mejoramiento del aroma de la leche de cabra

2010
Primer Foro sobre Ganadería Lechera de la Zona Alta de Veracruz
MEJORAMIENTO DEL AROMA DE LA LECHE DE CABRA
Dr Micloth López del Castillo Lozano
Instituto de Ciencias Básicas, Universidad Veracruzana. Av. Dr Rafael Sánchez
Altamirano S/N. Col Industrial animas. CP 91192. Xalapa, Ver.
E-mail: [email protected]
INTRODUCCIÓN
En México, el consumo de la leche de cabra en fresco es muy limitado,
destinándose principalmente a la elaboración de quesos y de productos
regionales como la cajeta o dulces de leche de cabra. Lo anterior resulta
paradójico si consideramos el alto índice de desnutrición en poblaciones de
bajos ingresos para los cuales el consumo de leche de cabra permitiría
satisfacer los requerimientos energéticos, proteicos, minerales y vitamínicos a
un muy bajo costo (Arbiza S, 1996).
El bajo consumo de la leche de cabra es debido principalmente a sus
caraterísticas
sensoriales,
principalmente
su
aroma,
que
resultan
desagradables para los consumidores mexicanos y que es debido entre otros
factores de los lípidos presentes en la leche de cabra.
Así, entre diversas alternativas tecnológicas y de cirianza disponibles
actualmente para tratar de reducir el impacto sensorial del aroma de la leche de
cabra, en este escrito presentaremos una vía biotecnológica que pudiera
contribuir a mejorar el aroma de la leche de cabra y posiblemente su
aceptación por los consumidores.
PERFIL DE ACIDOS GRASOS DE LA LECHE DE CABRA
La leche de cabra tiene un contenido de grasas ligeramente más
elevado que otras leches, pero esto no es necesariamente desfavorable, ya
que es esto lo que le confiere un alto interés como alimento. La alta calidad
lipídica de la leche de cabra está dada por su composición, esto es en el perfil
de ácidos grasos presentes en un momento dado.
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Tabla 1. Composición porcentual en ácidos grasos presentes en la leche de
cabra según el periodo de ordeña del año (Fuente: Tomotake et al., 2006).
PERIÓDO DE ORDEÑA
ÁCIDOS GRASOS (%)
Primavera
Verano
Butírico (C4:0)
1.2 ± 0.3
0.4 ± 0.1
Caproico (C6:0)
2.6 ± 0.1
2.0 ± 0.1
Caprílico (C8:0)
3.3 ± 0.2
2.5 ± 0.1
Cáprico (C10:0)
12.6 ± 0.4
11.2 ± 0.2
Láurico (C12:0)
5.6 ± 0.6
4.3 ± 0.1
Mirístico (C14:0)
12.9 ± 0.8
11.9 ± 0.3
Palmítico (C16:0)
28.4 ± 2.0
32.7 ± 0.6
Palmitoléico (C16:1)
0.6 ± 0.0
0.6 ± 0.0
Esteárico (C18:0)
10.3 ± 1.1
11.0 ± 0.2
Oleico (C18:1)
20.4 ± 1.7
21.3 ± 0.5
Linoleico (C18:2)
2.2 ± 0.1
2.3 ± 0.1
Es el perfil lipídico (Tabla 1) y muy particularmente los ácidos grasos
libres, los responsables del sabor y aroma propio (“caprino”) de la leche de
cabra, observándose una correlación entre su presencia y concentración y el
aroma de sus derivados.
El sabor y aroma de los productos lácteos en general, está determinado
por un gran número de compuestos, pudiendo clasificarse en volátiles o no
volátiles. Son los últimos los que contribuyen al sabor del lácteo, mientas que
los volátiles son los que le proporcionan el aroma. Entre estos compuestos
volátiles tenemos a los alcoholes, aldehídos, esteres, cetonas, lactonas, y por
supuesto los ácidos grasos libres de cadena corta y mediana (Urbach, 1997).
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En las secciones siguientes abordaremos la producción de compuestos
de aroma en productos lácteos, considerando como referencia principalmente a
los quesos en los cuales las rutas bioquímicas de producción han sido más
ampliamente estudiadas.
