3 INFORME Lactosa
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DETERMINACION DE LACTOSA EN QUESOS I. INTRODUCCIÓN La lactosa es el único glúcido libre que existe en cantidades importantes en todas las leches, es también el componente más abundante, el más simple y la más constante en proporción. El contenido de lactosa en la leche varía entre 3.6 y 5.5% . El contenido de lactosa en el queso fresco varía entre 3.6 y 5.5% . El contenido de lactosa en el queso maduro estará en función al tipo de queso. En la elaboración del queso, parte de la lactosa queda en el queso y parte pasa al suero. Algunos grupos étnicos en el mundo no toleran este disacárido debido fundamentalmente a la ausencia de la enzima β – D galactosidasa llamada lactasa del jugo intestinal, es por esta razón que resulta importante su determinación. En la presente práctica determinamos cuantitativamente el contenido de lactosa en queso fresco y queso madurado, por el método espectrofotométrico. II. OBJETIVO Determinar el contenido de lactosa en queso con un método espectrofotométrico Alberto,Manuel,Leonel 1
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DETERMINACION DE LACTOSA EN QUESOS
I. INTRODUCCIÓN
La lactosa es el único glúcido libre que existe en cantidades importantes en todas las
leches, es también el componente más abundante, el más simple y la más constante en
proporción. El contenido de lactosa en la leche varía entre 3.6 y 5.5% . El contenido de
lactosa en el queso fresco varía entre 3.6 y 5.5% . El contenido de lactosa en el queso
maduro estará en función al tipo de queso.
En la elaboración del queso, parte de la lactosa queda en el queso y parte pasa al suero.
Algunos grupos étnicos en el mundo no toleran este disacárido debido fundamentalmente a
la ausencia de la enzima β – D galactosidasa llamada lactasa del jugo intestinal, es por
esta razón que resulta importante su determinación.
En la presente práctica determinamos cuantitativamente el contenido de lactosa en queso
fresco y queso madurado, por el método espectrofotométrico.
II. OBJETIVO
Determinar el contenido de lactosa en queso con un método espectrofotométrico
Alberto,Manuel,Leonel 1
III. BASE TEORICA
3.1 LACTOSA
La Lactosa es un azúcar que se encuentra en la leche y pertenece al grupo de los
compuestos químicos orgánicos llamados hidratos de carbono.
Este disacárido se encuentra exclusivamente en la leche de los mamíferos y está
constituido por una molécula de galactosa y una de glucosa unidas por un enlace
glucosídico -(1-4). El carbono anomérico de la glucosa está libre, lo cual hace a la
lactosa un azúcar reductor. Existe en forma y , y por lo tanto presenta el fenómeno de
mutarrotación. De los disacáridos de importancia en alimentos, la lactosa es el azúcar
menos soluble y dulce. La estructura química se puede apreciar en la Figura 1.
Figura 1: Estructura molecular de la lactosa
La lactosa se utiliza en la industria de los alimentos por su poder adsorbente como
agente base para retener sabores artificiales, aromas y colores y al igual que la maltosa se
emplea en la panificación ya que puede fácilmente interaccionar con proteínas y producir
pigmentos a través de las reacciones de Maillard ( Alais, 1991)
El contenido de lactosa varía entre 3.6 y 5.5%. La lactosa es soluble en agua y se presenta
como solución molecular en la leche. (Manual de Industrias Lácteas 1996).
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Efecto de la temperatura:
La lactosa es sensible al calor. Entre 110 y 130 ºC la forma hidratada pierde su
agua de cristalización. Más allá de los 150ºC se torna amarilla y después de los 170ºC
tiene lugar un oscurecimiento pronunciado debido a la formación de un caramelo. Sin
embargo en la leche se observa que oscurecimiento sobreviene a temperaturas muy
inferiores. En efecto, este fenómeno no se debe a una caramelización de la lactosa, sino a
una reacción del azúcar con las materias nitrogenadas, que lleva consigo la aparición de
compuestos oscuros reductores llamados melanoidinas. Está reacción de pardeamiento,
muy compleja y aún no bien conocida, catalizada por el hierro, cobre y los fosfatos se
denomina reacción de Maillard.
