INDUSTRIALIZACION DE PROTEINAS
DEL LACTOSUERO
Autor:
MAURICIO GIL ZAMORA
UNIVERSIDAD DEL VALLE
CALI – COLOMBIA
2007
GIL ZAMORA, MAURICIO PROTEÍNAS DEL LACTOSUERO
ReCiTeIA - v.7 n.2 2
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Mauricio Gil Zamora
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GIL ZAMORA, MAURICIO PROTEÍNAS DEL LACTOSUERO
ReCiTeIA - v.7 n.2 3
Industrialización de Proteínas del Lactosuero
Mauricio Gil Zamora
Universidad del Valle – Colombia
CONTENIDO
Lista de Tablas ................................................................................................................................ 3 Lista de Figuras ............................................................................................................................... 3 Resumen.......................................................................................................................................... 4 1 Introducción ........................................................................................................................... 4
1.1 Revisión histórica. ........................................................................................................................... 4 2 Revisión Bibliográfica / Estado del Arte ................................................................................ 6
2.1 Definiciones. ................................................................................................................................... 6 2.1.1 Lactosuero .............................................................................................................................. 6 2.1.2 -lactalbúmina ...................................................................................................................... 6 2.1.3 -lactoglobulina .................................................................................................................... 7 2.1.4 Inmunoglobulinas .................................................................................................................. 8 2.1.5 Albúmina ............................................................................................................................... 8 2.1.6 Lactoferrina ............................................................................................................................ 8
2.2 Estado del Arte ................................................................................................................................ 9 2.2.1 Avances tecnologicos para el uso de lactosueros ................................................................. 11 2.2.2 Diversificación de mercados ................................................................................................ 14
3 Operaciones unitarias ........................................................................................................... 15 3.1 Proceso Productivo ........................................................................................................................ 16
4 Produccion nacional e internacional .................................................................................... 21 4.1 Bebida ........................................................................................................................................... 21
4.1.1 Ingredientes y composición sugeridas para una bebida refrescante de alto contenido
energético, a base de lactosuero ......................................................................................................... 22 4.2 Otras opciones de uso .................................................................................................................... 23 4.3 Mercados nacionales e internacionales. ......................................................................................... 24
5 Conclusiones ........................................................................................................................ 25 6 Bibliografia .......................................................................................................................... 25
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Composición de un lactosuero típico 10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Diagrama de flujo: Proceso productivo. 17
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Industrialización de Proteínas del Lactosuero
RESUMEN
La composición proteica del lactosuero presenta diferencias notables dependiendo de la
especie considerada. Mientras no se diga otra cosa, se hará referencia a la especie bovina.
Las proteínas del lactosuero pueden ser de síntesis mamaria, como la alfa -lactalbúmina y la
alfa-lactoglobulina, que representan conjuntamente el 70% de las proteínas del lactosuero
de vaca, y la lactoferrina., o bien de transferencia sanguínea, como la albúmina y las
inmunoglobulinas. Las propiedades funcionales del lactosuero vienen dadas por las de sus
dos principales proteínas, alfa -lactalbúmina y alfa-lactoglobulina. Entre ellas destacan su
solubilidad, incluso a pH 4,5, si no se calientan, sus propiedades emulsionantes y
espumantes y su capacidad de gelificación. Se recuperan por ultrafiltración o intercambio
iónico, con secado a temperaturas lo más bajas posible para evitar su desnaturalización.
Palabras claves: Lactosuero / Proteínas / Lactalbúmina / Lactoglobulina
1 INTRODUCCIÓN
Las proteínas del lactosuero, que representan alrededor del 20% de las proteínas de la leche
de vaca, se definen como aquellas que se mantienen en solución tras precipitar las caseínas
a pH 4,6, a una temperatura de 20ºC. Esta separación entre caseína y proteínas del
lactosuero fue llevada a cabo por primera vez por Hammarsten en 1883, y todavía se utiliza
el término "caseína de Hammarsten" para designar a la precipitada de esta forma. Este
científico consideró que la proteína del lactosuero era una "globulina", es decir, el tipo de
proteína soluble en soluciones salinas pero insoluble en agua destilada. Trabajos
posteriores, especialmente de Sebelien, en 1885, demostraron que estas proteínas eran más
bien del tipo de las albúminas, solubles en agua destilada. La polémica lactalbúmina -
lactoglobulina ha dejado los nombres para las dos principales proteínas del lactosuero,
aunque las dos son realmente "albúminas".
1.1 REVISIÓN HISTÓRICA.
Hasta hace un par de décadas la producción de la industria láctea tenía como contrapartida
un derivado altamente contaminante: el lactosuero, un líquido que se separa de la leche
cuando ésta se coagula para la obtención de queso.
Este subproducto, que generalmente se desechaba, contiene un poco más del 25 % de las
proteínas de la leche, cerca del 8% de la materia grasa y aproximadamente el 95% de la
lactosa (el azúcar de la leche), por lo que resulta un inmenso desperdicio de nutrientes no
usar el lactosuero como alimento.
Las proteínas y la lactosa se transforman en contaminantes cuando el líquido es arrojado al
medioambiente sin ningún tipo de tratamiento, porque la carga de materia orgánica que
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contiene permite la reproducción de microorganismos. "Pero a nivel mundial se utiliza cada
vez más este subproducto. Se recupera la lactosa por un lado y se eliminan las sales, porque
el suero tiene un contenido muy alto en sales y eso impide que se pueda utilizar para
muchas aplicaciones. Por otro lado, están las proteínas que son muy importantes desde el
punto de vista nutricional", comenta la doctora Ana Pilosof, investigadora del Laboratorio
de Tecnología de Alimentos de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEN) de la
UBA.
A partir de los años 70 en Europa y de los 80 en nuestro país se comenzaron a desarrollar
procesos de separación, concentración y secado que permiten obtener subproductos del
suero con interesantes aplicaciones en la industria alimentaria y farmacéutica.
El volumen de suero lácteo es aproximadamente 7 a 10 veces mayor que el queso
producido, dependiendo del tipo de queso. "Se calcula que en Europa se producen 75
millones de toneladas anuales de lactosuero, 27 en América del Norte y 8 en otras áreas del
mundo, lo que resulta en un total de 110 millones de toneladas. Como la concentración de
proteínas en el suero de queso es de aproximadamente 6 gramos por litro, esto equivale a
660.000 toneladas anuales de proteínas -indica Pilosof-. Por eso es importante que la
industria láctea tenga un portafolio de opciones para usar el lactosuero como base de
alimentos, preferentemente para el consumo humano, con el fin adicional de no contaminar
el medio ambiente y de recuperar, con creces, el valor monetario del lactosuero", señala la
investigadora, que en este momento dirige un proyecto de desarrollo de tecnologías para la
conservación y aprovechamiento del lactosuero. Este emprendimiento se realiza en
conjunto con la Facultad de Ingeniería de la UBA.
Actualmente se estima que en la Argentina se producen aproximadamente 450.000
toneladas de suero líquido por año, de los cuales el 62% es utilizado directamente en
alimentación animal, el 33% se transforma en derivados como lactosa, caseínas, caseinatos
y concentrados proteicos, el 4% se transforma en suero en polvo y sólo el 1% es tratado
como efluente. Las zonas de mayor producción son las provincias de Buenos Aires,
Córdoba y Santa Fe.
El suero y los concentrados proteicos son cada vez más utilizados como ingredientes
versátiles en la elaboración de alimentos, tanto para mejorar su calidad como su
funcionalidad -los efectos benéficos para la salud-. El suero en polvo, por ejemplo, puede
sustituir el agregado de leche en polvo descremada, aportando proteínas de alta calidad a
casi la mitad del costo y reduce el agregado de endulzantes que son reemplazados por la
lactosa. En la actualidad se utiliza lactosuero en la fabricación de alimentos lácteos
(helados, yogur, untables), productos cárnicos (carnes procesadas, embutidos), panificados
(bases para pasteles, galletitas, barras nutritivas), productos de confitería (chocolates,
coberturas, caramelos) y bebidas (mezclas con cacao, crema para café, bebidas para
deportistas).
