Profesorado de Química. Química de los Alimentos. 4° Leche y derivados lácteos

[pic 1]ISFDN° 29 Profesorado de Química. Química de los Alimentos. 4°. Prof. Rigla Ayudantes: Ing. Motta y Prof. Valeria Miti

Bienvenidos a la Clase N°8 Leche y derivados lácteos

En esta clase trabajaremos sobre las características de los lácteos y actividades experimentales en el contexto del laboratorio y en la cocina.

Leche

Producto obtenido de la vaca lechera, que debe ser tratada térmicamente para su expendido en forma fluida y para la elaboración de subproductos.

La vaca produce leche aproximadamente durante un período de 300 días luego de la parición. No se debe utilizar la secreción producida los 12 días anteriores y 10 posteriores al alumbramiento ya que es el calostro.

La leche está compuesta por agua, lactosa, grasa, proteínas, minerales, pigmentos y vitaminas.

El agua es el mayor componente de la leche.

La lactosa es el carbohidrato de la leche, es un disacárido fermentable por acción de los lactobacilos. También es un azúcar reductor, aunque de escaso poder edulcorante y baja solubilidad en medio acuoso.

La grasa es el componente más variable y su presencia depende de la raza del animal productor, la época del año, las zonas geográficas y las prácticas ganaderas. Al ordeñe el contenido habitual es entre el 3 y 4 %.

Los lípidos están formados generalmente por un 98% de triglicéridos cuyos ácidos grasos se distribuyen aproximadamente entre un 60 % de saturados y un 40% de insaturados. Los ácidos grasos que encontramos son:

• Ácidos grasos de cadena corta saturados: butírico (C4), caproico (C6), caprílico (C8) y cáprico (C10), se encuentran entre el 8 al 10%. Dan lugar a los sabores y olores característicos del queso, la crema y la manteca por ser volátiles.
• Ácidos grasos de cadena larga saturados: mirístico (C14:0) y esteárico (18:0) .
• Ácidos grasos de cadena larga insaturados: oleico(C18:1), palmitoleico (C16:1), vaccenico (C18:1/trans) y linoleico (C18:2).

Los fosfolípidos y esteroles como el colesterol se encuentran en menor proporción. La grasa se encuentra formando glóbulos rodeados por una membrana constituida por cuatro tipos de fosfolípidos, entre ellos la lecitina, que se orientan no polarmente hacia la grasa y los grupos hidrofílicos, en la fase acuosa de la leche. Cerca de la periferia de los glóbulos de grasa se encuentran los triglicéridos de alto punto de fusión cuyas cadenas de ácidos grasos se entrelazan con los grupos no polares de las moléculas de los fosfolípidos. Las moléculas de vitamina A y de colesterol están disueltas en las moléculas de fosfolípidos.

Las proteínas se encuentran en una proporción del 3,3% y son de alto valor biológico. Los grupos de proteínas presentes en la leche son:

• Caseínas:  proteínas conjugadas que contiene fosfatos, citratos, calcio, calcio, magnesio, sodio y carbohidratos dispersándose en micelas de fosfo caseinato de calcio. Éstas son prácticamente esféricas y son responsables de la blancura y opalescencia de la leche. Se pueden identificar varias fracciones: alfa, beta, kappa y gamma.
• Del lacto-suero: la α- lacto albumina y la β-lactoglobulina. Ambas coagulan a 70° C y poseen numerosos grupos sulfhídricos responsables del olor de la leche cocida cuando sobrepasan esa temperatura. Esta fracción proteica incide en los tratamientos tecnológicos dado que su desnaturalización por acción del calor puede conducir a la formación a un coágulo poco firme en quesería o en la elaboración de flanes. También se encuentran la inmunoglobulina y la seroalbúmina bovina, ambas en menor proporción que las anteriores. Este grupo de proteínas se denominan como proteínas del suero, ya que pueden quedar dispersas en el medio acuoso a pH 4,6 y no son atacadas por la acción enzimática que afecta a la caseína en la elaboración de queso.
• Enzimas: se encuentran en baja concentración. Algunas provocan hidrólisis como las proteasas ácidas o las alcalinas y las lipasas. Las fosfatasas hidrolizan los ésteres del ácido fosfórico y las oxidasas-catalasas y lacto peroxidasas inducen a la oxidación de los ácidos grasos insaturados.

Los minerales que contiene la leche son principalmente el calcio y el fosforo. En menor proporción se encuentran el potasio y el sodio que están presentes como cloruros, fosfatos, citratos, sulfatos, carbonatos y bicarbonatos.  

Los pigmentos que aportan el color amarillo suave de la grasa son los carotenoides que provienen del forraje consumido por el animal.

