Integratori di Caseine - Calcio Caseinato, Caseine Micellari e Idrolizzate

Le caseine rappresentano la più abbondante frazione proteica del latte, il cui contenuto azotato viene distinto in quattro componenti:

  • caseine: famiglia di fosfoproteine che costituiscono la frazione proteica prevalente del latte (circa 2/3 delle sostanze azotate presenti in quello di vacca). Costituiscono la frazione proteica insolubile del latte, che precipita (coagula) a pH 4,6 e/o per l'aggiunta di caglio. Sono per questo fondamentali nei processi di caseificazione (da cui si ottiene il formaggio). Le casine vantano un buon valore biologico in virtù dell'ottima composizione in aminoacidi essenziali.
  • Siero-proteine (o proteine del siero del latte o whey protein): abbondano nel siero residuo dalla caseificazione e si distinguono per l'elevatissimo valore biologico. Costituiscono la frazione proteica solubile del latte a pH 4,6 e rappresentano il 17% del contenuto azotato totale di quello vaccino. Durante il riscaldamento del latte le proteine del siero si denaturano mentre le micelle di caseina subiscono solo piccoli cambiamenti.
  • Proteine ad attività enzimatica (antibatterica come il lisozima, immunologica come le immunoglobuline e la lattoperossidasi, trofica come la lattoferrina che favorisce l'assorbimento del ferro, digestiva come proteasi e lipasi...). Queste proteine non hanno scopo puramente nutritivo, ma per le loro azioni concorrono al miglioramento dello stato di salute.
  • Azoto non proteico: l'urea è il principale composto azotato non proteico del latte; i suoi valori dipendono dallo stato di salute dell'animale.

Buone fonti di caseine sono rappresentate dai formaggi stagionati, mentre le proteine del siero abbondano nei latticini prodotti con il siero, come la ricotta. Le due frazioni proteiche sono inoltre presenti in molti integratori di proteine.

Caratteristiche nutrizionali delle caseine

APPROFONDIMENTO

Nel latte le caseine si trovano in massima parte sottoforma di micelle, grossi aggregati proteici sferici dispersi nella massa lattea con la parte idrofila rivolta verso l'esterno e la parte idrofoba concentrata nel "nucleo" interno. Conoscere a grandi linee questi aspetti è importante per capire le diverse proprietà degli integratori di caseine.

Le micelle di caseine sono il risultato dell'associazione di altre particelle sferiche più piccole, le submicelle. Ogni submicella è composta da moltissime molecole di caseina, che però non sono tutte uguali. Si conoscono infatti 4 diverse proteine: αs1-caseina, αs2-caseina, β-caseina e k-caseina. Le prime tre sono fortemente idrofobe e tendono a precipitare in presenza di calcio; la k-caseina è invece costituita da due parti differenti, una più idrofobica ed una più idrofilica: la porzione idrofoba della k-caseina si integra perfettamente con le altre caseine, mentre la parte idrofila si rivolge verso l'esterno della micella, a contatto con l'ambiente liquido circostante; si forma così una sorta di scudo che protegge le altre caseine dal contatto con gli ioni calcio (che le farebbero precipitare). Questo scudo, inoltre, risulta carico negativamente e ciò fa sì che le varie micelle si respingano tra loro.

All'interno della micella sono inglobate piccole quantità di lattosio e sali minerali come il calcio ed il fosforo, che hanno la funzione di stabilizzarne la struttura. Al loro esterno troviamo invece il siero, contenente lattosio, siero-proteine ed ioni organici di piccole dimensioni.

La grandezza delle micelle varia a seconda del tipo di latte; in quello di donna, per esempio, hanno un diametro inferiore rispetto a quelle del latte vaccino e ciò rende la caseina umana più digeribile. Le proteasi dello stomaco, infatti, devono scindere queste micelle prima di aggredire e digerire le proteine concentrate al loro interno; in tal senso, l'aumento della superficie specifica (micelle più piccole) ne facilita l'azione digestiva. Similmente, nell'industria casearia micelle più piccole significano una cagliata più rapida e di maggiore consistenza.

Con l'aggiunta del caglio (enzimi proteolitici), la k-caseina viene spezzata in due, viene meno la sua azione protettiva e le varie caseine anziché respingersi si aggregano e formano la cagliata. Con l'acidificazione, invece, viene perduta la carica-negativa delle micelle con conseguente tendenza all'aggregazione.


