Sebbene la micella di caseina sia abbastanza stabile, ci sono quattro modi principali in cui l’aggregazione può essere indotta:

1. Enzimatico-chimosina (caglio) o altri enzimi proteolitici come nella produzione di formaggio.

La chimosina, o caglio, è più spesso utilizzata per la coagulazione enzimatica. Durante la fase primaria, il caglio fende il legame Phe(105)-Met (106) della kappa-caseina con conseguente formazione del CMP solubile che si diffonde lontano dalla micella e dalla para-kappa-caseina, un peptide distintamente idrofobo che rimane sulla micella. Il cerotto o il sito reattivo, come illustrato nell’immagine sottostante, che viene lasciato sulle micelle dopo la scissione enzimatica è necessario prima che possa iniziare l’aggregazione delle micelle paracaseiniche.

Durante la fase secondaria, le micelle si aggregano, come illustrato a destra in basso. Ciò è dovuto alla perdita di repulsione sterica della kappa-caseina e alla perdita di repulsione elettrostatica dovuta alla diminuzione del pH. Quando il pH si avvicina al suo punto isoelettrico (pH 4.6), le caseine si aggregano. Le micelle di caseina hanno anche una forte tendenza ad aggregarsi a causa delle interazioni idrofobiche. Il calcio aiuta la coagulazione creando condizioni isoelctriche e fungendo da ponte tra le micelle. La temperatura al momento della coagulazione è molto importante sia per le fasi primarie che secondarie. Con un aumento della temperatura fino a 40° C, aumenta la velocità della reazione del caglio. Durante la fase secondaria, l’aumento delle temperature aumenta la reazione idrofobica. Lo stadio terziario della coagulazione comporta il riarrangiamento delle micelle dopo la formazione di un gel. C’è una perdita di identità paracasein come le imprese di cagliata del latte e sineresi inizia.

2. Acido. L’acidificazione provoca la destabilizzazione o l’aggregazione delle micelle di caseina diminuendo la loro carica elettrica a quella del punto isoelettrico. Allo stesso tempo, l’acidità del mezzo aumenta la solubilità dei minerali in modo che il calcio organico e il fosforo contenuti nella micella diventino gradualmente solubili nella fase acquosa. Le micelle di caseina si disintegrano e la caseina precipita. L’aggregazione si verifica a seguito di interazioni idrofobiche guidate entropicamente.

3. Calore. Il latte è generalmente molto stabile per riscaldare fino a 90-95oC. A temperature superiori al punto di ebollizione le micelle di caseina si aggregheranno irreversibilmente. Al riscaldamento, la capacità tampone dei sali del latte cambia, l’anidride carbonica viene rilasciata, gli acidi organici vengono prodotti e il fofato tricalcico e il fosfato di caseina possono essere precipitati con il rilascio di ioni idrogeno.

4. Gelificazione dell’età. La gelificazione dell’età è un fenomeno di aggregazione che colpisce i prodotti lattiero-caseari sterilizzati stabili a scaffale, come il latte concentrato e i prodotti lattiero-caseari UHT. Dopo settimane o mesi di conservazione di questi prodotti, vi è un improvviso forte aumento della viscosità accompagnato da gelificazione visibile e aggregazione irreversibile delle micelle in lunghe catene che formano una rete tridimensionale. La causa e il meccanismo effettivi non sono ancora chiari, tuttavia esistono alcune teorie:

1. Scomposizione proteolitica della caseina: enzimi plasminici batterici o nativi resistenti al trattamento termico possono portare alla formazione di un gel lento che si forma per un lungo periodo di tempo.
2. Reazioni chimiche: polimerizzazione di caseina e proteine del siero di latte a causa del tipo Maillard o di altre reazioni chimiche
3. Formazione di complessi kappa-caseina-ß-lattoglobulina