INDUSTRIA ALIMENTARIA- COMPOSICIÓN DE LA LECHE Y PROPIEDADES DE SUS ELEMENTOS

 

COMPOSICIÓN DE LA LECHE

La leche puede definirse como el producto de secreción de la glándula mamaria, destinado a la alimentación de la cría. Esta definición; sin embargo, no es completa. En especial, nada dice acerca de la leche considerada como materia prima industrial, con destino a la alimentación humana. Para obtener esas informaciones seria mas apropiado definirla desde distintos puntos de vista:

 

a) Definición legal

 

La mayoría de las legislaciones considera los siguientes elementos en su definición legal:

 

Leche, sin otra denominación, es el producto integro y fresco de la ordeña completa de una o varias vacas, sanas, bien alimentadas y en reposo, exento de calostro y que cumpla con las caracteres físicos y bacteriológicos que se establecen.

 

Estas características son especificadas en base a diversos valores tales como densidad, índices crioscopicos y de refracción, acidez titulables, grasa y sólidos no grasos, cantidad de leucocitos, gérmenes patógenos y presencia de antisépticos, antibióticos y alcalinos.

 

Todas estas exigencias reconocen implícitamente la importancia la importancia que tiene la leche para la alimentación humana, por cuanto tienden a lograr el máximo de producción. En efecto, la alimentación influye poderosamente no solo sobre la cantidad, sino también sobre la composición de la leche. Es evidente, además que una vaca sana rendirá el máximo de su potencialidad, así como que no entrañara riesgos para la salud del consumidor. Por otra parte, desde el momento que la secreción láctea está regulada por actividad hormonal, una vaca inquieta, nerviosa o agitada, no producirá toda la leche de que es capaz. De ahí la necesidad que se encuentre en reposo. Por último, es bien sabido por los ganaderos que las ordeñas incompletas, si persisten, van provocando una gradual disminución de la secreción láctea, además de la perdida producida porque la ultima leche es la más rica en materia grasa.

 

La prohibición de que la leche contenga calostro descansa en razones de importancia. El calostro, que es el producto segregado por las glándulas mamarias después del parto, se va transformando gradualmente en la leche de composición normal, en lo que demora aproximadamente una semana

 

El calostro, de sabor, olor y color distintos, no solo deteriora tales características de la leche sino que la hace perder calidad como materia prima industrial. Pequeñas cantidades de calostro en la leche hacen que esta coagule fácilmente durante los tratamientos térmicos. Pero, además interesa que el calostro sea

 

entregado integralmente al ternero, por cuanto es un alimento rico en proteínas y a través de él la vaca entrega a la cría defensa e inmunidad contra diversas enfermedades.

b) Definición dietética.

 

Las característica de la leche desde el punto de vista dietético o nutritivo, engloban propiedades muy distintas a las de la definición legal.

 

La leche es el alimento más completo que entrega la naturaleza. Artificialmente el hombre ha podido elaborar alimentos más perfectos pero en ellos se encuentra invariablemente incluído la leche. Sin embargo, los requerimientos nutritivos de los seres son muy complejos y ningún alimento aislado los satisface todos. Las imperfecciones de la leche se hacen aparentes al procurar llevar animales a la madurez sobre una base exclusivamente láctea. Eventualmente se desarrollan cuadros de debilidad, anemia, y finalmente, muerte.

 

La leche de vaca rara vez presenta una cantidad adecuada de vitamina D. Es factible, sin embargo, incluso industrialmente, aumentar el contenido de esta vitamina, sometiendo a la leche a irradiaciones de cierta longitud de onda. El producto se conoce (en otros países) como leche irradiada. Otra alternativa es fortificarla directamente con adición de vitamina D.

 

También es deficiente es vitamina C, pues a pesar de que contiene una cantidad aceptable de ella al momento de la ordeña, se producen perdidas por oxidación.

 

Hay insuficiencia en cobre y hierro, la necesidad de hierro para la hemoglobina es fácil de comprender puesto que forma parte integral de su molécula. En cuanto al cobre, este actúa como catalizador en la formación de la hemoglobina.

 

Finalmente, también hay deficiencias en cuanto a cantidades de manganeso y yodo.

 

Aunque las deficiencias anotadas son serias, no debe olvidarse que la leche es el alimento puro más próximo a la perfección. Su principal proteína la caseína, contiene todos los aminoácidos esenciales, y como fuente de calcio, fósforo y riboflavina (vitamina B2 ) es excelente. Contribuye también significativamente a los requerimientos de vitamina A y B1 (Tiamina).

