal), etc.

4.6.2 Equipamentos de ordenha, coleta e transporte de leite cru.

Todos os equipamentos utilizados na ordenha, seja ela manual ou mecânica devem ser devidamente higienizados para evitar a contaminação geral do leite, sendo assim é necessário a limpeza exaustiva de câmaras, máquinas, tubulações e tanques, ordenhaderas entre outros, utilizando vapor, ebulição controlada, aplicação de sanificantes, etc).

É importante considerar a temperatura que o leite sai do úbere, que é muito favorável ao crescimento microbiano. É necessário criar rapidamente condições que inibam sua proliferação, que é feito mediante o resfriamento (abaixo de 8 ºC). Se a temperatura não for mantida baixa favorece o crescimento de bactérias lácticas e coliformes e outras mesófilas, mas se for baixa (inferior a 8 e 10 ºC) e mantida por muito tempo nesta temperatura proliferam as psicrotróficas.

Quando a coleta o leite a granel (mistura) o ideal é refrigerar o leite logo após a ordenha e a coleta poderá ser diária ou em dias alternados e é feita em caminhões a equipados com cisternas isotérmicas que recolhem o leite produzido em diversas propriedades. Pode haver o risco de que um problema não detectado no leite procedente de uma das propriedades possa alterar a totalidade da carga.

A microbiota inicial (tipo), a taxa, a temperatura e o tempo de armazenamento são parâmetros que influenciam na proliferação das bactérias durante o armazenamento em estado cru. A figuras 4 mostra a influência da temperatura no desenvolvimento bacteriano em leite cru a partir de 300 000 UFC/ml, podemos observar a velocidade de desenvolvimento a temperaturas mais altas e o efeito do resfriamento a 4 °C.

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