Siero del latte in polvere (sweet whey o acid whey, ingrediente alimentare lattiero–caseario)

Descrizione

• Il whey powder è ottenuto rimuovendo la maggior parte dell’acqua dal siero di latte liquido, la frazione acquosa che rimane dopo la produzione di formaggio o caseina.

• Si presenta come polvere fluida da bianco sporco a crema chiaro, con sapore lattico delicatamente dolce (sweet whey) o più acidulo (acid whey).

• È usato come ingrediente lattiero ricco di nutrienti (proteine + lattosio + sali minerali) e come componente funzionale per aroma, colore, imbrunimento e texture in molte categorie di alimenti.

Valori nutrizionali indicativi (per 100 g, tipico sweet whey powder)

(I valori effettivi dipendono dal processo e dal rapporto sweet/acid whey.)

• Energia: 350–380 kcal

• Acqua: ≤ 4–6 g

• Proteine: 10–15 g

• Grassi totali: 1–3 g

  • Prima occorrenza: SFA/MUFA/PUFA = acidi grassi saturi/monoinsaturi/polinsaturi; nel whey powder il tenore di grassi è basso, ma la quota prevalente è di saturi tipici del grasso del latte, con porzioni minori di mono e polinsaturi. In una dieta normale il contributo totale di grassi è modesto, ma la frazione che apporta rimane principalmente satura, quindi da considerare nel quadro complessivo dell’alimentazione.

• Carboidrati totali: 70–80 g

  • Lattosio: 60–75 g (principalissimo carboidrato)

  • Piccole quantità di glucosio/galattosio e oligosaccaridi

• Fibre alimentari: 0 g

• Ceneri (minerali totali): 8–11 g (soprattutto calcio, fosforo, sodio, potassio, magnesio)

• Sodio: tipicamente 300–700 mg (più elevato nei whey powder più salati/acidi)

• Calcio: 400–700 mg

• Potassio: 1.500–2.000 mg

Principali sostanze contenute

• Proteine del siero (globulari):

  • β-lattoglobulina, α-lattoalbumina, sieroalbumina, immunoglobuline, lattroferrina (in piccola quantità).

  • Elevato valore biologico (VB), buona digeribilità e ricchezza in amminoacidi ramificati (BCAA).

• Lattosio: principale carboidrato; contribuisce a dolcezza, imbrunimento (reazioni di Maillard) e corpo.

• Sali minerali del latte: calcio, fosforo (fosfati), sodio, potassio, magnesio; conferiscono capacità tampone e regolano la forza ionica.

• Lipidi: piccole quantità di grasso del latte, con trigliceridi prevalentemente saturi e frammenti di membrana del globulo di grasso.

• Piccole quantità di vitamine idrosolubili (soprattutto gruppo B), variabili in base al processo; le vitamine liposolubili restano per lo più nella panna.

Processo di produzione

• Generazione del siero liquido:

  • Sweet whey: da coagulazione con caglio per formaggi (duri o semiduri); pH ~6,0–6,6.

  • Acid whey: da coagulazione acida per formaggi freschi/caseina; pH ~4,5–5,0.

• Chiarifica e separazione: rimozione di grasso residuo, fini di cagliata e solidi sospesi mediante centrifugazione, filtrazione e vagliatura.

• Concentrazione: il siero viene concentrato per evaporazione sotto vuoto fino a un tenore di solidi elevato (es. 40–60% solidi totali).

• Essiccazione:

  • soprattutto spray-drying per ottenere una polvere fluida;

  • talvolta seguita da agglomerazione/instantizzazione per migliorare bagnabilità e solubilità.

• Finitura e confezionamento: raffreddamento, setacciatura, metal detector, eventuale standardizzazione per miscelazione → confezionamento in sacchi barriera (carta + PE, multilayer, big-bag).

Proprietà fisiche

• Aspetto: polvere fine o leggermente granulare, bianco sporco–giallo chiaro.

• Solubilità: elevata solubilità in acqua; le polveri agglomerate si bagnano e disperdono più facilmente rispetto a quelle non agglomerate.

• Igroscopicità: moderatamente igroscopica; può aggregarsi/impaccarsi in presenza di umidità.

• pH (soluzione al 10%): in genere 5,5–6,7 per sweet whey; più acido per acid whey.

• Densità apparente: circa 0,4–0,8 g/mL, variabile con granulometria e agglomerazione.

Proprietà sensoriali e tecnologiche

• Aroma: lattico, morbido, leggermente dolce; l’acid whey powder tende ad avere nota più acidula.

• Colore: bianco–crema; può scurirsi con calore e tempo per effetto di reazioni di Maillard (lattosio + proteine).

