Tipos de cuajos y sus características

TIPOS DE CUAJOS Y SUS
CARACTERÍSTICAS
MERTXE DE RENOBALES SCHEIFLER
Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular
Grupo de Investigación "Calidad de Alimentos Fermentados"
Univ. País Vasco / Euskal Herriko Unib.
Vitoria-Gasteiz
IV JORNADAS DE QUESOS DE CANARIAS
La Palma
23 - 25 de octubre de 2007
TIPOS DE CUAJOS Y SUS
CARACTERÍSTICAS
¿Qué es el cuajo?
en qué consiste
cómo cuaja la leche
características enzimáticas del cuajo
Tipos de cuajos y su composición
cuajo
cuajo
cuajo
cuajo
animal
vegetal
microbiano
genético
El cuajo durante la maduración del queso
¿QUÉ ES EL CUAJO?
'algo' (líquido, polvo) que coagula la leche
mezcla, más o menos compleja, de enzimas
• enzimas: proteínas que funcionan como ‘catalizadores’ de las
reacciones químicas en los seres vivos.
origen de estos enzimas:
• cuajos animales: enzimas digestivas del 4º estómago del rumiante
• cuajos vegetales: enzimas de las flores (cardo), o del látex
(higuera)
• cuajos microbianos: enzimas de los microorganismos
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
tipos de enzimas que hay en el cuajo:
en todos los cuajos: proteasas que degradan proteínas.
• distintos tipos de proteasas, en distintas proporciones
– Quimosina, Pepsina, Cardosinas....
proteínas grandes proteínas pequeñas aminoácidos
textura y sabor (amargor)
% de Q y de P: depende de la edad del animal
aminoácidos
modelo de proteína
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
(tipos de enzimas, cont.)
en algunos cuajos: lipasas que degradan grasas.
distintos tipos de lipasas
lipasa pregástrica, esterasas,...
grasas ácidos grasos libres
sabor: picante, jabonoso, rancio
modelo de grasa
(triglicérido)
ácidos grasos
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
¿cómo cuaja la leche?
proteínas de la leche: caseínas: αs1, αs2, β, κ
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
coagulación de la leche: 2 etapas
1ª etapa:
proteolisis de la κ-caseína por la quimosina
QUIMOSINA
2ª etapa
agregación de las micelas ⇒ cuajada
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
características de las proteasas de un cuajo
hidrólisis de la κ-caseína entre los aa 105 (phe) y 106 (met)
baja hidrólisis de las demás caseínas y proteínas de la cuajada
actividad a pH ácido: entre 5 y 6
baja estabilidad a > 35ºC
actividad de algunos cuajos comerciales a diferentes pHs
cada línea corresponde a distintos
cuajos bovinos de Ch Hansen
al ↓ pH, la actividad ↑↑ mucho
- pH óptimo de la quimosina: 5.4
a ≅ 42ºC.
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
actividad de diferentes cuajos comerciales a varias T
cada línea corresponde a distintos cuajos bovinos de Ch. Hansen
a T de cuajado (≅ 30ºC): todos tienen la misma actividad
al ↑ T (cocción), unos pierden actividad antes que otros
• ⇒ influencia en la maduración
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
condiciones de cuajado:
según el tipo de queso
• desde 18ºC hasta 40ºC: en general alrededor de 25ºC - 30ºC
• pH: entre 6.5 y 6.3
• tiempo: entre 30 y 45 minutos (para cortar la cuajada)
cantidad de cuajo:
• según el tiempo de cuajado
cocción de la cuajada
la mayoría de quesos entre 35 y 55ºC
desestabiliza las proteasas del cuajo
CUAJO ANIMAL
procedente del 4º estómago de los rumiantes
terneros, corderos, cabritos
predominan las proteasas
• digestión de las proteínas
• las principales: quimosina y pepsina
– animal recién nacido: quimosina
↓ al crecer el animal
– animal adulto: pepsina
• otras menos importantes
lipasas
• digestión de la grasa de la leche
• lipasa pregástrica
– producida por la glándula sublingual
– animales lactantes únicamente
• esterasas
CUAJO ANIMAL (cont.)
comerciales
cuajos animales
artesanales
cuajos comerciales
bovinos: la inmensa mayoría
• líquidos o en polvo
• preparaciones con distintas proporciones de Q y P
ovinos: muy pocos
• líquidos
caprinos?
