CASEINA
. La caseina (caseinogen degli autori inglesi e americani) è una sostanza proteica fosforata che si trova esclusivamente nel latte dei Mammiferi in quantità variante dal 0,7 nel latte di asina a oltre l'8% nel latte di coniglia e di renna. La sua concentrazione percentuale media nei latti che più frequentemente vengono adoperati per l'alimentazione umana è la seguente: asina 0,7: donna 1; vacca e capra 3; bufala 3,5; pecora 4. Nel latte la caseina si trova, sotto forma di soluzione colloidale, allo stato di caseinato, soprattutto di calcio.
Non si sa ancora se nel latte dei diversi Mammileri si trovi la stessa caseina o caseine differenti; ma, certo, per ciò che riguarda il contenuto in amminoacidi e, di conseguenza, il valore biologico, non esistono differenze apprezzabili tra le caseine dei diversi animali. La caseina è insolubile in acqua, pochissimo solubile in soluzioni di sali neutri, solubile in soluzioni acide e alcaline. Dalle sue soluzioni può esser precipitata, senza essere denaturata, o portando la reazione delle soluzioni a un valore corrispondente al suo punto isoelettrico, o mediante l'aggiunta di sali neutri (saturazione con cloruro di sodio o solfato di magnesio, semisaturazione con solfato d'ammonio). Le soluzioni di caseina non coagulano al calore, ma in presenza di sali di calcio si ricoprono, come il latte, d'una pellicola superficiale.
Il peso molecolare minimo della caseina è di 12.800, quello più probabile corrisponde a 192.000; il punto isoelettrico corrisponde a pH 4,7; la rotazione specifica [a]D (a reazione neutra) a −80°; l'indice di refrazione specifica (nD) a 0,00152. La sua costituzione elementare è la seguente: C 53; H 7,06; N 15,7; S 0,76; P 0,84%.
Lo stato in cui si trova il fosforo nella molecola della caseina, non è ben noto; ma, secondo le più recenti ricerche, pare che delle molecole di acido fosforico si trovino legate, in forma eterea, ad altrettante molecole di acido ossiglutammico (Rimington).
I prodotti dell'idrolisi acida della caseina sono: glicocolla, 0,0; alanina, 1,5; valina, 7,2; leucina, 9,4; serina, 0,5; cistina, o,1; fenilalanina, 3,2; tirosina, 4,5; triptofano, 2,0; acido aspartico, 1,4; acido glutammico, 15,6; arginina, 3,8; lisina, 8,4; istidina, 3,8; prolina, 6,7; ossiprolina, 0,2; ammoniaca, 1,6; totale 69,9. L'alto contenuto in tirosina, lisina e triptofano conferisce alla caseina, dal punto di vista della nutrizione, un altissimo valore, che trova la sua limitazione nello scarso contenuto in cistina.
La proprietà più caratteristica della caseina è quella di coagulare, in presenza di sali di calcio, per azione del secreto o dell'estratto della mucosa gastrica.
Il processo di coagulazione consiste in una scissione idrolitica, per cui dalla caseina, che è solubile in presenza di sali di calcio, si forma paracaseina (casein, secondo la nomenclatura inglese), che in presenza di sali di calcio precipita (coagula). Secondo Hammarsten, dalla caseina si forma circa 90% di paracaseina e circa 10% d'una proteina, del tipo dei proteosi, che resta in soluzione; secondo Van Slyke, invece, da ogni molecola di caseinogeno si formano due molecole di caseina.
La scissione della caseina in paracaseina (o del caseinogeno in caseina) è senza dubbio l'effetto di un'azione enzimatica: secondo Hammarsten si tratta d'un enzima speciale (chimosina, presame, caglio o labfermento), secondo Pavlov si tratterebbe invece della stessa pepsina. Sta in fatti che altri enzimi proteolitici, animali (tripsina) e vegetali (papaina), in presenza di sali di calcio, producono coagulazione della caseina.
La caseina è fra le sostanze proteiche più facilmente digeribili: essa viene attaccata sia dalla pepsina con formazione di peptidi, sia dalla tripsina con liberazione di amminoacidi. Non viene attaccata dall'erepsina.
Preparazione industriale della caseina. - Caseina lattica. - La caseina si prepara dal latte magro (latte di vacca privato della una materia grassa per mezzo delle scrematrici centrifughe).
Se al latte magro si aggiunge un acido qualsiasi, la caseina si separa sotto forma d'un coagulo bianco. Così si sono preparate caseine precipitate con acido solforico, cloridrico, acetico, e anche solforoso (brevetto Soncini Polenghi Lombardo, 1905). Questi processi sono stati abbandonati e si ricorre all'acidificazione naturale del latte, cercando di accelerarla con l'aggiunta di fermenti lattici, in generale sotto forma di siero fermentato.