Efecto de los ácidos (Hidrólisis)
La lactosa puede ser hidrolizada por los ácidos. La reacción solo tiene lugar a
altas temperaturas y cuando se trata de un ácido fuerte, como el sulfúrico o clorhídrico a
concentraciones elevadas. Mientras que una disolución al 5% de sacarosa se hidroliza a
75ºC en 20 minutos en presencia de un mililitro de ácido clorhídrico concentrado, la
misma disolución de sacarosa requiere de 10 ml de ácido a 90 ºC para ser hidrolizada en
1 hr con 30 minutos.
Figura 2: Cambios de la lactosa
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El poder edulcorante de la lactosa es aproximadamente ¼ del de la sacarosa o 1/5
de la fructosa y ½ del de la glucosa. A diferencia de muchos otros azúcares de los
alimentos la adición de lactosa no reduce la solubilidad de la sacarosa. Además al
incrementar la concentración de lactosa, cambian los hábitos cristalinos tanto de la
sacarosa como de la lactosa.
3.2 LACTOSA EN LECHE
La leche desnatada o desgrasada contiene 4.5 - 5% de lactosa (y solo 4% de
proteína) no tiene marcado sabor dulce, ya que la lactosa es uno de los azúcares con poco
poder edulcorante. Según Madrid, 1994
Tabla 1: Physical – chemical status of cows’ milkAverage
composition %Relative sizes
(mm)Osmotic
pressure atmLactose 3.6 - 5.5 4.8 10-6 – 10-7 3.3
Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 35.
Tsenkova, 1999. Reporta lo una cantidad mínima en la leche de 3.94% , una
cantidad máxima de 4.74 % y como un promedio de 4.4% .
Degradación de la lactosa
Durante el tratamiento térmico de la leche se produce la descomposición de
la lactosa.
Un compuesto que aparece en la leche tratada por el calor es la lactulosa,
que puede utilizarse como índice de calentamiento de la leche. Así el
contenido en lactulosa puede diferenciar entre leches pasterizada y
esterilizada.
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La lactulosa es algo más que dulce y más soluble que la lactosa; se
considera que estimula el crecimiento de lactobacillus bifidus, y por lo tanto,
es beneficiosa para dietas infantiles.
Su sabor se modifica pues la lactoalbúmina y la lactoglobulina coagulan.
También precipitan algunos compuestos con fósforo,
Fermentación
Son muchos los microorganismos que metabolizan la lactosa como sustrato y
la utilizan dando lugar a compuestos de menor masa molecular.
Las fermentaciones que producen ácido láctico son las más importantes para
la industria láctea, pero hay otras fermentaciones que tiene también
importancia considerable.
La fermentación propiónica se lleva a cabo por acción de las bacterias del
género Propionibacterium, que fermentan el ácido láctico a ácido
propiónico, ácido acético, CO2 y agua. Esta fermentación es típica de
algunos tipos de quesos, siendo el proceso responsable de la aparición de los
característicos ojos.
Tradicionalmente, se ha considerado que la lactosa favorece la retención de
Ca, por lo que estimula la dosificación y previene la osteoporosis. Actúa
interaccionando con las vellosidades intestinales, sobre todo a nivel del fleo,
incrementando su permeabilidad al calcio. Sin embargo, en los adultos el
interés nutritivo de la lactosa tiene aún reservas a causa de los problemas de
intolerancia. El origen de esta intolerancia se encuentra en el déficit de
galactosidasa.
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3.3. LACTOSA EN QUESO FRESCO y MADURADO
Durante el proceso de elaboración de queso la lactosa se transforma en ácido
láctico, producto de la fermentación generada por la microflora , esto ocurre durante el
proceso de coagulación, moldeado , prensado y maduración. Posteriormente a las dos
semanas después también se generan otros componentes como: ácido acético, alcohol
etílico, acetona, anhídrido carbónico, diacetilo, ácido succínico y fórmico.
