UNIVERSIDAD NACIONAL
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS E.A.P. INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
MANUAL DE:
INDUSTRIAS LÁCTEAS
HUÁNUCO – PERÚ
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 2
CAPÍTULO I
GENERALIDADES
DE LA LECHE
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 3 1.1 LA LECHE
Es el producto integral que se obtiene mediante el ordeño de una vaca lechera, debe recogerse limpiamente y no debe contener calostro. Es un líquido blanco opaco, más o menos amarillento debido al contenido de caroteno de la grasa, de gusto agradable y de olor característico. En términos lactológicos, el concepto de
leche sin designación de la especie se refiere únicamente a la leche de vaca.
1.2 CALOSTRO
El calostro es la secreción de las glándulas mamarias dentro de las primeras 24 horas después del parto. Se diferencia marcadamente de la leche en su composición, propiedades físicas y función. La leche secretada luego de 24 horas por la vaca es la llamada leche de transición (24 a 72 horas post parto) caracterizándose por presentar una menor cantidad de sólidos, proteínas e inmunoglobulinas (Ig) que el calostro.
Las inmunoglobulinas (Ig).- son anticuerpos, éstas actúan en la identificación y destrucción de los patógenos que puedan atacar al animal.
Formación de la leche en el animal
El proceso de formación de la leche, comienza en el momento en que la vaca ingiere la hierba, ésta es degradada en la panza y las substancias nutritivas, se absorben en el intestino y se transportan, mediante la sangre, hasta las glándulas mamarias. La formación de la leche se inicia con la estimulación de las células musculares de las glándulas mamarias. La prolactina (PRL), que es una hormona segregada por la adenohipófisis, activa las células secretoras para que fabriquen leche después del parto.
Cuando la cría succiona el pezón, la hembra envía un impulso nervioso al cerebro, de manera que segrega la oxitocina, que provoca una estimulación de las células contráctiles de la glándula, y, por lo tanto, la salida de la leche. 1.3 ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA DE LA UBRE
La ubre de las vacas está fijada en la pared abdominal por medio del aparato suspensorio y se compone de cuatro glándulas independientes (cuartos) con sus respectivos pezones. Cada glándula consta de:
Parénquima glandular (alvéolos) donde se produce la leche.
Sistema excretorio que está compuesto por los conductos lácteos y la cisterna de la glándula que termina en el canal galactóforo del pezón.
Sistema intersticial, formado por una red de tejido conjuntivo en la cual van incluidos los vasos sanguíneos, linfáticos y los nervios del órgano.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 4 Figura 01: Conformación del tejido glandular de la ubre
Pezón con su esfínter (1) Cisterna del pezón (2) Cisterna del cuarto (3)
Anillo que divide las cisternas (4) Conducto de la leche (5)
Alvéolos que segregan la leche (6)
El pezón termina en un orificio estrecho cuyo cierre está dirigido por un músculo, el esfínter, que tiene por misión prevenir el paso prematuro de la leche, así como la de impedir la entrada de bacterias u otras impurezas. Es por esto por lo que es de absoluta importancia que el ordeño se efectúe de manera que se conserve este músculo con su fuerza y flexibilidad. Del mismo modo evitar toda causa posible de daño, lesión o desgarro en la extremidad del pezón.
1.4 EL ORDEÑO
El ordeño es el acto de colectar leche luego de estimular adecuadamente a la vaca para liberar la leche de la ubre, es un conjunto de operaciones encaminadas a extraer la totalidad de la leche existente en la glándula mamaria sin daño para el animal y de forma que el producto obtenido reúna las máximas calidades higiénicas, para su correcta realización, es preciso tener en cuenta las características anatómicas y fisiológicas del animal, y el método de extracción empleado.
Actividad hormonal:
- El descenso de la leche está regida por la oxitocina, hormona que se estimula con el buen trato y el amamantamiento del becerro. Tiene una duración en el torrente sanguíneo de 5 a 8 minutos, lo que nos obliga a hacer un ordeño rápido.
- La hormona adrenalina es causada por estímulos negativos y su efecto lleva a que el animal esconda la leche.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 5 Condiciones ambientales:
- Un lugar adecuado, trato cariñoso y una hora establecida estimulan al descenso de la leche.
1.4.1 Inhibición de la bajada de la leche
En ciertas situaciones, el reflejo de liberación de la leche puede ser inhibido. Cuando esto ocurre, la leche no es liberada del alveolo y solamente una pequeña fracción puede ser recolectada. Los impulsos nerviosos son enviados a la glándula adrenal cuando eventos externos no placenteros ocurren durante el ordeño (dolor o temor). La hormona adrenalina, liberada por la glándula adrenal, puede comprimir los vasos sanguíneos y capilares de la ubre. La disminución del flujo sanguíneo decrece la cantidad de oxitocina que llega a la ubre. Además, la adrenalina inhibe la contracción de las células mioepiteliales en la ubre directamente. Por lo tanto, la vaca puede no ser ordeñada completamente en las siguientes situaciones:
- Circunstancias inusuales, que conducen dolor (ser golpeadas) o temor (gritos, ladridos).
- Falla del equipo de ordeño en operar adecuadamente.
Luego del primer parto, las vacas deben de ser entrenadas para la rutina de ordeño. El malestar emocional que se presenta en estas vacas puede ser suficiente para inhibir el reflejo de liberación de la leche. Una inyección de oxitocina durante varios ordeños puede ayudar. Aún así, esta práctica no debe de hacerse en forma rutinaria debido a que algunas vacas pueden transformarse rápidamente en dependientes de la inyección para producir el reflejo de liberación de la leche.
