Τί είναι η ρυθμιστική ικανότητα του γάλακτος?

Δείτε το τί είναι η Ρυθμιστική ικανότητα (buffer capacity) του γάλακτος- Πώς η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, σχετίζεται με την οξύτητα και το pH του γάλακτος? Πώς η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, συνδέεται με την παρασκευή των γαλακτοκομικών προϊόντων?

Όξυνση του γάλακτος

Βιολογική όξυνση του γάλακτος – Το ξίνισμα του γάλακτος οφείλεται, στην παραγωγή οξέων στο γάλα, λόγω της δράσης των μικροοργανισμών

Εμπειρικά, γνωρίζουμε ότι,  εάν, εμείς  αφήσουμε ”έξω” στην ατμόσφαιρα, το γάλα, τότε, αυτό, το γάλα, θα ξινίσει.

Επίσης, γνωρίζουμε ότι, εάν, εμείς προσθέσουμε, στο γάλα, κάποιο είδος ”Μαγιάς”, ή γιαουρτοκαλλιέργεια, ή γαλακτοκομική καλλιέργεια εκκίνησης, τότε, στο γάλα, αυτό, θα αναπτυχθεί οξύτητα.

Δείτε: Καλλιέργεια, Καλλιέργεια, Καλλιέργεια – Τί είναι η ”καλλιέργεια”?

Πού οφείλεται, όμως, αυτή η οξύτητα του γάλακτος?

Αυτή, η οξύτητα, του γάλακτος οφείλεται στην δράση των μικροοργανισμών, οι οποίοι θα βρεθούν μέσα στο γάλα.

Αυτοί, οι μικροοργανισμοί, ζυμώνουν τα σάκχαρα, του γάλακτος, και παράγουν διάφορα οξέα.

Το κύριο οξύ, το οποίο παράγουν, αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι το γαλακτικό οξύ.

Όμως, μέσα στο γάλα, μπορούν να παραχθούν και άλλα οξέα, όπως, είναι, το οξικό οξύ, το μυρμηκικό οξύ, κ.λ.π.

Αυτά, τα οξέα, έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση της οξύτητας, και την πτώση της τιμής του pH του γάλακτος.

Δείτε: Εισαγωγή στην έννοια του pH

Χημική όξυνση του γάλακτος

Η παραγωγή και η ύπαρξη των οξέων, μέσα στο γάλα, λόγω της δράσης, των μικροοργανισμών, αφορά την όξυνση, του γάλακτος, με βιολογικό τρόπο.

Άλλες φορές, εμείς θα πρέπει να προσθέσουμε, απευθείας, κάποιο οξύ (πχ., οξικό οξύ ή κιτρικό οξύ , ή γαλακτικό οξύ ) στο γάλα για να παρασκευάσουμε κάποια είδη τυριών.

Τέτοια τυριά είναι τα τυριά τυρογάλακτος, όπως είναι το τυρί queso fresco ή το τυρί queso blanco, κ.α.

Δείτε: Φτιάχνω στο σπίτι Queso Fresco ή Queso Blanco – Το πιό εύκολο τυρί του κόσμου!

Η έννοια της ρυθμιστικής ικανότητας

Ο ρυθμός με τον οποίο θα ελαττώνεται το pH του γάλακτος ή του σχηματιζόμενου τυροπήγματος θα εξαρτάται από την ρυθμιστική ικανότητα, αυτού, του γάλακτος ή αυτού, του τυροπήγματος.

Η ρυθμιστική ικανότητα αντικατοπτρίζει το πόσο λίγο ή το πόσο πολύ, μπορεί ένα γάλα να ”αντιστέκεται” σε μεταβολές στο pH του.

Ως ρυθμιστική ικανότητα, ενός γάλακτος, dB/dpH, ορίζεται η ποσότητα ενός ισχυρού οξέος ή μιας βάσης, η οποία απαιτείται για να μεταβληθεί το pH, αυτού, του γάλακτος κατά μία μονάδα.

Με ποιό τρόπο εμείς μετράμε την ρυθμιστική ικανότητα την οποία έχει το γάλα?

Η ρυθμιστική ικανότητα υπολογίζεται, όταν, εμείς ογκομετρούμε διαδοχικά, μια καθορισμένη ποσότητα γάλακτος, με διάλυμα οξέος – βάσεως γνωστής κανονικότητας.

Η ρυθμιστική ικανότητα, την οποία έχει ένα γάλα, είναι ο λόγος της μεταβολής των γραμμοϊσοδυνάμων του οξέος, ή της βάσης, προς την μεταβολή του pH.

Τί εγώ θα πρέπει εγώ να προσέξω

Εμείς δεν πρέπει να μπερδεύουμε την ρυθμιστική ικανότητα (dB/dpH) με τον ρυθμό μεταβολής του pH (dpH/dt).

Όσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός μεταβολής του pH, σε ένα γάλα, τόσο μικρότερη είναι η ρυθμιστική ικανότητα την οποία έχει αυτό, το γάλα.

Ισχύει και το αντίστροφο.

Γιατί εγώ θα πρέπει να έχω μια ιδέα της ρυθμιστικής ικανότητας  την οποία έχει το γάλα?

Ο ποιοτικός έλεγχος, του γάλακτος, απαιτεί τον υπολογισμό της οξύτητας, αυτού, του γάλακτος.

Άρα, θα πρέπει να γνωρίζω τις βασικές αρχές, της έννοιας, της ρυθμιστικής ικανότητας, ώστε, εγώ, αξιολογώντας τα δεδομένα, να μπορώ να κατανοώ (ή και να προβλέπω), τις τιμές της οξύτητας του γάλακτος.

Δείτε: Τί πρέπει να ξέρω για την οξύτητα του γάλακτος

Η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, θα επηρεάσει τον ρυθμό όξυνσης του γάλακτος

Ας δούμε ένα παράδειγμα.

Έστω ότι, εγώ έχω δύο γάλατα, ένα πρόβειο γάλα και ένα γίδινο γάλα.

Τα δύο γάλατα έχουν την ίδια τιμή pH, π.χ., τα δύο, αυτά, γάλατα έχουν τιμή pH 6.70.

Εγώ θέλω να οξινίσω, αυτά, τα γάλατα ώστε, εγώ να παρασκευάσω διάφορα γαλακτοκομικά προϊόντα (τυρί, γιαούρτι, κλπ.).

Ας υποθέσουμε, λοιπόν, ότι, εμείς θέλουμε να φτιάξουμε γιαούρτι.

Εγώ, λοιπόν, θα προσθέσω και στα δύο γάλατα (εμείς θεωρούμε ότι έχουμε την ίδια ποσότητα γάλακτος), την ίδια ποσότητα, της ίδιας γιαουρτοκαλλιέργειας.

Δείτε το βίντεο: Παρασκευή Γιαουρτιού στο Σπίτι 

Μετά από μια επώαση χρονικού διαστήματος 3.5 ωρών, εγώ μετρώ πάλι την τιμή pH, αυτών, των δύο ”γαλάτων”.

Το 1^ο ”γάλα” μπορεί να έχει τιμή π.χ., pH 4.50, και το 2^ο ”γάλα” να έχει τιμή pH 4.70.

[Αντιλαμβάνεστε ότι και στις δύο περιπτώσεις το γάλα έχει πήξει, εξ ου και ”γάλα”]

Αυτή, η διαφορά, στην τιμή pH εκφράζει την διαφορετική ικανότητα, την οποία έχει το εκάστοτε γάλα να ”αντιστέκεται” σε μεταβολές στο pH του.

Πού, όμως, εμάς, μάς ενδιαφέρει αυτό?

Στην περίπτωση, του 1^ου γάλακτος, η διαδικασία για την παρασκευή γιαουρτιού έχει ολοκληρωθεί.

Όμως, η διαδικασία ολοκλήρωσης, της παρασκευής του γιαουρτιού, για το 2^ο γάλα, απαιτεί, επιπλέον, χρόνο.

Ίσως 15 λεπτά ακόμα.

Επίσης, σε γάλα ένα γάλα το οποίο έχει υψηλή ρυθμιστική ικανότητα, (π.χ., ένα ”πλούσιο” πρόβειο γάλα, ή σε ένα γάλα το οποίο περιέχει καζεϊνικά άλατα), εγώ, ίσως, χρειαστεί να αλλάξω την μικροβιακή καλλιέργεια τυροκομίας.

Ίσως, εγώ θα πρέπει να επιλέξω μια καλλιέργεια εκκίνησης, η οποία να περιλαμβάνει είδη ή στελέχη μικροοργανισμών, τα οποία να μπορούν να παράγουν μεγαλύτερες ποσότητες οξέος, στην μονάδα του χρόνου.

Δείτε: Θερμόφιλα Οξυγαλακτικά Βακτήρια – Ποιά να επιλέξω?

Η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, εξαρτάται από το pH του γάλακτος

Για να δούμε και κάτι άλλο.

Έστω ότι σε ένα λίτρο γάλα, το οποίο έχει τιμή pH 6.65, εγώ προσθέτω π.χ., 10 ml από κάποιο οξύ.

Εγώ μετρώ την νέα τιμή pH και βρίσκω ότι, αυτή, η τιμή είναι 5.82.

Δηλαδή, εμείς είχαμε μια μεταβολή στην τιμή pH κατά 6.65-5.82=0.83

Εγώ προσθέτω πάλι, σε αυτό το ξινισμένο γάλα, άλλα 10 ml από τα ίδιο οξύ.