 

También la leche es una buena fuente de vitamina B12 o Cobalamina, llamada también factor anti anemia perniciosa .

c) Definición química.

 

Desde el punto de vista químico la leche es uno de los fluidos más complejos que existe. Seguramente nadie sabe cuál es la totalidad de sus elementos, por cuanto la investigación científica constantemente determina nuevos componente a agregar a la lista que actualmente conoce.

 

El término sólidos totales se usa ampliamente para indicar todos los componente con exclusión del agua, y de los sólidos no grasos cuando se excluye el agua y la grasa. Antiguamente se acostumbraba a hablar de extracto seco y de  extracto seco desgrasado, respectivamente.

 

d) Definición física.

 

Desde el punto de vista físico la leche es un liquido de color blanco opalescente característico. Este color se debe a la refracción que sufren los rayos luminosos que inciden en ella al chocar con los coloide en suspensión.

 

El agua de la leche mantiene algunos componentes en suspensión y otros en solución por ejemplo, los glóbulos de grasa están simplemente suspendidos en la fase acuosa, constituyendo una emulsión. El tamaño de los glóbulos grasos varía desde menos de un micrón hasta 18 micrones.

Las partículas de caseína son mucho más pequeñas, con un tamaño promedio de 0.09 micrones. Solo son visibles mediante ultra microscopio y se encuentran formando en la leche una suspensión coloidal.

 

La albúmina, otra proteína de la leche, se estima que esta en solución verdadera a pesar que sus moléculas son mucho mayores que el agua que las rodea. Quizás sea más exacto decir que el tamaño de las partículas de albúmina se encuentra en aquella región donde la sustancia disuelta empiezan a adquirir las propiedades de una suspensión.

 

La lactosa, en cambio, y algunas sales, constituyen soluciones verdaderas.

 

Los componentes de la leche y el estado de solución, suspensión y emulsión en que se encuentran en la leche, determinan un delicado equilibrio físico, que en una leche de calidad es relativamente estable.

II. CARACTERÍSTICAS DE MAYOR IMPORTANCIA

 

a) Variabilidad

 

El carácter biológico de la leche determina que la misma posea una amplia variabilidad en su composición, y quien emplee la leche como materia prima debe tener muy en cuenta esta característica. La composición de la leche varía durante el transcurso del ciclo de lactación, segregándose al comienzo del mismo el calostro, que se diferencia de la leche fundamentalmente en sus fracciones proteica y salina.

 

También el estado sanitario del animal influye sobre la composición (leches patológicas), como asimismo, el régimen alimenticio a que se encuentra sometido. Por otra parte, existen además diferencias en la composición de leches de diferentes especies, así como entre diferentes razas en una misma especie inclusive, entre individuos pertenecientes a la misma raza.

 

b) Complejidad

 

La leche es de una gran complejidad desde el punto de vista de su composición y del equilibrio físico existente entre sus componentes en distintos estados de solución.

 

En forma esquemática, podemos considerar que la leche es una emulsión de materia grasa en forma globular en una solución acuosa que posee cierta similitud con el plasma sanguíneo. Esta solución acuosa es, a su vez, una suspensión de materias proteicas en un suero constituido por una solución verdadera, que contiene principalmente lactosa y sales minerales.

 

c) Alterabilidad

 

Esta es otra característica esencial de la leche que se debe a la existencia de un gran número de microorganismos que pueden desarrollarse en ella. Fundamentalmente, aquellos que degradan la lactosa con producción de ácido láctico y que vulgarmente se conoce como leche cortada.

 

La protección natural que se presenta en la leche es débil y perdura durante poco tiempo, por lo que su uso tanto para el consumo humano como para el empleo en procesos tecnológicos industriales, exige el empleo de diversas medidas para impedir la proliferación de microorganismos e inactivación de las enzimas existentes.

 

III. COMPOSICIÓN DE LA LECHE DE DIFERENTES ESPECIES

 

La composición de la leche varia sensiblemente entre las especies, no solamente en lo que respecta a las proporciones en que se encuentran los distintos componentes sino que, en determinados casos también varia la estructura química de los mismos.

 

Según su contenido relativo de albúminas, globulina y caseína, podemos clasificar las leches de las diferentes especies en dos grandes grupos principales:

 

a) Leches Caseinotas

 

Son aquellas que tienen un contenido de caseína muy superior al de albúmina y globulina. Dentro de este tipo tenemos las leches de vaca, oveja y cabra.

 

b) Leches Albuminosas

 

Son aquellas que tienen un contenido de albúmina y globulina similar al de caseína. Dentro de este tipo tenemos las leches de mujer, yegua y burra.

