COMPONENTES DE LA LECHECarbohidratosEl carbohidrato principal de la leche es la lactosa, éste es un glúcido neutro,cuya fórmula general es (CH2O)n. También se pueden encontrar además de lalactosa otros glúcidos como los nitrogenados entre los cuales se encuentran laglucosamina N – acetilada, que se encuentra ligada a los glúcidos neutros ylos glúcidos ácidos como el ácido siálico, ligado a los glúcidos neutros onitrogenados.

La lactosaRepresenta el 97.5% de los glúcidos de la leche. Es un disacárido formado porglucosa y galactosa. Se encuentra totalmente en solución en la fase acuosa dela leches.C12 H22 O11 + H2 O C6 H12 O6 + C6 H12 O6

lactosa glucosa galactosaEl poder reductor de la lactosa se debe a la presencia de un grupo aldehidolibre en la mitad de la glucosa. La lactosa reduce el reactivo de Fehling, lo cuales una de las reacciones que permite la identificación de la lactosa..

Hidrólisis y fermentación de la lactosa. La lactosa por acción de un enzima,la lactasa, que puede encontrarse en el intestino o producirla una bacteria,actúa sobre la lactosa desdoblándola en galactosa y glucosa, estas por acciónde bacterias lácticas (Streptococcus, lactobacillus y leuconostoc) es fermentadaproduciendo ácido láctico principalmente.C12 H22 O11 . H2 O 4 C H 3 CHOH –COOH

En la fermentación de la lactosa, además del ácido láctico se producenalgunos compuestos aromáticos y volátiles como el acetil – metil carbinol y eldiacetilo; el ácido láctico a su vez puede ser transformado por algunasbacterias como: el Propiobacterium Shermanii (en queso Gruyere) a ácidopropiónico, ácido acético y CO2.3 C H 3 _-- CHOH – COOH 2C H3 - CH2 - COOH + CH3 –COOH + H2 O + CO2

Las sustancias volátiles que se producen en la fermentación le imparte el oloragrio a la leche.El ácido láctico puede también transformarse en ácido butírico por acción delas bacterias anaerobias esporuladas (Clostridium butyricum) que causa lahinchazón tardía del queso.2 CH2 -CHOH –COOH C H3 - CH2 - CH2 - COOH + 2 CO2 + 2 H2 O.

Solubilidad de la lactosa. Es poco soluble en agua, su máxima solubilidad esde 16.9 gramos en 100 gramos de agua a 15oC. Uno de los defectos dearenosidad en las leches azucaradas y en helados se debe a que la cantidadde la lactosa sobrepasa en nivel de saturación, formándose los cristales que se detectan al paladar. En la leche una concentración de volumen mayor de 3:1producirá la cristalización espontánea de la lactosa.Existen dos formas químicas de la lactosa: la Alfa lactosa (37%) y la Betalactosa (63%), la cristalización ocurre cuando se sobrepasa en contenido de laBeta lactosa, transformándose la diferencia en alfa lactosa que es la que secristaliza propiamente.

Pardeamiento. El calor afecta a la lactosa a temperatura por encima de 110oC, Ocurriendo la pérdida de agua de la Alfa lactosa para transformarse en unalactosa anhidra. A temperaturas superiores a los 130 oC se produce lacaramelización, al combinarse con los compuestos nitrogenados de la leche,este fenómeno de conoce con el nombre de “Reacción de Maillard” que seproduce principalmente en las leches esterilizadas y en los dulces de leche. Enesta reacción ocurre la destrucción de aminoácidos como la lisina y la histidina.

Sales y minerales

Entre lo minerales que contiene la leche unos están en mayor cantidad yrepresentan los constituyentes mayores entre los cuales están: calcio, fósforo,potasio cloro y sodio que tienen una gran importancia nutricional y a nivelindustrial. Los minerales que se encuentran en menor cantidad oconstituyentes menores son: zinc, cobre, hierro, yodo y manganeso, estosaunque están en menor cantidad son también importantes en la dietaalimenticia y algunos como el cobre y el zinc actúan como catalizadores en lareacciones de oxidación de las grasas.