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2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA / ESTADO DEL ARTE
2.1 DEFINICIONES.
2.1.1 Lactosuero
El lactosuero puede definirse como el líquido remanente luego de separar la caseína de los
restantes componentes de la leche. Los concentrados de proteínas de lactosuero son
utilizados para suplementar o sustituir parcialmente otras proteínas en diversas
formulaciones alimenticias, dadas sus excelentes propiedades nutricionales y funcionales,
específicamente su capacidad de formar espumas.
2.1.2 -lactalbúmina
La -lactalbúmina es una proteína que se encuentra en la leche de casi todas las especies,
con la excepción de algunas focas. Su misión biológica es la síntesis de la lactosa, siendo la
estructura reguladora de una galactosil transferasa mamaria. En ausencia de -
lactalbúmina, este enzima transfiere la galactosa a los glicanos de las glicoproteínas.
La -lactalbúmina se sintetiza como respuesta a los procesos hormonales que inducen la
lactación Una vez sintetizada, la -lactalbúmina es transportada al aparato de Golgi, donde
se une a la galactosil transferasa Su acción se produce al aumentar la afinidad de la
galactosiltransferasa por la glucosa. La -lactalbúmina se secreta en la leche, junto con la
lactosa, en las vesículas secretoras producidas a partir de las membranas del aparato de
Golgi.
La -lactalbúmina es la segunda proteína en concentración en el lactosuero de vaca (entre
1 y 1,5 mg /ml), y la más abundante en el lactosuero humano.
La -lactalbúmina es una proteína formada por una sola cadena polipeptídica, de 123
aminoácidos, con un peso molecular de unos 14.200. Su estructura terciaria, muy compacta,
globular, está mantenida por cuatro puentes disulfuro, con una zona de hélice y otra de
hojas plegadas . Es una proteína ácida con un punto isoeléctrico de alrededor de 4,8. En la
vaca existen dos variantes genéticas, con distribución desigual según las razas. En las
europeas solamente existe la variante B, con arginina en la posición 10. En las indias existe
también la variante A, con glutamina en esa misma posición.
La -lactalbúmina tiene un ión calcio unido, que es imprescindible en el mantenimiento de
su estructura y de su actividad como reguladora de la galactosiltransferasa. La eliminación
del calcio produce la estructura llamada "molten globule", un estado intermedio de
desnaturalización que ha sido muy utilizado como modelo en la desnaturalización de
proteínas. Este estado, con la proteína en forma "apo", es mucho menos resistente que la
forma saturada con calcio a agentes desnaturalizantes, como el calentamiento.
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Desde el punto de vista nutricional, la -lactalbúmina es importante dada la abundancia de
triptófano, 4 residuos por molécula, lo que representa un 6% en peso. La -lactalbúmina es
una de las proteínas de la leche que pueden causar alergia a este alimento. La zona más
alergénica es la situada entre la valina de la posición 42 y el glutamico de la posición.
2.1.3 -lactoglobulina
La -lactoglobulina es la proteína más abundante en el lactosuero bovino, en el que
alcanza concentraciones de 2 a 4 mg/ml, representando alrededor de la mitad de las
proteínas del lactosuero. Está presente también en la leche de otras especies, como la yegua
y la cerda, pero no se encuentra en la leche humana. Está formada por una sola cadena de
162 aminoácidos, con un peso molecular de unos 18.400. Su secuencia se conoce desde
1976.
Existen varias variantes genéticas, siendo las más comunes la llamadas A y B, que difieren
en dos aminoácidos. La variante A tiene una valina en la posición 118, y un aspártico en la
posición 64, mientras que la variante B tiene, respectivamente, alanina y glicina.
Al pH de la leche, la -lactoglobulina de los rumiantes (no así la de otras especies) se
presenta en forma de dímeros con los monómeros unidos de forma no covalente. Estos
dímeros se forman entre pH 7,5 y pH 5,2, el punto isoeléctrico de la -lactoglobulina. Por
encima de pH 7,5 y por debajo de pH 3,5, la -lactoglobulina está en forma de
monómeros, mientras que entre pH 5,2 y pH 3,5 se encuentra en forma de octámeros.
La estructura terciaria de los monómeros de la -lactoglobulina está mantenida por dos
puentes disulfuro. También existe un grupo tiol libre, el correspondiente a la cisteína que
ocupa el lugar 121 en la secuencia. Este tiol es muy importante en la asociación de la -
lactoglobulina con otras moléculas, especialmente con la -caseina. Esta asociación tiene
una gran influencia en la coagulación de la leche inducida por la quimosina. Los puentes
disulfuro son también bastante reactivos, y dan lugar a reacciones de intercambio de
sulfidrilos. La -lactoglobulina se desnaturaliza con relativa facilidad por el calor,
especialmente en ausencia de ligandos asociados.
La -lactoglobulina es capaz de interaccionar con distintas moléculas hidrofóbicas,
especialmente el retinol y los ácidos grasos. Esta propiedad, además de estar probablemente
relacionada con su función biológica, hace que tenga buenas propiedades emulsionantes. La
-lactoglobulina es la mas hidrofóbica de las del proteínas comunes del lactosuero.
facilidad por el calor, especialmente en ausencia de ligandos asociados.
La función de la -lactoglobulina no se ha establecido todavía con seguridad, aunque
probablemente, al menos en el caso de los rumiantes, se trata de una proteína transportadora
de ácidos grasos, que ejerce su función en el tubo digestivo del lactante.
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2.1.4 Inmunoglobulinas
Las inmunoglobulinas son proteínas que forman parte del sistema de defensa contra
microorganismos. La estructura básica, con forma de Y está constituida por dos cadenas
ligeras y dos cadenas pesadas. Cada cadena ligera está unida a una cadena pesada por un
puente disulfuro, mientras que las dos cadenas pesadas se unen entre sí mediante dos
puentes disulfuro. Las cadenas pesadas están glicosiladas.
La actividad de defensa de las inmunoglobulinas del calostro y la leche se puede ejercer de
dos formas:
En las especies en las que la placenta no permite el paso de inmunoglobulinas, como en los
rumiantes, las inmunoglobulinas del calostro (del tipo IgG) transmiten la inmunidad pasiva
desde la madre.
En todos los casos, las inmunoglobulinas, especialmente las igA, actúan como sistema de
defensa en el tubo digestivo del lactante
En la leche de vaca, aproximadamente el 80% de la inmunoglobulinas presentes en la leche
son IgG. La concentración de estas proteínas en la leche es de entre 0,4 y 1 mg/ml, aunque
es muchísimo más elevada en el calostro
2.1.5 Albúmina
La albúmina de la leche es la misma que se encuentra en la sangre, y procede de ella. Es
una proteína relativamente grande, con una cadena formada por 528 aminoácidos. En el
lactosuero se encuentra en una concentración de alrededor de 0,4 mg/ml.
2.1.6 Lactoferrina
La lactoferrina es una proteína fijadora de hierro, emparentada estructuralmente con la
transferrina de la sangre y con la ovotransferrina del huevo. Tiene carácter básico, con un
punto isoeléctrico próximo a 9.
Es una glicoproteína que está formada por dos lóbulos, unidos por una hélice de tres
vueltas. Los dos lóbulos tienen un 37% de homología de secuencia, por lo que es probable
que proceden de una proteína antecesora de la mitad de tamaño. Como estructura
secundaria, domina la hélice alfa.
La afinidad de la lactoferrina por el hierro es muy grande, siendo la constante de afinidad
por el ión férrico del orden de 10 20, M -1. Los puntos de unión del hierro están localizados
en posiciones equivalentes en ambos lóbulos. La unión del hierro es reversible, y tiene
lugar en presencia de un ión carbonato o bicarbonato por cada ion férrico.