• Comportamento funzionale:

  • apporta corpo e mouthfeel in bevande, lattiero–caseari e salse;

  • partecipa all’imbrunimento e allo sviluppo di note aromatiche in forno e in frittura;

  • fornisce modesta capacità emulsionante e schiumogena grazie alle proteine del siero (inferiore a emulsionanti specifici, ma utile in sinergia);

  • offre capacità di legare acqua e aumenta leggermente la viscosità in sistemi ad alto tenore di solidi.

Impieghi alimentari

• Prodotti da forno: pane, biscotti, torte, muffin, pancake → miglioramento di colore e aroma, crosta più marcata, leggera aggiunta di proteine e nota lattica.

• Confetteria e cioccolato: caramelle, toffee, cioccolato al latte, ripieni → il lattosio e i solidi del latte forniscono dolcezza, massa e struttura.

• Lattiero–caseari e dessert: gelati, yogurt, bevande lattiero–casearie, budini → conferisce corpo, solidi e dolcezza moderata; consente di sostituire parte dei solidi del latte a costo inferiore.

• Bevande: preparati per cacao, bevande istantanee, alcune bevande per sportivi → base lattica e carrier per aromi e cacao.

• Salato e snack: basi per zuppe, salse, purè in fiocchi, rivestimenti e condimenti per snack → esaltazione del gusto e supporto all’imbrunimento.

• Prodotti nutrizionali (dove consentito): fonte combinata di carboidrati e proteine in sostituti del pasto, integratori orali, basi per la produzione di whey protein concentrate/isolate.

Nutrizione e salute

• Fornisce proteine di elevata qualità, anche se in percentuale inferiore rispetto a whey protein concentrate/isolates; utile per arricchire moderatamente il tenore proteico di alcuni prodotti.

• Il principale carboidrato è il lattosio:

  • fonte di energia ma potenzialmente problematico per chi soffre di intolleranza al lattosio;

  • contribuisce al carico glicemico, soprattutto se si usano dosi elevate.

• Basso contenuto di grassi; la piccola frazione presente è prevalentemente satura, ma l’impatto complessivo sui grassi totali della dieta è di solito limitato.

• I minerali (in particolare calcio, fosforo, potassio) contribuiscono a salute di ossa e denti e all’equilibrio elettrolitico, nel contesto di una dieta equilibrata.

• Può essere inadatto o da usare con cautela in:

  • soggetti con allergia alle proteine del latte vaccino;

  • soggetti con intolleranza al lattosio, a meno di usare versioni delattosate o dosaggi molto bassi.

Nota porzione: in formulazione, i livelli tipici sono 2–15% del peso della ricetta (per es. piccola quota in pane, percentuali più alte in mix da forno o ripieni di confetteria).

Allergeni e intolleranze

• Il whey powder è un ingrediente derivato dal latte e quindi un allergene maggiore.

• Contiene proteine del siero, in grado di provocare reazioni in chi è allergico alle proteine del latte vaccino.

• Elevato in lattosio:

  • può causare sintomi intestinali nei soggetti con intolleranza al lattosio, soprattutto ad alti dosaggi;

  • versioni a basso o nullo lattosio richiedono processi specifici (idrolisi enzimatica, filtrazione a membrana, ecc.).

• Può contenere tracce di caseina e altre frazioni proteiche del latte a seconda del tipo di formaggio e dell’efficienza di separazione.

Qualità e specifiche (temi tipici)

• Chimico–fisiche:

  • umidità ≤ 4–6%;

  • tenore in proteine, grassi, lattosio, ceneri entro specifica;

  • livello di scorched particles (particelle bruciate) entro limiti;

  • acidità titolabile, pH;

  • indice di solubilità, densità apparente, distribuzione granulometrica.

• Microbiologia:

  • carica batterica totale contenuta;

  • coliformi, lieviti e muffe entro limiti;

  • patogeni (es. Salmonella assente in 25 g).

• Contaminanti:

  • eventuali residui (farmaci veterinari, detergenti) sotto i limiti di legge;

  • metalli pesanti (Piombo, Cadmio, Mercurio, Arsenico) controllati;

  • presenza di corpi estranei minimizzata tramite setacciatura, metal detector, selezione ottica.

Conservazione e shelf-life

• Conservare in luogo fresco e asciutto, lontano da odori intensi e luce diretta.

• Condizioni consigliate: ≤ 25 °C e umidità relativa < 65%.

• Mantenere in imballaggi barriera all’umidità, ben chiusi; dopo l’apertura, richiudere accuratamente o travasare in contenitori ermetici per evitare assorbimento di umidità e odori.

