Efecto de los tratamientos en los componentes de la leche SC
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Universidad de la República Facultad de Veterinaria Departamento de Ciencia y Tecnología de la Leche Efectos de los tratamientos en los componentes de la Leche Dra. Silvana Carro Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Desarrollo del tema Introducción Materia prima y consecuencias tecnológicas Procesos tecnológicos: - Tratamientos térmicos - Centrifugación - Homogeneización Proceso tecnológico: Yogur Resumen Bibliografía Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Introducción Sistema Complejo Composición variable Sistema heterógeneo LECHE “La leche es el producto íntegro del ordeñe completo e ininterrumpido de hembras lecheras sanas bien alimentadas y no fatigadas. Ha de ser recogida higiénicamente y no debe contener calostro.” Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Introducción Estado de dispersión de los componentes de la leche Dispersión Tamaño Solvente Solución verdadera Solución coloidal agua < 1 nm 1- 10 nm Suspensión coloidal 10-200 nm Suspensión Emulsión Componentes 1 µm 10-30 µm lactosa, sales albúminas, globulinas, caseína soluble, fosfato micelas de caseína, citrato cálcico bacterias glóbulos grasos Fuente: Amiot, 1991 Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Introducción Propiedades físico-químicas Dependen de factores intrínsecos composicionales y estructurales, y factores extrínsecos como la temperatura y los tratamientos post ordeño Propiedades coligativas Las propiedades coligativas dependen del número de moléculas es solución ¿Cuáles? Punto de ebullición: +100,15 ºC Punto de congelación: -0,522ºC (-0.520 - -0.525ºC) Límite -0,515ºC 1% variación en distintos animales Presión osmótica: 700KPa Actividad de agua: 0,993 Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Introducción Productor Industria Consumidor Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Materia prima: consecuencias tecnológicas Variaciones en rendimiento de procesos de elaboración Composición de productos depende materia prima (estandarización) Cristalización de materia grasa (composición) afecta dureza de manteca Aptitud para coagulación (Ca++) Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Materia prima: consecuencias tecnológicas Rancidez oxidativa o enranciamiento Favorecida por: Homogeneización, agitación, cambios bruscos y repetidos de temperatura Lipólisis: rancidez o hidrólisis enzimática Flavor y color Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Cambios producidos en la leche Físicos, Químicos, Bioquímicos, Microbiológicos Líneas de procesado Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Desarrollo del tema Introducción Materia prima y consecuencias tecnológicas Procesos tecnológicos - Tratamientos térmicos - Centrifugación - Homogeneización Proceso tecnológico: Yogur Resumen Bibliografía Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos Harte, 2013 Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Consecuencias Tecnológicas Tratamientos Térmicos ¿Se afectan los componentes y propiedades de la leche? ¿Cuál es el efecto más importante? Cambios: Irreversibles - Reversibles Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Consecuencias Tecnológicas Tratamientos Térmicos Color Viscosidad Flavor Valor Nutritivo Crecimiento bacteriano Aptitud para coagular-descremado Coagulación térmica (HCT) (pH, variaciones estacionales) Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Proteínas Caseínas: 80% αs1 αs2 β γ κ Moléculas de proteínas a pH: 6.6 Moléculas de proteínas a pH 4.6 (pI) Proteínas del suero: 20% α lactoalbúmina β lactoglobulina Seroalbúmina Inmunoglobulinas Proteosa peptona (productos degradación de β−CN, no sensible al calor) Otras Enzimas Proteínas Menores: Proteínas de membrana del GG, lactoferrina, transferrina Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Minerales Distribución porcentual de minerales: fases soluble y coloidal F. SOLUBLE F.COLOIDAL CALCIO TOTAL 33 67 CALCIO IONIZADO 100 0 CLORURO 100 0 CITRATO 94 6 MAGNESIO 67 33 FÓSFORO (TOTAL) 45 55 FÓSFORO (INORG) 54 46 POTASIO 93 7 SODIO 94 6 Influencia de la composición de la Leche en la elaboración de productos lácteos Proteínas de Leche Clasificación Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Proteínas de Leche MICELA DE CASEÍNA: 30-300 nm Influencia