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La lactoferrina es abundante en la leche humana, encontrándose también en
concentraciones significativas en la leche de los rumiantes y en la de yegua. En todos los
casos, la concentración es mayor en el calostro y en el periodo de secado, pero en la leche
humana se mantiene también una concentración significativamente elevada a lo largo de
toda la lactación
La lactoferrina de la leche está muy poco saturada con hierro, ya que una de sus misiones es
la protección del recién nacido mediante el secuestro del hierro, haciendo éste indisponible
para las bacterias y para la formación de radicales libres en las reacciones de oxidación. La
lactoferrina obtenida del lactosuero bovino se utiliza en algunos países, especialmente en
Japón, como ingrediente de alimentos infantiles. También se ha propuesto su utilización
como agente antimicrobiano en la protección de la carne y de productos cárnicos.
La posible utilidad de la lactoferrina como ingrediente de alimentos infantiles o para uso
farmaceútico ha hecho que el gen de la lactoferrina humana se haya clonado en Aspergillus
awamori y en un arroz transgénico.
2.2 ESTADO DEL ARTE
El lactosuero es uno de los materiales más contaminantes que existen en la industria
alimentaria. Cada 1,000 litros de lactosuero generan cerca de 35 kg de demanda biológica
de oxígeno (DBO) y cerca de 68 kg de demanda química de oxígeno (DQO). Esta fuerza
contaminante es equivalente a la de las aguas negras producidas en un día por 450 personas
(Jelen, 1979).
Más aún, no usar el lactosuero como alimento es un enorme desperdicio de nutrimentos; el
lactosuero contiene un poco más del 25 % de las proteínas de la leche, cerca del 8 % de la
materia grasa y cerca del 95 % de la lactosa. Como se mostró anteriormente, por lo menos
el 50 % en peso de los nutrimentos de la leche se quedan en el lactosuero.
Los mismos 1,000 litros de lactosuero a los que nos referimos arriba contienen más de 9 kg
de proteína de alto valor biológico, 50 kg de lactosa y 3 kg de grasa de leche. Esto es
equivalente a los requerimientos diarios de proteína de cerca de 130 personas y a los
requerimientos diarios de energía de más de 100 personas.
En términos de composición y de valor energético, los sólidos del lactosuero son
comparables a la harina de trigo (ver tabla 1). Por consiguiente, es importante que la
industria de quesería tenga un portafolio de opciones para usar el lactosuero como base de
alimentos, preferentemente para el consumo humano, con el fin adicional de no contaminar
el medio ambiente y de recuperar, con creces, el valor monetario del lactosuero.
El suero y los concentrados proteicos son cada vez más utilizados como ingredientes
versátiles en la elaboración de alimentos, tanto para mejorar su calidad como su
funcionalidad -los efectos benéficos para la salud-. El suero en polvo, por ejemplo, puede
sustituir el agregado de leche en polvo descremada, aportando proteínas de alta calidad a
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casi la mitad del costo y reduce el agregado de endulzantes que son reemplazados por la
lactosa. En la actualidad se utiliza lactosuero en la fabricación de alimentos lácteos
(helados, yogur, untables), productos cárnicos (carnes procesadas, embutidos), panificados
(bases para pasteles, galletitas, barras nutritivas), productos de confitería (chocolates,
coberturas, caramelos) y bebidas (mezclas con cacao, crema para café, bebidas para
deportistas).
Tabla 1. Composición de un lactosuero típico
Detalle Cantidad
Proteínas 0.9 %
(Caseínas) 0.13 %
(Proteínas lactoséricas) 0.78 %
Grasas 0.3 %
Lactosa ~ 5.1 %
Sales y Minerales 0.5 %
Sólidos Totales 6.8 %
Contenido Energético 270 Kcal/l
Una gama de productos de alto valor agregado derivados del lactosuero son los
reemplazantes de la grasa. "Desde el punto de vista tecnológico, pueden servir para
solucionar algún requerimiento en lo que son las propiedades organolépticas y de textura de
un alimento. Pero su principal utilidad es desde el punto de vista nutricional o de la salud
del consumidor. Por ejemplo, hoy en día todos quieren consumir productos que se
denominan diet por algún motivo: porque tienen hipertensión, o diabetes, o colesterol alto o
porque no quieren engordar", ejemplifica Pilosof. Entonces, si se pretende seguir comiendo
algunos de los manjares que suelen estar proscriptos en la mayoría de las dietas, la
alternativa es recurrir a esos productos light o de bajas calorías.
"Si uno quiere formular un helado o un embutido cárneo que tenga un bajo contenido de
grasa de origen animal, principalmente tiene que reemplazar de alguna forma esa grasa, con
un ingrediente que se comporte de la misma manera pero que no aporte colesterol. Una
posibilidad, por ejemplo, es utilizar proteínas del lactosuero adecuadamente modificadas.
Nosotros estamos estudiando las condiciones de procesamiento de estas proteínas a fin de
lograr su microparticulación". Estas pequeñísimas partículas -del orden de los dos
micrones- tienen la propiedad de emular la estructura y textura de la grasa.
Numerosos componentes del lactosuero presentan efectos positivos sobre la salud -mejoran
la respuesta inmunológica, en especial en pacientes portadores de HIV, y ayudan en la
prevención de distintos tipos de cánceres-, por lo que cada vez más se estudia la forma de
incluirlos como ingredientes funcionales en alimentos. Las diferentes proteínas del
lactosuero (la beta-lactoglobulina y la alfa-lactalbúmina son las principales) originan,
mediante un proceso que se da en forma natural en el organismo y que se denomina
hidrólisis enzimática, péptidos (fracciones de la proteína original) que poseen diferentes
actividades biológicas. "En diferentes investigaciones se observó que ciertos péptidos
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poseen propiedades antimicrobianas, otros tienen la capacidad para disminuir la presión
arterial, y otros, incluso, poseen actividad antitumoral -destaca Pilosof-. Este es uno de los
campos con más interés en los países del norte, ya que se busca el desarrollo de alimentos
funcionales. En Argentina aún no hay desarrollos en este tipo de aplicaciones, pero tienen
gran atractivo para la industria porque podrían producirse estos péptidos bioactivos para
comercializarlos".
La alternativa que se ha desarrollado en los últimos años es la recuperación de los
nutrientes que tiene el lactosuero, transformándolo en polvo. Para la obtención de estos
productos se requiere utilizar un proceso de membrana (distintos tipos de filtración) y luego
uno de secado.
Los equipos para transformar el lactosuero en polvo son lo suficientemente costosos como
para que sólo pueda ser rentable su utilización para quienes procesan grandes volúmenes de
leche por día (más de 300.000 litros). Sin embargo, aquellas empresas que tienen acceso a
los procesos de membrana, pero no a los de secado, pueden sacar provecho del líquido
procedente de la filtración -el mismo tiene entre 8 y 24% de sólidos, con distintas
concentraciones de proteína, dependiendo del proceso utilizado-. Pero este líquido es un
sustrato rico para el crecimiento de microorganismos contaminantes, por lo que es
necesario tratarlo adecuadamente para que pueda ser utilizado directamente en la
elaboración de alimentos.
Como los volúmenes que generalmente se producen de suero líquido son muy grandes, no
pueden ser elaborados en forma inmediata. Por eso se realizan procedimientos físicos y/o
químicos de bajo costo que permiten mantener el suero no refrigerado, sin que sufra
alteraciones microbiológicas o de otro tipo que afecten su calidad. Mediante este proceso de
estabilización se hace posible almacenar el suero líquido manteniendo sus características
originales. "Por lo tanto resulta útil desarrollar métodos simples y económicos, que
permitan estabilizar el suero o concentrado proteico líquido, para que pueda ser utilizado en
la misma empresa elaboradora, trasladado a otra empresa o utilizado para alimentación
animal manteniendo un estándar microbiológico adecuado", asevera Pilosof.