Esta clasificación es importante desde el punto de vista alimenticio, ya que las leches albuminosas son mas fáciles de digerir por el niño, que las caseinosas, motivo por el cual es mas digestible la leche de mujer que la de vaca. Asimismo , en el cuadro 1 es posible apreciar que las leches de burra y de yegua son las que tienen composición mas similar a la leche humana.

 

Análisis químico proximal de la leche de diversos mamíferos

Composición media de la leche en gramos por litro

Agua                  Extracto seco Materia grasa Materias nitrogenadas

Lactosa          Materias minerales         Caseína           Albúmina

Leche de mujer     905                                  117                    35                       12-14                             65-70           3                          10-12          4-6

Équidos Yegua        925                                 100                 10-15                     20-22                             60-65        3-5                        10-12          7-10

Asna                         925                                 100                 10-15                     20-22                             60- 65       4-5                        10-12          9-10

Vaca                       900                                  130                 35-40                     30-35                            45-50         8-10                      27-30          3-4

Cabra                      900                                   140                40-45                     35-40                            40-45          8-10                      30-35          6-8

Oveja                      860                                  190                 70-75                    55-60                             45-50         10-12                    45-50         8-10

Búfala                     850                                 180                70-75                     45-50                             35-40         8-10                      45-50         8-10

Reno                     675                                 330                 160-200               100-105                           25-50       15-20                     80-85         18-20

Cerda                   850                                  185                  65-65                     55-60                            50-55     12-15                       25-30          25-30

Carnívoros y Roedores

Perra                    800                                 250                90-100                  100-110                          30-50      12-14                       45-50         50-55

Gata                    850                                   200                 40-50                     90-100                            40-50        10-13                    30-35          60-70

Coneja                720                                  300                 120-130                130-140                            15-20      15-20                    90-100       30-40

Marsopa             430                                  600                   450-460               120-130 – -                       10-15       6-8

 

 

 

IV. COMPOSICIÓN DE LA LECHE

 

Generalmente los componentes de la leche se agrupan como agua, proteínas, grasas, lactosa y cenizas, en una proporción que varía de acuerdo a distintos factores tales como raza, época de lactancia, época del año, individualidad, etc.

La composición de la leche está sujeta a variaciones durante el periodo de lactancia, así también como la cantidad producida. El aumento en producción de estos componentes produce enriquecimiento de la leche a fines de la lactancia.

Los componentes individuales de la leche poseen interdependencias más o menos estrechas entre ellos, por ejemplo, la caseína y fosfato de calcio y el agua ligada a las proteínas; por ello, es necesario considerar la leche en un estado de equilibrio dinámico. Este equilibrio existente en la leche hace necesario considerar las interdependencias y consecuencias secundarias cuando se somete la leche a tratamientos diversos, que afectaran las características físicas, organolépticas, nutritivas, etc. Como ejemplo de lo anterior, el calentamiento reduce la ionización del calcio y aumenta la estabilidad del fosfocaseinato en cierto rango de temperatura y además desnaturaliza ciertas proteínas y retarda el descremado espontáneo.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS CONSTITUYENTES DE LA LECHE I. Lípidos

.Los lípidos en la leche se pueden agrupar como sustancias saponificables e insaponificables.

La materia insaponifable contiene principalmente las vitaminas y carotenoides.

 

El rango de presencia de los distintos componentes presentes en la leche son los siguientes: Saponificables % del total

Triglicéridos 97.00 − 98.00

 

Diglicéridos 0.25 − 0.48

 

Monogliceridos 0.016 − 0.038

 

Glicéridos de ácidos cetonicos 0.85 − 1.25 (precursores H metalicetonas) Ácidos grasos libres 0.10 − 0.44

Esteroles 0.22 − 0.41

 

Fosfolipidos 0.20 − 1.00

 

Vitaminas A−D−E−K Carotenoides 0.0007− 0.0009 a. Triglicéridos

La grasa de la leche contiene 60 o más ácidos grasos que en combinación con  alcohol (glicerol)

forman los triglicéridos. La mezcla física de los triglicéridos forman la grasa de la leche.

El ácido graso más abundante es el oleico, que conjuntamente con el linoleíco y los ácidos grasos de cadena más corta, butírico y caproíco, son los responsables por el punto de fusión relativamente bajo de la grasa de la leche.

 

Los esteres de glicerol y ácido

 

La composición de la leche esta sujeta a variaciones durante el periodo de lactancia, así también como la cantidad producida.

