A Separação da Caseína e Lactose

                Bioquímica Alimentar        

1.  Objectivo

Separação da caseína e lactose de um leite magro por adição de ácido acético e cálculo do rendimento da caseína.

1. Introdução

1. O leite é um fluido biológico complexo constituído maioritariamente por água (63-87%), proteínas, lactose, gorduras e compostos inorgânicos. No soro do leite, estão solubilizadas várias proteínas, hidratos de carbono, minerais e outros ingredientes. A grande maioria destas substâncias tem um valor nutricional e tecnológico importante.  O leite também possui partículas de lipoproteínas, denominadas de microssomas do leite, bem como células somáticas, que são principalmente leucócitos [1], [2].
2. Devido às diferentes solubilidades das proteínas a um pH de 4,6 e a uma  temperatura de 20ºC, a fracção de proteínas pode ser dividida em caseínas (que são insolúveis a este pH) e proteínas do soro que são solúveis. Sendo as caseínas os componentes proteicos mais importantes do leite. Este complexo proteico, conhecido como micela, engloba quatro diferentes tipos de caseínas ([pic 1]s1-, [pic 2]s2-, [pic 3]- e [pic 4]-caseína) que permanecem ligadas por interacções não covalentes e que surgem em dispersão no leite [3].

As micelas de caseína são substancialmente mais pequenas que os glóbulos de gordura.

Só cerca de 10% da fracção total de caseína está presente como monómeros.

Os monómeros são mantidos juntos por:

- Interacções hidrofóbicas que são mínimas a uma temperatura menor que 5ºC;

- Interacções electrostáticas, principalmente como cálcio ou fosfato de cálcio ligados entre resíduos de fosfoserina e ácido glutâmico;

- Ligações de hidrogénio [1].

A densidade específica do leite diminui com o aumento de conteúdos gordos, e aumenta com a quantidade de proteínas, açúcar e sais. A densidade específica do leite de vaca varia entre 1,029 e 1,039 (15ºC), o leite desnatado tem uma densidade maior. O seu ponto de fusão pode variar entre -0,53 e -0,55; o pH do leite pode variar entre 6,5 - 7,5. O potencial redox de leite bruto é de + 0,30 V e de +0,10V do leite pasteurizado [1].

Existem essencialmente 3 proteínas no leite: a caseína, a lactalbumina e a lactoglobulina. Para separar estas proteínas procede-se genericamente da seguinte forma: o leite é desnatado, diluído e acidificado com ácido acético. A separação da caseína baseia-se na sua insolubilidade num meio fracamente ácido.

Outros constituintes das proteínas do soro são a β-lactoglobulina A e B e α-lactalbumina, que podem ser diferenciadas geneticamente. Outras proteínas, tal como enzimas estão presentes em baixas quantidades [1].

O sistema de micelas pode ser destabilizado por acção da renina ou por acidez. Ocorrem numerosas mudanças no leite durante a acidificação lenta. O fosfato de cálcio é libertado das micelas de caseína, a solubilidade das proteínas diminui e as caseínas formam um gel. A estrutura deste pode ser controlada por mudanças de hidrofobicidade na superfície das micelas. A diminuição da hidrofobicidade é possível por aquecimento do leite. A razão de formação do gel aumenta com o aumento da temperatura.

O aquecimento do leite antes da acidificação resulta na desnaturação das proteínas e as interacções entre estas (induzidas por calor) resultam num módulo de elasticidade mais elevado. O processo de gelidificação do leite aquecido ocorre a valores de pH mais elevados do que para o leite não aquecido [1]. 

As proteínas do soro têm um importante papel na formação da estrutura dos géis de leite ácido, e a adição de concentrado de proteínas do soro ao leite antes do tratamento térmico aumenta a firmeza. Pensa-se que as proteínas do soro reforçam a “rede” do gel, talvez pela ligação com as micelas de gel durante a acidificação [3].

O principal açúcar do leite é a lactose, um O-β-D-galactopiranosil - (1→4) -D-glucopiranose, que é cerca de 4-6% do leite. A forma mais estável é a α-lactose monohidratada, C12H22O11.H2O. A lactose cristaliza nesta forma numa solução aquosa sobressaturada a uma temperatura < 93,5ºC. Seco a vácuo a uma temperatura <100ºC produz um produto higroscópico α-anidrido. A cristalização de soluções aquosas a cerca de 93,5ºC produz β-lactose livre de água (β-anidrido) [3].

A secagem rápida de solução de lactose origina uma mistura em equilíbrio, higroscópica e amorfa de α- e β-lactose. Com o aumento da temperatura, a forma β-lactose diminui. A razão de mutarotação é dependente da temperatura e do pH.

O aumento da razão de mutarotação a um pH<2 e pH>7 origina a determinação do passo de abertura do anel, que é catalizado por ambos os iões H+ e OH- [3].

A doçura da lactose é significativamente mais baixa que a da glucose,  frutose ou sacarose. Glucose e outros amino açucares e oligossacarídeos estão presentes em pequenas quantidades no leite [3].

Assim pode dizer-se que proteínas de vários tamanhos estão dispersas no soro do leite, as quais são denominadas de micelas e consistem maioritariamente em sais de cálcio de moléculas de caseína. Por acidificação produz-se uma massa coagulada, chamada coalhada que além da caseína, traz consigo gordura, água e alguns sais minerais. Por outro lado a solubilidade da lactose aumenta com o calor.