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Fundación H. A. Barceló – Facultad de Medicina 2do. AÑO

Docentes

Dra. Susana Carnevali de Falke

Dra. Maria Claudia Degrossi

Módulo 8: Leche y productos lácteos Lección 2: La leche (parte II)

Bromatología y Tecnología de Alimentos

Do. año Bromatología y Tecnología de Alimentos Módulo 8‐Lección 2

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Competencias a desarrollar en este Módulo

Luego de la lectura y realización de las actividades de este módulo, el alumno:

• Analiza la definición de leche del CAA.

• Comprende la estructura de la leche e identifica la función que cumple cada uno de

sus componentes en ella.

• Identifica los factores que afectan la composición de la leche.

• Establece las diferencias en la composición de las leches de distintos orígenes.

• Distingue las propiedades de las proteínas del suero y las caseínas y las funciones

que cumple cada fracción en la leche y sus derivados.

• Reconoce la importancia de las enzimas de la leche.

• Identifica los compuestos que determinan el flavor de la leche y sus derivados.

• Analiza los métodos de elaboración de los distintos tipos de leches (en polvo,

condensada, etc.).

• Identifica las etapas de la producción de distintos productos lácteos (yogur, crema,

manteca y queso).

• Describe la estructura coloidal de la crema y la manteca.

• Conoce y justifica las Buenas Prácticas de Elaboración aplicadas a la producción de

lácteos.

• Describe las principales causas de pérdida de calidad de los productos lácteos.

Condiciones de aprobación del presente módulo • Participación en el Foro de cada lección del Módulo 8.

Ejes temáticos Tipos de leches Elaboración de yogur

Composición y estructura de la leche Elaboración de queso

Factores que afectan su composición Elaboración de crema y manteca

Proteínas del suero y caseínas Estructura coloidal de la crema y manteca

Enzimas de la leche Buenas Prácticas de Elaboración

Flavor de la leche Causas de la pérdida de calidad de lácteos


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Marco Teórico del Módulo 8 Lección 2: La leche (parte II) 1- Composición química

Recordemos, de la Lección 1, que el CAA define la leche como “el producto

obtenido por el ordeño total e ininterrumpido, en condiciones de higiene, de la vaca

lechera en buen estado de salud y alimentación, proveniente de tambos inscriptos y

habilitados por la Autoridad Sanitaria Bromatológica Jurisdiccional y sin aditivos…”

Cada especie produce un tipo de leche que es el único alimento que consume su

cría y, por ende, debe cubrir todos sus requerimientos nutricionales en esa etapa de la

vida. Por ello es que cada especie animal produce diferentes tipos de leche, con distinta

composición tal como se puede observar en la Tabla 1 (1-6).

Tabla 1: Composición de la leche de distintas especies animales

Especie Extracto seco total

% de Agua

Materia grasa Lactosa Sales

Materia Nitrogenada

Total

Humana 11,7% 88,3% 3,5% 6,5% 0,2% 1,5% Vaca 12,5% 87,5% 3,5% 4,7% 0,8% 3,5% Oveja 19,1% 80,9% 7,5% 4,5% 1,1% 6,0% Cabra 13,6% 86,4% 4,3% 4,5% 0,8% 4,0% Cerda 18,3% 81,7% 6,0% 5,4% 0,9% 6,0% Búfala 17,8% 82,2% 7,5% 4,7% 0,8% 4,8% Yegua 10,0% 90,0% 1,5% 5,9% 0,4% 2,2% Burra 10,0% 90,0% 1,5% 6,2% 0,5% 1,8% Rena 31,9% 68,1% 17,5% 2,5% 1,5% 10,4%

Fennema, O.R. Química de los Alimentos. Ed. Acribia, Zaragoza, España (2008)

Actividad 1 Analice la Tabla 1, señalando:

- ¿Qué representa el extracto seco total?

- ¿Qué representa la materia nitrogenada total?

- ¿Qué fracción o fracciones presentan mayor variabilidad entre las distintas

especies? ¿Y entre la leche humana y la de vaca? Justifique.


4

Ya hemos señalado que la composición de la leche varía considerablemente con

la raza de la vaca, el estado de lactancia, alimento que recibe el animal, época del año y

muchos otros factores. Aún así, algunas de las relaciones entre los componentes son muy

estables y pueden ser utilizados para indicar si ha ocurrido alguna adulteración en su

composición.

Figura 1: Composición de la leche de vaca

El CAA en el Artículo 555 - (Res Conj. SPyRS y SAGPA N° 33/2006 y N°

563/2006) señala que la leche destinada a ser consumida como tal o la destinada a la

elaboración de leches y productos lácteos, deberá presentar las características físicas y

químicas presentadas en la Tabla 2.

Tabla 2: Características físicas y químicas exigidas por el CAA

Requisito Valores aceptados

Densidad a 15ºC 1,028 a 1,034 Materia grasa Mínimo 3,0 g/100cm3

Extracto Seco No Graso Mínimo 8,2 g/100g. Acidez

(g. ácido láctico / 100cm3) 0,14 a 0,18

(g. Ácido láctico/100cm3) Descenso crioscópico Máximo - 0,512 ºC

Proteínas Totales (N x 6,38) Mínimo 2,9 g./ 100g.


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La densidad mencionada (entre 1.028 y 1.034 g/cm3) es para una leche entera,

pues la leche descremada está por encima de esos valores (alrededor de 1.036 g/cm3).

El CAA también señala que se consideran leches no aptas para ser consumidas

como tal o para ser destinadas a la elaboración de leche y productos lácteos, debiendo

ser decomisadas cuando se verifique una o más de las siguientes condiciones (sólo se

indican algunos de los puntos):

1. Presenten caracteres sensoriales anormales.

2. Hayan sido obtenidas de animales cansados, desnutridos, mal alimentados,

clínicamente enfermos, tratados con medicamentos veterinarios no autorizados o que

pasen a la leche, o manipulados por personas afectadas de enfermedades infecto-

contagiosas.

3. Contengan calostro, sangre o hubieren sido obtenidas en el período comprendido entre

los 12 días anteriores y los 10 días subsiguientes a la parición.

