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Tipos de cuajos y sus características
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TIPOS DE CUAJOS Y SUS CARACTERÍSTICAS
MERTXE DE RENOBALES SCHEIFLER
Dpto. de Bioquímica y Biología MolecularGrupo de Investigación "Calidad de Alimentos Fermentados"
Univ. País Vasco / Euskal Herriko Unib.Vitoria-Gasteiz
IV JORNADAS DE QUESOS DE CANARIASLa Palma
23 - 25 de octubre de 2007
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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 animal� cuajo vegetal� cuajo microbiano� cuajo genético
� El cuajo durante la maduración del queso
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¿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
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¿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 � aminoácidostextura y sabor (amargor)
� % de Q y de P: depende de la edad del animal
modelo de proteína
aminoácidos
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modelo de grasa (triglicérido) ácidos grasos
(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
¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
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¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
� ¿cómo cuaja la leche?� proteínas de la leche: caseínas: αs1, αs2, β, κ
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¿QUÉ ES EL CUAJO? (cont.)
� coagulación de la leche: 2 etapas� 1ª etapa:
proteolisis de la κ-caseína por la quimosina
� 2ª etapaagregación de las micelas ⇒ cuajada
� coagulación de la leche: 2 etapas� 1ª etapa:
proteolisis de la κ-caseína por la quimosina
� 2ª etapaagregación de las micelas ⇒ cuajada
QUIMOSINA
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¿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.
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¿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
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¿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
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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
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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?
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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
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CUAJO ANIMAL (cont.)� algunos cuajos comerciales:
� bovinos• > 95% quimosina• 80% quimosina y 20% pepsina formulaciones• 60% quimosina y 40% pepsina líquidas o en polvo• 20% quimosina y 80% pepsina
� 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?
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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
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España:
Idiazabal,Cabrales, Palmero, Majorero
Italia : Pecorino Romano,Fiore Sardo, Pecorino Sardo
Grecia
Feta, Kefalotyri
Egipto
Ras
Zonas de utilización del cuajo artesano animal
Argelia: Takammart (cabra)
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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....
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CUAJO VEGETAL (cont.)
� utilización:� países de la cuenca Mediterránea
• España, Portugal, Grecia• Norte de África
� Africa occidental quesos artesanos� Oriente medio� India, Afghanistán
� 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
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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
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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'
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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-products-
enzymes.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
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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
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CUAJO GENÉTICO (cont).� quesos elaborados con cuajo genético
� Cheddar Camembert� Manchego Grana Padano� Emmental Montasio� Edam Parmigiano Reggiano� Feta St. Paulin� Gouda Tilsit� Mozzarela Asiago� Brie Creszenza
� características sensoriales indistinguibles de las de quesos elaborados con cuajo bovino (80% quimosina)
� gen que codifica la Cardosina A� todavía no disponible comercialmente
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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 péptidos * péptidos pequeñosgrandes intermedios *aminoácidos libres
� lipolisis: degradación de las grasas compuestosvolátiles
triglicéridos *ácidos grasos libres
* estos compuestos tienen importancia sensorial
*compuestos volátiles
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EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - PROTEOLISIS
� aprox. 10% de las proteasas del cuajo quedan retenidasen 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
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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
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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?
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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
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EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - LIPOLISIS
triglicéridos ácidos grasos libreslipasas
de cadena corta de cadena media o largabutírico, caproico, caprílico, cáprico mirístico, palmítico, oleico sabores picantes de quesos esteárico
italianos, Idiazabal
(en exceso: rancidez butírica) (en exceso: sabores jabonosos, rancios)
variedad de compuestos volátiles
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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.
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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
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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) sabores característicos y� Fiore Sardo (L) tradicionales� Idiazabal (L)� Majorero (K)� Manchego (L)� Zamorano (L) sabores distintos pero� queso de Murcia Al Vino (L) interesantes
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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
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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
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Calidad y Seguridad de Alimentos Fermentados
Bioquímica y Biología MolecularM. Virto, J.C. Ruiz de Gordoa y M. de Renobales
Nutrición y BromatologíaM. Albisu y F.J. Pérez Elortondo
Laboratorio de Análisis Sensorial
Tecnología de Alimentos
L.J. Rodríguez Barrón y A.I. Nájera
Consejo Regulador de la DO Idiazabal
productores asociados a la
DO
NeikerR. Ruiz, N. Mandaluniz, J. Arranz
Centro Tecnológico del Gobierno Vasco
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