VALORE BIOLOGICO


Dal punto di vista della composizione aminoacidica, le caseine si presentano ricche di prolina e di aminoacidi fosforilati, mentre risultano relativamente povere di aminoacidi solforati (soprattutto cistina). Per questo, considerate singolarmente, presentano un valore biologico buono ma non ottimale. Contengono invece quantità maggiori di glutammina, arginina e fenilalanina rispetto alle whey. A tal proposito è interessante notare ancora una volta la "saggezza" della natura, dato che nell'alimento in toto gli aminoacidi carenti nelle caseine vengono compensati dalla ricchezza in aminoacidi solforati delle sieroproteine.

Lo sportivo che assume integratori proteici di caseine non dovrebbe comunque preoccuparsi della relativa carenza di AA solforati, in quanto occorre considerare globalmente l'apporto proteico della dieta anziché soffermarsi sul singolo alimento apportatore. Gli amminoacidi solforati sono ben rappresentati nel pesce e nelle carni, soprattutto nei tessuti connettivi, che generalmente abbondando nella dieta dello sportivo.


DIGERIBILITA'


Proprio per la loro natura e la tendenza a formare micelle (che sono molto resistenti al calore e alla disidratazione, quindi si possono ritrovare negli integratori proteici), le caseine sono note per rappresentare una fonte proteica "a lento assorbimento". In confronto alle proteine del siero del latte, quindi, le caseine vengono digerite ed assorbite più lentamente, garantendo un ingresso più dilazionato degli amminoacidi nel circolo sanguigno. Per lo stesso motivo, a parità di dosaggio, presentano un indice insulinico inferiore ed un maggior potere saziante.

Da tutte queste premesse deriva il consiglio di assumere gli integratori di caseine lontano dagli allenamenti e/o prima di coricarsi per il riposo notturno, al fine di stimolare la sintesi proteica e limitare i fenomeni catabolici indotti dal digiuno notturno prolungato.

Rispetto alle proteine del siero, le caseine tendono a dare soluzioni più viscose e collose (minore solubilità).


Assorbimento Velocità Caseine

Il grafico mostra la minore velocità di assorbimento degli amminoacidi delle caseine rispetto a quelli delle proteine del siero del latte. E' stato realizzato misurando la comparsa in circolo di leucina radiomarcata (13C Leucina) dopo la somministrazione di un pasto di caseine o sieroproteine radiomarcate. La barra orizontale mostra gli intervalli di tempo in cui le differenze tra le due proteine sono significative.
Fonte: Boirie Y, Dangin M et al. Slow and fast proteins differently modulate postprandial protein accretion. Proc Natl Acad Sci USA, 1997;94(26):14930-5.


CONTENUTO IN MINERALI


La concentrazione di calcio è superiore nelle caseine rispetto alle proteine del siero. Molto dipende comunque dalle tecniche di estrazione adottate.

Calcio Caseinato (o Caseinato di Calcio)

Un caseinato è una caseina resa solubile (in acqua) per aggiunta di alcali; tale soluzione viene poi essiccata tramite il procedimento spray-dry o su cilindri.

Ad un pH neutro o acido, le caseine sono relativamente insolubili in acqua e per questo sono facilmente separabili dalle altre proteine del latte, dal lattosio e dai minerali.

Per produrre gli integratori di calcio caseinato, le caseine del latte scremato vengono quindi fatte precipitare con acidi fino al relativo punto isoelettrico (pH 4.6); si procede quindi ad un lavaggio ripetuto con acqua e a nuove precipitazioni acide per eliminare l'eccesso di lattosio e sali. A questo punto, addizionando una soluzione di idrossido di calcio ed iniettando vapore, la caseina precipitata viene sottoposta ad un innalzamento del pH che la trasforma in una soluzione vischiosa di caseinato di calcio, poi essiccata su cilindri o tramite un processo chiamato spray-dry.

Similmente alle sieroproteine ottenute per scambio ionico, il calcio caseinato vanta un alto grado di purezza; contiene infatti una maggiore percentuale proteica, maggiore solubilità in acqua, meno grassi, meno lattosio e meno sodio. Per queste caratteristiche dovrebbe quindi presentare una digeribilità più rapida, mentre gli aspetti negativi deriverebbero dalla parziale denaturazione proteica indotta dai trattamenti chimici.