4. Contengan metales tóxicos, sustancias tóxicas y/o toxinas microbianas en cantidades

superiores a las permitidas por el presente Código.

5. Contengan aflatoxina M1 en cantidad superior a 0.5 microgramos / litro.

6. Sometidas a la prueba de azul de metileno presentaren un tiempo de decoloración

menor de 1 hora.

7. Contengan sustancias conservadoras y/o neutralizantes de cualquier naturaleza.

8. No permitan el desarrollo de flora láctica.

9. Coagulen por ebullición.

10. Precipiten al ser mezcladas con igual volumen de etanol 70 % v/v.

Actividad 2 Analice la Tabla 2, señalando:

- ¿Cómo afectará el aguado de la leche entera, uno de los fraudes más

comunes, el valor de la densidad y el de la acidez?

- ¿Qué representa el descenso crioscópico de la leche? ¿Qué componentes de

la leche lo determinan? ¿Cómo lo afecta el aguado?


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En el Artículo 556bis - (Res 2270, 14.9.83) señala: "Se prohíbe en todo el país

la venta al público de Leche cruda. En aquellas localidades donde no pueda

abastecerse total o parcialmente a la población de leche pasteurizada y/o

sometida a tratamiento térmico autorizado, las autoridades locales deberán

solicitar a la autoridad sanitaria provincial la autorización correspondiente

para su venta. La leche cruda que se expenda bajo esta autorización deberá presentar las características físicas y químicas establecidas en el Artículo

555.

2- Estructura fisicoquímica de la Leche

Si se observase una gota de leche a simple vista sólo se apreciaría un líquido

uniforme y bastante turbio, lo que indicaría que no todos sus componentes están en

disolución. Al colocar dicha gota en el microscopio, con una resolución de 1000x, se

observaría un líquido todavía turbio en el que flotan pequeñas esferas de tamaño

heterogéneo; son las gotitas (glóbulos) de grasa que se encuentran en suspensión, de

diámetro variable. Si se aumentase más la resolución del microscopio (10.000x o más) se

vería un líquido transparente, el suero (con las sustancias en disolución), en el que

flotarían otras esferas, más pequeñas: las micelas caseínicas, y trozos de las gotitas de

grasa que no cabrían en el campo óptico (Figura 2) (1-6).

Actividad 3 Investigue:

- ¿Qué es el calostro?

- ¿Qué es la aflatoxina M1?

- ¿En qué consiste la prueba del azul de metileno?

- ¿Por qué es importante que la leche permita el desarrollo de flora láctica? - ¿Por qué es importante que no coagulen por ebullición? - ¿En qué consiste la prueba de coagulación con alcohol?


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Figura 2: Estructura de la leche

1X

Líquido opaco

1000X

Emulsión (grasa)

10.000X

Suspensión (caseína)

Glóbulos grasa

Glóbulos grasa

Micelas proteicas

Fuente: Adaptado de http://www.foodsci.uoguelph.ca/

Por lo tanto podemos afirmar que la leche es un producto nutritivo complejo que

posee más de 100 sustancias que se encuentran ya sea en solución, suspensión o

emulsión en agua (1-4).

• Sistema solución: Formado por el suero, compuesto principalmente por agua,

lactosa, minerales (Ca; Mg, K, Na, Cl, fosfatos, sulfatos y bicarbonatos), ácidos

orgánicos (citrato, formiato, acetato, lactato, etc.), vitaminas (Complejo B, vitamina C),

proteínas (trazas de caseínas trazas, β-lactoglobulina, α-lactoalbúmina,

seroalbúmina, inmunoglobulinas y otras como lactoferrina y transferrina), compuestos

nitrogenados no proteicos (urea, aminoácidos libres, péptidos, y numerosas enzimas

en cantidades trazas).

• Sistema emulsión: Formado por los glóbulos de grasa. En su parte interior

contienen glicéridos (esencialmente triglicéridos), ácidos grasos libres, colesterol,

carotenoides y vitaminas liposolubles. Están rodeados por una membrana constituida

por proteínas, fosfolípidos, cerebrósidos, colesterol y cantidades trazas de enzimas.


8

• Sistema suspensión: Formado por las micelas de caseína. Éstas se componen de

proteínas denominadas caseínas y minerales (calcio, fosfatos y otros como Mg, Na,

Zn, etc.).

En la Figura 3 se resume la información presentada sobre los distintos componentes

de la leche.

Figura 3: Componentes de la leche

Fuente: http://www.ugrj.org.mx/


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3- Características de los componentes principales

3.1- Lactosa

La lactosa es el único glúcido libre que existe en cantidades importantes en todas

las leches; es también el componente más abundante, el más simple y el más constante

en proporción. Suele encontrarse en concentraciones comprendidas entre 45-50 g/litro.

Se considera como el componente más lábil frente a la acción microbiana, ya que es un

buen sustrato para las bacterias que la transforman en ácido láctico.

Recordemos que químicamente es un disacárido formado por un resto de D-

glucosa y otro de D-galactosa unidos por un enlace β-1-4-glicosídico (Figura 4). Como

mencionamos previamente, la lactosa aparece en dos formas isoméricas: α y β-lactosa

que difieren en sus propiedades físicas (rotación específica, punto de fusión,

higroscopicidad y poder edulcorante fundamentalmente). En la leche en polvo y en los

lactosueros la lactosa se encuentra en estado amorfo; es una forma estable siempre que

no haya más del 8 % de agua, ya que en este caso las moléculas presentan una

movilidad suficiente para orientarse y poder cristalizar; esta forma de lactosa aparece

cuando se produce una deshidratación brusca y un aumento de la viscosidad tan rápido

que no permite la cristalización; en este caso, la lactosa queda de la misma forma en la

que estaba en la disolución. La lactosa amorfa es muy higroscópica, mientras que las

formas cristalinas se caracterizan por su baja higroscopicidad.