En la fase coloidal están en suspensión micelas de caseína insoluble que contienen aproximadamenteun 20% del calcio y fósforo unidos a su estructura y sales compuestas de fosfato de calcio coloidal,citratos y magnesio en proporciones fijas, que contribuyen a estabilizar las micelas. Los glóbulos de grasaemulsionados contienen un 1% de fosfolípidos y en sus membranas se fijan hierro, cobre, zinc y manganeso.Más de la mitad del hierro y alrededor del 80% del zinc y cobre se fijan a micelas de caseína y entre el 15 y30% del hierro, zinc y cobre se unen a las proteínas solubles

LípidosSe clasifican en sustancias saponificables y no saponificables. Las sustanciassaponificables comprenden principalmente los triglicéridos y los fosfolípidos.Las sustancias insaponificables comprenden loas vitaminas y carotenoides. Suproporción en la leche se presenta en la siguiente tabla:

Triglicéridos. Los ácidos grasos de la leche al combinarse con un

alcohol (glicerol) forman los triglicéridos su mezcla conforman la grasa de laleche. A manera de ejemplo un triglicérido puede estar formado por el glicerolcombinado con el ácido butírico – oleico y estéárico (ver figura 2) Lostriglicéridos constituyen cerca del 98% del contenido de los lípidos de la leche ypor lo tanto son los responsables de las características de la grasa láctea.Estas características varían según la composición de los ácidos grasos. Existenun número grande de triglicéridos en la leche de acuerdo a las diferentescombinaciones de los grasos ácidos grasos que puedan ocurrir

Los ácidos grasos responsables de laoxidación de la mantequilla son los saturados debido a su fácil reacción con eloxígeno. Otros factores que activan la oxidación son la radiación ultravioleta,iones de cobre, hierro y la acidez. Esto ocasiona el sabor rancio de lamantequilla.

Fosfolípedos o fosfátidos.Los fosfolípidos, son grasas que contienen fósforo y aminas y son los lípidoscompuestos más abundantes en la leche.

Porser agentes altamente emulsionantes, influyen en la estabilidad de la materiagrasa. Son bastante tensoactivos y se asocian con las proteínas para formarlas lipoproteínas, las cuales algunas se encuentran en la membranas de losglóbulos grasos y otras se encuentran en el plasma de la leche formando “losmicrosomas de la leche”.En el batido de la crema para producir la mantequilla gran parte de losfosfolípedos se quedan en el suero proporcionándole un sabor fuertecaracterístico.Los fosfolípedos de la leche están constituidos por: lecitina en un 30%; cefalinaen un 45%; y esfingomielina en un 25%. Los ácidos grasos insaturados de lalecitina y la materia grasa al oxidarse forman la trimetilamina N(CH3) que leimparte un aroma a pescado. Este es uno de los defectos que se presentanespecialmente en la mantequilla y en la leche en polvo.

ProteínasLas sustancias nitrogenadas de la leche se pueden clasificar den tres grupos:caseínas o sustancias que forman el queso propiamente, las llamadasproteínas del suero, y las sustancias nitrogenadas no proteicas. El grupo de lascaseínas conforman del 78 al 80% de las proteínas de la leche. Las proteínasdel suero que contienen fracciones de globulina y albúmina no puedenobtenerse en forma de queso sino como su nombre lo indican se encuentra enel suero y constituyen el otro 20% del contenido de la leche.

Estructura de la caseína. Las caseínas , , y , ocupan el centro de unaformación esferoidal, cuyo exterior está formado por la capa protectora de lacaseína K, que tiene una parte hidrófila ( que atrae y fija el agua) cargadanegativamente llamado “glucomacropéptido”, orientado hacia fuera. Debido aello las micelas de la caseína están en condiciones normales rodeadas por unacapa de agua que se constituye en una capa protectora. Dicha capa de agua yla parte negativa de la caseína K son las responsables de la fina distribución dela caseína en la leche. Por estar todas las micelas de las caseínas rodeadas decargas negativas y repelerse entre sí, la caseína, es decir la proteína estápermanentemente en suspensión.