Μετρώ την νέα τιμή pH και, εγώ βρίσκω ότι αυτή, η τιμή είναι 5.34.

Δηλαδή, εμείς είχαμε μια μεταβολή στην τιμή pH κατά 5.82-5.34=0.48.

Βέβαια, στην 1^η περίπτωση, εγώ είχα όγκο 1 λίτρο, ενώ στην 2^η περίπτωση, εγώ είχα όγκο 1.010 λίτρα.

Η διαφορά, αυτή, όμως, είναι, μόλις, 1%, δηλαδή, αυτή, η διαφορά, είναι πολύ μικρή για να επηρεάσει τα αποτελέσματα.

Εμείς παρατηρούμε ότι η ”αντίσταση” (ρυθμιστική ικανότητα), του γάλακτος, είναι διαφορετική στις δύο περιπτώσεις.

Πράγματι η ρυθμιστική ικανότητα, την οποία έχει ένα γάλα, δεν είναι ίδια σε όλο το φάσμα των τιμών pH.

Η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, εξαρτάται κάθε φορά από την τιμή pH, αυτού του γάλακτος

Η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, είναι χαμηλή, σε ένα γάλα με τιμή pH 6.7, και, η ρυθμιστική ικανότητα αυξάνει σε μια μέγιστη τιμή, όταν, αυτό, το γάλα έχει τιμή pH, περίπου, 5.2.

Η συγκεκριμένη τιμή pH, (περίπου 5.2), είναι πολύ κρίσιμη, αναφορικά, με την παρασκευή τυριών τύπου προβολόνε (τυρί μετσοβόνε, τυρί κασέρι, τυρί μοτσαρέλα, κ.α.).

Δείτε:

Τί σημαίνει αυτό?

Αυτό σημαίνει ότι, χρειάζεται περισσότερη ποσότητα οξέος για να μειωθεί η τιμή pH, του γάλακτος, από την τιμή 6.0 στην τιμή 5.50, σε σχέση, με την ποσότητα, του οξέος, η οποία απαιτείται για να μειωθεί το pH από την τιμή 6.50 στην τιμή 6.0.

Σε τί, όμως, εμάς μάς βοηθά αυτή η πληροφορία?

Καθώς, το pH, του γάλακτος, ελαττώνεται, θα απαιτείται όλο και περισσότερο οξύ για την περαιτέρω όξυνση του γάλακτος.

Για να επιτευχθεί αυτό απαιτείται,

1) η φύση της καλλιέργειας εκκίνησης, των οξυγαλακτικών βακτηρίων θα πρέπει να είναι τέτοια, ώστε, αυτή, η καλλιέργεια εκκίνησης να παράγει μεγάλες ποσότητες γαλακτικού οξέος, ή/και

2) ο ρυθμός αύξησης του πληθυσμού, των οξυγαλακτικών βακτηρίων να είναι πολύ υψηλός.

Ποιοί είναι οι παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την ρυθμιστική ικανότητα την οποία έχει ένα γάλα?

Η ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, δεν είναι ίδια για όλα τα είδη του γάλακτος.

Η ρυθμιστική ικανότητα, του πρόβειου γάλακτος, είναι μεγαλύτερη, από την ρυθμιστική ικανότητατου του αίγειου γάλακτος, η οποία με τη σειρά της είναι μεγαλύτερη, από την ρυθμιστική ικανότητα του αγελαδινού γάλακτος.

Γενικά, οι παράγοντες, οι οποίοι καθορίζουν την ρυθμιστική ικανότητα, του γάλακτος, είναι οι καζεΐνες, τα φωσφορικά άλατα, οι οροπρωτεΐνες, τα κιτρικά άλατα, το διοξείδιο του άνθρακα.

Η ρυθμιστική ικανότητα, του τυρογάλακτος, είναι χαμηλότερη από την ρυθμιστική ικανότητα του γάλακτος.

Δείτε περισσότερα:

Acid-base buffering properties of milk. Lucey, J.A. , Hauth, B., Gorry, G. And Fox, P.F. (1993a) Milchwissenschaft, 48: 265-272.

Buffering capacity of dairy products. Michel Salaun, Francoise & Mietton, Bernard & Gaucheron, Frédéric. (2005). International Dairy Journal. 15. 95-109.

Physico-chemical properties of milk. Singh, H., McCarthy, O. J., & Lucey, J. A. (1997). In: Advanced dairy chemistry. Vol. 3 Lactose, water, salts and vitamins (pp. 469–518). P. F. Fox (Ed.), London: Chapman & Hall

On the measurement of buffers values and the relationship of buffer value to the dissociation constant of the buffer and the concentration and reaction of the buffer solution. Vanslyke, D.D. (1992). J of Biological Chemistry. 52, 525-571