Figura 4: Estructura química de la lactosa

Fuente: http://bifi.unizar.es/


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• Poder Edulcorante La lactosa tiene un sabor dulce débil; su bajo poder edulcorante es seis veces

menor que el de la sacarosa. En parte, su sabor dulce queda enmascarado en la leche

por las caseínas.

• Cristalización La cristalización de la lactosa tiene gran importancia práctica no sólo porque la

obtención de este azúcar se realiza mediante su cristalización, sino porque puede

cristalizar en determinados productos lácteos como es el caso de los helados, leche

condensada y dulce de leche, apareciendo la típica “arenosidad” indeseable. En general,

esto ocurre cuando la leche se concentra a un tercio de su volumen, se agregan

sustancias solubles como la sacarosa y luego se refrigera.

Las condiciones de cristalización influyen en la forma de los cristales, siendo la

lactosa un claro ejemplo de polimorfismo cristalino. La cristalización forzada y rápida da

lugar a pequeños prismas paralelepipédicos, mientras que la cristalización lenta permite

observar formas variadas: pirámides y prismas de gran tamaño cuya complejidad resulta

de la velocidad de crecimiento, que no es la misma para las diferentes caras. La forma

cristalina alfa hidratada es la responsable de estos cristales y de la típica “arenosidad” la

cual aparece cuando los cristales tienen una longitud superior a 0,03 mm.

Algunas sustancias impiden o retrasan la cristalización al ser absorbidas en los

núcleos de cristalización; este efecto puede manifestarse aún en pequeñas dosis. Un

ejemplo es la riboflavina, que a una concentración de 0,25 mg/100 g impide la

cristalización. Los agentes tensioactivos (emulsionantes) ejercen un efecto semejante.

Además, como consecuencia de la presencia de estos inhibidores, los cristales de lactosa

no pueden crecer igual en todas sus caras, lo cual justifica el aumento de su característica

irregularidad (1-6).

• Lactosa Amorfa

La eliminación rápida del agua en determinadas condiciones de secado, provoca la

formación de lactosa amorfa. Se trata en realidad de soluciones extremadamente

concentradas, que contienen las dos formas, alfa y beta en proporciones variables. Su

tensión de vapor, en las condiciones habituales, no se encuentra en equilibrio con la del

aire; por ello los productos con lactosa en este estado son fuertemente higroscópicos. Es


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el caso de las leches en polvo obtenidas por los métodos corrientes, donde al contacto

con el aire húmedo, las partículas tienden a aglutinarse y durante la disolución se forman

grumos. Se puede obtener un producto no higroscópico y más soluble, favoreciendo la

cristalización de la lactosa mediante la humidificación del polvo, seguida de una nueva

desecación simplificada, de forma que no se destruya su estado cristalino, es el llamado

proceso de “instantáneizado”.

• Solubilidad Debe destacarse que es un azúcar poco soluble: unas 10 veces menos que la

sacarosa. Sin bien aumenta la solubilidad con el calentamiento, no se pueden obtener

jarabes espesos ni confituras estables a la temperatura ordinaria.

• Propiedades reductoras Al poseer un grupo aldehído libre, la lactosa es un azúcar reductor, por lo que

puede reaccionar con sustancias nitrogenadas desencadenando las reacciones de

Maillard y conduciendo a la formación de compuestos coloreados (melanoidinas) y olores

característicos. Estos cambios son deseables en algunos derivados lácteos (como el

dulce de leche) pero no en otros, como en la leche condensada.

• Adsorción de sustancias de bajo peso molecular Esta característica justifica el poder de la lactosa para fijar aromas. Se realiza

mediante el establecimiento de puentes de hidrógeno y uniones van der Waals entre la

lactosa y los compuestos volátiles. La adsorción y desorción dependen de las

proporciones y estructura química de las sustancias. Los alcoholes se adsorben

fácilmente, luego los ésteres, las cetonas y los compuestos de carácter aromático.

• Hidrólisis La lactosa es uno de los azúcares más estables. Su hidrólisis química se realiza

en medio ácido y a alta temperatura, tratamientos muy severos que presentan importantes

problemas tecnológicos y por ello no se lleva a cabo a nivel industrial. Sin embargo, la

hidrólisis enzimática de la lactosa es un proceso de gran interés tecnológico ya que los

compuestos resultantes son fácilmente fermentables y absorbidos por el intestino humano

(1-6).


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La β-galactosidasa o lactasa es la principal enzima responsable de esta hidrólisis.

Se encuentra en pequeñas cantidades en la leche, en las glándulas intestinales a nivel del

yeyuno y puede ser producida por algunas levaduras, bacterias y mohos: Kluyveromyces

fragilis y lactis, Aspegillus niger, Rhizopus oryzae, Bacillus stearothermophilus y las

bacterias lácticas. Estos microorganismos se usan a nivel industrial para la obtención de

esta enzima.

Tiene numerosas aplicaciones industriales como la preparación de productos

lácteos pobres en lactosa para personas con deficiencias de lactasa (intolerancia a la

lactosa, ya mencionada), prehidrólisis de lactosa para acelerar la producción de ácido y la

maduración del queso, prevención de la cristalización de lactosa en helados, leches

concentradas y dulce de leche, reducción de la higroscopicidad en productos lácteos

deshidratados y modificación de las propiedades funcionales de la lactosa para aumentar

su uso en productos lácteos.

• Degradación de la lactosa por el calor Entre 110 °C y 130 °C la lactosa pura pierde su agua de cristalización, más allá de

los 150 °C amarillea y hacia los 175 °C se oscurece y carameliza, aunque es difícil llegar

a esta temperatura en la industria láctea.

Al calentar la leche el oscurecimiento sobreviene a temperaturas más bajas. La

leche esterilizada 20 minutos a 120 °C (en autoclave) se muestra coloreada; además

aparece el llamado “sabor cocido”, que no es el del caramelo. Antes de la aparición del

oscurecimiento se forma un complejo entre la caseína y la lactosa (por ejemplo, por

calentamiento durante 1 hora a 97 °C); a más alta temperatura este complejo se destruye

y aparece el oscurecimiento p.ej., durante 10’ a 120 °C (reacción de Maillard).

