Isolamento caseina e recupero lattosio
Salve a tutti,
a breve dovrò eseguire in laboratorio un'esperienza di precipitazione e isolamento della caseina e successivo recupero di lattosio da un campione di latte scremato. 
La procedura mi è chiara, un po' meno lo sono alcune reazioni chimiche che avvengono. Vi pongo quindi i miei dubbi:
1) Dopo aver filtrato la soluzione di latte + acido acetico su buckner per separare le caseine, si aggiungono alla soluzione nella beuta 2.5 g di carbonato di calcio, al fine di far precipitare l'albumina. Perché il carbonato di calcio fa precipitare l'albumina? Che reazione avviene?
2) La soluzione con  carbonato di calcio e l'albumina precipitata viene poi filtrata su buckner. La soluzione rimasta nella beuta viene fatta evaporare fino a 15 ml, e poi si aggiungono 85 ml di etanolo e 0,5-1 g di carbone decolorante (poi il tutto dovrà essere filtrato nuovamente su buckner per rimuovere il carbone decolorante). Che scopo hanno questi due reagenti per l'isolamento del lattosio? 
3) Ci è stato detto di non aggiungere troppo acido acetico (in fase iniziale, di precipitazione della caseina), perché questo potrebbe portare ad una idrolisi parziale del lattosio. Come avviene questa idrolisi?

Se non sono stato sufficientemente chiaro ditemelo pure, eventualmente vi allego anche la procedura (per il momento non ho ritenuto opportuno riportarla, essendo i miei dubbi legati più ad aspetti "teorici" dell'esperienza che pratici).

Vi ringrazio per l'attenzione.

Cordiali saluti,
m.
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La caseina viene precipitata scaldando il latte scremato e aggiungendo acido acetico diluito.
Il riscaldamento non deve essere eccessivo (circa 40°C) e l'acido non troppo concentrato (diluizione di acido acetico glaciale 1:10 con acqua) per evitare l'idrolisi del disaccaride lattosio che rimane nella soluzione acquosa nei suoi due componenti, il galattosio e il glucosio.
Il miscuglio eterogeneo viene filtrato: il solido è la caseina, mentre nella soluzione acquosa rimangono il lattosio e l'albumina. Si addiziona quindi carbonato di calcio fino a neutralizzazione e si riscalda all'ebollizione: precipita l'albumina sottoforma di sale di calcio insolubile in acqua.
L'albuminato di calcio viene separato per filtrazione e la soluzione acquosa viene concentrata mediante ebollizione.
Si addiziona poi alcool etilico e carbone decolorante a caldo: in alcool il lattosio è meno solubile che in acqua quindi può cristallizzare per raffreddamento, mentre il carbone decolorante adsorbe le impurezze colorate presenti nella soluzione che impedirebbero la cristallizzazione del lattosio. Il tutto viene filtrato a caldo per eliminare il carbone con le impurezze adsorbite: il filtrato caldo deve essere perfettamente limpido.
Si lascia raffreddare in recipiente coperto molto lentamente: la soluzione si intorbida in quanto il lattosio cristallizza e va lasciata ferma per molte ore per permettere l'accrescimento dei cristalli di lattosio.

Tutte queste informazioni (e molte altre) le trovi sul seguente libro:
D.L.Pavia, G.M.Lampman, G.S.Kritz
Laboratorio di chimica organica
a cura di P.Grünanger, D.Pocar
Edizioni Sorbona, Milano
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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Aggiungo, per completezza, che le aggiunte iniziali di acido acetico devono essere fatte goccia a goccia fino al raggiungimento del punto isoelettrico della caseina (pH=4,6). In questo modo si minimizzano le reazioni idrolitiche e si precipita la fosfoproteina con il massimo rendimento.

saluti
Mario

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(2017-03-12, 20:18)Mario Ha scritto: Aggiungo, per completezza, che le aggiunte iniziali di acido acetico devono essere fatte goccia a goccia fino al raggiungimento del punto isoelettrico della caseina (pH=4,6). In questo modo si minimizzano le reazioni idrolitiche e si precipita la fosfoproteina con il massimo rendimento.

saluti
Mario

Ciao, grazie per la risposta. Purtroppo dubito che avrò a disposizione un pHmetro.

(2017-03-12, 19:58)LuiCap Ha scritto: La caseina viene precipitata scaldando il latte scremato e aggiungendo acido acetico diluito.
Il riscaldamento non deve essere eccessivo (circa 40°C) e l'acido non troppo concentrato (diluizione di acido acetico glaciale 1:10 con acqua) per evitare l'idrolisi del disaccaride lattosio che rimane nella soluzione acquosa nei suoi due componenti, il galattosio e il glucosio.
Il miscuglio eterogeneo viene filtrato: il solido è la caseina, mentre nella soluzione acquosa rimangono il lattosio e l'albumina. Si addiziona quindi carbonato di calcio fino a neutralizzazione e si riscalda all'ebollizione: precipita l'albumina sottoforma di sale di calcio insolubile in acqua.
L'albuminato di calcio viene separato per filtrazione e la soluzione acquosa viene concentrata mediante ebollizione.
Si addiziona poi alcool etilico e carbone decolorante a caldo: in alcool il lattosio è meno solubile che in acqua quindi può cristallizzare per raffreddamento, mentre il carbone decolorante adsorbe le impurezze colorate presenti nella soluzione che impedirebbero la cristallizzazione del lattosio. Il tutto viene filtrato a caldo per eliminare il carbone con le impurezze adsorbite: il filtrato caldo deve essere perfettamente limpido.
Si lascia raffreddare in recipiente coperto molto lentamente: la soluzione si intorbida in quanto il lattosio cristallizza e va lasciata ferma per molte ore per permettere l'accrescimento dei cristalli di lattosio.