 

Los componentes individuales de la leche poseen interdependencias mas o menos estrechas entre ellos, por ejemplo, la caseína y fosfato de calcio y el agua ligada a las proteínas; por ello, es necesario considerar la leche en un estado de equilibrio dinámico. Este equilibrio existente en la leche hace necesario considerar las interdependencias y consecuencias secundarias cuando se somete la leche a tratamientos diversos, que afectaran las características físicas, organolépticas, nutritivas, etc. Como ejemplo de lo anterior, el calentamiento reduce la ionizaciòn del calcio y aumenta la estabilidad del fosfocaseinato en cierto rango de temperatura y además desnaturaliza ciertas proteínas y retarda el descremado espontáneo.

 

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS CONSTITUYENTES DE LA LECHE I. Lípidos

.Los lípidos en la leche se pueden agrupar como sustancias saponificables e insaponificables. Entre las saponificables, los principalmente las vitaminas y carotenoides.

 

La materia insaponifable contiene principalmente las vitaminas y carotenoides.

 

El rango de presencia de los distintos componentes presentes en la leche son los siguientes: Saponificables % del total

Triglicéridos 97.00 − 98.00

 

Diglicéridos 0.25 − 0.48

 

Monogliceridos 0.016 − 0.038

 

Glicéridos de ácidos cetonicos 0.85 − 1.25 (precursores H metalicetonas) Ácidos grasos libres 0.10 − 0.44

Esteroles 0.22 − 0.41

 

Fosfolipidos 0.20 − 1.00

 

Vitaminas A−D−E−K Carotenoides 0.0007− 0.0009 a. Triglicéridos

La grasa de la leche contiene 60 o mas ácidos grasos que en combinación con in alcohol (glicerol)

forman los triglicéridos. La mezcla física de los triglicéridos forman la grasa de la leche.

 

El ácido graso más abundante es el oleico, que conjuntamente con el linoleico y los ácidos grasos de cadena mas corta, butírico y caproico, son los responsables por el punto de fusión relativamente bajo de la grasa de la leche.

 

Los esteres de glicerol y ácidos grasos pueden dejar libre un componente por hidrólisis con fijación de tres moléculas de agua, originando glicerol y los ácidos grasos respectivos. Esta hidrólisis puede ser efecto de las lipasas y originan el enransiamiento de la materia grasa. La leche cruda contiene una lipasa que es constituyente normal de la leche. Esta enzima es destruida durante el proceso de pasterización. Sin embargo,la lipasa proveniente de bacterias psicrotroficas es resistente a ese tratamiento por lo cual la rancidez hidrolitica puede desarrollarse aun en leches pasteurizadas. La tendencia de una leche a ser rancia depende fundamentalmente del régimen alimenticio del animal: animales más alimentados producen leche con alta probabilidad de desarrollar rancidez.

 

En los quesos maduros, la lipolosos es un proceso normal a causa de las lipasas microbianas y fúngicas que elevan el contenido de ácidos grasos libres de la grasa de la leche de 0.25 a 6%, que es característicos en los quesos de tipo Camembert y roquefort.

La grasa de la leche contiene mayor número de ácidos grasos que cualquier otra grasa de origen animal y vegetal. Gracias a la relativa constancia del porcentaje en que se encuentran presentes estos ácidos grasos, el químico puede determinar las adulteraciones de la grasa de la leche mediante el uso de constantes tales como:

 

Punto de Fusión 29 − 32 C

 

Punto de solidificación 19 − 23 C Índice de refracción 40.5 − 46 (a 40º C Índice de yodo 26 − 40

Variados factores, tales como alimentación, estado de lactancia, época del año, etc., pueden hacer variar la composición de los ácidos grasos de la leche y, en consecuencia, caria las propiedades de la grasa. La variación en composición de los ácidos grasos asociados a la variación del punto de fusión de la grasa se encuentra íntimamente relacionada con las temperaturas de batido de la crema para fabricación de mantequilla.

b. Fosfolípidos de la leche

 

Los fosfolípidos son grasas fosforadas y aminadas que se conocen como lípidos polares y son intensamente hidrófilos, es decir, absorben agua y se hinchan. Los lípidos polares son excelentes agentes emulsionantes contribuyendo a hacer estable la suspensión de materia grasa.

 

Al batirse la crema para formar mantequilla, la mayor parte de los fosfolípidos pasan al suero de mantequilla confiriéndole un sabor fuerte característico.

 

Los fosfolípidos de la leche se distribuyen en la siguiente proporción media:

Lecitina 30%;

 Cefálica 45%,

 esfingomielina 25%.