PRODUCCION
DE
COMPUESTOS
DE
AROMA
POR
VÍA
BIOTECNOLÓGICA
Las principales rutas bioquímicas por las que se lleva a cabo la
producción de compuestos de aroma en los quesos son: el metabolismo de la
lactosa y citrato residual, la liberación de ácidos grasos y la degradación de la
caseína
para la formación de péptidos y amino ácidos libres así como su
catabolismo. (McSweeney et al., 1999).
Vía de la lactosa y del citrato
Los principales productos derivados del metabolismo de la lactosa son el
D y L-lactato, que pueden encontrarse en forma racémica, aunque existen otros
microorganismos que pueden formar otros compuestos como el etanol. El
lactato es un compuesto que contribuye al aroma de los quesos frescos y
madurados, especialmente al principio de la maduración, si se encuentra o no
en su forma racémica, su efecto en el aroma no varía, aunque pudiera producir
efectos indeseables.
In vitro las bacterias ácido lácticas son capaces de oxidar la lactosa a
etanol, formato, dióxido de carbono y acetato, este último es un compuesto
muy importante para el correcto desarrollo del aroma de los quesos, el cual
puede provenir también del metabolismo del citrato y el lactato o como
resultado del catabolismo de los amino ácidos.
El metabolismo del citrato produce como principales compuestos de
aroma al acetato, diacetil, acetoina (3-hidroxibutanona) y 2,3-butanediol. El
diacetil es usualmente producido en pequeñas cantidades, comparado con la
acetoina, mientras que el acetato es un importante compuesto de aroma que
puede ser producido también por metabolismo de la lactosa o del catabolismo
de amino ácidos.
Vía proteolítica
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En muchas variedades de queso la hidrólisis inicial de caseínas es
causada por enzimas llamadas proteinasas, donde la plasmina es la más
importante en la leche. La proteólisis da como resultado la formación de
péptidos de cadenas medias y grandes, solubles e insolubles en agua
respectivamente, que después son degradados a amino ácidos por las
peptidasas de los microorganismos inoculados al queso.
La concentración de aminoácidos en el queso a cualquier etapa es el
resultado de la degradación de caseínas y generalmente se incrementan
conforme la maduración aumenta, a excepción de la arginina cuya
concentración decrece, aunque aumentar de manera artificial la concentración
de amino ácidos en el queso no disminuye el tiempo de maduración. Al
respecto Fox y Wallace (1997) sugirieron que la concentración de amino ácidos
libres no estaba relacionada con el aroma del queso, al notar que los mismos
amino ácidos en cantidades similares se encontraban presentes en distintas
variedades de quesos a pesar de tener aromas diferentes. Sin embargo es el
catabolismo de estos amino ácidos libres lo que da como resultado una gran
variedad de compuestos como aminas, amonio, aldehídos, fenoles, alcoholes,
etc., que contribuyen al aroma del queso. La primera etapa de este proceso
incluye la descarboxilación, deaminación, transaminación, desulfuración o tal
vez la hidrólisis de la cadena lateral de los amino ácidos. El segundo paso
implica la conversión de los compuestos resultantes a aldehídos, por la acción
de deaminasas, para terminar con su reducción a alcoholes u oxidación a
ácidos carboxílicos. Los amino ácidos que contienen azufre pueden producir
también metantiol y otros derivados sulfúricos.
Los aldehídos formados a partir de los amino ácidos ramificados
presentan aromas característicos, por ejemplo 3-metilbutanal, 2-metilbutanal y
2-metilpropanal tienen un aroma a malta, aunque algunos autores han descrito
al 3-metilbutanal como frutal o a queso. Los alcoholes derivados de éstos
aldehídos producen aromas alcohólicos y frutales. Los ácidos grasos derivados
de los aminos ácidos con cadena ramificada (ácidos isovalérico, 2-metilbutirico
e isobutírico) proporcionan notas desagradables descritas como rancias. Estos
compuestos pueden producir efectos nocivos sobre el aroma de un queso,
como el caso del queso Cheddar, donde aromas indeseables han sido
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asociados a la presencia de 3-metilbutanal y 2-metilbutanal este efecto
depende de la concentración a la que los compuestos se encuentren
presentes, de su interacción con otros volátiles y de la relación con la matriz, de
la cual depende el umbral de percepción.