• Shelf-life tipica: 12–24 mesi dalla produzione, secondo processo, packaging e stoccaggio; aroma e colore possono degradarsi gradualmente (note “cotte”/maltate, imbrunimento) in caso di calore e umidità.

Sicurezza e regolatorio

• Prodotto secondo GMP/HACCP, con tracciabilità dal latte alla fase di caseificazione/siero, concentrazione, essiccazione e confezionamento.

• È classificato come ingrediente di latte, non come additivo.

• Deve rispettare le norme su criteri microbiologici, contaminanti (es. aflatossina M1 nei prodotti lattiero–caseari) e sulla corretta indicazione dell’allergene latte in etichetta.

• Il whey powder biologico richiede latte certificato bio, limiti specifici su coadiuvanti e detergenti, e processi autorizzati.

Etichettatura

• Esempi di denominazione in lista ingredienti:

  • “whey powder”, “sweet whey powder”, “dried whey”;

  • in alcuni casi: “latte (whey powder)” per evidenziare l’allergene.

• L’allergene “latte” deve essere chiaramente evidenziato secondo la normativa (es. grassetto o altra evidenziazione).

• Eventuali claim nutrizionali (es. “fonte di proteine”, “con solidi del latte”) devono essere supportati dall’effettiva composizione e rispettare il regolamento sulle indicazioni nutrizionali.

Troubleshooting

• Impaccamento / formazione di grumi

  • Causa: assorbimento di umidità, umidità relativa elevata, barriera insufficiente, raffreddamento incompleto prima del confezionamento.

  • Azione: migliorare packaging e condizioni di stoccaggio, assicurare essiccazione e raffreddamento adeguati, valutare agglomerazione o altre strategie anti-caking.

• Scarsa solubilità / punti non dispersi

  • Causa: polvere molto fine non agglomerata, temperatura dell’acqua non ottimale, miscelazione insufficiente, livello elevato di particelle “scorched”.

  • Azione: utilizzare whey powder agglomerato/istantaneo, controllare la temperatura di ricostituzione, aumentare la forza di miscelazione, verificare la qualità del fornitore.

• Eccessivo imbrunimento in forno

  • Causa: alto tenore di lattosio combinato con alte temperature/tempi di cottura.

  • Azione: ridurre il livello di whey powder, ribilanciare zuccheri e profilo di cottura, miscelare con altri ingredienti lattieri a minor contenuto di lattosio.

• Off-flavour (cotto, ossidato, rancido)

  • Causa: stoccaggio prolungato, esposizione a calore/umidità, ossidazione della piccola quota lipidica.

  • Azione: migliorare condizioni di magazzino, accorciare la shelf-life operativa, applicare rotazione FIFO, rivedere i parametri di essiccazione (T in ingresso/uscita, esposizione all’ossigeno).

Sostenibilità e filiera

• Il whey powder è un esempio di valorizzazione dei sottoprodotti: trasforma il siero di caseificazione (un tempo refluo problematico) in ingrediente ad alto valore.

• Aspetti ambientali principali:

  • consumo energetico per concentrazione ed essiccazione (possibilità di recupero calore e miglioramento dell’efficienza);

  • trattamento dei reflui residui di siero e acque di lavaggio con riduzione di BOD/COD;

  • efficienza nei trasporti e scelta di packaging (riciclabile/monomateriale ove possibile).

• Buone pratiche di filiera includono programmi di qualità del latte, allevamento responsabile, igiene in caseificio e gestione dei sottoprodotti.

Principali funzioni INCI (cosmesi)

• Ingredienti cosmetici correlati:

  • Lactis Proteinum (Whey Protein), Lactose, talvolta Whey Powder secondo la nomenclatura adottata.

• Funzioni: skin conditioning, umettante, talvolta film-forming o componente nutriente in prodotti cosmetici e per la cura personale.

• Il grado cosmetico richiede specifiche più severe (microbiologia, contaminanti) rispetto al grado alimentare.

Conclusione

Il whey powder è un ingrediente lattiero–caseario molto versatile che concentra i componenti solubili del latte — proteine del siero, lattosio e sali minerali — in una polvere stabile e facilmente gestibile. Aggiunge valore nutrizionale (proteine di qualità, minerali), conferisce nota lattica, corpo e capacità di imbrunimento e modulazione della texture a prodotti da forno, confetteria, lattiero–caseari, bevande e preparazioni salate. Se prodotto e conservato correttamente secondo GMP/HACCP e con adeguato controllo di umidità e temperatura, il whey powder rappresenta uno strumento robusto e conveniente per migliorare profilo sensoriale e nutrizionale di molte formulazioni.