 Los ácidos grasos no saturados de la lecitina, así como de la grasa propiamente dicha, pueden oxidarse originando trimetilamina N(CH3)3, produciendo el sabor a pescado.

Este defecto se encuentra sobre todo en la mantequilla y en las leches en polvo.

 

c. Membrana del glóbulo graso

 

Los glóbulos grasos se encuentran protegidos por una membrana de naturaleza proteica, en la cual se encuentran asociados fosfolípidos, proteínas y otras sustancias y que no puede considerarse como inerte. Al contrario, ella constituye la sede de reacciones químicas vivas.

 

La homogenización destruye parcialmente la membrana protectora del glóbulo graso, que provoca una mayor sensibilidad de la grasa a procesos de oxidación (sabor a sebo, metálico) y de hidrólisis (rancio). Por esta razón, no deben mezclarse nunca leche homogenizada con leche sin pasteurizar ya que la acción de las lipasas de la leche sin pasteurizar provocara una rancidez inmediata.

 

La mayor parte de la lipasa se encuentra asociada a la membrana del glóbulo graso y los tratamientos que desestabilizan la membrana inducirán rancidez hidrolítica. Entre los tratamientos que producen alteración de la membrana se puede citar: incorporación de aire durante el bombeo, subidas en las líneas de leche, agitación, formación de espuma. Fluctuaciones de temperatura durante el almacenamiento de leche cruda también inducen rancidez por alteración de la membrana.

 

La temperatura de pasterización alta de la crema (82−92ºC) desnaturaliza parcialmente las proteínas de la membrana y gran parte de las materias absorbidas, especialmente las proteínas que contienen cobre son lideradas y mejora la capacidad de almacenamiento de la mantequilla.

 

Entre las sustancias asociadas a la grasa se encuentran aquellas que son solubles en grasas. Así por ejemplo, la vitamina A y carotenos pro vitamina A, son responsables por el color cremoso o ligeramente amarillo de la grasa de la leche. Las variaciones en cantidad de estas sustancias son responsables por las variaciones en el color de la mantequilla.

 

Cuando se analiza leche para determinaciones de grasa debe destruirse esta membrana protectora a fin de liberar la grasa. La destrucción se realiza en los procedimientos de Gerber y Babcock mediante la acción del ácido y en los procedimientos de extracción se realiza mediante la acción del amoniaco. Debido a la presencia de fosfolípidos y variaciones de tamaño de los glóbulos grasos, los procedimientos de extracción para determinar grasa dan siempre resultados un poco superiores que aquellos procedimientos Gerber y Babcock no determina fosfolipidos y tampoco aquellos glóbulos grasos que

por ser muy pequeños no son afectados por la fuerza centrífuga. II. Prótidos

Las sustancias nitrogenadas forman la parte mas compleja de la leche y normalmente se separan en tres grupos: caseínas, proteínas del suero y sustancias nitrogenadas no proteicas.

 

La unidad fundamental de las proteínas la constituyen las aminoácidos que forman los peptidos, estos, los polipéptidos y la unión de polipéptidos forman las proteínas.

a. Estructura de las proteínas

 

Las proteínas en la leche tienen una estructura definida que puede modificarse bajo la acción de diversos tratamientos.

 

La estructura primaria está dada por el ordenamiento de la cadena polipeptidica y que es estable gracias al enlace peptídico o de covalencia entre los aminoácidos.

 

Esta estructura primaria puede ser alternada por las enzímas proteoliticas que liberan aminoácidos de la cadena polipectica.

 

La estructura secundaria es la orientación espacial de las cadenas de aminoácidos en forma de hélice que se estabilizan en parte por uniones de hidrógenos.

 

La estructura terciaria esta representada por la cadena o varias cadenas replegadas sobre si mismas que se estabilizan por puentes bisulfurados entre los aminoácidos sulfurados (cistina, por ejemplo) y

 

fuerzas hidrofóbicas.

 

La estructura cuaternaria se refiere a la unión relativamente frágil de monómeros o pequeñas unidades moleculares, por enlaces de débil energía.

 

La desnaturalización de las proteínas es una modificación limitada de la estructura secundaria y terciaria de las proteínas, sin un rompimiento de enlaces covalentes ni separación de fragmentos que conduce a un reagrupamiento y nueva conformación. Por ejemplo, la desnaturalización de enzimas e inactivación por calor y la insolubilización de proteínas del suero.

b. Estabilidad de las proteínas

 

Las proteínas de la leche forman un sistema coloidal estable gracias a la acción de dos fuerzas que son:

Cargas eléctricas

Agua de hidratación

 

En la caseína, la principal fuerza de estabilidad la constituyen las cargas eléctricas dadas por el radical ácido (COO) y básico (NH3+) de los aminoácidos.