2.2.1 Avances tecnologicos para el uso de lactosueros
La leche ha sido uno de los primeros productos pecuarios utilizados por el hombre, es uno
de los alimentos más completos e incluso, uno de los primeros alimentos sometidos a
procesos fermentativos debido a la facilidad con que pueden crecer y multiplicarse
diferentes bacterias que la acidifican. Así desde la antigüedad el hombre aprendió a
elaborar leches fermentadas y luego a partir de estas, la fabricación de quesos. Hoy
constituyen uno de los sectores industriales más importantes en todo el mundo y base
esencial para la alimentación del hombre.
El complejo proteico que contiene la leche es la fuente de materias primas para elaborar
productos de mayor valor agregado y nutritivo para la salud humana y animal, usando
nuevas tecnologías de procesos (purificación de proteínas, fermentaciones) a partir de las
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nuevas aplicaciones que surgen de los avances en los conocimientos de la ciencias
biológicas.
También es posible, como en el caso de los vegetales, “diseñar” un animal de tambo según
el producto que uno quiera elaborar; p. Ej. Leches con mayor contenido de caseínas, de
lactoferrina, de determinadas gammaglobulinas (o anticuerpos específicos), etc, a partir de
animales transgénicos que expresen, especial y específicamente, esas proteínas en sus
ubres; o hacer la selección genética utilizando las técnicas de diagnóstico molecular de los
embriones (o del semen) pre - implantación. Además estos animales transgénicos podrán
ser clonados de manera de tener la “fábrica” de manera constante y más económica.
Como mencionamos más arriba (3.1) se trata de usar el Conocimiento que existe o se
genera en los centros de investigación, mas el de las empresas y el de la ciencia
internacional, para generar nuevos productos y procesos o mejorar los existentes. Pero
siempre teniendo la mirada desde el mercado, y sabiendo que en ese mercado que las
empresas cubren, tienen necesidades nutricionales y de salud.
Hablamos de Conocimiento de manera de integrar allí todas las disciplinas que sean
necesarias, desde la genética molecular a la ingeniería. De esta forma la leche es un
material complejo y muy rico que utiliza a la microbiología, la genética microbiana, la
bioquímica, la química, la ingeniería de procesos, la fisicoquímica, la biología molecular, la
virología, la biotecnología, etc., para generar los posibles futuros productos.
En la Bibliografía mencionamos referencias sobre lo que ya se está haciendo en producción
o en desarrollos avanzados sobre todo en microbiología de Lactobacillus y en
Streptoccoccus, en la resistencia a fagos, en el uso de enzimas para obtener leches libres de
lactosa, etc.
A continuación mencionamos, brevemente, algunas aplicaciones y desarrollos que se están
haciendo en los países desarrollados que permiten tener nuevos productos para el mercado
de la alimentación y el de la salud, y, en ciertos casos, diversificar la producción de los
productos lácteos. En Colombia somos usuarios de algunos de estos avances; hay algunos
desarrollos que fundamentalmente se hace en los centros académicos. Un ejemplo de esto
es el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (I.A.T.A.) de valencia, España.
En su Depto., de Biotecnología y en el de Ciencias de la carne trabajan en relación con
empresas sobre equipos diagnósticos para la industria de la alimentación; transformación de
lactosuero en productos de mayor valor comercial; levaduras como inmunomoduladores,
etc.
2.2.1.1 selección de animales resistentes a determinadas enfermedades, especialmente
infecciosas.
La infección con E.coli enteropatógenas producen diarreas en los bovinos. Dichas bacterias
se fijan a receptores específicos en la pared intestinal del animal para luego liberar sus
toxinas que provocan la enfermedad y en algunos casos la muerte. Esos receptores están
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ReCiTeIA - v.7 n.2 13
determinados genéticamente y los animales resistentes a la infección no presentan esas
estructuras. Si bien existen medidas higiénicas y de alimentación para prevenir la
enfermedad, la posibilidad de identificar en los animales los genes de resistencia o de
sensibilidad a la enfermedad es una estrategia importante para su prevención. Esto se hace a
través de la técnica de PCR (Polymerase Chaine Reaction) y por técnicas electroforéticas
para la separación de los fragmentos de ADN.
2.2.1.2 Pruebas de paternidad.
La identificación de filiación y paternidad a través de las denominadas “técnicas de ADN”
,tanto en humanos como en animales, se ha transformado casi en una rutina.. Sin embargo
en animales todavía se siguen haciendo caracterizaciones por grupos sanguíneos o por
caracterización de fenotipos enzimáticos.
La identificación por el uso de los “microsatélites” está cambiando este panorama. Los
microsatélites son pequeños fragmentos de ADN, en general repeticiones de dos bases
(nucleótidos), siendo el número de repeticiones hereditarios que se transmiten con la
descendencia. Cada bovino posee una combinación de microsatélites propia, comparable a
los códigos de barra o a las huellas digitales. El método de la PCR es el que se usa para la
determinación de los microsatélites. De esta manera se pueden seleccionar rápidamente y
con total seguridad a progenitores con características especiales, p. Ej. altos productores
lácteos, resistentes a enfermedades, productores de alguna caseína especial, etc., y también
hacer la trazabilidad del animal.
2.2.1.3 Calidad de la leche
Se ha demostrado que las variaciones genéticas de las proteínas de la leche influyen en
mayor o menor medida en la composición y / o en las propiedades tecnológicas de la leche.
Desde los primeros años de la década del 80 se sabe de la importancia de la caseína,
especialmente del subgrupo Kappa (k), para una mejor producción de quesos.
La caseína k se presenta fundamentalmente en dos variantes, A y B; estas variantes están
determinadas genéticamente y se transmiten a la descendencia. La leche de una vaca que
contenga la variante BB presenta las siguientes ventajas para la industria quesera: a) mayor
rendimiento quesero; b) tiene propiedades especiales para fabricar el queso (coagula
rápidamente, da una cuajada firme). El diario La Nación menciona el exitoso experimento
de científicos neozelandeses publicado en la revista Nature Biotechnology On Line, que
lograron obtener vacas transgénicas (incorporaron el gen) que en su leche tienen mayor
concentración de caseína, esto facilitaría la producción de derivados lácteos, especialmente
de quesos. Expresa un 20% más de beta caseína y el doble de la kappa caseína que lo que
tienen las leches comunes. Esto marca la importancia para diseñar composición de leches
de la tecnología transgénica. Nuevamente el problema o tema de la percepción pública pasa
a ser un factor determinante y necesario encarar en cualquier política de innovación
industrial.
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El uso de las técnicas de la biología molecular (similares a las mencionadas en los puntos a)
y b) permiten seleccionar el tipo de toro a utilizar en la reproducción para obtener este tipo
de caseína en la leche de las vacas hijas. La técnica es más rápida y sobre todo más precisa.
Por otro lado un mayor rendimiento quesero por vaca contribuye a reducir el número de
animales para conseguir la misma producción y disminuye la presión sobre el medio
ambiente.
2.2.1.4 Aislamiento de proteínas lácteas.
El contenido proteico de la leche oscila entre el 3% y el 3,5% y tienen distintas funciones
para el animal y para el humano en especial. Varias de ellas pueden ser aisladas y
purificadas para desarrollar productos para salud en los humanos. Lactoferrina,
Lactoperoxidasa (LPS), gammas globulinas, caseínas, lactoalbúmina.
Las gammas globulinas o inmunoglobulinas pueden ser las inespecíficas del animal o
hiperinmunes para tratamientos de enfermedades en los humanos y en los animales o
usarlas como reactivos diagnósticos.
En el fraccionamiento de las proteínas lácteas a partir de la leche o del suero lácteo permite
su utilización en alimentación y en salud humana.