de la composición de la Leche en la elaboración de productos lácteos Cambios que sufre la Micela • Refrigeración: Se solubiliza fosfato de calcio Se solubiliza β caseína Disminuye tamaño micelar Repercusiones ….... • Calentamiento: Disminuye calcio iónico Desnaturalización proteica Cuajadas más blandas •Acidificación: Desmineralización COAGULACIÓN • Características funcionales de las caseínas • Modificaciones físico-químicas vía enzimática y/o ácida Estado de sol (disolución coloidal) a: estado de gel (coágulo) Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Lactosa Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche EFECTOS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO: CAMBIOS QUÍMICOS Y FÍSICOS • La lactosa se isomeriza y sufre degradación parcial: lactulosa, ácidos orgánicos. A partir de lactosa se forman ácidos orgánicos (fórmico) y lactulosa por encima de 100ºC • Reacciones entre proteínas y lactosa: reacciones de Maillard (indicador analítico: furosina) Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Reacciones de Maillard Grupo de reacciones entre azúcares y sustancias nitrogenadas Formación de pigmentos responsables del color oscuro Favorecidas por: metales y altas temperaturas (tiempo), aumento de pH, disminución de Aw Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Reacciones de Maillard ¿ Cómo se manifiestan? • Amarronamiento (pigmentos) • Fluorescencia • Sabores y olores • Aumento del poder reductor (pH 6.5 o menores) • Disminución de lisina disponible Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Efectos de la Temperatura Reacciones de Maillard Fuente:Química y Física Lactológica Wlastra & Jennes, 1987 Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Reacciones de Maillard ¿Quiénes reaccionan? Condensación grupos aminados (lisina), con el grupo carbonilo del azúcar. Compuestos aromáticos ej.: Maltol (caramelo), 5-hidroximetilfurfural (malta) De qué dependen? Temperatura y tiempo pH: aumenta la intensidad del color marrón Aw: aumenta la velocidad al disminuir, máximo 0,6 y luego disminuye Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche EFECTOS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO: CAMBIOS QUÍMICOS Y FÍSICOS •Eliminación de gases: CO2 • Aumenta la cantidad de fosfato coloidal y disminuye Ca++ • El pH disminuye y la acidez de valoración aumenta, dependiendo de las condiciones Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Consecuencias Tecnológicas Tratamientos Térmicos Estabilidad al calor en leche evaporada (sales, proteínas) Aptitud para coagulación Variaciones en factores que inhiben o estimulan crecimiento microbiano Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Consecuencias Tecnológicas Tratamientos Térmicos Cambios inducidos en proteínas solubles Proteínas disminuyen solubilidad > 60° C se forman grupos SH: potencial redox disminuye Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios inducidos en minerales • Sales inorgánicas y orgánicas, en forma iónica o no ionizada • Equilibro (estabilidad de la leche): solubles -fase coloidal • Importancia: nutricional y desde el punto de vista estructural. • Traza: Cu, Mn, Zn, Y En la membrana del GG: aumenta contenido de Cu, las proteínas de la membrana experimentan cambios y los lípidos Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios reversibles Mutarrotación Equilibrios iónicos Variaciones de pH Conformación de las proteínas (predesnaturalización) Aglutinación por frío Cristalización y fusión de la grasa Asociación de la caseína Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios irreversibles Se hidrolizan ésteres fosfóricos (caseína), ésteres fosfóricos orgánicos en disolución y fosfolípidos (aumenta fosfato en solución, se contrarresta con aumento de fosfato de calcio insoluble) Se escinden enlaces fosfato de las fosfoserinas, glúcidos de la k-caseína La acidez titulable de la leche aumenta y pH…. Por encima de 60ºC, disminuye solubilidad de proteínas del suero, (desnaturalización térmica). Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios irreversibles Las inmunoglobulinas, pierden su capacidad de inhibir bacterias y de aglutinar GG por frío. Por encima de 50°C comienzan a inactivarse enzimas Por encima de los 60°C se forman grupos SH libres Desciende el potencial redox Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios irreversibles Otros cambios: Aumenta nitrógeno (proteosa-peptona) Aumenta NNP Formación del complejo ß-lactoglobulina-k-caseína Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios irreversibles Materia Grasa: Los TAG pueden ser interesterificados Formación de lactonas y metilactonas a partir de la grasa Otros: Algunas vitaminas se degradan a altas temperaturas Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Tratamientos Térmicos Cambios irreversibles Cambios lentamente reversibles, generalmente por encima de 60ºC Pérdida de gases disueltos Insolubilización de Ca++ y PO---, pasan de la solución a la fase coloidal, Desarrollo del tema Introducción Materia prima y consecuencias tecnológicas Procesos tecnológicos: - Tratamientos térmicos - Centrifugación - Homogeneización Proceso tecnológico: Yogur Resumen Bibliografía Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Centrifugación Densidad y separación del glóbulo de grasa: Frío: floculación por la acción de las aglutininas (crioglobulinas) aumenta el diámetro de los agregados. Crioglobulinas ¿qué son? Aglutininas = Crioglobulina + Lipoproteína Actividad específica para algunas bacterias Precipita en GG Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Centrifugación ¿Cuál es su objetivo? Leche circula por un eje central y sube por los platos. Se acelera 4 veces la gravedad: la velocidad del glóbulo aumenta. Diámetro del GG no varía. Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Centrifugación Separación del Glóbulo Graso: efecto de la temperatura V= R ω2 (ρp- ρf) d2 R: radio centrífuga, ω: vel. angular (rad/s) 18 ηp ρ: densidad η: viscosidad; p y f corresponden a plasma y GG • Fijamos – Aceleración – Diámetro del GG • Cambiamos temperatura – Densidad= masa/volumen – Aumento temperatura: aumenta volumen y disminuye densidad, – Menos denso, aumenta velocidad de separación Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Homogeneización Objetivo Leche cruda? Efectos principales Reducción de GG: impedir separación y mejora estabilidad Tensión de cuajada Características reológicas: Viscosidad Opacidad Activación de enzimas Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Elaboración de Yogur ¿Propiedad importante? Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Elaboración de Yogur Viscosidad • Estandarización EST: 16% (efecto tamponante y tiempo de coagulación) (Aw) • Adición de estabilizantes (hidrocoloides: retención de agua y aumentan viscosidad) (gelificantes). Efectos de los tratamientos en los componentes de la leche Procesos tecnológicos: Elaboración de Yogur Viscosidad • Homogenización (tamaño GG y adsorción sobre micelas de caseína) • Tratamiento térmico (85º C, 30 min): formación de geles • Fermentación Resumen • La leche no es un sistema en equilibrio: cambios físicos, químicos, bioquímicos, microbiológicos y de procesado. • Existen pretratamientos en la industria láctea a efectos de preparar la leche para el posterior proceso tecnológico. • El tratamiento térmico de acuerdo a su intensidad conlleva cambios (químicos y físicos) reversibles e irreversibles, deseables o indeseables. Muchos de ellos son interdependientes y las modificaciones pueden producirse como resultado de tratamientos térmicos de intensidades diferentes. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA Alais, Charles. Ciencia de la Leche. Ed. Reverté. 1985 Amiot, Jean. Ciencia y Tecnología de la Leche. Ed. Acribia. 1991 Fox, P.; Guinee, T.; Cogan, T.; McSweeney, P. Fundamentals of Cheese ScienceAN ASPEN PUBLICATION Aspen Publishers, Inc. Gaithersburg, Maryland 2000Luquet, F. Leche y Productos Lácteos Vaca-Oveja-Cabra. Vol. 1 Cap. I: Composición y Propiedades Físico Químicas: 3-93. Ed. Acribia,1993 Spreer E. Lactología Industrial. Capítulo 2: Leche Natural: Composición y propiedades de la leche: 7-26. Editorial Acribia, 1991 Tetrapak-Dairy Processing Handbook (CD), 1995. Varnam A. y J. Sutherland. Leche y Productos Lácteos. Capítulo 1: 1-34. Editorial Acribia, 1995 Wlastra, P.; Geurts, T. J.; Noomen; Jellema y Boekel. Ciencia de la leche y Tecnología de los productos lácteos. Ed. Acribia. 2001 Wlastra y Jennes. Química y física lactológica. Ed. Acribia. 1987 Sitios de interés http://www.fao.org/ag/againfo/resources/es/f-4.html https://www.youtube.com/watch?v=r0rCEBPgo5Q https://www.youtube.com/watch?v=TKEnPNL3gQQ https://www.youtube.com/watch?v=-P-zgAheFjc https://www.youtube.com/watch?v=ZdMrZzPkkWI