 

Propiedades anfotericas de los aminoácidos

 

La caseína que ocurre como una sustancia coloidal compleja asociada con calcio y fósforo puede ser coagulada por la acción de ácidos, cuajo y alcohol.

Cuando la leche se acidifica, ocurren dos fenómenos: Disminuye las cargas eléctricas, y

Disminuye el agua de hidratación,

 

Lo que resta capacidad de las micelas de caseína para mantenerse separados y la leche coagulada. La caseína puede ser coagulada únicamente mediante la acción de ácido si el Ph se baja a un valor de 4.6 −

4.7. o bien, cuando la leche ha experimentado ciertas acidificación, ella puede ser coagulada por la acción del alcohol que actúa como deshidratante. Este fenómeno es la base de la prueba del alcohol usada en la recepción para medir la estabilidad de la leche.

 

El calor y la acidificación tienen un efecto conjunto sobre la floculación, a mayor temperatura menor descenso de pH, para la coagulación. Esta es la base de la prueba de ebullición. Sin embargo, a baja temperatura ( 0 − 5 grados) la floculación por acidez no se produce y solo aumenta la viscosidad. Esta característica se utiliza en la elaboración de algunos quesos mediante acidificación directa.

 

La lactoalbúmina y lactoglobulina permanecen en solución frente a la acción de ácidos y del cuajo por qué en ellas la principal fuerza estabilizadora es el agua de hidratación, aun cuando la carga eléctrica se nula. Pero frente a la acción del calor o del alcohol estas proteínas coagulan debido a la acción deshidratante de estos agentes. Por esta razón, el suero obtenido de leches coaguladas mediante ácido o cuajo, contiene estos dos tipos de proteínas.

 En cambio, cuando la leche se hace hervir, la aparición de la tela superficial indica una coagulación de estas proteínas, debido a la acción deshidratante del calor.

 

Para coagular la caseína mediante el calor, se necesita aplicar alrededor de 130 − 138 grados centígrados y cierta acidificación. La lactoglobulina en cambio coagula con temperatura del orden de los 72 grados centígrados.

 

La sensibilidad de las proteínas a la acción del calor y aquellos factores que hacen variar las cargas eléctricas son fundamentales en la elaboración de productos tales como la leche en polvo, concentradas

y esterilizadas. Así, por ejemplo, debido a los tratamientos térmicos ocurren variaciones en el equilibrio de las sales de la leche, principalmente fosfato de calcio, que modifica las cargas eléctricas , a la vez que el calor actúa como deshidratante (120 − 130 grados centígrados durante la esterilización), y ambos fenómenos pueden provocar la coagulación de la leche durante el procesamiento.

c. Coagulación por cuajo.

 

La coagulación de la  caseína por el cuajo es una reacción proteolitica limitada, donde la caseína es el sustrato de la enzima y se separa la llamada Proteasa de Hammarsten que representa alrededor del 6% de la caseína.

 

+ cuajo+Fosfotocaseína de Ca

 Fosfoparacaseínato de Ca + proteasa

 

(soluble) (insoluble, cuajada) (soluble)

 

la paracaseína, como se ha denominado a la caseína modificada por el cuajo, se caracteriza por su insolubilidad frente al calcio.

 

La coagulación de la leche por el cuajo es una acción compleja de la cual se distingue las siguientes etapas.

 

Hidrólisis enzimática limitada de la Kappa caseína, o reacciones primarias.

 La hidrólisis ocurre entre los aminoácidos fenilalanina y metionina, que ocupan las posiciones 105 y 106 de la cadena de 119 aminoácidos que componen esta caseína. Esta reacción ocurre incluso a bajas temperaturas (4 grados centígrados).

Modificación de las micelas y probable degradación de estas, con participación de fosfato de calcio en la constitución de nuevas micelas.

Sinéresis del coágulo por retracción del retículo e inicio de la superación del suero, que es más acentuado cuando mayor sea la temperatura, acidez cantidad de cuajo y acciones mecánicas. Proteolisis lenta de los componente de la caseína o fase terciaria. Esta acción secundaria del cuajo es una proteolisis semejante a la pepsina.

 

La acción del cuajo se ve notablemente influenciada por la temperatura y ph.