2.2.2 Diversificación de mercados
2.2.2.1 Investigaciones clínicas.
Un ejemplo de las posibles aplicaciones de derivados proteicos de la leche es el realizado
por investigadores del Instituto de Tecnología de Alimentos de la Universidad de Campinas
donde demuestran que un concentrado obtenido por ultrafiltración del suero de leche reduce
las enfermedades oportunistas en niños portadores del virus de la inmunodeficiencia
humana (VIH). Están investigando cuáles son los mecanismos por los cuales aumenta la
respuesta inmune en esos pacientes por la acción del suero de leche concentrado.
2.2.2.2 Conservación de alimentos.
El uso de la Lactoperoxidasa (LPS) aislada de la leche bovina está siendo utilizado por
varias empresas para conserva alimentos, por las ventajas que presenta al ser una proteína
que consumimos constantemente y no presenta problemas de toxicidad. La FAO junto con
la OMS desarrolló un Programa internacional, Global Lactoperoxidase Programme (GLP),
en África para comprobar la eficacia de la LPS para conservar la leche en pueblos y villas
pequeñas de ese continente. Se ha redactado por la FAO el “Draft Future Strategy for the
GLP 2000 – 2001, recomendando el uso de la LPS con el agregado de tiocianato y agua
oxigenada para lograr un tiempo más extenso de conservación de la leche.
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2.2.2.3 Productos para odontología y salud bucal.
Algunas empresas en Europa y en USA han desarrollado una línea de dentífricos y otros
productos para odontología a partir de algunas proteínas que aíslan y purifican a partir de la
leche o del suero lácteo resultante de la fabricación de quesos.
2.2.2.4 Tratamientos de infecciones en mucosas (infecciones intestinales).
Immucell de USA produce y comercializa su producto “First defence” constituido por
anticuerpos bovinos específicos contra E. Coli K 99 y contra Coronavirus para combatir las
diarreas de los animales. La recomiendan como suplemento al uso del calostro. Otro
producto es el DiffGAM para prevenir las diarreas por el Cl. difficile en los humanos.
Finalmente otra proteína de interés para el tratamiento de infecciones localizadas en las
mucosas de los humanos es la Lactoferrina (Lf) bovina que ya se comercializa por varias
empresas. La importancia de esta proteína para la salud en humanos a llevado a que se
hayan obtenido cabras y vacas transgénicas que producen en su leche la Lf , siendo una de
las primeras proteínas humanas producidas en animales transgénicos.
2.2.2.5 Control de contaminantes en alimentos.
La E.coli O157:H7 libera poderosas “verotoxinas” que atacan las células del intestino
humano, causando diarreas sangrantes y en un bajo porcentaje la muerte. Estos brotes se
produce en varios países del mundo, siendo Argentina uno de los que tienen mayor
prevalencia la enfermedad. Así se ha comprobado en los últimos años con contaminaciones
de carne en las hamburguesas.
Además de las técnicas moleculares e inmunoquímicas, algunas de las cuales están en el
mercado, se están desarrollando test que usan films de polímeros que se pueden utilizar en
la carne envasada o en los mostradores que cambian de color si la carne está contaminada
con la E.coli O157:H7 (14)
2.2.2.6 Control de adulteraciones.
El uso de los anticuerpos monoclonales permiten detectar específicamente
microconcentraciones de moléculas que puedan alterar los alimentos o también para
reconocer que las producciones no han sido modificadas o que pertenecen a la empresa que
está comercializando con determinada marca.
3 OPERACIONES UNITARIAS
Los procesos comúnmente utilizados para generar productos de suero son:
• Evaporación/secado: común para casi todos los productos de suero; Centrifugación:
utilizado para productos altamente puros, especialmente si se combina con pasos de lavado;
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común para remover la grasa; al basarse en la diferencia de peso entre los componentes, se
logra la permanencia de los deseados y la remoción de los indeseados;
• Cristalización: se utiliza en procesos lentos y a bajas temperaturas; generalmente se
combina con otros procesos para producción o eliminación de lactosa -puede obtenerse
lactosa muy pura combinado con refinado y decantación-; • cromatografía: se logra un
producto de alto valor agregado con volúmenes relativamente bajos de entrada •
Intercambio iónico: utilizado para remover minerales y lograr proteínas puras; se basa en el
intercambio de iones (minerales) en la solución por iones en las gotas. Electrodiálisis:
permite una operación continua, y permite una eliminación de 70 a 75% de minerales;
consiste en un sistema de membranas semipermeables que permiten la migración de iones
hacia ánodos o cátodos para poder removerlos y retener las proteínas.
• Procesos que utilizan membranas: con base en separación por presión y el uso de
membranas semipermeables a bajas temperaturas; se combinan con osmosis inversa,
nanofiltración, ultrafiltración y microfiltración. En general, las proteínas del suero son
separadas de la caseína por precipitación isoeléctrica con pH 4.6 o por la acción del cuajo
usado en el proceso de fabricación de queso. El aislado de proteína de suero contiene
aproximadamente 92% de proteína y 4% de humedad. El sabor es generalmente descrito
como suave, aunque diferente del sabor de la leche debido al hecho de que la lactosa y la
grasa están presentes en el aislado en cantidades extremamente reducidas. Los productos de
suero poseen muchas propiedades funcionales diferentes que se prestan en forma natural a
múltiples aplicaciones como ingredientes para productos alimenticios.
Algunos de los sectores que utilizan productos de suero de leche actualmente incluyen:
• Lácteos: helados, yogur, productos lácteos untables, productos de queso;
• Cárnicos: carnes procesadas, embutidos, pescados;
• Panificados: bases para pasteles, galletas, glaseados, barras nutritivas, cortezas,
panqués.
• Confitería: chocolates, coberturas, rellenos, caramelos, barras de dulce;
• Bebidas: mezclas para cocoa, crema para café, bebidas para deportistas.
3.1 PROCESO PRODUCTIVO
En términos sencillos, aquí se trata básicamente de recuperar la mayor cantidad posible de
la proteína en el lactosuero y de diseñar cuidadosamente el pH y el contenido de humedad y
de calcio en el producto terminado. El mecanismo principal para la elaboración de
requesones es la desnaturalización controlada de las proteínas en el lactosuero. Sin
embargo, el reto no es trivial pues el producto debe tener ciertos atributos específicos,
sensoriales y de textura, esperados por los consumidores.
En este sentido, siguiendo la definición de Haschemeyer y Haschemeyer (1973), el término
“desnaturalización” se aplica a “cualquier proceso, que no involucre la ruptura de enlaces
peptídicos, que cause un cambio en la estructura tridimensional de una proteína, a partir de
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la forma que existe en su estado “nativo”, incluyendo entre esos procesos la ruptura de
enlaces -S-S- o la modificación química de ciertos grupos en la proteína, siempre y cuando
estas alteraciones vayan acompañadas de cambios en la estructura tridimensional general”.
Claramente, dado el inmenso número de posibilidades, tanto en cuanto a mecanismos
moleculares como a sus efectos y a los enfoques metodológicos de estudio, el concepto de
desnaturalización es muy amplio y un tanto difuso. Por ejemplo, la desnaturalización puede
ser parcial o total, y en algunos casos puede ser reversible, aunque esto es también cuestión
de grado.
Figura 1. Diagrama de flujo: Proceso productivo.
Las proteínas lactoséricas se pueden desnaturalizar elevando la temperatura a un valor
suficientemente alto y generalmente ya se comienzan a ver algunos efectos entre 60 y
70oC. Por ejemplo, en el caso de la leche se ha observado que hay desnaturalización
incipiente bajo condiciones usuales de pasteurización de la leche (Dannenberg y Kessler,
1988; Lau et al., 1990). En algunas proteínas, como las lactoséricas, la desnaturalización a
altas temperaturas promueve la ruptura de enlaces -S-S- o las reacciones de intercambio -
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SH/-S-S-, particularmente a valores alcalinos de pH, pero, fuera de estas reacciones que
involucran a los aminoácidos cisteína y cistina, en general el calor solamente afecta a
interacciones no covalentes. Algunas de éstas son extremadamente importantes en la
fabricación de requesones.