Il latte magro, col siero aggiunto, è lasciato a sé da 6 a 12 o anche 24 ore, a seconda delle stagioni e dei paesi. Viene poi riscaldato a 38°-40°, con che si coagula. Il coagulo viene raccolto, lasciato scolare dal siero che contiene, posto in acqua per un breve lavaggio, messo in sacchi e compresso sotto torchi, oppure centrifugato in idroestrattori, quindi viene passato in uno speciale frantumatore (il trinciacagliata) che lo riduce in pezzetti, e finalmente è essiccato ad aria calda, e, nei paesi caldi, qualche volta anche al sole.
La caseina ottenuta col procedimento suddetto viene macinata e messa in commercio in sacchi da 50 o 100 kg. col nome di caseina lattica. Essa si presenta come una farina più o meno giallognola, insolubile in acqua ma solubile negli alcali e in alcuni sali alcalini, che contiene il 7-12% di umidità e il 2-3%, di ceneri. La sua acidità libera è del 7-12%, intendendosi per acidità i cc. di NaOH/N necessarî per neutralizzare e sciogliere g. 10 di caseina sospesi in acqua, usando fenolftaleina come indicatore.
Caseina pura. - Dal prodotto greggio commerciale sopra descritto, per mezzo di successive purificazioni, sciogliendo con carbonato ammonico in acqua distillata e riprecipitando con acido acetico diluito, si può arrivare ad un prodotto bianco con ceneri trascurabili (0,1%), la cui composizione centesimale (secondo le analisi del Koster e dell'Hammarsten) è la seguente: carbonio 53,00%; idrogeno 7,10%; azoto 15,00%; ossigeno 22,78%; fosforo 0,85%; zolfo 0,78%; diversi 0,49%.
La caseina lattica qui sopra descritta costituisce la maggior parte della caseina che viene in commercio.
L'industria della caseina è un po' un'industria di trapasso per quei paesi che hanno una produzione di latte superiore al consumo, o che non sono ancora ben attrezzati per la fabbricazione e la vendita dei formaggi. I grandi paesi produttori sono oggi la Francia, la Repubblica Argentina, la Nuova Zelanda; ne produce pure l'Olanda e per piccola parte anche l'Italia che fino ai primi anni del nostro secolo ne ha fatto grande esportazione.
Caseina presure. - Se al latte magro riscaldato intorno ai 40° C. si aggiunge del presame, si ha pure un coagulo bianco di caseina, ma la caseina così precipitata ha caratteri diversi dalla caseina lattica poiché essa trattiene i fosfati del latte. Le sue ceneri salgono allora al 6 e 7%, la sua acidità diventa bassissima, anzi il prodotto è tanto più pregiato quanto più bassa è tale acidità; è insolubile nell'acqua e pressoché anche negli alcali. Questa caseina viene in commercio col nome di caseina presure e la sua preparazione è più difficile di quella della caseina lattica: occorre del latte che non sia affatto fermentato; e una volta ottenuto il coagulo bisogna cuocerlo nel suo stesso siero a 60°-70°, riducendolo durante la cottura stessa in piccoli pezzi; occorre poi essiccarla ad una temperatura più bassa. Questa caseina serve esclusivamente per la fabbricazione delle materie plastiche.
Se il processo di fabbricazione della caseina presure si applica al latte magro fermentato ad una certa acidità, oppure se invece di cuocere il coagulo lo si lascia nel siero a fermentare per 10-12 ore, si ottiene una caseina al caglio insolubile nell'acqua, ma solubile negli alcali e specialmente. con la calce spenta. Questo prodotto segna una via di mezzo fra la caseina lattica e la caseina presure; le sue ceneri sono ancora elevate, intorno al 6,50%, ma la sua acidità determinata sul prodotto puro, per 10 grammi, risulta di 3,6.
Questa caseina una volta sciolta con calce diventa insolubile nell'essiccamento, e in soluzioni molto concentrate coagula già ad una temperatura ordinaria, per sé stessa e in poche ore: è usata specialmente per incollare i legni compensati e i conglomerati.
Caseine alimentari, tipo Plasmon, Eucasein, ecc. - Per la preparazione di queste caseine si parte dal latte magro nelle migliori condizioni di freschezza, lo si coagula con acido acetico diluito, scaldando come al solito a 38°-40°, si elimina più che si può l'acido acetilico, si frantuma il coagulo e lo si lava due o tre volte possibilmente con acqua distillata, se ne determina l'acidità e lo si impasta con la quantità calcolata di bicarbonato sodico, lo si essicca, anche nel vuoto, e poi si macina in polvere semolata.