Las vitaminas de la leche son retinol(A) en la grasa de la leche y tiamina (B1) derivadas de las bacterias presentes. Es una buena fuente de niacina (B3) y riboflavina (B2), ésta da la coloración verdosa al suero.

La acidez normal de la leche es pH 6,6 ó de 12° a 13° Dornic (0,12 a 0,12 g de ácido láctico por cada 100 ml) y se debe a la presencia de fosfatos, las proteínas, los citratos y el dióxido de carbono.

Tratamientos aplicados a la leche cruda

Tratamientos mecánicos industriales

La leche se homogeneizar por métodos tecnológicos, con el objetivo de distribuir la grasa en la leche y evitar su separación. La leche se pre calienta entre 65° y 70° C, se la hace pasar por un sistema de compresión a través de un orificio de menos de 2 micrones de diámetro, esto provoca la ruptura de los glóbulos de grasa y la superficie lipídica aumenta. A medida que el número de micro gotas de grasa aumenta el material emulsionante se completa con las proteínas de la fase acuosa de la leche. La leche homogeneizada es más blanca y más viscosa, con el mismo contenido de grasa y aumenta su tendencia formar espuma debido al mayor contenido proteico.

Tratamientos de conservación

• Hervido: se recomienda en lugares en lo que no se consigue leche pasteurizada. Se lleva la leche a ebullición durante 1 ó 2 minutos, con la finalidad de eliminar todos los gérmenes patógenos y saprófitos, menos los esporulados. El problema es que destruye la flora láctica y se producen cambios de sabor y viscosidad por agregación de moléculas de proteínas.
• Pasteurización: utilizado actualmente para destruir todas las bacterias patógenas, aunque pueden permanecer algunas no patógenas, por eso la importancia de llevar, luego de la pasteurización, a temperatura entre 5 y 10°C e inmediatamente debe ser refrigerada para evitar la proliferación de bacterias termorresistentes.  Cuanto menor es el tiempo de exposición al calor, se producen menos modificaciones organolépticas. Hay escasa pérdida vitamínica, de precipitación de calcio y de coagulación de proteínas. Durante éste proceso se inactiva la fosfatasa alcalina y la lipasa, evitándose la rancidez.
• Esterilización: se logra sometiendo la leche a altas temperaturas por un breve periodo de tiempo, mediante el contacto directo con el vapor. Luego se enfría y se acondiciona en recipientes totalmente estériles, ya sean metálicos o de cartón. Estas leches son de alta calidad y se pueden conservar mucho tiempo a temperatura ambiente. Si bien ofrece ventajas como no poseer microorganismos y facilitar la digestión protéica, la esterilización a baja temperatura y mayor tiempo lleva a la pérdida de vitaminas, desnaturalización de las proteínas del suero, la agregación de proteínas, modificaciones del pH, etc.

Tratamientos térmicos industriales

El objetivo de estos tratamientos es asegurar la eliminación de todas las bacterias patógenas que pueda contener la leche y del 90 al 99% de las bacterias que puedan producir deterioro en el producto final. Los procedimientos utilizados actualmente son:

• Pasteurización HTST: a alta temperatura y en corto tiempo (72,8°C por 15 segundos).
• Pasteurización de baja: a temperatura inferior durante mayor tiempo (entre 62 a 65°C durante 30 minutos), se utiliza para volúmenes pequeños.
• Ultra-pasteurización: a temperatura elevada (138°C durante 5 segundos)
• UAT (ultra alta temperatura): esterilizada a muy alta temperatura (140 a 150 °C de 1 a 3 segundos)

Modificaciones de la leche por calentamiento

1. Modificaciones sobre la estabilidad del estado coloidal y de la emulsión

1. Acción sobre las proteínas

Las proteínas solubles son muy sensibles a la temperatura; las caseínas casi no se modifican por el calor. A partir de los 65°C, las proteínas del lactosuero se desnaturalizan: lactoalbúmina a los 70°C y la lactoglobulina a más de 80°C. Se desestabilizan y activan los grupos sulfhidrilos. El calentamiento rompe los enlaces secundarios de las cadenas polipeptídicas.  Algunos grupos apolares en posición externa y los grupos polares pueden asociarse con transferencia de agua de la molécula al disolvente, por lo que disminuye la solubilidad de la proteína (desnaturalización). La desnaturalización es más importante cuanto mayor es la temperatura. Durante una pasteurización realizada en condiciones óptimas prácticamente no hay desnaturalización. La esterilización en autoclave produce total desnaturalización, el calentamiento UTH desnaturaliza alrededor del 60% de las proteínas del lactosuero.

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