Lo que esto significa es que, al hablar de desnaturalización térmica en procesos de
elaboración de requesón, debemos estar atentos siempre a los posibles efectos de la
desnaturalización inducida también por los cambios usuales en pH. Estos efectos pueden
variar en un rango muy amplio, desde cambios conformacionales menores hasta la
generación de conformaciones prácticamente aleatorias. Desde luego, hay que promover los
que contribuyen a nuestros propósitos y evitar hasta donde sea posible los que tienen
consecuencias indeseables.
Como bien señalan Kilara y Harwalkar (1996), el concepto un tanto “elusivo” de
desnaturalización tiene diferentes connotaciones para técnicos y científicos de distintas
especialidades. Generalmente, el problema principal para llegar a una definición específica
o a una medición numérica que sea útil como referencia en la práctica industrial es la falta
de capacidad para reconocer e interpretar el fenómeno cuando se estudia, el enfoque
metodológico, o ambas cosas.
De cualquier forma, se trata de procesos en los que se cambia el arreglo espacial o
conformación de las cadenas de polipéptidos, a partir del arreglo típico de la proteína nativa
y hacia un arreglo más desordenado. El cambio siempre requiere energía, que puede
provenir de distintas fuentes, generalmente calor. Desde esta perspectiva, podemos
considerar a la desnaturalización más bien como un proceso físico, aunque agentes
químicos tales como algunos ácidos o algunos metales puedan causar cambios físicos en la
alineación molecular y afectar así las interacciones intermoleculares y las propiedades
funcionales.
Uno de los objetivos aquí es proporcionar sustento científico y tecnológico para estimar
cifras razonables de recuperación (factores de conversión) de las proteínas, así como de
materia grasa, lactosa y minerales, como función de la composición inicial del lactosuero,
del tratamiento térmico, de la concentración de Ca++
y del perfil de pH durante el proceso,
para fines de diseño y costeo.
Los requesones, producidos por tratamiento térmico y acidificación, en ausencia de cuajo,
no tienen un grado significativo de elasticidad, aunque pueden ser más firmes o menos
firmes, porque la estructura proteica no proviene de la acción enzimática del cuajo. Más
aún, la estructura y propiedades de la red proteica están determinadas en gran medida por la
proporción entre las concentraciones de proteínas, grasa, agua y calcio. Así, la
manipulación del tipo y cantidad de proteínas y grasas y de las condiciones de proceso
permite obtener un rango amplísimo de productos.
Las proteínas lactoséricas no reaccionan con el cuajo, son de peso molecular relativamente
bajo, y son solubles en su punto isoeléctrico (Robinson et al., 1976), por lo que es necesario
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desnaturalizarlas térmicamente para precipitarlas. La agregación de estas proteínas por
calor o por combinación de calor/ácido está precedida por la desnaturalización y puede ser
seguida por coagulación y precipitación (Hill et al., 1982). Durante este proceso, la -
lactoglobulina sufre una alteración estructural en la que quedan expuestos los grupos -S-S-,
que juegan un papel central en la formación de “puentes” covalentes con otras proteínas.
Estos cambios estructurales son rápidos a valores de pH mayores de 6.7 y a temperaturas
mayores de 70oC.
Durante este proceso, hay reacciones secundarias en las que se forman estructuras
coloidales de mayor tamaño mediante la agregación no específica de los productos de la
reacción primaria. Esta reacción secundaria ya no depende de enlaces -S-S- y sus productos
se pueden involucrar en otras agregaciones no específicas, dando así un coágulo
precipitable. La coagulación de los productos secundarios ocurre en la presencia de calcio y
se ve favorecida por valores de pH cercanos a los puntos isoeléctricos de las proteínas. De
allí el término “precipitación por ácido y calor”, cuyo significado es que las proteínas
lactoséricas desnaturalizadas térmicamente se desestabilizan por la adición de ácido en la
presencia de calcio.
Según Kinsella (1985), la solubilidad de las proteínas lactoséricas desnaturalizadas es
limitada y su susceptibilidad a la precipitación térmica aumenta al aumentar la
concentración de proteína (-lactoglobulina) y al aumentar la concentración de iones Ca++.
El calentamiento del lactosuero, tal y como se realiza en la fabricación de requesones, causa
interacciones irreversibles entre las distintas proteínas y, con la participación del fosfato
coloidal, causa no sólo la activación antes mencionada de grupos tiol (-SH) en las proteínas
lactoséricas, sino también la activación de reacciones de Maillard responsables por el
oscurecimiento no enzimático (Morr, 1985).
Para obtener máximo rendimiento de requesón de lactosuero, algunos autores recomiendan
la precipitación térmica a pH ~ 4.6. Otros autores recomiendan ajustar (bajar) la acidez
titulable a valores entre 0.07 % y 0.12 %, usando álcali, a temperaturas por debajo de 65oC;
calentar hasta temperaturas entre 71 y 101oC y reajustar (subir) la acidez a valores entre
0.15 % y 0.30 %.También se ha recomendado ajustar el pH del lactosuero a valores entre
6.3 y 6.6, usando solución de NaOH; calentando luego hasta 90oC y acidificando con ácido
hasta valores de pH entre 4.95 y 5.35 para precipitar la proteína (Robinson et al., 1976). En
la práctica industrial, el lactosuero generalmente se precalienta a ~ 70oC en un
intercambiador de calor y la temperatura se eleva luego a cerca de 90oC, mediante
inyección directa de vapor.
Se puede recuperar más proteína a medida que se aumenta el tiempo de retención a 90oC
(se recomienda un mínimo de 10 minutos) y a medida que se neutraliza (sube) el pH del
lactosuero antes del tratamiento térmico. Sin embargo, es importante tomar en cuenta que,
al aumentar el pH antes del tratamiento térmico, también aumenta el contenido de
minerales en el coágulo (Robinson et al., 1976). Según este autor, parece ser que el calcio
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está más bien involucrado en la precipitación de las proteínas desnaturalizadas, y no tanto
en el proceso de desnaturalización.
De acuerdo a Roeper (1970), los lactosueros que tienen un pH natural por debajo de 5.9
(lactosueros de quesos Cheddar y Mozzarella, por ejemplo), solamente requieren
calentamiento para precipitar entre el 70 % y el 80 % de la proteína recuperable. Los
lactosueros de quesos como el Gouda o el queso blanco pasteurizado, con pH por encima
de 6.0, requieren además la adición de cloruro de calcio y/o la adición de ácido para obtener
el mismo grado de recuperación.
Como describe Kosikowski (1967), cuando un requesón se fabrica correctamente, la
cuajada flota. La flotación se debe a aire atrapado en la estructura de la cuajada, por lo que
es crítico que haya un periodo de “reposo”, sin ninguna agitación, inmediatamente después
de la primera señal de precipitación. Cualquier agitación durante este periodo puede
destruir el “colchón” de aire y la cuajada no flotará como es debido. Es necesario cerrar la
válvula de vapor (inyección directa) y dejar el sistema en completo reposo por lo menos
durante 10 minutos, pudiéndose dejar activo el vapor indirecto en la chaqueta.
La precipitación de las proteínas también se puede inducir mediante la adición de
concentraciones suficientemente altas de iones calcio, sin la manipulación del pH, como se
describe más adelante al comentar el trabajo de Viana-Mosquim et al. (1993), pero según
Hill et al. (1982), con este enfoque aumenta mucho la cantidad de compuestos que se
determinan como cenizas en el queso y eso puede hacer que se aprecie un sabor amargo
indeseable.
