Concetti di acidità e pH
Tutti i sistemi acquosi (inclusa l’acqua in te e nel formaggio) obbediscono alla seguente relazione (Equazione 3) tra la concentrazione di ioni idrogeno (H+) e ioni idrossile (OH-). Nota, le parentesi quadre indicano la concentrazione in moli per litro. Una mole è 6 x 1023 molecole, cioè il numero sei con 23 zeri dopo di esso.
x = 10-14
Perché le concentrazioni reali in moli per litro sono piccole, si usa esprimere i valori come esponenti. Per esempio, se sappiamo che la concentrazione di ioni idrogeno in un campione di latte è 0,000001 moli/l che equivale a 10-6 moli/l, possiamo calcolare la concentrazione di ioni idrossile come 10-14/10-6 = 10-8 moli/l che equivale a 0,00000001 moli/l.
- Se = la soluzione è neutra rispetto all’acidità.
- Se > la soluzione è acida.
- Se < la soluzione è basica o alcalina.
- Le sostanze chimiche che contribuiscono H+ o assorbono OH- sono acidi, mentre le basi contribuiscono OH- o assorbono H+.
Il concetto di pH si è evoluto come metodo abbreviato per esprimere l’acidità. Abbiamo già visto che una concentrazione di ioni idrogeno di 0,000001 moli/l può essere espressa come , un’espressione che definisce sia l’unità di misura che il valore numerico. Il concetto di pH è un’ulteriore abbreviazione che esprime la concentrazione di ioni idrogeno come il log negativo della concentrazione di ioni idrogeno in unità di moli/l. Questo sembra complesso ma è abbastanza facile da applicare. Per esempio, il log10 della concentrazione di ioni idrogeno di è uguale a -6. Il passo finale è prendere il negativo del log, cioè -1 x -6 che è 6. Quindi, 0,0000001 moli/l = = pH 6. Dalla relazione espressa nell’equazione 3, se la concentrazione di uno degli OH- e H+ è nota, è sempre possibile calcolare la concentrazione dell’altro. Quindi, se il pH di una soluzione è 6, il pOH è 14 – 6 = 8. Poiché questa relazione è compresa, la convenzione è di riportare solo il pH. Si noti che, poiché il segno negativo è stato eliminato per convenzione, valori di pH decrescenti significano una crescente acidità, cioè una crescente concentrazione di ioni H+. Quindi, anche se sia il TA che il pH sono misure di acidità, il pH diminuisce con l’aumentare dell’acidità.
Tutto questo può essere riassunto da una descrizione della scala del pH. La scala del pH per la maggior parte degli scopi pratici è da 1 a 14, anche se un pH inferiore a uno è teoricamente e praticamente possibile.
pH 7.0 è acidità neutra =
pH < 7.0 = condizione acida >
pH > 7.0 = condizione alcalina <
pH Versus Titratable Acidity
TA e pH sono entrambi misure di acidità ma, per la maggior parte degli scopi, il pH è uno strumento di controllo di processo migliore, perché la sonda pH misura solo quegli H+ che sono liberi in soluzione e non associati a sali o proteine. Questo è importante perché sono gli H+ liberi che modificano la funzionalità delle proteine e contribuiscono al gusto acido. È anche il pH piuttosto che l’acidità titolabile che è il miglior indicatore degli effetti di conservazione e sicurezza dell’acidità. Bisogna sottolineare che il fattore più importante a disposizione del produttore di formaggio per controllare il deterioramento e gli organismi patogeni è il controllo del pH. La storia del pH durante e dopo la fabbricazione del formaggio è l’informazione più importante per la risoluzione dei problemi. L’umidità del formaggio, il contenuto minerale, la consistenza e il sapore sono tutti influenzati direttamente dall’attività degli ioni idrogeno liberi (cioè il pH).
L’acidità titolabile (TA) misura tutti gli ioni H+ titolabili fino al punto finale della fenolftaleina (pH 8,5) e, quindi, varia con i cambiamenti nella composizione e nelle proprietà del latte. Durante la fabbricazione del formaggio, il pH dà un’indicazione reale dello sviluppo acido durante l’intero processo in modo che il pH ottimale in ogni fase sia indipendente da altre variabili come il contenuto di proteine del latte. Tuttavia, l’AT ottimale in ogni fase della fabbricazione del formaggio varia con la composizione iniziale del latte e il tipo di procedura di standardizzazione utilizzata.