Vía de lipólisis
Los lípidos de la leche son esenciales para el correcto desarrollo del
aroma de los lácteos, en el caso de los quesos, se ha encontrado que cuando
se fabrican con leche descremada el aroma que desarrolla no es el mismo que
cuando se utiliza leche entera. (McSweeney et al., 1999).
Los ácidos grasos liberados de la lipólisis pueden ser de cadena larga,
media o corta. Los de cadena larga (mayores a 12 C) tienen un papel menor en
el
desarrollo del aroma, debido a que tienen un umbral de percepción
(concentración mínima para ser percibidos) muy alto, mientras que los ácidos
de cadena corta o media tienen un umbral mucho menor y cada uno presenta
una nota aromática característica.
Para los ácidos grasos insaturados, el
aroma puede variar según el isómero del que se trate. Por otro lado, existen
también ácidos grasos de cadena ramificada, como los ácidos 4-metiloctanoico
y 4-etiloctanoico, que son característicos de la leche de cabra y oveja, pero que
no se observan
en los quesos derivados de estas
leches, esto pudiera
deberse a que sus ésteres se encuentran presentes en tan bajas
concentraciones que métodos analíticos hasta ahora utilizados
no son
capaces de detectarlos. Otra posible explicación pudiera ser la selectividad de
las esterasas/lipasas y/o la flora presente durante la maduración de éstos
quesos.
La contribución de los ácidos grasos libres al aroma será de acuerdo a
su concentración y umbral de percepción. Los ácidos grasos libres son
importantes en el desarrollo de aromas y sabores en los productos lácteos, no
sólo por el aroma que tienen por sí mismos, también son precursores de otros
compuestos, como en el caso de cetonas, alcoholes, lactonas y ésteres.
Las cetonas son formadas, a partir de ácidos grasos, a través de βoxidación, que consiste en la oxidación del ácido graso a β-cetoácidos y su
descarboxilación para dar lugar a 2-alcano-onas con un carbono menos en su
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estructura. Estas cetonas pueden ser reducidas después a su correspondiente
alcohol secundario, y puede ser reversible en condiciones aeróbicas.
Las cetonas son compuestos que se encuentran presentes en los
quesos en cantidad considerables, y que contribuyen a su aroma. La 2heptanona es el compuesto que se observa en mayor concentración. Otras
cetonas como la 2-octanona, 2-nonanona, 2-decanona y 2-undecanona son
conocidas por tener un aroma frutal y floral.
En el caso de los quesos madurados con hongos, son la 2-heptanona y
la 2-nonanona son los compuestos más representativos que le dan el aroma a
setas.
Debido a su aroma típico, su bajo umbral de percepción, y la
concentración a la que se encuentran presentes en el queso, las cetonas tienen
un rol clave en el aroma. Junto con las cetonas, los alcoholes primarios y
secundarios, son considerados los compuestos más importantes en el aroma
de los quesos suaves y maduros. Principalmente el 3-metilbutanol y 2feniletanol son los compuestos alcohólicos dominantes en los quesos untables.
En el camembert el 3-metilbutanol está presente en cantidades relativamente
grandes, así como el 2-feniletanol, el primero le da al queso una nota
alcohólica, mientras que el segundo le proporciona un toque floral.
La síntesis de alcoholes puede ser llevada a cabo por distintas vías:
metabolismo de lactosa (formación de etanol por vía de la pentosa fosfato),
degradación de metil cetona (por vía de la actividad de reductasa),
metabolismo de amino ácidos, etc. Siendo la primera la más importante. En los
quesos madurados con hongos, el 2-heptanol y 2-nonanol son los principales
alcoholes secundarios. Estos alcoholes corresponden a los altos contenidos de
metil cetonas en el mismo queso
Las lactonas son compuestos cíclicos formados por la esterificación
intramolecular de los hidróxiacidos grasos. La formación de estos hidróxiacidos
grasos precursores de las lactonas puede llevarse a cabo en la glándula
mamaria, a través de una β-oxidación, o como parte del catabolismo normal de
los ácidos grasos, incluso por la acción de enzimas sobre ácidos grasos
insaturados.