CUAJO ANIMAL (cont.)
ventajas de los cuajos comerciales
fuerza coagulante estandarizada de lote a lote • unidades de fuerza conocidas
• coagulación uniforme
composición de quimosina y pepsina conocida
actividad proteolítica general: baja
no requiere esfuerzo de preparación
calidad microbiológica controlada
la gran mayoría sólo contienen proteasas
no contienen lipasa pregástrica
• los líquidos pueden contener esterasa
• sólo el cuajo Biostar (en pasta, de cordero) contiene lipasa
pregástrica
CUAJO ANIMAL (cont.)
algunos cuajos comerciales:
bovinos
• > 95% quimosina
• 80% quimosina y 20% pepsina
• 60% quimosina y 40% pepsina
• 20% quimosina y 80% pepsina
formulaciones
líquidas o en polvo
de cordero - líquidos
• 75 - 80% quimosina y 25 - 20% pepsina
• presencia de esterasas (cantidad variable)
• no contienen lipasa pregástrica
cuajo de cordero en pasta Biostar
• contiene lipasa pregástrica
de cabrito?
CUAJO ANIMAL (cont.)
cuajos artesanales
preparados por los mismos queseros
• recetas diferentes según localidades
– en pasta
– extractos líquidos
– cuajar seco (tal cual)
procedimientos laboriosos y largos
contaminación microbiológica de los cuajares
fuerza coagulante sin estandarizar de lote a lote
• prueba y error los primeros días con cada lote
composición enzimática desconocida
• % quimosina y % pepsina?
• presencia de lipasa pregástrica?
• otras actividades enzimáticas?
variación de la composición enzimática durante la conservación
• pérdida de actividad lipasa pregástrica
Zonas de utilización del cuajo artesano animal
Italia : Pecorino Romano,
Fiore Sardo, Pecorino Sardo
Grecia
Feta, Kefalotyri
España:
Idiazabal,
Cabrales,
Palmero,
Majorero
Egipto
Ras
Argelia: Takammart (cabra)
CUAJO VEGETAL
plantas cuajaleches: conocidas desde la antigüedad
mundo greco-romano
• la Iliada: 'la leche cuaja en fermento de higuera'
actualmente:
• cardo (Cynara cardunculus)
• alcachofa (C. scolymus)
• cardo mariano (Silybum marianum)
• cardo estrellado (Centaurea
calcitrapa)
• planta lechetrezna
(Euphorbia serrata)
• piña, papaya
• diente de león
• ortiga (Urtica gracilis)
• Calotropis procera
• etc....
CUAJO VEGETAL (cont.)
utilización:
países de la cuenca Mediterránea
• España, Portugal, Grecia
• Norte de África
Africa occidental
Oriente medio
India, Afghanistán
quesos artesanos
países occidentales ⇒ quesos vegetarianos (artesanos, industriales)
cuajo artesano
cultivo de las plantas
recolección de flores de plantas silvestres
adquisición local de flores secas
no disponible comercialmente
CUAJO VEGETAL (cont.)
composición de los extractos de flores de Cynara spp.
diversas proteasas:
• ciprosinas 1, 2 y 3
• cardosinas A y B
• otras proteasas
– actividad coagulante (κ-caseína)
– acitividad proteolítica alta no se ha descrito la presencia de lipasas o esterasas
composición variable; depende de:
• especie, condiciones agronómicas, climáticas
fuerza coagulante muy variable:
preparaciones artesanales sin estandarizar
• especie utilizada, mezcla de especies
• condiciones agronómicas, climatológicas
• proceso de extracción
CUAJO MICROBIANO
mezcla, más o menos compleja, de proteasas microbianas
obtenidas por fermentación y posterior purificación
microorganismos autorizados para uso alimentario:
• Rhizomucor miehei, Cryphonectria parasitica, Aspergillus oryzae
hidrólisis de la κ-caseína ⇒ coagulación de la leche
hidrólisis de las otras caseínas
• puede ser bastante amplia
enzimas termoestables
• algunas están desestabilizadas
todos son comerciales
quesos con cuajo microbiano 'Halal' y 'Kosher'
quesos 'vegetarianos'
CUAJO MICROBIANO (cont.)