Caseina di soia. - Anche i fagioli di soia si prestano alla preparazione d'una caseina vegetale. La caseina di soia si presenta, come la caseina del latte, leggermente giallognola. È insolubile in acqua, solubile negli alcali; la sua percentuale d'acidità è più bassa di quella della caseina del latte; le sue ceneri sono un po' più alte; la sua acidità è invece più bassa e purificando il prodotto s'arriva ad un numero molto vicino a 3,6 e precisamente 3,7-3,8.
Da 100 kg. di soia si ricavano da 16 a 17 kg. d'olio, da 30 a 32 kg. di caseina, 10 kg. di crusca e circa 30 kg. d'un estratto vegetale azotato simile ai soliti estratti vegetali surrogati degli estratti di carne.
In condizioni di mercato normali la caseina di soia si può vendere alla metà del prezzo della caseina del latte.
Applicazioni industriali della caseina. - La caseina è un prodotto che ha oggi importanti applicazioni industriali, quasi tutte preconizzate fin dal 1830 dal Braconnot. Questi, infatti, in una sua comunicazione all'Académie des Sciences di Parigi, osservava come la caseina avrebbe potuto servire per incollare la porcellana e il legno, per preparare dei mastici; inoltre, in sostituzione della gelatina, per dare consistenza alle stoffe e lucido alla carta, per preparare fiori artificiali, chiarificare i vini e i liquori. Di più, egli osservava, la caseina poteva costituire un ricostituente prezioso per i convalescenti.
La caseina può reagire con molte sostanze: importante è la reazione che dà con la formaldeide, la quale si condensa con la caseina trasformandola in una sostanza dura che viene impiegata nell'industria per la fabbricazione di masse plastiche analoghe all'avorio, al corno e alla celluloide (v. plastiche, masse). Per la sua affinità con le materie coloranti la caseina si presta anche per fabbricare vernici colorate.
Le soluzioni alcaline di caseina hanno forti proprietà agglutinanti e vengono molto usate, specialmente nei casi in cui, a causa dell'umidità, non si può usare la colla comune. Così, agglutinanti a base di caseina sono adoperati nelle costruzioni aeronautiche per le strutture in legno dei velivoli e specialmente degli idrovolanti; nell'industria della carta, nella lavorazione del legno com pensato.
La fabbrica delle carte patinate assorbe oggi la maggior quantità di pasta della caseina lattica: vi è una sola fabbrica a Milano che ne consuma circa 1200 kg. al giorno. Queste carte, nel tipo più corrente (carte americane), si preparano con una miscela di caseina lattica sciolta con soda caustica, di pasta satin, che non è altro se non un solfato di calcio precipitato in modo speciale, di caolino e d'un sapone di cera. Per le cosiddette carte Math si usa pure caseina lattica, sciolta però con ammoniaca e miscelata con bianco fisso, caolino e un sapone di cera; la caseina è poi resa insolubile con l'aggiunta d'un po' di formaldeide invece che con i sali di calcio della pasta satin. Soluzioni di caseina con formaldeide insieme con lacche colorate, sono ancora usate per la preparazione di carte colorate, carte uso pelle, ecc. (v. carta).
Anche nella fabbricazione del legno compensato, la caseina trova largo uso: una sola fabbrica in Italia ne consuma circa 600 kg. al giorno. Si utilizza in questa lavorazione la proprietà che ha la soluzione di caseina con calce di rendersi insolubile nell'essiccamento e anche di coagulare per riscaldamento come l'albumina (v. legno).
La caseina viene anche usata per l'incollatura degli oggetti di carta, specialmente per ottenere prodotti non scollabili come tubetti e spole per filatura, per la preparazione dei conglomerati di sughero e di legno, di appretti per tessuti e pelli, per la carica della seta, per la stampa delle stoffe in sostituzione dell'albumina, per colori da applicarsi ai muri, per la chiarificazione dei vini e olî. Sali sodici solubili della caseina sono contenuti in molti preparati nutritivi per l'alimentazione umana (Nutrose, Tropon, Plasmon, ecc.) e per quella animale (Pollamina, ecc.).
I paesi grandi consumatori di caseina sono la Germania, gli Stati Uniti, la Francia e l'Inghilterra. L'Italia ha un consumo superiore alle mille tonnellate annue.
I prezzi della caseina hanno subito in questi ultimi trent'anni delle oscillazioni fortissime, variando da un minimo di lire 0,50 ad un massimo di 12 lire al chilogrammo. Questo massimo è stato raggiunto nel 1918, anno di guerra; poi il prezzo è sceso (1921-22) a lire 4-5 per risalire (1923) a 12 lire. Queste oscillazioni hanno fatto sì che nei paesi di maggiore produzione si siano formate forti associazioni fra produttori di latte e industriali per rendere stabili le condizioni dell'industria e tenere fermi i prezzi.