Un compuesto que aparece en la leche tratada por el calor es la lactulosa

(galactosa + fructosa) que puede usarse como índice de calentamiento de la leche. Así, el

Actividad 4 ¿Qué es la intolerancia a la lactosa? ¿Por qué se produce? ¿Qué alimentos se

toleran mejor?


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contenido en lactulosa puede diferenciar entre leches pasterizada y esterilizada. La

lactulosa es algo más dulce y más soluble que la lactosa; se considera que estimula el

crecimiento de Lactobacillus bifidus y, por lo tanto, es beneficiosa para dietas infantiles.

• Fermentación

Son muchos los microorganismos que metabolizan la lactosa como sustrato y la

utilizan, dando lugar a compuestos de menor peso molecular. Las fermentaciones que

producen ácido láctico son las más importantes para la industria láctea, pero también es

la causa del deterioro de leches conservadas inadecuadamente a temperatura ambiente:

el ácido formado hace que la leche se corte.

Hay otras fermentaciones de la lactosa, como la propiónica que es llevada a cabo

por acción de las bacterias del género Propionibacterium que fermentan el ácido láctico a

ácido propiónico, ácido acético, CO2 y agua. Esta fermentación es típica de algunos tipos

de quesos, como el Gruyere, siendo el proceso responsable de la aparición de los típicos

“ojos”. Otro ejemplo es la fermentación butírica que es producida a partir de la lactosa o

del ácido láctico con formación de ácido butírico y gas. Es característica de las bacterias

del género Clostridium y genera olores pútridos y desagradables.

3.2- Lípidos

De todos los componentes de la leche, la fracción que varía más es la formada por

las grasas, oscilando su concentración entre 3,2 y 6 %. Fundamentalmente, la raza del

animal, la época del año, la zona geográfica y las prácticas ganaderas son los factores

que más influyen en la concentración lipídica de la leche. A pesar de las variaciones se

pueden extraer algunas conclusiones generales; así, los lípidos apolares constituyen en

torno al 98,5 % del total y los polares, el 1,5 % restante. En lo que se refiere a la

Actividad 5 Compare las propiedades de la lactosa con las de la sacarosa. Elabore un texto

breve.


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composición en ácidos grasos, se han identificado más de 150, de los cuales los

mayoritarios son, en la grasa de la leche de vaca, los ácidos butírico, mirístico, palmítico,

esteárico y oleico. En torno al 60 % son saturados, el 35 % son monoinsaturados y el 5 %

poliinsaturados.

La grasa de leche también se denomina grasa butírica, por el elevado

contenido en ácido butírico, que prácticamente sólo se encuentra en este

alimento y es un componente característico de los productos lácteos como

la manteca.

Los triglicéridos son los componentes mayoritarios de la leche de todas las

especies estudiadas, constituyendo más del 95 % del total de los lípidos. Siempre van

acompañados de pequeñas cantidades de di y monoglicéridos, colesterol libre y sus

ésteres, ácidos grasos libres y fosfolípidos, así como glicolípidos y otros componentes

minoritarios como vitaminas liposolubles.

La materia grasa se encuentra dispersa en la leche en forma de “glóbulos grasos”

de forma esférica visibles al microscopio, de un diámetro de 1,5-10 μm (término medio: 3-

5 μm) dependiendo de la especie y de las razas. El origen de los glóbulos grasos se sitúa

en las vesículas del retículo endoplásmico de las células del epitelio mamario que se

cargan de triglicéridos. Tras su formación, las gotas de grasa van creciendo al unirse unas

con otras, migran a la superficie de la célula y de allí pasan a la luz alveolar. En el interior

del glóbulo graso los triglicéridos se distribuyen de tal forma que los insaturados se sitúan

en el centro de la gota de grasa mientras que los saturados se disponen en la periferia. La

membrana del glóbulo graso actúa como barrera protectora impidiendo que los glóbulos

grasos floculen y se fundan. Al mismo tiempo protege la grasa de la acción enzimática de

las lipasas. Todas las interacciones entre la grasa y el suero se producen a través de ella.

La superficie total de membrana es grande (80 m2 en un litro) y contiene además

sustancias reactivas y enzimas.

Mediante microfotografías electrónicas se ha podido observar que la membrana

del glóbulo graso deriva en gran parte de la membrana externa (plasmalema) de la

porción apical celular y de la correspondiente a las vesículas de Golgi. Su composición

corresponde, por tanto, a la de las membranas biológicas, pero los estudios realizados


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con microscopio electrónico han demostrado una considerable redistribución de los

componentes inmediatamente después de su formación.

La integridad de los glóbulos grasos determina la estabilidad de la materia grasa

en la leche. Cualquier alteración de la membrana favorece la aproximación y la

coalescencia de los glóbulos que ascienden a la superficie de la leche mucho más de

rápido que los glóbulos aislados (separación de la crema o cremado). Si se rompe la

membrana y el glóbulo pierde su individualidad, la unión de los glóbulos se hace

irreversible y la emulsión pierde su estabilidad. Los cristales producidos durante la

congelación de la leche puede producir la ruptura de la emulsión al descongelarla (1-6).

3.2.1- Autoaglutinación

Cuando la leche cruda se mantiene a temperaturas de refrigeración se observa

una separación rápida de la crema. Este hecho se debe a la formación de grandes

agregados de glóbulos grasos, a veces de tamaño superior a 1 mm, pudiendo contener

hasta un millón de glóbulos y entre 10-60 % de grasa (volumen en volumen, v/v). Los

agregados son de forma y tamaño irregular; a baja temperatura son voluminosos y firmes

porque retienen suero en su interior; la línea de crema que se obtiene es gruesa. A mayor

temperatura, los agregados son más pequeños y compactos.