Mini-glossario

• SFA/MUFA/PUFA — acidi grassi saturi/monoinsaturi/polinsaturi; nel whey powder i grassi sono pochi ma principalmente saturi, per cui è sempre bene considerare la quota complessiva di saturi nella dieta.

• VB (valore biologico) — indice di quanto efficacemente una proteina alimentare può essere utilizzata per la sintesi proteica dell’organismo; le proteine del siero hanno VB elevato.

• GMP/HACCP — good manufacturing practices / hazard analysis and critical control points; sistemi base per garantire produzione igienica, sicura e tracciabile.

• BOD/COD — biochemical/chemical oxygen demand; misure del carico organico dei reflui, importanti per il dimensionamento e il controllo degli impianti di depurazione.

• FIFO — first in, first out; regola di rotazione delle scorte che assicura l’uso dei lotti più vecchi prima di quelli nuovi, riducendo invecchiamento e sprechi.

Bibliografia__________________________________________________________________________

Lampová B, Doskočil I, Šmíd P, Kouřimská L. Comparison of Cricket Protein Powder and Whey Protein Digestibility. Molecules. 2024 Jul 30;29(15):3598. doi: 10.3390/molecules29153598.

Abstract. With the global population projected to reach nine billion by 2050, the search for alternative protein sources has become critical. This study evaluated the digestibility of cricket protein powder compared with that of whey protein powder. Cricket protein powder had a slightly lower protein content but higher fat content than whey protein powder. Although both contained all essential amino acids, their quantities varied. The most abundant essential amino acid was leucine in both samples. The essential amino acid index (EAAI) for cricket protein powder reached 79% when utilising crude protein for calculation. When using the amino acid sum calculation method, it increased by nearly 13%. The EAAI for whey protein was then 94% when calculated based on crude protein, with a slight increase observed when using the amino acid sum calculation method. Cricket protein exhibited a gradual increase in digestibility during intestinal digestion, reaching nearly 80%, whereas whey protein digestibility surpassed 97%. Despite the lower digestibility of cricket protein compared with whey protein, it remains sufficiently high for consideration as a valuable protein source. This study highlights the potential of cricket proteins and underscores the importance of assessing their protein content and digestibility in evaluating their nutritional value.

Candow DG, Burke NC, Smith-Palmer T, Burke DG. Effect of whey and soy protein supplementation combined with resistance training in young adults. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2006 Jun;16(3):233-44. doi: 10.1123/ijsnem.16.3.233. 

Abstract. The purpose was to compare changes in lean tissue mass, strength, and myofibrillar protein catabolism resulting from combining whey protein or soy protein with resistance training. Twenty-seven untrained healthy subjects (18 female, 9 male) age 18 to 35 y were randomly assigned (double blind) to supplement with whey protein (W; 1.2 g/kg body mass whey protein + 0.3 g/kg body mass sucrose power, N = 9: 6 female, 3 male), soy protein (S; 1.2 g/kg body mass soy protein + 0.3 g/kg body mass sucrose powder, N= 9: 6 female, 3 male) or placebo (P; 1.2 g/kg body mass maltodextrine + 0.3 g/kg body mass sucrose powder, N = 9: 6 female, 3 male) for 6 wk. Before and after training, measurements were taken for lean tissue mass (dual energy X-ray absorptiometry), strength (1-RM for bench press and hack squat), and an indicator of myofibrillar protein catabolism (urinary 3-methylhistidine). Results showed that protein supplementation during resistance training, independent of source, increased lean tissue mass and strength over isocaloric placebo and resistance training (P < 0.05). We conclude that young adults who supplement with protein during a structured resistance training program experience minimal beneficial effects in lean tissue mass and strength.

Dhanappriya R, Magesh H, Deccaraman M, Anbarasu K, Hari R. Whey powder: a potential anti-diarrheal agent through its biofilm formation. Pak J Biol Sci. 2014 Jan 15;17(2):220-6. doi: 10.3923/pjbs.2014.220.226.