El valor óptimo del pH para la coagulación depende del tipo de lactosuero y esto está en
parte relacionado con el pH inicial y, por consiguiente, con el contenido de calcio en los
lactosueros. La recuperación teórica máxima de proteína “cruda” (Nx6.38) a partir de
lactosuero es de 55 % a 65 % porque la fracción proteosa-peptona, que es estable al calor, y
los compuestos nitrogenados no (NNP) representan entre el 35 y el 45 % del nitrógeno en
un lactosuero típico como el proveniente de la fabricación de quesos Cheddar o Mozzarella.
Por este motivo, como afirman Hill et al. (1982), los procesos comerciales deberían
recuperar por lo menos el 50% de la proteína “cruda”; es decir, de la cifra resultante de
multiplicar el contenido de nitrógeno por 6.38.
Cuando el quesero decide añadir leche al lactosuero para elaborar requesón, es
imprescindible no añadir la leche antes de inactivar térmicamente el cuajo residual en el
lactosuero. De no hacerlo así, se corre el riesgo de que coagulen las caseínas de la leche
antes de tiempo y se pierda el lote. Para inactivar el cuajo residual en el lactosuero, un
tratamiento clásico de pasteurización (62oC - 65oC, durante 25 a 30 minutos) es suficiente,
siempre y cuando el pH del lactosuero no sea menor de 6.6 (Harper y Lee, 1975).
Si el lactosuero proveniente de la operación de quesería tiene un pH más bajo, es
importante añadir un neutralizante grado alimentario para elevar el pH a un valor no menor
de 6.6. A medida que el lactosuero sea más ácido - que tenga un pH más bajo - mayor será
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la actividad residual del cuajo después del tratamiento térmico de pasteurización. La leche
se debe añadir justo después de este tratamiento de inactivación del cuajo y entonces se
puede proceder con el procedimiento escogido para la fabricación de requesón.
En síntesis, basándose en la ciencia y tecnología de formación de estas estructuras, es
posible partir de la composición, costo y textura deseadas en el requesón y, mediante
“ingeniería inversa”, diseñar los requerimientos de materias primas y las variables de
procesamiento, como por ejemplo: el rendimiento por tina, la relación entre el contenido de
Ca++ y el contenido de proteína en el sistema, el perfil de temperatura y pH, etc.
4 PRODUCCION NACIONAL E INTERNACIONAL
4.1 BEBIDA
A parte del requesón que fue objeto de investigación para determinar su proceso
productivo, se producen muchos otros productos con el lactosuero, de los cuales se
mencionaran los siguientes:
Entre los usos convencionales para las empresas pequeñas y medianas, algunos requieren
poca tecnología y volúmenes modestos (uso del lactosuero como fertilizante y uso como
complemento alimenticio para cerdos y becerros), mientras que otro requieren tecnologías
industriales convencionales y cantidades mayores (fabricación de lactosueros en polvo, de
jarabes edulcorantes concentrados para la industria alimentaria, de bebidas refrescantes,
etc.)
Las bebidas o fórmulas lácteas son bebidas nutricionales análogas de leche, ideales para
programas gubernamentales, que se pueden elaborar a base de lactosueros no salados. El
contenido de proteína de las bebidas lácteas nutricionales debería ser el mismo de la leche,
30 g/l, pero su contenido de materia grasa puede variar dentro del rango entre 1 y 33 g/l,
como lo es en las leches descremadas, semidescremadas y enteras, siendo estas
consideraciones de diseño más bien un reflejo de los propósitos y las estrategias de dichos
programas.
Si la filosofía es ofrecer a ciertos segmentos de la población (niños en edad escolar, mujeres
embarazadas, etc.) bebidas nutritivas a bajo costo, el balance de nutrimentos (grasas y
proteínas) puede provenir de fuentes de menor costo que el de sus contrapartes en la leche
fluida (grasas y/o aceites vegetales, concentrados de proteínas de lactosuero y/o de soya).
En tal caso, el bajo contenido de colesterol constituye un beneficio adicional.
Existen muchas posibles bebidas lácteas nutricionales basadas en un lactosuero típico
proveniente de la fabricación de un queso blanco pasteurizado. Para fines de costeo, se ha
asignado al lactosuero un costo de $12.00/l, a los concentrados de proteína al 80% por
$10000.00/kg, a la grasa vegetal $ 160.00/kg, a los carbohidratos $ 80.00/kg y al agua
$1.00/l.
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En conclusión, con 333 a 940 litros de lactosuero de quesos blancos pasteurizados se
pueden fabricar 1,000 litros de bebidas lácteas con contenido de grasa entre 0.1 y 3.3 % y
con 3.0 % de contenido de proteína, a un costo de materia prima dentro del rango entre
$360.00/l y $380.00/l.
Este es un costo muy atractivo para los programas gubernamentales. A los costos
asignados, la grasa vegetal representa entre el 0 y el 13 % de dicho costo, los carbohidratos
representan entre el 0 y el 7 %, el lactosuero representa entre el 5 y el 16 % y el
concentrado de proteína entre el 71 y el 89 %. No se incluye aquí el costo del agua, de los
probables saborizantes ni el costo de probables aditivos vitamínicos.
Como su contraparte, la leche, estas bebidas nutricionales se pueden elaborar pasteurizadas,
saborizadas (fresa, chocolate, etc.) o no saborizadas, fortificadas (vitamina A, calcio, etc.),
o no fortificadas; con lactosa como carbohidrato principal o con gran parte (80% o más) de
la lactosa hidrolizada, usando la enzima lactasa, para consumidores intolerantes a la lactosa.
4.1.1 Ingredientes y composición sugeridas para una bebida refrescante de alto
contenido energético, a base de lactosuero
Se trata de bebidas económicas consistentes en lactosuero, agua, acidulantes, azúcares,
saborizantes, colorantes, etc., envasadas en plástico y dirigidas principalmente al segmento
de mercado de niños. Las bebidas comerciales de este tipo contienen entre cerca de 30 % y
90 % de lactosuero (Jelen et al., 1987). Son bebidas pasteurizadas y se recomienda el
envasado caliente, a temperatura no menor de la de pasteurización, bajo condiciones en las
que el ambiente en el área de envasado sea de calidad microbiológica controlada. Desde el
punto de vista comercial, pudiera ser de interés que estas bebidas estuvieran enriquecidas
con vitamina C y con calcio.
Este tipo de bebidas refrescantes se puede fabricar también a base de lactosueros residuales
desproteinizados resultantes de la elaboración de requesón. En la práctica, estos lactosueros
contienen alrededor de 0.4 % de proteína, menos de 0.1 % de grasa y un poco más de 5 %
de lactosa y minerales. Debido al alto contenido de lactosa, su poder contaminante sigue
siendo casi tan alto como el del lactosuero de quesería, por lo que sigue siendo importante
darles un uso, preferentemente que tenga valor agregado.
Una de las opciones más sencillas consiste en hacer bebidas refrescantes. El procedimiento
consiste en filtrar el lactosuero para eliminar partículas pequeñas de queso, diluirlo ~ 1:1
(una parte de lactosuero en una parte de agua purificada), añadir alrededor de 8 % de azúcar
(8 kg de azúcar por cada 100 kg de bebida), añadir jugo de alguna fruta localmente
disponible (limón de distintas variedades, naranja, toronja, maracuyá, mora, piña, mango,
etc., solos o en combinación) en cantidad de 10 % o más, pasteurizar la bebida de la manera
usual y envasarla caliente (a temperaturas no menores de 70ºC) en un recipiente de plástico
o de vidrio, previamente higienizado, que tenga tapa hermética, de preferencia a base de
rosca.
