3. LATTOSIO DAL LATTE SCREMATO Procedura

Laboratorio professionalizzante di riconoscimento delle molecole organiche
Prof. Valeria Conte
3. LATTOSIO DAL LATTE SCREMATO
Il carboidrato maggiormente presente nel latte è il lattosio, un disaccaride formato da glucosio e
galattosio; nel latte sono presenti circa altri 50 carboidrati anche se in concentrazione molto bassa. Il
lattosio è circa sei volte meno dolce del saccarosio. Il suo contenuto nel latte vaccino è 4,4-5,2 %.
Le altre componenti principali del latte sono i grassi (ca. 4% nei tipi di latte più comuni) e le
proteine (1-3.5%). Le proteine principali sono la caseina (ca. 80% del totale proteico), la βlattoglobulina e la α-lattalbumina. La caseina esiste sotto forma di complesso con il calcio. Quando
il pH del latte decresce, o per aggiunta di acido o per acidificazione naturale dovuta a batteri, parte
degli ioni calcio vengono spostati dalla caseina e come conseguenza si osserva la precipitazione
della proteina. La caseina precipitata è chiamata cagliata e il liquido supernatante residuo è
chiamato siero: ovvero questa è la parte acquosa del latte che si separa durante la preparazione del
formaggio. Il siero contiene essenzialmente il lattosio, la β-lattoglobulina e l’α-lattalbumina.
L’isolamento del lattosio dal latte si può effettuare dopo aver precipitato la caseina e rimozione dal
siero della β-lattoglobulina e della α-lattalbumina per concentrazione e filtrazione. Il lattosio è una
molecola polare solubile in acqua, ma molto poco solubile in etanolo, pertanto si può isolare per
precipitazione dal liquido risultante dalle operazioni precedentemente indicate per aggiunta di
etanolo. Per ottimizzare la resa in lattosio, il siero deve essere neutralizzato dopo la precipitazione
della caseina altrimenti si causa l’idrolisi del lattosio.
Il lattosio cristallizza dalla soluzione acqua-etanolo a temperatura ambiente nella forma di anomero
α. Il processo di cristallizzazione è molto lento e generalmente richiede qualche giorno per
completarsi. Se in soluzione sono presenti impurezze, in particolar modo di grassi, il lattosio
potrebbe non cristallizzare. Si noti che in soluzione acquosa l’anomero più stabile del lattosio è
quello β che pertanto è la specie predominante (ca. 70% di β e ca. 30% di α). Tuttavia l’anomero
che cristallizza è proprio l’α. La cristallizzazione dell’anomero β può essere ottenuta da soluzioni
molto concentrate a temperature superiori a 95°C.
L’α-lattosio precipita come mono-idrato con punto di fusione 201-202°C; i cristalli perdono l’acqua
di idratazione a 120°C.
Procedura
Scaldare 50 mL di latte scremato in un beaker da 100 mL su un bagno ad acqua. Quando il latte ha
raggiunto la temperatura di 40-45°C, togliere il beaker dal riscaldamento e, mentre mescolando il
latte con una bacchetta di vetro, aggiungere goccia a goccia una soluzione acquosa di acido acetico
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al 10% fino a quando non si osserva ulteriore precipitazione. In genere 2 mL di soluzione sono
sufficienti. Agitare la sospensione per frantumare la cagliata (caseina e i grassi residui) in piccoli
pezzi. Separare la cagliata dal supernatante siero con filtrazione sotto vuoto con un imbuto
Buchner grande, contenente un filtro di carta. Premere il precipitato per eliminare al massimo
possibile il liquido. Trasferire il liquido ottenuto in un beaker da 250 mL e immediatamente
aggiungere 1.25 gr di calcio carbonato e una barretta magnetica. Sotto agitazione, concentrare il
liquido su una piastra riscaldante per circa 10 minuti. Far raffreddare la soluzione e filtrare sotto
vuoto con un imbuto Buchner contenente un filtro di carta. Concentrare il filtrato ad un volume di
circa 15 mL per riscaldamento su piastra, con continua agitazione magnetica. Filtrare nuovamente
come sopra indicato. Questa procedura dovrebbe rimuovere la parte proteica del siero.
Trasferire il filtrato in una beuta e aggiungere circa 90 mL di etanolo al 95% e circa 0.5 gr di
carbone attivo. Preparare un filtro e nel frattempo scaldare la sospensione su piastra agitando con
una bacchetta di vetro. Quando inizia l’ebollizione filtrate sotto vuoto sul filtro senza raffreddare.
Se qualche particella di carbone passa attraverso la celite ripetere la filtrazione sempre a caldo. Il
filtrato deve essere trasparente e incolore. Trasferire il filtrato in una beuta da 125 mL, chiuderla,
eticchettarla “lattosio” e lasciare cristallizzare il prodotto (saranno necessarie parecchie ore). La
soluzione potrebbe comunque intorbidirsi a causa dell’inizio della precipitazione appena
raffreddata. A totale precipitazione raffreddate la sospensione in un bagno a ghiaccio e aiutandosi
con una bacchetta di vetro staccare il cristalli aderenti alle pareti della beuta. Raccogliere il solido
per filtrazione sotto vuoto con un imbuto Buchner. Lavare i cristalli con una piccola porzione di
etanolo freddo. Lasciare seccare il solido sull’imbuto sotto vuoto per circa 10 min. Pesare il
prodotto e calcolarne la % nel latte usato. Determinare il punto di fusione del prodotto e
confrontarlo con quello tabulato.
Analisi IR: Fare lo spettro IR del prodotto in Nujol® e confrontare lo spettro ottenuto con quello
tabulati.
Analisi NMR: Fare gli spettri 1H- e 13C-NMR in D2O e confrontarli con quelli tabulati.
Testi di riferimento
D.R. Palleros; Experimental Organic chemistry, John Wiley & sons, inc. 1999.
L.M. Harwood, C.J. Moody, J.M. Percy; Experimental Organic chemistry, Blakwell Science, 2nd Ed. 1998.
A. Ault; Techniques and Experiments for Organic chemistry, University Science books, 6th Ed. 1997.
M. D’Ischia La Chimica Organica in Laboratorio Piccin Nuova Libraria spa, 2002.
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