productos comerciales
en formulaciones líquidas o en polvo
fuerza coagulante estandarizada y conocida
• exclusivamente proteasas
Hannilase de Christian Hansen (http://www.dsm.com/en_US/html/dfs/dairy-productsenzymes.htm)
Renilase de Ch. Hansen
Fromase de DSM (http://www.dsm.com/en_US/html/dfs/dairy-products-enzymes.htm)
Marzyme de Rhodia
lipasas comerciales (microbianas) para elaboración de
quesos
se venden por separado
diferentes tipos de lipasas
CUAJO GENÉTICO
gen que codifica la quimosina bovina
insertado en
• Aspergillus niger var. awamori (Chy-Max de Ch. Hansen)
• Kluyveromyces lactis (Maxyren de DSM)
quimosina producida por fermentación
• muy purificada
• no se detectan otras actividades enzimáticas
idéntica a la quimosina bovina
• misma secuencia de aminoácidos
• mismas características enzimáticas
cumple especificaciones de organismos internacionales
certificado 'Kosher' y 'Halal'
quesos 'vegetarianos'
formulaciones líquidas y en polvo
CUAJO GENÉTICO (cont).
quesos elaborados con cuajo genético
Cheddar
Manchego
Emmental
Edam
Feta
Gouda
Mozzarela
Brie
Camembert
Grana Padano
Montasio
Parmigiano Reggiano
St. Paulin
Tilsit
Asiago
Creszenza
características sensoriales indistinguibles de las de quesos
elaborados con cuajo bovino (80% quimosina)
gen que codifica la Cardosina A
todavía no disponible comercialmente
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS
principales procesos bioquímicos durante la maduración en
los que interviene el cuajo
proteolisis: degradación de las proteínas de la cuajada
proteínas
grandes
péptidos
intermedios
lipolisis: degradación de las grasas
triglicéridos
*ácidos grasos libres
* estos compuestos tienen importancia sensorial
* péptidos pequeños
*aminoácidos libres
compuestos
*compuestos
volátiles
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - PROTEOLISIS
aprox. 10% de las proteasas del cuajo quedan retenidas
en la cuajada
aumenta con:
• leche pasterizada
• pH bajo al añadir el cuajo
• pH bajo al desuerar
• cantidad de cuajo utilizado: importancia de la estandarización
– evitar añadir mucho cuajo para ↓ tiempo de cuajado
• tipo de cuajo:
– microbiano > vegetal > animal
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - PROTEOLISIS (cont.)
otras proteasas presentes durante la maduración
plasmina de la leche
del cultivo iniciador
de los microorganismos de la leche (leche cruda)
de otros microorganismos que se desarrollan en el queso
especificidades diferentes: producen diferentes péptidos
• texturas y sabores diferentes
contribución de las proteasas a las características
sensoriales
proteínas: textura
• textura blanda: proteolisis extensa
péptidos intermedios, pequeños: algunos son amargos
aminoácidos: precursores de compuestos volátiles
• aromas
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - PROTEOLISIS (cont.)
comparación con cuajos bovinos comerciales
cuajos animales artesanales de cordero o cabrito
• a igualdad de fuerza coagulante :
– en general, no hay diferencias significativas en los parámetros
de la proteolisis
» composición (pH, % ES, % proteína, % grasa...)
» caseínas (electroforesis)
» péptidos (fracción soluble a pH 4.6)
• si la fuerza coagulante, o la composición de Q y P es diferente diferencias en proteolisis
diferencias sensoriales en el queso (veremos más adelante)
• si el artesanal tiene lipasa pregástrica: sí
diferencias entre cuajo de cordero y de cabrito?