(Veisseyre,1980)
BOUZAS, 1993. Estudió la influencia del tiempo y temperatura en los indicadores
de envejecimiento de químico para queso cheddar comercial, y reporta la variación de la
concentración de lactosa y producción de ácido láctico durante la maduración es en los
primeros 10 días a 12 y 24°C respectivamente , Esto se atribuye a las concentraciones de
sal y al desarrollo de bacterias no starter , como el lactobacilli y pediococci afectan la
proporción de metabolismo de lactosa.
BOUZAS, 1993. Desarrollo expresiones predictivas para los indicadores
químicos( proteólisis, lactosa, ácido cítrico, ácido láctico, acidez total, ácido acético,
ácido propiónico, ácido butírico y ácido isovalérico) del queso cheddar durante la
maduración tal como se puede observar en la Tabla 2.
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Tabla 2: Expresiones matemáticas para los cambios químicos durante la maduración de queso cheddar
Componente Coeficientes Temperatura(°C)
Y= YO+KO t exp(b/T) Proteólisis Ko = 1.79 x 106 b = -5315
14
Y= YO exp(kt)Y= YO exp(ko t exp (b/T)
Y= YO+A(1- exp(kt))
Y= YO+A(1- exp k0 t (exp (b/T)))
LactosaÁcido cítrico
Ácido láctico
Acidez total
Ko = -0.3194Ko = -1.09 x 1016
b = -12108A = 2.87K= -0.2848A = 7651K0= -4.39 109
1512
12 - 25
25
Y= YO exp(a t exp (c/T) Ácido acético
Ácido propiónico
Ácido butírico
Acido isovalérico
a = 5.21 1010
c = -8222
a = 1.8 1011
c = -8502
a = 1.64 1012
c = -9407
a = 4.5 108
c = -6831
25
25
15
25
Yo = concentración inicial (dry basis) de lactosa y ácido en nmoles/100g; proteolysis en nmoles glycina/100g; acidez total en g ácido láctico/100g.
T = Temperatura absoluta.t = tiempo (días)K0 = concentración/ día, para orden ceroKo = día / para orden cincob = constant , Kk = constante de reacción , 1/díaA = constante, unidades de concentraciónc = constante, ka = constante 1/ día
DAIGLE (1998). Reportó que los quesos producidos con bifidobacterium no ha
producido cambios en la actividad metabólica de las proteínas y lactosa durante su
maduración, manteniendo sus propiedades organolépticas conforme de manera que la
producción de ácido láctico ha sido creciente y el consumo de lactosa decreciente.
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IV. FUNDAMENTO
El fundamento se basa en los efectos frente a la temperatura y ácidos de la glucosa
que en la siguiente Figura 3 podemos observar lo que sucede la lactosa, que primero se
hidroliza y pasa al D- glucosa y esta glucosa en medio ácido concentrado y calor ( el
ácido ataca en el carbono que tiene más hidrógenos y se forma el 5- hidroximetilfurfural,
este hidroximetilfurfural reacciona con el fenol en un medio ácido concentrado (H2SO4) y
temperaturas de 140°C dándole la coloración respectiva al 5- hidroximetilfurfural que es
incoloro originalmente.
El Zinc actúa como disolvente del calcio y catalizador.
En los monosacáridos glucosa y fructuosa (que son una hexosa y una cetohexosa
respectivamente) el carbono aldehídico y cetónico, actúa como grupo reductor
permitiendo diversas reacciones: un ejemplo de dichas reacciones es la de Mayllard, en la
que estos azúcares son uno de los substratos necesarios para desarrollarse pardeamiento
no enzimático. Toribio y Lozano,1984. Citado por Pelegrina, 1999.
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Figura 3: Cambios de la lactosa hasta formar la coloración
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V. MATERIALES Y METODOS
Muestra quesos (fresco, madurado y otros)
5.1 MATERIALES
- Tubos de prueba.
- Gradilla
- Dispensador o pipeta de 5 ml. 1 ml.