Estabilidad de las proteínasEl sistema coloidal de las proteínas de la leche se debe a dos grandes fuerzas

que son: las cargas eléctricas y el agua de hidratación.La principal fuerza de estabilidad de la caseína se debe a las cargas eléctricasdel radical ácido COO- y básico (NH3) de los aminoácidos. Los cuales ayudana mantener separadas las micelas de la caseína. En el pH normal de la lechelas cargas negativas del aminoácido son las que predominan.

La caseína como sustancia coloidal asociada a un complejo de calcio y fósforose coagula por acción de los ácidos, el cuajo o el alcohol.Cuando la leche se acidifica ocurre la disminución de las cargas eléctricas ydel agua de hidratación, reduciendo así mismo la capacidad de las micelas decaseína para separarse y es cuando la leche se coagula. La caseína puede sercoagulada por acción del ácido cuando se baja a un pH de 4.6 a 4.7. Cuando laleche ha sufrido previamente, alguna acidificación puede ser coagulada poracción del alcohol que en este caso actúa como deshidratante. Es en estefenómeno, que se basa la prueba de estabilidad de la leche. Al precipitar lacaseína por acción del ácido se ocasiona su desmineralización y entonces elcalcio coloidal migra hacia la solución. Produciéndose las siguientesreacciones:

La lactoalbúmina y lactoglobulina permanecen en solución frente a la acción delácido y del cuajo debido a una fuerza estabilizadora que se debe al agua dehidratación, sin embargo, cuando se le agrega alcohol o se somete al calor,estas proteínas coagulan debido a su acción deshidratante. A ello se debe que

estas dos proteínas se encuentren en el suero de las leches obtenido despuésde su coagulación. La caseína coagula por acción del calor a una temperaturasde 130 a 138oC, ligeramente acidificada pero, la lactoglobulina coagula atemperaturas alrededor de 72oC.

Coagulación por cuajoLa coagulación de la caseína por acción del cuajo se debe a una reacciónproteolítica parcial donde la caseína actúa como sustrato de la enzimaseparando la llamada “proteasa de Hammarsten” que constituye cerca del 6%de la caseína. Dicha reacción se puede representar así:

La coagulación de la leche por el cuajo es una acción bastante compleja dondeocurren los siguientes fenómenos:_ Hidrólisis enzimática parcial de la Kappa caseína, esta ocurre entre losaminoácidos fenil alanina y metionina. Esta reacción puede ocurrirtambién a bajas temperaturas._ Modificación de las micelas y su posible degradación por acción delfosfato de calcio._ Enlace de micelas y formación del coágulo o fase secundaria bajotemperaturas de 20oC o más. La cantidad de calcio iónico que serequiere para la coagulación es inversamente proporcional a la defosfato cálcico._ Sinéresis del coágulo por retracción del retículo e inicio de la separacióndel suero._ Proteólisis lenta de los componentes de la caseína o fase terciaria.La acción del cuajo depende principalmente de la temperatura y del pH. Eltiempo de coagulación se prolonga a temperaturas de 20oC y es menor atemperaturas entre 40 - 42 oC. A pH superiores de 7.5 la coagulación no ocurrepero a medida que desciende del pH 6.7 normal el tiempo de coagulación seacorta.El cuajo es un preparado de una enzima que contiene microfactoresproteolíticos, que en condiciones adecuadas producen la coagulación de lacaseína K (Kappa) de la leche. El cuajo o la enzima más antiguo, es laquimosina que se utiliza en la fabricación del queso y es obtenida de losterneros lactantes por lo que se conoce con el nombre de “cuajo de ternero” encapítulos posteriores, sobre la elaboración del queso, se tratará másampliamente este tema.Las Enzimas.