Abstract. Whey, the natural product resulting from coagulation of milk is reported to have diverse pharmaceutical credentials. In the present investigation the anti-diarrhoeal activity of the whey powder was investigated. The Whey powder which was prepared using rennet powder and lactic acid, was studied against Magnesium sulphate-induced Diarrhea in Swiss Albino mice. Castor oil-induced enteropooling studies and in vitro biofilm-forming potentials of the whey powder were also carried out, as this is believed to contribute to the anti-diarrhoeal activities of the preparation. Anti-diarrhoeal activity was more pronounced in mice which received 250 mg kg b.wt. of whey powder when compared to those which received 500 mg kg(-1) b.wt. The percentage inhibition of total number of feces in the 250 mg kg(-1) b.wt. drug-treated group was 56.14%,whereas the animals which received 500 mg kg(-1) b.wt. of whey powder showed 37.18% inhibition. The loperamide treated animal group showed 63.81% inhibition. In castor oil induced enteropooling, the percentage inhibition of intestinal content in the 250 mg kg(-1) b.wt. drug-treated group was 61.42% against atropine-treated animal group that showed 26.24% inhibition. The whey powder also exhibited strong biofilm forming capacity with increase in concentration. The anti-diarrhoeal activity of whey preparation established herein is believed to be owing to certain active principles present in it or due to biofilm-forming capacity, which inhibits the attachment of mediators of diarrhoea to mucosal walls of the GI tract or due to interaction of diarrhoea inducing chemicals with whey peptides, which needs further investigation.

Miao M, Li S, Yang S, Yan Q, Xiang Z, Jiang Z. In Situ Galacto-Oligosaccharides Synthesis in Whey Powder Fortified Milk by a Modified β-Galactosidase and Its Effect on the Techno-Functional Characteristics of Yogurt. J Agric Food Chem. 2024 Nov 27;72(47):26431-26440. doi: 10.1021/acs.jafc.4c07162.

Abstract. In situ galacto-oligosaccharide (GOS) synthesis in milk using β-galactosidases is an effective method for developing prebiotic dairy products. However, the low lactose concentration in milk (∼4.6%, w/w) reduces the GOS yield. In this study, a modified β-galactosidase from Bacillus circulans (mBgaD-D) with enhanced transglycosylation activity at low lactose concentration was developed through directed evolution and saturation mutagenesis. The GOS yield by mBgaD-D increased from 22.8% (wild type) to 30.8% in 50 g/L lactose (phosphate buffer). Pmgut was a strong sorbitol-inducible promoter from Bacillus subtilis. The expression of mBgaD-D in B. subtilis, coupled with the Pmgut promoter, resulted in a 6.4-fold increase (compared to the P43 promoter) in extracellular enzyme activity. Additionally, adding whey powder to boost the initial lactose concentration further improved the GOS yield, which reached 43% under the optimized conditions. Combining mBgaD-D and whey powder enhanced milk sweetness, producing no sugar-added, GOS-enriched yogurt (GOSY). The GOS content in GOSY was 4.1/100 g, providing an appropriate level of sweetness and yielding a yogurt that is elastic as well as firm. GOSY also increased the population of Bifidobacterium spp. during a 24 h in vitro fecal fermentation. Thus, fortifying yogurt with mBgaD-D and whey powder can enhance its technological properties and health benefits.

Jaudzems G, Zhang F, Bolong W, Bao L, Xiao J. Chloride in Milk, Milk Powder, Whey Powder, Infant Formula, and Adult Nutritionals Potentiometric Titration: Collaborative Study, Final Action 2016.03. J AOAC Int. 2019 Mar 1;102(2):564-569. doi: 10.5740/jaoacint.18-0244. 

Abstract. Background: In September 2015, both AOAC Official Methods 2015.07 and 2015.08 single-laboratory validations (SLVs) were reviewed against Standard Method Performance Requirements® (SMPR) 2014.015 by the AOAC Stakeholder Panel for Infant Formula and Adult Nutritional (SPIFAN) Expert Review Panel (ERP). Looking at the similarity and uniqueness of the two methods, the authors agreed, as advised by the ERP, to work together to merge the two methods into one. This combined method was assigned Method 2016.03. Objective: In order to determine the repeatability and reproducibility of the AOAC First Action 2016.03 method, a collaborative study was organized. The study was divided in two parts: (Part 1) method set up and qualification of participants and (Part 2) collaborative study participation. During Part 1, each laboratory was asked to analyze two practice samples. The laboratories that provided results within a range of expected levels were qualified for Part 2, during which they analyzed 25 samples in blind duplicates. Results: The results were compared with SMPR 2014.015 established for chloride. The precision results (repeatability and reproducibility) were within the requirements stated in the SMPR. In general, the precision results (repeatability and reproducibility) were well within the limits stated in the SMPR. Repeatability ranged from 0.4 to 1.9%, in accordance with data obtained during SLV, with reported RSD of repeatability from 0.03 to 1.6%. Meanwhile, reproducibility ranged from 0.6 to 4.0%. Finally, the Horwitz ratio values were all below 1, from 0.2 to 0.9%. Conclusions: The ERP determined that the data presented met the SMPR and accordingly recommended the method to be granted Final Action status. In January 2018, the Official Methods Board approved the method as Final Action.