- Fiolas de 100 ml.
- 1 fiola de 250 ml.
- Papel filtro.
- Embudo.
- Kitazato.
EQUIPOS
- Licuadora
- Baño María
- Espectrofotómetro a 490 nm.
- Bomba de vacío
REACTIVOS
- Hidróxido de Sodio 0.5 M.
- Solución de sulfato de zinc al 10%.
- Solución acuosa de fenol al 5%.
- Acido sulfúrico concentrado.
- Solución de lactosa (1g/l lactosa monohidratada).
V.2 PROCEDIMIENTO
1. Pesar entre 4.8 y 5.3 g de queso y llevarlo al vaso de la licuadora, añadir 20 ml.
De hidróxido de sodio 0.5 M y aproximadamente 100 ml. de agua destilada. Licuar
hasta que la muestra este dispersa. Transferir a una fiola de 250 ml, añadir 20 ml.
de solución de sulfato de zinc al 10% y agitar. Enrasar con agua destilada y
filtrar, eliminar los primeros mililitros del filtrado.
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2. Preparar soluciones estándar conteniendo 0, 1.0, 2.0, 4.0, 6.0, y 8,0 mg/100 ml.
de lactosa por dilución de la solución stock estándar de lactosa conteniendo
1g/l, en fiolas de 100 ml.
3. Pipetear 1 ml. de cada una de las soluciones estándar en tubos de prueba y
pipetear 1 ml. de la muestra filtrada. A cada uno de estos tubos añadir 1 ml. de la
solución de fenol y 5 ml. de ácido sulfúrico concentrado cuidando de que no caiga
en las paredes del tubo.
4. Colocar los tubos en Baño María hirviendo por 5 min. Medir la absorbancia de
cada uno a 490 nm.
VI. RESULTADOS Y DISCUSIONES
6.1 ANALISIS DE QUESO
Los resultados del análisis de las muestras podemos observar en la Tabla 3, resultados estos resultados proviene de los cálculos previos (ANEXO).
Tabla 3: Resultados de los análisis de contenido de lactosa en muestras de queso por método espectrofotométrico a 490 nm.
Muestra Peso (g) Absorvancia % de lactosa experimental
Queso fresco 4.1081 1.135 0.72
Queso Edam 4.1214 0.514 0.214
Queso Edam 4.000 0.361 0.24
En cuanto a los resultados del contenido de lactosa en queso madurado Edam , presenta
un resultado de 0.214 – 0.24 % , este valor es característico del tipo de queso, por el tipo
de proceso y tipo madurado que presentan cada una de ellas.
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Los resultados obtenidos muestran resultados bajos, estos resultados concuerdan con los
trabajos realizados por Bouzas 1993, Daigle 1998. que muestran una tendencia de
disminución del contenido de lactosa durante el proceso de maduración que ha sufrido
cambios en cantidades referente a la cantidad existente en el queso fresco.
Para el resultados de queso fresco se cometió el error de realizar las diluciones ya que la
lectura está fuera del rango y no se hizo la dilución respectiva por que la muestra ya se
había desechado, se trabajó extrapolando los datos y obtenemos un resultado de 0.72% de
contenido de lactosa en el queso fresco, este resultado depende de varios factores, como
del tipo de coagulación realizada al queso si es ácida o enzimática, obviamente si es
ácida la mayoría de los minerales y otros se pierden en el suero caso contrario la pérdida
es menor.
La modificación en cantidades de lactosa también está influenciada por los
tratamientos que pasa el producto desde la leche, pasteurizado, calentado, coagulación,
prensado, moldeado y madurado. Estos resultados si consideramos lo que inicialmente
considera el contenido en la leche por Tsenkova,1999 4.4% y lo que reporta Bouzas,1999
en quesos madurados (Cheddar) 2 mm moles/100g , podemos decir que la lactosa sufre
modificaciones desde la leche hasta el producto final procesado.