El tiempo de coagulación se extiende notablemente bajo 20 grados centígrados y es mínimo a los 40 − 42 grados centígrados. A temperaturas más altas el tiempo de coagulación aumenta ya que comienza la desnaturalización de la enzima. Por la misma razón, a ph sobre 7,5 la coagulación no se produce y a medida que el ph desciende del valor normal de 6,7, el tiempo se acorta notablemente.

III. Glúcidos.

 

El carbohidrato principal de la leche es la lactosa, que corresponde a la formula general (CH2 0)n común a muchos hidratos de carbono. En la leche además se encuentran otros glúcidos que químicamente se pueden separar en:

 

Glúcidos neutros: lactosa.

 

Glúcidos nitrogenados: como la glucosamina N− acetilada, que se encuentra ligada a glúcidos neutros.

 

Glúcidos ácidos: como el ácido siálitico, ligado siempre a glúcidos neutros o nitrogenados. Lactosa.

La lactosa representa el 97,5% de los glúcidos de la leche y sus características inciden en el procesamiento de la leche por sus propiedades de solubilidad, poder reductor, hidrólisis y fermentación.

 

La lactosa se encuentra totalmente en soluciones en la fase acuosa de la leche y es un disacárido compuesto de glucosa y galactosa.

 

C H O HO C H O + C

 

12 22 11 2 6 12 6 6

 

b. Hidrólisis y fermentabilidad de la lactosa.

 

La enzima lactasa, ya sea de origen bacterial o intestinal, actúa sobre la lactosa liberando glucosa y galactosa, que bajo la acción de otras enzimas como las producidas por bacterias ácidolacticas, producen la transformación de estos azúcares a ácidos lácticos y otros productos. El olor de la leche agria no se debe al ácido láctico en si, sino a las sustancias volátiles que se producen en la fermentación láctica.

 

Las bacterias ácidos lácticas (streptococcus, lactobacillus, leuconostoc), según sean homofermentativas o heterofermentativas alcohol etílico. Las bacterias propiónicas producen ácido propiónico más acético y CO2. las bacterias coliformes y titofoideas (Escherichia, Aerobacter, Salmonella) producen ácidos fórmico, lácticos, succinico, alcohol etílico, dióxido de carbono, hidrógeno, 2,3 butilenglicol. Las bacterias cetónicas (Clostridium, Butirobacterium y Bacillus) producen ácido butírico, alcohol butílico, acetona, alcohol isopropilico, ácido acético, fórmico, alcohol etílico, hidrógeno y CO2) .

 

Solubilidad.

 

Un fenómeno que se presenta en algunos productos de la industria lechera y que es de gran importancia en la industria de las leches concentradas azucaradas y helados es el defecto conocido como arenosidad. Esta arenosidad se encuentra relacionada con las propiedades de solubilidad de la lactosa, ya que cuando la cantidad de lactosa presente sobrepasa el nivel de saturación, ella cristaliza formando

cristales detectables al paladar (tamaño mayor que 0,03 mm). IV. Minerales.

Los minerales representan alrededor del 0,6 − 0,8% del peso de la leche. En los análisis de leche ellos se reportan como cenizas, o el residuos que queda después que la leche se ha incinerado a una temperatura de rojo suave. Debido a reacciones de oxidación que ocurren durante la incineración, los compuestos obtenidos en las cenizas no están en la misma forma que en la leche. Por ejemplo, las cenizas tienen reacción alcalina y leche tiene reacción ácida. El fósforo se describe como anhídrido

fosfórico (P2 05), mientras que en la leche se encuentra como fosfatos, fosfatos orgánicos de la caseína y fosfatidos tales como la lecitina.

 

Un resumen de los minerales más importantes en cuanto a cantidad se refiere, (en la ceniza), se representa a continuación:

 

Mineral %

 

K2 O 25,02

 

P2O5 24,29

 

CaO 20,00

 

Cl 14,28

 

Na2O 10,01

 

Importancia Industrial.

 

La presencia de calcio (Ca) es fundamental para producir la coagulación de la leche mediante el cuajo. En Ca y el P forman el fosfato de calcio (Ca3 (PO4)2) en la leche, esta sal disminuye solubilidad a medida que aumenta la temperatura, hasta que a temperaturas altas comienza a participar. Por esta razón, leches sobrecalentadas o sobre pasteurizadas producen coagulaciones defectuosas. Se ha indicado también precipitación del fosfato de calcio tiene a producir un ph. Cuando este cambio se produce por calentamiento, esta parcial acidificación se ve carbónico, de manera que la reacción de la leche permanece igual después de ser pasteurizada.