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De esta manera, por cada 100 litros de lactosuero residual, se obtendrán por lo menos 250
litros de bebida refrescante. En este caso se puede considerar el uso de un conservador, en
particular si la cadena comercial no garantiza que la bebida estará siempre en refrigeración
a temperatura no mayor de 4 ºC. Puesto que el lactosuero residual tiene un pH cercano a 5.5
y los jugos son de frutas ácidas, el conservador adecuado es el benzoato de sodio y la
dosificación máxima es de 0.1 % (100 g de benzoato de sodio por cada 100 kg de bebida).
Es importante recordar que la función de un conservador es conservar una buena calidad
que ya existe, pero no la puede mejorar. En otras palabras, además de usar el conservador,
sigue siendo esencial usar buenas prácticas de manufactura (BPM).
4.2 OTRAS OPCIONES DE USO
Los “quesos” tipo Mysost son productos comerciales de origen escandinavo, que tienen las
ventajas de usar todos los sólidos del lactosuero y de que su procesamiento no requiere
grandes inversiones. Su tecnología de producción es esencialmente un proceso de
concentración de sólidos, casi idéntica a la de fabricación de dulce de leche. De hecho, los
productos tienen el color del dulce de leche, debido a las reacciones de oscurecimiento no
enzimático y pueden ser formulados con textura para cortar o para untar. La Figura 1
muestra en forma esquemática el proceso de elaboración de estos productos.
Más que ser un producto, el “queso” Mysost es una familia de productos cuya composición,
textura y color varía de acuerdo a los ingredientes, a las condiciones de proceso y al
contenido final de humedad.
El primer paso consiste en concentrar la mezcla de ingredientes a 50 % - 55 % de sólidos en
un evaporador convencional como los usados para evaporar leche o lactosuero. La
concentración final se hace en forma intermitente en marmitas o cocinadoras equipadas con
agitador, como las usadas en la industria de los dulces de leche. Para afinar la textura, el
color y el sabor a caramelo, la pasta se calienta a cerca de 110oC durante varios minutos en
un intercambiador de calor de superficie raspada tipo “Votator”, para evitar “arenosidad”
en la textura, debida a lactosa cristalizada durante el tiempo del producto en el anaquel.
Para ésto, es importante que más del 90 % de los cristales de lactosa sean menores de 50
micras (Jelen y Buchheim, 1976; Wilson, 1981).
El producto puede ser de pasta dura para cortar (~ 85 % de sólidos) o untable (~ 70 % de
sólidos), con consistencia similar a la de la mantequilla de maní (cacahuate); los productos
untables generalmente contienen cerca de 10 % de azúcar (sacarosa). Los productos
untables tienen mayor vida de anaquel que los productos de pasta dura, a pesar de tener
mayor contenido de humedad. Esto se debe a que los productos untables contienen
usualmente más de 10 % de sacarosa, la cual baja la actividad de agua del producto por
debajo de los niveles encontrados en los productos de pasta dura. La Tabla 20 muestra un
ejemplo con los ingredientes, el rendimiento, la composición y el valor energético típicos
de “quesos” Mysost de pasta dura y untable. Como es usual tratándose de productos
nuevos, el reto principal es el desarrollo de mercados. Para las industrias de quesería, se
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trata de adaptar las formulaciones escandinavas al gusto de los mercados latinoamericanos,
y el producto sería una innovación. Por su bajo costo y alto valor nutrimental, esta familia
de productos tiene grandes posibilidades para programas escolares de alimentación infantil.
4.3 MERCADOS NACIONALES E INTERNACIONALES.
El costeo de los lactosueros es un juicio de valor. Algunas personas piensan que su costo
debe ser muy cercano a cero, puesto que la fabricación del queso tradicionalmente absorbe
el 100% del costo de la leche y los demás ingredientes. Sin embargo, aquí se ha adoptado el
criterio de que el lactosuero tiene valor monetario distinto de cero, tanto por el valor
intrínseco de sus componentes, como por la funcionalidad de los lactosueros y sus
derivados. Además, siempre y cuando se le dé un uso comercial al lactosuero, el
reconocimiento de que tiene valor monetario permite deducir la cifra correspondiente del
costo de la leche, haciendo que el costo de fabricación del queso sea no sólo más cercano a
la realidad, sino significativamente menor.
Aún en este caso, las cifras a usar siguen siendo juicios de valor. Por ejemplo, si se usa
como criterio el valor monetario intrínseco de los componentes del lactosuero por separado,
costearíamos la grasa de leche a $ 2000-3000/kg, la lactosa y los minerales a $ 650.0/kg y
las proteínas a un valor menor, pero cercano, al que cuestan las proteínas lactoséricas en
forma de lactosuero en polvo. Un valor razonable es $ 8000/kg.
Bajo este criterio, el valor monetario del lactosuero de quesos blancos pasteurizados sería
de $12.00 /l. En otras palabras, el lactosuero representaría cerca del 25% del valor
monetario de la leche a partir de la cual se obtuvo. Sin embargo, la funcionalidad de estos
componentes; es decir, lo que se puede hacer con ellos con un cierto valor agregado, es
menor que la funcionalidad de los mismos componentes en la leche. Por este motivo, es
prudente tomar como valor monetario, para fines de costeo del lactosuero como materia
prima, una fracción de la cifra obtenida basándose en el valor intrínseco de los
componentes por separado. Desde esta perspectiva, un valor razonable es el 50 % del valor
mencionado arriba; es decir, US $ 6.00/l.
Es posible llegar a cifras similares, basándose en factores tales como el precio, en América
Latina, del lactosuero en polvo importado o nacional de la misma composición, el costo de
transporte y procesamiento del lactosuero fluido (bombeo, almacenamiento, enfriamiento o
pasteurización, secado, etc.), o el costo de arrojar el lactosuero fluido sin tratamiento al
medio ambiente.
Tomando todo en consideración, la cifra de US $12.00/l es razonable desde los puntos de
vista comercial y tecnológico. Esta cifra es cercana al 10 % del valor comercial de la leche
fluida entera de vaca, cruda (bronca), a puerta de planta. Es importante recordar que, en
términos de peso, el lactosuero fluido de quesos blancos pasteurizados contiene el 50 % de
los sólidos de la leche.
GIL ZAMORA, MAURICIO PROTEÍNAS DEL LACTOSUERO
ReCiTeIA - v.7 n.2 25
5 CONCLUSIONES
• Las proteínas del suero ofrecen grandes posibilidades de ser usadas en la industria por
su alto poder nutricional y su amplia versatilidad.
• Quedo claro que es posible el uso de este producto en distintos campos, porque aparte
de su gran poder nutricional, también suple otras muchas necesidades del mercado.
• Conocimos que el lactosuero puede generar ganancias importantes en las empresas que
implementen procesos para su utilización o distribución, porque lo que antes significaba
merma del proceso, ahora puede representar una entrada económica.
• Se aclaran conceptos sobre la composición del lactosuero, ya que normalmente las
personas lejanas a estas industrias no conciben la importancia que puede tener esta
sustancia, tanto negativamente en el ambiente, como de gran utilidad en varios sectores
del mercado.
• Actualmente se reconoce la importancia que ha tomado en el mundo entero, el uso del
lactosuero porque su gran calidad nutritiva es proporcional al daño que causa cuando se
vierte al agua.
6 BIBLIOGRAFIA
(1) http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/proteins/lactosuero.html
(2) http://www.universia.com.ar/portada/actualidad/noticia_actualidad.jsp?noticia=8119
(3) SUERO DE LECHE, ÉNFASIS ALIMENTACIÓN, TECNOLOGÍA Y EMPAQUE;
Año 1, núm. 5. Agosto-Septiembre 2001
(4) www.iata.csic.es
(5) www.biopole.com
(6) www.nutrer.com.mx
(7) Revista hospital clínico universidad de chile; Vol 13, nº 2-año2002
(8) Díaz, Alberto; Estudios sobre el sector agroalimentario, 2003.
(9) Revista Fortitech: La lactoferrina y una mejorada función del sistema inmune
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