Un buon esempio pratico della differenza tra TA e pH è l’effetto del taglio. Fino al momento del taglio, l’AT del latte aumenta con lo sviluppo dell’acidità da parte della coltura. Dopo il taglio, la TA del siero è molto più bassa. Questo non significa che lo sviluppo dell’acidità si è fermato. Significa semplicemente che gli ioni titolabili H+ associati alle proteine del latte non sono più presenti nel siero. Questo porta al concetto di capacità tampone, che è un principio importante nella produzione del formaggio. L’effetto della rimozione delle proteine sull’AT del siero è legato alla capacità delle proteine di “tamponare” il latte contro i cambiamenti di pH. Questa stessa proprietà tampone è la ragione per cui aiuta l’assunzione di farmaci acidi, come l’aspirina, con il latte.
La capacità tampone può essere descritta come la capacità di un sistema acquoso, come il latte, di resistere ai cambiamenti di pH con l’aggiunta di acidi (aggiunta di H+) o basi (aggiunta di OH-). In particolare, la capacità tampone è la quantità di acido o di base necessaria per indurre un cambiamento unitario del pH. Per esempio, una piccola aggiunta di acido all’acqua distillata causerà una grande riduzione del pH. La stessa quantità di acido avrebbe un piccolo effetto sul pH del latte perché le proteine e i sali del latte neutralizzano l’acidità.
I due componenti tampone più importanti del latte sono le caseine (massimo tampone vicino a pH 4,6) e il fosfato (massimo tampone vicino a pH 7,0). Il massimo del tampone vicino al pH 5.0 è estremamente importante per la fabbricazione del formaggio perché il pH ottimale per la maggior parte dei formaggi è nell’intervallo 5.0 – 5.2. Man mano che il pH del formaggio viene ridotto verso il pH 5.0 dalla fermentazione dell’acido lattico, la capacità tampone aumenta (cioè, ogni diminuzione incrementale del pH richiede più acido lattico). L’effetto è quello di dare al casaro un considerevole margine di variazione nel tasso e nella quantità di produzione di acido. Senza i tamponi incorporati nel latte sarebbe impossibile produrre formaggio nell’intervallo di pH ottimale.
Un altro modo per illustrare la differenza tra TA e pH è quello di considerare gli intervalli tipici di pH e TA per il latte normale. L’AT è una misura della capacità tampone totale del latte per l’intervallo di pH tra il pH del latte e il punto finale della fenolftaleina (circa pH 8,3). Il pH del latte a 25C, normalmente varia all’interno di un intervallo relativamente stretto di 6.5 a 6.7. L’intervallo normale per l’acidità titolabile del latte di mandria è da 0,12 a 0,18% di acido lattico In altre parole, il pH è un buon indicatore della qualità iniziale del latte, mentre la misurazione tradizionale dell’AT per indicare la crescita batterica nel latte è meno precisa.
Misurazione del pH
Il pH del latte per formaggi, del siero e del formaggio molle può essere misurato direttamente. I formaggi duri e compatti devono essere frammentati prima dell’analisi. Misurare sempre il pH del formaggio in duplicato e prestare la massima attenzione nel maneggiare l’elettrodo. Mettere il formaggio frammentato in una fiala da 30 ml o in un piccolo becher e spingere delicatamente l’elettrodo nel formaggio … troppa fretta rischia di rompere l’elettrodo sul fondo del becher. Per garantire un buon contatto, premere il formaggio intorno all’elettrodo con le dita. Non è necessario risciacquare l’elettrodo tra i campioni di formaggio. Tuttavia, se l’elettrodo viene conservato in una soluzione tampone, dovrebbe essere risciacquato con acqua distillata prima di misurare il pH del formaggio. Conservare sempre l’elettrodo in tampone a pH 4 o come indicato dal produttore. Non strofinare l’elettrodo. L’elettrodo deve essere lavato con un detergente e risciacquato con acetone occasionalmente per rimuovere i depositi di grasso e proteine.