 

Aumentos moderados de temperaturas producen incorporación de fosfato de calcio a la fase micelar de la caseína con la cual aumenta la estabilidad del sistema. Por otra parte una disminución de la temperatura solubiliza al fosfato a l fosfato de calcio lo cual tiene a una digresión de la micela. La leche contiene calcio en una concentración 30 mM de los cuales 1/3 es soluble y los 2/3 restantes se encuentran unidos a caseína.

Constituyentes minerales menores.

 

Estos constituyentes son hierro, cobre, zinc, yodo y manganeso, que son importantes desde el punto de vista fisiológico y nutricional. Además, el hierro y el cobre son importantes como catalizadores de reacciones de oxidación de la grasa de la leche.

 

Otros elementos tales como boro, plomo, estaño, titanio, vanadio y otros , se encuentran presentes en la leche solo en trazas.

 

Las proteínas de la leche aumentan la solubilización de los metales por secuestro de ión metálico; así, por ejemplo, el hierro y cobre (insolubles en agua) son solubilizados por la caseína y ello explica la corrosión y subsiguientes reacciones de oxidación de la grasa de la leche.

 

Vitaminas

 

La leche contiene todas las vitaminas conocidas, aunque algunas de ellas están solo en trazas. Las vitaminas se pueden clasificar como:

 

liposolubles: A,D,E, y K que son constituyentes principal de la dieta y varían de acuerdo con la estación del año.

Hidrosolubles: B y C que son producto de la acción de los microorganismos del rumen de la vaca luego no están sujetos a variaciones estaciónales.

 

Las vitaminas de la leche son susceptibles a destruirse por diversos factores: tratamientos térmicos, acción de la luz, oxidaciones, etc. Por estas razones, cuando se hace agregado de vitaminas a la leche es fundamental establecer un correcto control de la cantidad que quede en la leche después de los

 

tratamientos.

 

Algunas de las vitaminas de la leche presentan una propiedad altamente favorable para la industria, tal es el poder antioxidante que exhiben la vitamina A procaroteno, vitamina C y vitamina E, o tocoferol. Este poder antioxidante contribuye a proteger la grasa de la leche de oxidaciones.

Enzimas.

 

Las enzimas son sustancias orgánicas complejas de naturaleza proteica, capaces de iniciar reacciones químicas y que permanecen sin cambiar una vez que a ocurrido su acción. La acción de las enzimas es especifica, por ejemplo, las lipasas actúan solamente sobre la grasa las porretazas solo sobre las proteínas. Además, las enzimas tienen un pH y temperatura de acción. Así, por ejemplo, el cuajo usado en la elaboración de quesos es una enzima que tiene una temperatura optima de acción en los 40 − 42 grados centígrados.

 

Algunas de las enzimas más importantes en la leche son: Lipasas

Es una enzima que produce la hidrólisis de la grasa y es una de las causas responsables del sabor rancio de la leche, producido por la liberación de ácido butílico. La lipasa original de la leche es termosensible. Se destruye con pasteurización a baja temperatura mientras que las lipasas producidas por diferentes bacterias (pseudomonas, alcalígenes y bacilus, especialmente), son bastante termo−resistentes y se destruirán solamente con una pasteurización a alta temperatura. Por esta razón, es muy importante

que los recuentos de microorganismos psicrofilos en la leche cruda se mantenga tan bajos como sea posible.

Acción lipolitica de la lipasa.

Peroxidasa.

 

Es una enzima oxidante, capaz de liberar oxigeno del peroxido de hidrógeno. Ella se destruye a temperaturas superiores alas usadas en la pasteurización. Antiguamente cuando las temperaturas de pasteurización eran superiores, fue utilizada en el control de la pasteurización.

 

Catalasa.

 

Esta enzima reacciona con el agua oxigenada o peroxido de hidrógeno liberando agua y oxigeno. Los leucocitos poseen catalasa lo que a sido aprovechado para detectar leches de vas mastiticas mediante pruebas que usan agua oxigenada. El volumen de oxigeno producido es proporcional a la cantidad de leucocitos presentes. Para los efectos de esa prueba existen tablas que relacionan ambos factores. Las bacterias también producen catalasa por lo que esta prueba mastitis no puede usarse en leches muy contaminadas ya que los resultados positivos pueden deberse a catalasa bacteriana y no a catalasa de los leucocitos

Fosfatasa.

 

Es ampliamente usada en la industria para controlar la pasteurización de la leche y se basa en la liberación fenol de compuestos fosforados. El fenilfosfatodisodico en presenciad e fosfatasa libera fenol, que es detectado mediante reacciones calorimétricas.