Caseine Micellari

Vengono ottenute mediante l'impiego di filtri fisici, semipermeabili o iono-selettivi, la cui tipologia influenza il grado di "purezza" dell'integratore di caseine. Similmente alle sieroproteine, si conoscono due tecniche principali, la microfiltrazione e la ultrafiltrazione. La selettività di questi processi di filtrazione (favoriti da forze come pressione, potenziale elettrico o concentrazione) determina il grado di purezza (inteso come la percentuale residua di grassi, lattosio e sali minerali); in generale, le proteine micellari rappresentano una fonte proteica meno pura rispetto al calcio caseinato, caratterizzata da percentuali più alte di grassi, lattosio e sodio. Va comunque precisato che il miglioramento delle tecniche produttive verosimilmente porterà entro breve ad una riduzione del divario rispetto al calcio caseinato, arrivando a gradi di purezza sovrapponibili con il vantaggio della non-denaturazione proteica. Il pregio principale delle caseine micellari deriva infatti dalla conservazione della struttura micellare originaria, che ne preserva la funzione biologica (invece alterata dai processi chimici utilizzati per ottenere il calcio caseinato). L'aggiunta di lecitina di soia può migliorarne la solubilità, ottenendo prodotti generalmente indicati come caseine micellari istantanee.

Caseine Idrolizzate

Questi integratori si ottengono sottoponendo le caseine a digestione enzimatica, che scinde i legami peptidici delle proteine riducendole in frammenti più rapidamente digeribili ed assorbibili. Si vengono così a perdere molte delle caratteristiche distintive delle caseine rispetto alle siero-proteine: i tempi di digestione si riducono (teoricamente) e lo stimolo insulinico aumenta, pertanto l'unica differenza sostanziale rimane il profilo amminoacidico. Anche se queste affermazioni non sembrano fare una piega dal punto di vista teorico, non sempre quello che sembra scontato in base alla fisiologia del metabolismo proteico è poi confermato da studi scientifici; per esempio, alcuni lavori hanno dimostrato che sia gli idrolizzati di caseine che quelli di sieroproteine non sembrano presentare differenze significative in termini di tempistiche di digestione/assorbimento rispetto alle proteine integre.

Le caseine idrolizzate presentano migliori caratteristiche di solubilità ed un costo nettamente superiore.

 

Per concludere, in tabella mettiamo a confronto i valori nutrizionali ed il profilo amminoacidico del calcio caseinato, delle caseine micellari e delle sieroproteine.


Informazioni nutrizionali x 100g CALCIO CASEINATO A1 CALCIO CASEINATO B2 CASEINE MICELLARI3 PROTEINE DEL SIERO4
VALORE ENERGETICO kcal 390 373 372 -
kj 1620 1550 1581 -
PROTEINE* g 92,1 90,3 81 92
CARBOIDRATI g 0,62 0,2 6 <0.1
GRASSI g 1,5 1 1 <1
SALI MINERALI g 3.9 3.5 9 max. 3.50
Sodio mg 5 15 100 150
Calcio mg 1380 1450 2600 500
AMINOACIDI ESSENZIALI
isoleucina g 5,3 5.8 4.7 5
leucina g 9,4 10.1 8.7 9.67
lisina g 8,0 8.3 7.4 9.06
metionina g 3,0 3.0 3.3 2.22
fenilalanina g 5,2 5.4 4.7 3.04
treonina g 4,3 4.6 4.3 7.22
triptofano g 1,3 1.4 1.2 1.96
valina g 6,7 7.4 6.0 4.91
AMINOACIDI NON ESSENZIALI
alanina g 3.0 3.1 2.9 5.31
arginina g 3.8 3.8 3.4 1.91
ac. aspartico g 7.1 7.3 6.7 11.48
cistina g 0.7 0.4 0.5 2.42
ac. glutammico g 22.3 22.3 21.2 16.71
glicina g 1.9 1.9 1.7 1.7
istidina g 2.8 3.2 2.7 1.4
prolina g 11 10.5 10.1 5.85
serina g 5.8 6.3 5.3 5.24
tirosina g 5.8 5.8 5.1 2.82

 

Valori estrapolati dai data-sheet di alcune materie prime utilizzate per la produzione dei relativi integratori di caseine e proteine del siero: 1Calcium Caseinate 385 - NZMP Fronterra; 2 Calcium Caseinate 41638 DMV; 3 Micelles milk protein isolate powder MPI85 Benseng Foodsupplement BV; 4Carbery Isolac Instant.



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