Las enzimas son sustancias orgánicas, complejas de naturaleza proteica y queactúan como iniciadoras de reacciones químicas permaneciendo intactasdespués de producir las reacciones.Entre las enzimas existentes en la leche se encuentran:_ Las hidrolasas: lipasa, fosfatasa, amilasa y lactasa_ Las oxidoreductasas: peroxidasa y catalasa.La acción de cada una de las enzimas es específica y actúan a un pH y unatemperatura óptima.LipasasEsta enzima produce la hidrólisis de la grasa descomponiendo los glicéridos englicerol y ácidos grasos. La liberación del ácido butírico es una de las causasdel sabor rancio en la leche La lipasa nativa de la leche es termosensible y seinactiva con la pasterización lenta a bajas temperaturas, pero la lipasa queproducen las bacterias como las Pseudomonas, Alcalígenes y Bacillus,principalmente, son termorresistentes y solo se inactivarán sometiendo la lechea altas temperaturas, tal es el caso de la alta pasterización.Las lipasas están ligadas fuertemente a la caseína de la leche y se puedeextraer de la cuajada formada por el cuajo, tratándola con solucionestampones.FosfatasasLa leche dos enzimas que hidrolizan los ésteres fosfóricos, la fosfatasaalcalina cuyo máxima actividad es a un pH de 8 y las fosfatasa ácida cuyaactividad máxima es a un pH de 4. La fosfatasa alcalina es la de mayorimportancia por su sensibilidad al calor. Esta es una metaloproteína quecontiene en su molécula Zinc (Zn) y esta ligada a la materia grasa. Laresistencia al calor de esta enzima es un poco superior a la de las bacteriaspatógenas que pueden existir en la leche por lo que se usa en la industria parael control de la pasterización de la leche, así sea la pasterización alta o lenta.Cuando la Fosfatasa se destruye lo hacen también las bacterias patógenas. Laprueba fosfatasa consiste en valorar colorimétricamente el fenol que se liberadel fenilfosfato - disódico por la acción de la enzima.

C 6H5 –O –PO3Na2 + H2 O = C6 H5 OH + PO4 Na2 HAmilasaLa acción principal de esta enzima es la sacarificación del almidón cuyareacción se puede identificar con la prueba del yodo. 100 ml de leche normal a25oC hidrolizan 22.5 g de almidón soluble. Si se calienta a 60 oC por 1 hora o a65 oC por 30 minutos la enzima se destruye.Lacto – peroxidasaFue la primera enzima que se descubrió en la leche, su contenido en la leche

representa un 0.2% del total de contenido proteico. Es una proteína hémica porcontener en su molécula un átomo de hierro. Es bastante resistente al calorpues solo se destruye sometiéndola a 70oC por 30 minutos o a 80 oC por 30segundos. Es una enzima de oxidación indirecta, porque libera el oxígenoatómico de los peróxidos como el agua oxigenada (H2O2).CatalasaEsta enzima reacciona con el peróxido de hidrógeno liberando agua y oxígenomolecular. Debido a que los leucocitos producen catalasa se utiliza paradetectar el origen de leches mastíticas ya que el volumen de oxígenoproducido es proporcional a la cantidad de leucocitos en la leche. Seencuentran tablas que relacionan ambos factores. Sin embargo esta prueba nose puede utilizar en leches muy contaminadas porque los resultados podríanconfundirse con el efecto producido por la catalasa de las bacterias. Así mismola cantidad de catalasa varía según la raza, la alimentación y el momento deordeño de la vaca, por lo que el uso de esta prueba ha disminuidoapreciablemente.

La saponificación es la hidrólisis básica de las uniones éster de las grasas y los aceites. Por lo tanto, los lípidos saponificables son aquellos que se pueden hidrolizar en medio básico, dando tres unidades de jabón (sal sódica o potásica de un ácido graso) y una unidad de glicerina.Los lípidos insaponificables o también llamados simples son aquellos que no se hidrolizan facilmente, y son los esteroides, prostaglandinas y terpenos.