El principal agente responsable de esta aglutinación es una inmunoglobulina (IgM)

procedente del calostro o de la leche. La IgM es una molécula grande (900.000 Daltons)

que posee 10 puntos activos por los que puede unirse a otras moléculas. Debido a su

tamaño puede actuar como puente de unión entre partículas a pesar de las repulsiones

electrostáticas, posibles de surgir a corta distancia entre varias moléculas. Se adsorbe a

la superficie de los glóbulos grasos uniendo unos con otros y causando su agregación;

por ello, esta proteína se conoce con el nombre de aglutinina. La adsorción de la

aglutinina a la superficie de los glóbulos se produce cuando éstos están en estado sólido

o semisólido, es decir, a bajas temperaturas, pero no cuando la grasa está en estado

líquido, es decir, a altas temperaturas, debido a la desnaturalización proteica. El pH

influye en la aglutinación ya que la acidificación de la leche lleva consigo un descenso de

las cargas negativas de las membranas, lo que favorece la aglutinación. Otro factor a

tener en cuenta es el tamaño del glóbulo; cuanto más pequeño es el glóbulo, mayor es el

área superficial y, por lo tanto, se necesita más aglutinina para provocar la unión de los


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glóbulos que cuando éstos son grandes. Es por este motivo que la leche se somete a un

proceso de homogeneización que produce la formación de glóbulos más pequeños.

Desarrollaremos este proceso más adelante en este Módulo (1-6).

Figura 5: Cremado de la leche cruda

3.2.2- Fusión y cristalización

La cristalización de la grasa de la leche tiene una gran importancia práctica ya que

de ella dependen en gran parte la estabilidad de los glóbulos grasos y la consistencia de

los productos como la crema batida y la manteca. Es un fenómeno muy complejo debido

a la cantidad y variedad de triglicéridos que la componen. En términos generales, la grasa

de la leche es líquida por encima de los 40 °C. A temperatura de refrigeración hay una

mezcla de cristales y grasa fundida.

Es importante tener en cuenta que la cristalización de la grasa de la leche se

comporta de una forma diferente a la de la misma grasa fuera del glóbulo graso, ya que la

estructura globular limita el tamaño de los cristales. Además, la protección que ejerce el

glóbulo graso hace que sea necesario un enfriamiento superior para iniciar la

cristalización. El proceso de cristalización comienza a nivel de la membrana del glóbulo

graso, que actuaría como núcleo del proceso. A partir de ese momento, se forman

Leche cruda Leche cruda en reposo en

frío

Leche homogeneizada

en reposo en frío


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pequeños cristales en forma de aguja que poco a poco van aumentando de tamaño

formándose una red aleatoria que da al glóbulo una estructura firme.

3.2.3- Principales alteraciones que afectan a los lípidos

1- Lipólisis La hidrólisis de los triglicéridos provoca el aumento de la fracción de ácidos grasos

libres, confiriendo a los productos lácteos un sabor rancio o jabonoso; los ácidos de C-4 a

C-12 son los principales responsables de este sabor.

La leche posee una lipasa endógena; su temperatura óptima de actividad es de 37

°C y su pH óptimo se sitúa en torno a 8; su actividad se ve estimulada por la presencia de

iones calcio. Es una enzima muy activa, pero su acción se ve limitada por diferentes

factores:

El pH de la leche (6,7) se desvía del óptimo de actuación.

La temperatura de la leche (refrigeración) es siempre inferior a la óptima de la lipasa.

Esta en gran parte unida a las micelas de la caseína, por lo que disminuye la

concentración de enzima libre y, por lo tanto, su actividad.

La membrana del glóbulo graso protege a los triglicéridos del ataque enzimático ya

que la enzima no puede atravesarla con facilidad.

La lipasa es inestable, perdiendo lentamente su actividad, la inestabilidad es mayor a

medida que aumenta la temperatura y desciende el pH. La enzima se inactiva con el

calentamiento a 75 °C durante 20 segundos, condiciones muy próximas a las de

pasterización.

Además de la lipasa endógena, pueden existir otras enzimas de origen microbiano.

Normalmente son lipasas extracelulares producidas por bacterias psicrótrofas, del género

Pseudomonas y la familia Enterobacteriaceae, principalmente. Estas lipasas actúan

óptimamente a pH alcalino y a temperaturas de 40-50 °C. Son muy estables térmicamente

e incluso algunas resisten tratamientos UAT (1-6).

Cabe decir que el fenómeno lipolítico no siempre es perjudicial ya que

algunos tipos de quesos (queso Azul, Cheddar o Gouda) deben su sabor, en

parte, a la presencia de ácidos grasos libres.


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2- Autooxidación El proceso de autooxidación de la grasa es una reacción química que afecta a los

ácidos grasos insaturados libres o esterificados. Esta reacción, como vimos, es

dependiente del oxígeno y está catalizada por la luz, el calor y metales como Fe y Cu. Los

principales productos de la reacción (hidroperóxidos) carecen de aroma pero son

inestables y se degradan formando numerosas sustancias, especialmente aldehídos,

cetonas, algunos alcoholes y ácidos. Los aromas extraños resultantes se conocen

comúnmente como a rancio.

La autooxidación de la grasa láctea se inicia en los fosfolípidos ya que son más

ricos en ácidos grasos insaturados y, además, están en contacto con el catalizador

principal: el cobre. El papel del cobre es crucial y depende de su concentración en la

membrana del glóbulo graso (en torno a 10 μg / 100 g de glóbulos grasos). La cantidad de

cobre presente de forma natural (cobre natural) en la leche puede verse aumentada por la

presencia de cobre procedente de contaminaciones a partir de la superficie de la ubre, del

equipo de ordeño y procesado y del agua (cobre añadido); este cobre añadido es más

activo como catalizador que el natural.

La oxidación de la grasa también puede ser inducida por la luz, sobre todo la de

longitud de onda corta (U.V.); así, la exposición directa a la luz solar desarrolla en la leche

sabor a rancio en tan sólo 12 h. (1-6).

3.3- Sustancias nitrogenadas

Los compuestos nitrogenados más importantes de la leche, tanto desde un punto

de vista cuantitativo como cualitativo, son las proteínas. Su importancia deriva de diversos

hechos. Su papel fundamental es, lógicamente, nutritivo, ya que tienen que cubrir las

necesidades en aminoácidos al lactante. Igual de importante para la vida del lactante es el

carácter inmunitario de algunas proteínas (inmunoglobulinas) contenidas en la leche, y

sobre todo, en el calostro (hasta el 10 % del calostro en peso pueden ser

inmunoglobulinas) las cuales le confieren inmunidad pasiva.