6.2 ABSORVANCIA DE LAS SOLUCIONES STANDART
En la Tabla 4 se pueden apreciar los resultados de las absorvancias obtenidas para la
construcción de la curva standart, como vemos los resultados presenta una distribución
casi homogéneos con una pequeña dispersión tal como podemos apreciar en la Figura 4.
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Tabla 4: Resultados de Absorvancia de mg de lactosa por 7 ml para la CURVA ESTÁNDAR a 490 nm de longitud de onda
Solución estándar (mg/100ml) mg lactosa/ 7 ml Absorvancia A Absorvancia B Absorvancia C
0.05 0.005 0.112 0.037 0.051 0.01 0.07 0.041 0.0784 0.04 0.398 0.299 0.3696 0.06 0.54 0.63 0.6218 0.08 0.693 0.726 0.725
Construcción de gráfica standart para los resultados de la Tabla 4.
Figura 4: Curva de absorvancia para cada concentración de lactosa (curva patró)
De gráfico anterior se obtiene la función del gráfico Y = 9.4712X X = (mg
lactosa/7 ml) se construye la nueva gráfica para la función.
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Figura 5: Curva de solución standart de absorvancia en función de concentración de lactosa.
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VII. BIBLIOGRAFÍA
1. Alais Ch. "Ciencia de la leche; Principio de técnicas lecheras" Compañía
editorial continental, Barcelona, 1971
2. BOUZAS, J.et al . 1993. Time and temperature influence on chemical aging
indicators for a commercial cheddar cheese. Journal Food Science .Volume
58, N° 6 pag. 1307 – 1311
3. DAIGLE A. et all. 1999. production of probiotic cheese (cheddar – like) using
Enriched cream fermented by Bifidobacterium infantis. Jornal of dairy
Sciencie Vol 82, N° 6. pag. 1081 – 1091.
4. Madrid, A. 1994. Nuevo Manual de Lactología Quesera. Editorial
Mundiprensa Libros S.A. España.
5. PELEGRINA A., Lozano J.1999, Desarrollo de color e Hidroximetilfulfural
en zumos de fruta. Talleres de herramienta de calculo Universidad
Politécnica de Valencia.
6. SOURCE: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing
Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 35.
7. TESENKOVA et al. 1999. Near – Infrared Spectroscopy for Dairy
Management: Measurement of Unhomogenized Milk Composition. Journal of
Dairy Science vol 82, N° 11. pag- 2344 – 2351.
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ANEXO
CALCULOS
a. Para muestra de queso Edam 1 (4.1214g)
Con la absorvancia leída ( 0.514) ubicamos en el gráfico la coordenada de mg de
lactosa que es de 0.0535 mg
Cantidad de lactosa en los 250 ml de solución (fiola)
1 ml -----------0.0535 mg lactosa
250 ml ----------X1
X1 = 8.825 mg lactosa
4.1214 g (4121.4mg) -------------100%
8.825 mg lactosa ---------------- x2
X2 = 8.825*100 / 4121.4 = 0.214 % de lactosa en queso Edam
b. Para muestra de queso Edam 2 (4.0g)
Con la absorvancia leída ( 0.361) ubicamos en el gráfico la coordenada de mg de
lactosa que es de 0.038 mg
Cantidad de lactosa en los 250 ml de solución (fiola)
1 ml -----------0.038 mg lactosa
250 ml ----------X1
X1 = 9.5 mg lactosa
4.0 g (4000mg) -------------100%
9.5 mg lactosa ---------------- x2
X2 = 9.5*100 / 4000 = 0.24 % de lactosa en queso Edam (muestra2)
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Para la muestra de queso fresco Absorvancia = 1.135 , este valor está fuera del
rango , pero por extrapolación la concentración de lactosa es de 0.118 mg/ ml
1 ml -----------0.118 mg lactosa
250 ml ----------X1
X1 = 29.5 mg lactosa
4.1081 g (4108.1mg) -------------100%
29.5 mg lactosa ---------------- x2
X2 = 29.5*100 / 4108.1 = 0.72 % de lactosa en queso fresco
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