Questa pagina descrive le proprietà dei carboidrati del latte. C’è una breve introduzione alla chimica generale dei carboidrati, seguita da sezioni sulla chimica dei carboidrati del latte (lattosio), sulle proprietà fisiche del lattosio e sull’influenza dei trattamenti termici sulle proprietà del lattosio. Per maggiori dettagli sulle proprietà del lattosio si vedano i riferimenti di Fox e McSweeney (1998), Holsinger (1988, 1997), e O’Brien (1995, 1997).
Chimica generale dei carboidrati
I carboidrati sono costituiti da molecole chiamate saccaridi. I saccaridi semplici contengono 1 o 2 molecole e sono chiamati monosaccaridi o disaccaridi o, più comunemente, zuccheri. Gli oligosaccaridi e i polisaccaridi sono catene che contengono da poche a molte molecole di zucchero e possono essere chiamati amidi.
I monosaccaridi importanti nell’alimentazione e nella salute sono il glucosio (talvolta chiamato destrosio), il fruttosio e il galattosio. I disaccaridi sono il saccarosio (glucosio + fruttosio), il lattosio (glucosio + galattosio) e il maltosio (glucosio + glucosio). Le 2 molecole di zucchero nei disaccaridi sono legate insieme e questo legame deve essere rotto prima che gli zuccheri possano essere usati dal corpo per l’energia e altre funzioni corporee. Gli amidi sono lunghe catene di glucosio che possono essere dritte o avere rami, e ci sono diversi modi in cui le molecole degli amidi possono legarsi tra loro. Gli amidi provenienti da fonti diverse, come il grano o il mais, hanno proprietà funzionali uniche. La struttura degli amidi può essere modificata per migliorare le loro proprietà funzionali e aumentare il loro utilizzo negli alimenti.
Chimica dei carboidrati del latte
Il latte contiene circa il 4,9% di carboidrati che sono prevalentemente lattosio con tracce di monosaccaridi e oligosaccaridi. Il lattosio è un disaccaride di glucosio e galattosio. La struttura del lattosio è:
Proprietà fisiche del lattosio
Il lattosio è dissolto nella fase sierica (siero) del latte fluido. Il lattosio dissolto in soluzione si trova in 2 forme, chiamate α-anomero e ß-anomero, che possono convertirsi avanti e indietro tra loro. La solubilità dei 2 anomeri dipende dalla temperatura e quindi la concentrazione di equilibrio delle 2 forme sarà diversa a diverse temperature. A temperatura ambiente (70°F, 20°C) il rapporto di equilibrio è circa il 37% di α- e 63% di ß-lattosio. A temperature superiori ai 200°F (93,5°C) il ß-anomero è meno solubile, quindi c’è un rapporto più alto di α- e ß-lattosio. Il tipo di anomero presente non influisce sulle proprietà nutrizionali del lattosio.
La cristallizzazione del lattosio avviene quando la concentrazione del lattosio supera la sua solubilità. Le proprietà fisiche dei cristalli di lattosio dipendono dal tipo di cristallo e possono influenzare notevolmente il loro uso negli alimenti. La temperatura influenza il rapporto di equilibrio delle anomalie α- e ß-lattosio, come descritto sopra. I cristalli di lattosio formati a temperature inferiori a 70°F (20°C) sono principalmente cristalli di α-lattosio. I cristalli di lattosio α-monoidrato sono molto duri e si formano, per esempio, quando il gelato passa attraverso numerosi cicli di riscaldamento e congelamento. Questo si traduce in un’indesiderabile consistenza granulosa e sabbiosa nel gelato. Le gomme sono spesso usate nel gelato per inibire la cristallizzazione del lattosio. La forma cristallina del ß-lattosio è più dolce e più solubile del lattosio α-monoidrato e può essere preferita in alcune applicazioni di pasticceria. Quando una soluzione di lattosio viene rapidamente essiccata, non ha il tempo di cristallizzare e forma un tipo di vetro. Il vetro di lattosio esiste nelle polveri di latte e causa la formazione di grumi. L’agglomerazione è desiderabile perché risulta in un latte in polvere che si dissolve istantaneamente in acqua.
Influenza dei trattamenti termici sulle proprietà del lattosio
Le normali condizioni di pastorizzazione usate per il latte fluido non hanno effetti significativi sul lattosio. Le temperature più elevate utilizzate per la pastorizzazione ad altissima temperatura (UHT) dei prodotti a lunga conservazione e l’essiccazione a spruzzo possono causare reazioni di imbrunimento e isomerizzazione, che possono influire sulla qualità del prodotto e sulle proprietà nutrizionali. La reazione di imbrunimento, chiamata reazione di Maillard, si verifica tra il lattosio e le proteine del latte e produce sapori e colori indesiderati, e diminuisce il contenuto disponibile dell’aminoacido lisina nelle proteine del latte. La reazione di isomerizzazione è un riarrangiamento molecolare del lattosio in lattulosio. Il lattulosio viene prodotto per essere utilizzato dall’industria farmaceutica nella produzione di pillole.