También hay que destacar las propiedades fisicoquímicas de las proteínas lácteas

que permiten la aplicación de operaciones tecnológicas como esterilización,


19

concentración, etc., sin que se modifiquen de forma notable ni el valor nutritivo ni las

propiedades sensoriales de la leche.

En torno al 95 % del nitrógeno de la leche está en forma proteica y se las clasifica

en dos grandes grupos: las caseínas (las más abundantes) y las proteínas del suero.

Las cuatro caseínas (αs1, αs2, β y κ) poseen una estructura primaria diferente y

bien conocida, mientras que la γ surge de la hidrólisis de la β-caseína por acción de la

plasmina.

De entre el gran número de proteínas del suero existentes caben destacarse la α-

lactoalbúmina y la β-lactoglobulina. Esta última no se encuentra en la leche materna,

considerándosela responsable, al menos en parte, de los cuadros de alergia que causa,

especialmente en niños.

Desde el punto de vista tecnológico las diferencias más destacables entre estos dos

grupos de proteínas son:

• Su distinta solubilidad a pH 4,6: las proteínas del suero son solubles y las caseínas

no (ese pH es el punto isoeléctrico de estas últimas). Merced a esta última

característica se fabrica, por ejemplo yogur, y pueden separarse fácilmente ambas

especies proteicas.

• La capacidad de algunas proteasas para coagular las caseínas y formar un gel (base

de la industria quesera) mientras que las proteínas del suero no son sensibles a esas

enzimas.

• La termorresistencia de las caseínas, que permite la esterilización de la leche sin que

gelifique. Las proteínas del suero se desnaturalizan por la acción del calor.

Otras diferencias son:

Actividad 6 ¿En qué se basa esta clasificación de las proteínas de la leche?


20

• El fósforo de las caseínas está en forma de residuos de ácido ortofosfórico unidos

mediante enlaces éster con el –OH de los residuos de serina. El número de

moléculas de fósforo varía de unas caseínas a otras. La αs1 contiene habitualmente 8

residuos fosfato y, a veces, 9; la αs2 de 10 a 13; la β, 5 y pocas veces 4 y la κ

generalmente 1, ocasionalmente 2 y muy raramente 3.

• Por lo que respecta al contenido en azufre, todo él se encuentra en forma de

metionina en la αs2 y κ), además de los residuos de metionina correspondientes, se

encuentran dos residuos de cisteína por molécula. La presencia de estos residuos,

con grupos –SH que pueden estar libres, es muy importante, ya que permite la unión

de estas proteínas con otras mediante enlaces disulfuro.

• Todas las caseínas se sintetizan en la glándula mamaria, mientras que algunas

proteínas del suero (por ejemplo, inmunoglobulinas, transferrina y seroalbúminas)

llegan a la leche procedentes del plasma sanguíneo y otras son de origen mamario

(α-lactoalbúmina, β-lactoglobulina, lactoferrina).

• Las caseínas forman partículas coloidales (las micelas), mientras que las proteínas

del suero se encuentran disueltas en la fase acuosa de la leche.

3.3.1- Estructura de las caseínas Todas las caseínas contienen una cantidad elevada de aminoácidos apolares, por

lo que sería esperable una reducida solubilidad en agua, pero la relativa abundancia de

grupos fosfatos, la escasez de azufre y la presencia de un grupo carbohidrato, muy polar,

en un número elevado de moléculas de κ-caseína hacen que estas últimas proteínas

tengan una más que aceptable afinidad por el agua (1-6).

Las caseínas son ricas en prolina. La αs1 contiene 17 residuos, la αs2 10, la β 35 y

la κ 20. La presencia de este aminoácido en la cadena polipeptídica de una proteína

ocasiona un cambio en el ángulo de giro del enlace peptídico porque el grupo amino de la

prolina es secundario. Los acomodamientos que se producen en la cadena aminoacídica

impiden que se relacionen estéricamente los residuos aminoacídicos próximos para

formar las estructuras secundarias típicas de las proteínas (α-hélice, láminas β, etc.). Por

tanto, las caseínas, dada su riqueza en prolina, se caracterizan por poseer amplias zonas

desorganizadas (ovillo al azar).

Esta desorganización tiene consecuencias interesantes:


21

• Son más fácilmente degradables que las proteínas globulares en estado nativo. Es

decir, las caseínas se digieren con más facilidad, hecho fundamental para el lactante,

aunque también tiene importancia tecnológica, singularmente en el queso, ya que los

fenómenos proteolíticos que acaecen durante su maduración, van a ser decisivos en

las características sensoriales del producto acabado (se estudia con detalle en el

capítulo de Quesos).

• La estructura abierta, junto a la naturaleza dipolar de las caseínas (Fig. 17), hace que

tengan una buena capacidad emulsionante y espumante.

• La estructura abierta hace que sean resistentes a diversos agentes desnaturalizantes,

especialmente al calor. Puede asegurarse que la leche se esteriliza, sin perder

sustancialmente sus atributos sensoriales, gracias a la desorganización inherente a

las caseínas.

Los aminoácidos de las caseínas no están uniformemente distribuidos; existen

zonas en las que abundan aminoácidos polares, mientras que en otras se concentran los

residuos más apolares. Por consiguiente, existen partes de la molécula proteica de

marcado carácter hidrófilo, mientras que en otras zonas predomina la hidrofobicidad. Esta

estructura es característica de un dipolo o de un detergente y permite a las caseínas

formar emulsiones y espumas de aceptable estabilidad (1-6).

Se presenta en la Figura 6 la estructura de las micelas.

Actividad 7 En función de lo expuesto justifique la estructura presentada en la Figura 6.