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La formación de las lactonas a partir de su correspondiente hidróxiacido
es llevada a cabo espontáneamente una vez que el ácido graso ha sido
liberado por lipólisis. Este ácido graso al encontrarse como parte de un
triacilglicerido no produce aroma ni sabor, pero al ser liberado y formar una
lactona las sus características sensoriales cambian. Este fenómeno puede ser
observado tomando como ejemplo a la mantequilla cuyo olor característico se
transforma al calentarla, liberando un aroma dulce o caramelizado por efecto
de la lipólisis y posterior formación de lactonas.
Las lactonas principales en el queso son las γ y δ-lactonas, que tienen
un anillo de 5 y 6 miembros respectivamente, y son formadas por los γ y δ
hidroxiacidos
correspondientes.
Las
lactonas
están
generalmente
caracterizadas por un muy pronunciado aroma con toque frutal, siendo las δlactonas las que tienen un umbral de percepción mayor comparado con las γlactonas.
Los ácidos grasos libres son precursores de otros compuestos
importantes para el aroma llamados ésteres, que se encuentran presentes en
mayor cantidad en los quesos.
Los ésteres son probablemente los productos más importantes para el
aroma de los productos lácteos, y son constituyentes volátiles muy comunes
cuya contribución depende de la concentración en la que se encuentran
presentes, ya que a pesar de la presencia de ésteres con propiedades
aromáticas frutales, esta característica no tiene porque ser necesariamente
discernible ni provocar que el producto lácteo final tenga un aroma
frutal
indeseado, sino que, por reacciones de sinergismo, estos compuestos en
conjunto contribuyen al aroma y sabor del lácteo. Un ejemplo de esto lo dan
los etil esteres derivados de los ácidos grasos de cadena corta, regularmente
etil butanoato y etil hexanoato, que al estar en niveles excesivamente altos en
leche cruda o pasteurizada o incluso en el queso Cheddar le confieren un
indeseable aroma frutal. Aunque es importante señalar que un ligero aroma
frutal pudiera ser un atributo deseable en algunos casos, según el consumidor.
Otro caso es el de los etil ésteres de ácidos grasos de cadena larga, mayores
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de 12 carbonos, que al encontrase a niveles altos proporcionan un indeseable
aroma jabonoso o ceboso.
Comúnmente los ácidos grasos tienen un umbral de percepción de
aroma más alto que el de los ésteres que forman, y proporcionan notas de
aroma rancio, acre, caprílico, jabonoso o ceroso.
CONCLUSIONES
Considerando las diversas vías bioquímicas o metabólicas en la
producción de compuestos con aroma, es posible pensar en que una forma
viable de eliminar el aroma característico de la leche de cabra, es mediante la
derivación del perfil de ácidos grasos hacia otros compuestos como ésteres,
cetonas, lactonas, etc., que generalmente proporcionan, dependiendo de su
presencia, concentración y reacciones de sinergismo, notas de aroma más
agradables. Para esto surge como una ruta viable, la aplicación biotecnológica
de la fermentación controlada de la leche de cabra, la cual cambiaría el aroma
y sabor de este alimento, para dar lugar a un alimento fermentado con un
nuevo perfil de aroma. Actualmente, se están realizando estudios en nuestro
laboratorio encaminados a demostrar la viabilidad e importancia de esta
aplicación biotecnológica.
BIBLIOGRAFIA
Arbiza S. 1996. La leche de cabra, sus propiedades nutritivas y farmacológicas.
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Fox P. and J. Wallace. 1997. Formation of flavour compounds, Advances in
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Tomotake H., R. Okuyama, M.Katagari, M. Fuzita, M. Yamato and F. Ota. 2006.
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Urbach G. 1997. The flavour of milk and dairy products: Cheese contribution of
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