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - PROTEOLISIS (cont.)
diferencias entre cuajos comerciales bovinos y cuajos
vegetales y microbianos
a igualdad de fuerza coagulante :
• vegetales y microbianos son mucho más proteolíticos
en general: buenos para quesos de maduraciones cortas
• texturas más blandas
• posibilidad de aparición de sabores amargos (β-caseína)
formulaciones microbianas específicas para quesos de maduraciones
medias
control del amargor:
microorganismos que producen exopeptidasas
• selección del cultivo iniciador y/o adjuntos
control de la cantidad de cuajo añadida
• control del pH al añadir el cuajo y al desuerar
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - LIPOLISIS
triglicéridos
ácidos grasos libres
lipasas
de cadena corta
butírico, caproico, caprílico, cáprico
sabores picantes de quesos
italianos, Idiazabal
(en exceso: rancidez butírica)
de cadena media o larga
mirístico, palmítico, oleico
esteárico
(en exceso: sabores
jabonosos, rancios)
variedad de compuestos volátiles
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - LIPOLISIS (cont.)
el 'sabor a cuajo' del queso depende de la presencia de
lipasa pregástrica en el cuajo artesanal
libera ácidos grasos de cadena corta
diferencias apreciables en características sensoriales
Idiazabal
Lipasas
pregástricas:
perfil sensorial
similar al cuajo en
pasta.
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - LIPOLISIS (cont.)
durante la maduración:
concentración de Ácidos Grasos Libres ↑↑ al ↑ la cantidad de lipasa
• quesos de 90 días de maduración
sabor picante ↑↑ al ↑ la cantidad de lipasa
aroma más complejo:
compuestos volátiles
control de la cantidad de
lipasa pregástrica del cuajo
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - LIPOLISIS (cont.)
cuajos que tienen lipasa pregástrica:
artesanales de cordero (L) o de cabrito (K)
• en pasta y algunos líquidos, según las circunstancias
cantidad variable según métodos de preparación y conservación
lipasa pregástrica retenida en la cuajada se mantiene activa durante
la maduración (Idiazabal)
sabores 'picantes' o 'pecorino'
queso Feta (L y K)
Pecorino Romano (L)
Fiore Sardo (L)
Idiazabal (L)
Majorero (K)
Manchego (L)
Zamorano (L)
queso de Murcia Al Vino (L)
sabores característicos y
tradicionales
sabores distintos pero
interesantes
EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS
QUESOS - LIPOLISIS (cont.)
pruebas realizadas en Idiazabal
sabor según cantidad de lipasa:
< 20 unidades / 100 L: difícil de percibir el sabor picante
20 – 30 unidades / 100 L: quesos suaves
75 – 125 unidades / 100 L: intensidad intermedia
más de 200 unidades / 100 L: quesos muy fuertes
exceso de lipasa excesivo olor y sabor a butírico, rancidez
• necesario controlar la cantidad de lipasa del cuajo
resultados comprobados por 15 queserías adscritas a la
DO Idiazabal
CONCLUSIONES
el cuajo tiene una doble función en la
fabricación del queso:
coagulación de la leche
desarrollo de las características sensoriales
• composición enzimática del cuajo
el tipo de cuajo y la cantidad utilizada:
recuperación de sabores tradicionales
obtener quesos con sabores y texturas diferentes
• diversificar los productos de una región
Bioquímica y Biología
Molecular
M. Virto, J.C. Ruiz de Gordoa
y M. de Renobales
Consejo
Regulador de la
DO Idiazabal
Nutrición y
Bromatología
productores
asociados a la
DO
Calidad y Seguridad
de Alimentos
Fermentados
Neiker
R. Ruiz, N. Mandaluniz, J.
Arranz
Centro Tecnológico
del Gobierno Vasco
M. Albisu y F.J. Pérez
Elortondo
Laboratorio de
Análisis
Sensorial
Tecnología de
Alimentos
L.J. Rodríguez Barrón y
A.I. Nájera