22

Figura 6: Estructura de las micelas de caseína

Fuente: http://www.foodsci.uoguelph.ca/

Las micelas son estables:

a) A los tratamientos térmicos empleados para la esterilización y evidentemente, la

pasteurización de la leche. Esta afirmación es cierta cuando el pH de la leche no ha

sufrido cambios (se mantiene cercano a 6,5 – 6,7), es decir, no se ha acidificado como

consecuencia del crecimiento microbiano. A medida que el pH disminuye, el

tratamiento térmico necesario para desestabilizar la leche (coagularla) es cada vez

menos intenso; si se llega a pH 4,6 (punto isoeléctrico de las caseínas) la coagulación

ya se observa a temperatura ambiente.

b) A la compactación. Pueden sedimentarse por ultracentrifugación y después

resuspenderse.

c) A la homogeneización.

Corazón hidrofóbico


23

d) En concentraciones de calcio relativamente elevadas (hasta 200 mM a 50 °C), a pesar

de que las caseínas αs1, αs2, y β cuando están molecularmente dispersas, precipitan

en presencia de 4 mM de calcio.

Las micelas no son estables:

a) A pH ácido (como acaba de señalarse).

b) Muchas proteasas son capaces de coagular la leche porque desestabilizan las micelas

caseínicas. Esta propiedad es una de las bases de la industria quesera. La adición de

quimosina o renina (enzima extraída del cuajar de rumiantes lactantes) u otras

proteasas provocan la escisión de la molécula de κ-caseína a nivel del enlace

peptídico entre los residuos aminoacídicos 105 (Met) y 106 (Phe), y si existe calcio

libre en la leche, se forma un gel que recibe el nombre de cuajada.

c) A la congelación. Al ir congelándose la leche, en la parte líquida van concentrándose

todos los solutos y por consiguiente, se concentrarán el calcio y las micelas. Cuando

la concentración de calcio se hace excesiva las micelas se desestabilizan.

d) En etanol al 40 % a pH 6,7. A pH inferiores la precipitación con etanol se consigue con

concentraciones menores.

3.3.2- Proteínas del suero lácteo

En torno al 20 % del nitrógeno proteico de la leche de vaca, está en forma de

proteínas del suero, siendo las más abundantes en la leche de vaca, como ya fue

mencionado, la β-lactoglobulina, la α-lactoalbúmina, las inmunoglobulinas y la

seroalbúmina bovina. Aparte de éstas, existe otra centena de especies proteicas distintas,

siempre en cantidades muy pequeñas. Seguidamente se estudiarán con brevedad las

proteínas más interesantes desde el punto de vista científico y tecnológico (1-6).

β-Lactoglobulina

Su peso molecular es de 18.000. Esta proteína representa el 50 % de las proteínas

del suero de la leche de vaca. Contiene 5 residuos de cisteína, formando 2 puentes

disulfuro que le dan forma globular. Por lo tanto, queda libre un resto –SH libre capaz de

reaccionar con otros.


24

La función biológica de esta proteína no se conoce con exactitud. Algunos autores

afirman que actúa como transportador de vitamina A. esta vitamina se uniría mediante

enlaces hidrofóbicos en las zonas más internas de la estructura globular de la proteína y

así quedaría protegida y podría atravesar indemne las primeras zonas del tracto digestivo

hasta llegar a donde pudiera asimilarse.

α-Lactoalbúmina

Representa el 20 % de las proteínas del suero de la leche de vaca, mientras que

es la proteína más abundante de la leche de mujer. Su peso molecular es de unos 16.000.

Su función biológica es perfectamente conocida, formando parte del sistema enzimático

responsable de la síntesis de lactosa.

Es notable la relación que existe entre la concentración de esta proteína y la de

lactosa en leche; es decir, en leches muy ricas en α-lactoalbúmina siempre se encuentra

una elevada proporción de lactosa (por ejemplo, leche humana).

La α-lactoalbúmina es una metaloproteína que enlaza un átomo de calcio por

molécula. Este elemento le confiere cierta estabilidad térmica, siendo, de hecho, la

seroproteína menos termolábil.

Seroalbúmina Bovina

Esta proteína procede de la sangre. Su concentración suele fluctuar entre 0,1 y 0,4

g/l de leche. No se conoce con exactitud su función, pero se ha señalado que puede

unirse a ácidos grasos y estimular actividades lipásicas.

Inmunoglobulinas Hasta el 10 % de los calostros (en peso húmedo) pueden estar formados por estas

proteínas. En la leche, pueden alcanzarse concentraciones de 0,6-1,0 g/l. Las

inmunoglobulinas presentes en leche son la IgA, IgG e IgM.

Otras proteínas del Suero Lácteo Ya se ha dicho que existen muchas otras proteínas (más de cien) consideradas

como proteínas del suero. Caben destacarse unas 60 enzimas identificadas (lipasas,

proteasas, fosfatasas, lactoperoxidasas, etc.), proteínas de la membrana del glóbulo


25

graso, lactoferrina que quela el hierro actuando como transportadora de este elemento

haciéndolo asimilable para el lactante, ceruloplasmina (quela cobre), proteínas ligantes de

folato y vitamina B12.

3.4-Enzimas

En términos generales puede decirse que proceden, unas de las células del tejido

mamario, algunas del plasma sanguíneo y otras de los leucocitos de la sangre. Las

enzimas se encuentran en bajas concentraciones, pero su actividad es tal que pueden

provocar importantes cambios incluso a bajas concentraciones (1-6).

La importancia del estudio de las enzimas de la leche se debe a varias razones:

• Algunas son agentes que provocan la hidrólisis de los componentes de la leche

(proteasas, lipasas, etc.)

• La sensibilidad al calor de algunas de ellas se utiliza para controlar tratamientos

térmicos (fosfatasa alcalina y lactoperoxidasa).

• Su origen sirve como índice de contaminación microbiana (superóxido dismutasa).

• Su actividad bactericida puede inhibir el crecimiento microbiano (sistema

lactoperoxidasa-tiocianato).

• Su función biológica (lactosa sintetasa).