Tutte queste informazioni (e molte altre) le trovi sul seguente libro:
D.L.Pavia, G.M.Lampman, G.S.Kritz
Laboratorio di chimica organica
a cura di P.Grünanger, D.Pocar
Edizioni Sorbona, Milano

Salve, grazie per la risposta.
Quindi il carbonato di calcio reagisce con la caseina, o crea delle condizioni tali da farla precipitare?
Ma per quale motivo è necessario usare etanolo? Se l'acqua evapora, non rimarrebbe sul fondo del recipiente il lattosio?

Grazie ancora per l'aiuto.

In ogni caso la procedura è questa:
Mettere 100 ml di latte in un becker da 250 ml e scaldarlo a circa 40°C su piastra riscaldante (controllare la temperatura con un termometro e allontanare il becker dalla piastra se si riscalda eccessivamente). Aggiungere quindi goccia a goccia con una pipetta pasteur acido acetico al 12%, mescolando con uno specillo. Ripetere l’aggiunta, aspettando qualche minuto dopo ogni pipettata. Interrompere l’aggiunta quando si vede la formazione di un precipitato bianco grumoso. Lasciare depositare il solido e controllare se l’aggiunta di acido acetico al liquido soprastante provoca ancora la precipitazione di prodotto. Non eccedere con l’aggiunta di acido per non provocare l’idrolisi di una parte del lattosio. Filtrare la soluzione su buckner sotto vuoto, lasciando accesa la pompa per almeno quindici minuti. Aggiungere immediatamente nella soluzione filtrata 2.5 g di carbonato di calcio e mescolare qualche minuto per far precipitare l’albumina. Su questa soluzione si proseguirà poi la procedura per l’isolamento del lattosio.
Nel frattempo asciugare la caseina solida su parecchi strati di carta da filtro, trasferendola diverse volte su carta asciutta finché non assume l’aspetto di formaggio grattugiato. Pesare la caseina asciutta e riportare la percentuale di caseina nel latte (= g caseina in 100 ml di latte). Se il valore fosse troppo alto, eventualmente avvolgere la caseina in carta da filtro e lasciarla sotto cappa per una settimana per darle modo di asciugare bene. All’inizio dell’esperienza successiva la caseina verrà ripesata e si prenderà quel valore come dato definitivo.
Filtrare a questo punto la soluzione precedentemente ottenuta, contenente il carbonato di calcio e l’albumina precipitata, utilizzando un imbuto buckner sotto vuoto, e versare quindi il filtrato liquido in un becker da 600 ml. Tramite piastra riscaldante ridurre il volume fino a circa 15 ml. Aggiungere alla soluzione riscaldata 85 ml di etanolo al 95% e 0.5-1 g di carbone decolorante. Mescolare e filtrare ancora sotto vuoto su buckner utilizzando più filtri di carta per trattenere bene il carbone decolorante. Controllare che il filtrato sia limpido ed eventualmente rifiltrare. Trasferire la soluzione in una beuta, coprirla con carte stagnola bucherellata (per lasciare evaporare lentamente il solvente) e lasciarla sotto cappa fino all’esperienza successiva. Durante la settimana di attesa dalla soluzione cristallizzerà il lattosio.
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NaClO
Nel latte ci sono tre tipi di proteine: α-caseina, β-caseina, κ-caseina, lattoalbumine e lattoglobuline; sono tutte proteine globulari, cioè tendono a ripiegarsi su se stesse in unità compatte e non presentano legami intermolecolari tra loro.
La caseina è una fosfoproteina, cioè contiene alcuni gruppi fosfato legati ai gruppi idrossilici di alcuni amminoacidi (principalmente serina e treonina); le tre caseine α, β e κ hanno diverso peso molecolare e diverso numero di gruppi fosfato. La caseina è presente nel latte sotto forma di sale di calcio, il caseinato di calcio, che ha un punto isoelettrico a pH 4,6, di conseguenza è insolubile nelle soluzioni acquose che abbiano un pH inferiore. Quando si aggiunge l'acido acetico non si fa altro che far precipitare il caseinato di calcio.
Le albumine sono proteine globulari solubili in acqua e nelle soluzioni saline diluite, ma vengono denaturate e coagulate dal calore; le lattoalbumine vengono isolate come albuminato di calcio per aggiunta di carbonato di calcio e mediante riscaldamento all'ebollizione dopo aver allontanato le caseine sotto forma di caseinato di calcio.

Il lattosio è molto solubile in acqua (1 g/5 mL H2o fredda; 1 g/2,6 mL H2O bollente) e molto poco solubile in alcool etilico, perciò l'aggiunta di alcool abbassa la solubilità del lattosio che può cristallizzare in maggior quantità.

Ti consiglio di cercare in biblioteca il libro che ti ho consigliato.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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Evaporando è vero rimarrebbe il lattosio ma anche altre impurezze. Invece aggiungendo etanolo, per via della poca solubilità, precipita solo il lattosio.
" Trasformare rifiuti in risorse "
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Ne approfitto per dirvi di questo video uscito da 2 ore
https://youtu.be/BV8aFRII1M4
Cordiali saluti,
Edoardo 


"Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e sulla prima ho dei dubbi"  (A.Einstein)
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NaClO




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