3.4.1 Hidrolasas Las principales enzimas de este grupo son:

• Lipasas La principal enzima lipolítica de la grasa es la lipasa de la leche. Es una

glicoproteína, de PM = 62.000-66.000, alcanza su mayor actividad a pH 7-8, aunque su

intervalo de actuación es bastante más amplio; puede hidrolizar triglicéridos de cadena

corta y larga, fosfolípidos, monoglicéridos y ésteres sintéticos. Su termolabilidad es

manifiesta, ya que pierde su actividad a temperaturas de pasterización.

• Proteasas La actividad proteolítica endógena de la leche está representada por un sistema

enzimático constituido por dos proteasas diferentes: una proteasa alcalina y otra

proteasa ácida.


26

La proteasa alcalina o plasmina es una enzima de 48.000 daltons y un pH óptimo

de 8,0. Es una proteína de actividad semejante a la tripsina y se encuentra asociada a

las micelas de caseína. Su actividad recae fundamentalmente sobre caseínas β y αs2

aunque también se muestra activa frente a las caseínas κ y αs1. La acción de la

plasmina puede ocasionar serios defectos en los productos lácteos sometidos a

tratamiento UAT donde se somete a la leche en flujo continuo a 140-150 °C durante 2-4

segundos, con aparición de sabor amargo y cambios de viscosidad. La hidrólisis que

provoca en la β-caseína origina las γ-caseínas.

La proteasa ácida presenta un pH óptimo de 4. Su masa molecular es de 36.000

y es más termolábil que la proteasa alcalina. Su acción se centra preferentemente sobre

la αs1 caseína, generando λ-caseínas.

• Fosfatasas Este grupo de enzimas hidrolizan los ésteres del ácido fosfórico. Se han

identificado dos fosfatasas: alcalina y ácida.

La fosfatasa alcalina se encuentra localizada mayoritariamente en la capa

externa de la membrana del glóbulo graso. Es una glicoproteína constituida por dos

subunidades de 85.000 daltons. Presenta una resistencia a los tratamientos térmicos

ligeramente superior a la de Mycobacterium tuberculosis, que, tradicionalmente, se

considera la bacteria más termorresistente de entre las que puedan encontrarse

normalmente en la leche. La destrucción de la enzima asegura la desaparición de los

patógenos y la salubridad de la leche; por ello, su desactivación se usa para controlar el

proceso de pasterización. Sin embargo, y debido a la importancia de la inactivación

térmica de esta enzima, hay que tener en cuenta que después de cierto tiempo de

almacenamiento se observa una reactivación debida, probablemente, a la

reorganización interna de la molécula parcialmente modificada durante el calentamiento.

La fosfatasa ácida se presenta en una concentración inferior a la alcalina. Su pH

óptimo es de 4,5 y se halla igualmente asociada a la membrana del glóbulo graso. Su

interés tecnológico es bastante menor que el de la alcalina.


27

3.4.2- Oxidasas • Lactoperoxidasa

Es una glicoproteína (77.500 daltons) con un grupo prostético hemo, lo que le

confiere la capacidad de catalizar las reacciones oxidativas de los ácidos grasos.

Aparece asociada a las proteínas del lactosuero. La lactoperoxidasa es más resistente

al calor (80 °C) que la fosfatasa alcalina, por lo que se utiliza también para controlar la

pasterización.

• Xantín Oxidasa (Reductasa de Schardinger) Es una flavoproteína (275.000 daltons) que se presenta asociada a la membrana

del glóbulo graso. Cataliza la oxidación de la xantina, hipoxantina, aldehídos y NADH.

Durante este proceso se produce H2O2 que puede utilizarse en el sistema

lactoperoxidasa-tiocianato.

• Catalasa Es una enzima que posee un grupo hemo, que puede potenciar la oxidación de

los ácidos grasos insaturados. Se encuentra asociada a las partículas lipoproteicas de la

membrana del glóbulo graso. La catalasa cataliza la reacción:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

La determinación de la catalasa es un índice indirecto de la calidad higiénica de la

leche, puesto que en las leches mastíticas y en el calostro se encuentra en cantidades

superiores a las de la leche normal.

3.4.3- Transferasas La transferasa más sobresaliente de la leche es la lactosa sintetasa, una

galactosiltransferasa que cataliza la biosíntesis de la lactosa.

Actividad 8 Investigue sobre la importancia y posible aplicación del sistema lactoperoxidasa

– tiocianato.


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3.5 Vitaminas y minerales La leche es una fuente excelente para la mayoría de los minerales requeridos para

el crecimiento del lactante. La digestibilidad del calcio y fósforo es generalmente alta, en

parte debido a que se encuentran en asociación con la caseína de la leche. Como

resultado, la leche es la mejor fuente de calcio para el crecimiento del esqueleto del

lactante y el mantenimiento de la integridad de los huesos en el adulto.

Las bajas concentraciones de hierro en la leche no alcanzan a satisfacer las

necesidades del lactante.

En la leche están presentes todas las vitaminas. Las liposolubles se presentan

asociadas al componente graso de la leche y se pierden con la eliminación de la grasa.

Las vitaminas hidrosolubles pueden aislarse a partir del lactosuero; por ello su contenido

se reduce drásticamente en el proceso de elaboración de quesos.

Referencias

(1) Adams, M.R. y Moss, M. O. Microbiología de los Alimentos. Ed. Acribia, Zaragoza,

España (2001).

(2) Fennema, O.R. Química de los Alimentos. Ed. Acribia, Zaragoza, España (2008).

(3) Ley 18284, Decreto Nº 2126/71, Anexo I, Código Alimentario Argentino (CAA).

(4) Ordoñez Pereda. J.A. Tecnología de los Alimentos. Vol. I. Editorial Síntesis, S.A.

Madrid, España, 1998.

Actividad 9

Puede ingresar en http://www.consumer.es/seguridad-alimentaria/sociedad-y-

consumo/2005/04/26/20107.php y repasar - complementar los temas vistos


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Direcciones de Internet consultadas

(5) Calvo Miguel, Bioquímica de Alimentos. http://milksci.unizar.es/ Consulta realizada en

Enero de 2009.

(6) Fundación EROSKI. Disponible en: http://www.consumer.es

bromatología y tecnología de alimentos 8/m_8_lec_2.pdf · la raza de la vaca, el estado de...

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