1.4.2 Colección de leche de la ubre
La abertura de la punta del pezón se mantiene cerrada por un grupo de músculos circulares (esfínter). Normalmente, la leche en la glándula y en la cisterna del pezón no sale del pezón sin tener una fuerza externa que supere la fuerza de los músculos del esfínter. Una diferencia en la presión entre el interior y el exterior del pezón es generalmente necesaria para abrir el esfínter y dejar salir la leche. La leche es removida rutinariamente desde la ubre por: la succión del ternero, el ordeño manual o la máquina de ordeño. Se debe tener en cuenta las buenas prácticas de higiene para obtener una leche de buena calidad higiénica.
1.4.3 Buenas prácticas de higiene Higiene y salud del personal:
A continuación se mencionan las recomendaciones que debe atender todo el personal que realiza la actividad del ordeño:
Los ordeñadores tienen que presentarse aseados al ordeño.
Por cada ordeño vestir ropa limpia, de preferencia blanca, incluyendo las botas, que únicamente sea utilizada para este propósito.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 6 Lavarse y desinfectarse las manos antes de iniciar el trabajo y después de ir al baño, y en cualquier momento cuando las manos estén sucias o contaminadas.
Mantener las uñas limpias, libres de barniz y cortas, para no lesionar los pezones de las vacas.
Mantener el cabello corto, patillas al ras de la oreja y sin barba. En caso necesario usar protección que cubra totalmente el cabello, la barba y el bigote. Es recomendable el uso de gorras limpias.
Los mandiles se tienen que lavar y desinfectar entre un ordeño y otro; si se usan guantes, lavarlos y desinfectarlos por cada vaca ordeñada.
Se prohíbe fumar, comer, beber o escupir en las áreas de ordeño.
Evitar objetos como lapiceros, termómetros u otros en los bolsillos superiores de la ropa o del mandil, los cuales pueden caer en la leche.
No usar joyas ni adornos: pinzas, aretes, anillos, pulseras y relojes, collares u otros accesorios que puedan caerse y contaminar la leche. Los broches pequeños y pasadores para sujetar el cabello quedan debajo de una protección.
Evitar toser o estornudar sobre la leche.
Las personas que tienen heridas no participan en el ordeño. Se pueden reubicar en otras áreas y las heridas protegerlas.
Las personas con enfermedades contagiosas no tienen que realizar actividades de pre-ordeño, ordeño o post ordeño.
Los visitantes internos y externos tienen que cumplir con las mismas medidas señaladas en los puntos anteriores.
Higiene de las instalaciones:
Ubicación de la unidad de producción y de la sala de ordeño.- La unidad de producción (UP) de preferencia se ubicará fuera de los centros de población. Con respecto a la ubicación de la sala de ordeño se ubicará en lugares que tengan mínimo riesgo de contaminación, de preferencia al menos a 100 m de distancia de otras actividades agropecuarias, como la producción de cerdos, ya que además de las descargas residuales, los olores son fuertes y pueden afectar la calidad de la leche. Para prevenir la contaminación de la leche es necesario considerar el diseño y orientación de la sala de ordeño las cuales son las siguientes
Los suelos del lugar destinado para el manejo de las vacas y el ordeño deben tener buen drenaje y contar con declive para evitar encharcamientos. La orientación con el viento, es importante para impedir o limitar que los
vientos sean una vía de contaminación.
Los alrededores deberán estar sin basura y desperdicios, que no existan equipos mal almacenados para evitar la presencia de plagas y malos olores. Impedir la presencia de perros, patos, gallinas, etc. en la sala de ordeño. Pisos impermeables, homogéneos, etc., que permitan su fácil limpieza y
desinfección.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 7 Los techos serán construidos con materiales y diseño que limiten o impidan la acumulación de suciedad y eviten al máximo la condensación, ya que esta favorece el desarrollo de mohos y bacterias contaminantes.
Agua para uso en el ordeño.- El agua que se utiliza en el ordeño, será potable, por el contacto de esta con los ordeñadores, con los animales en el pre-ordeño, con los equipos y utensilios. De no utilizar agua potable es muy alto el riesgo de contaminar la leche. En las unidades de producción es muy importante contar con agua suficiente e instalaciones adecuadas para su almacenamiento y distribución, sino se cuenta con agua potable es necesario hacer algún tratamiento para mejorar la condición del agua en las lecherías. El cloro es un producto apropiado y recomendado para mejorar la calidad del agua, es de bajo costo y está disponible en cualquier lugar. El agua que se utilice en la sala de ordeño requiere reunir las siguientes características:
1. Sensoriales. Sin olor, color y sabor indeseables.
2. Físicos. Libre de material extraño, (partículas visibles). 3. Microbiológicos:
a) Organismos Coliformes totales: 2 UFC/100 ml. como máximo b) Organismos Coliformes fecales: Cero UFC/100 ml.
Cloración.- La red municipal generalmente suministra agua potable; de no contar con este servicio, o que el agua municipal no esté tratada, hay que potabilizar. El tratamiento más frecuente para la potabilización, por su facilidad y economía, es la cloración. En el siguiente cuadro se presenta la cantidad de cloro que se tiene que aplicar en 10, 100 y 1000 litros de agua. Cuadro 01: Potabilización de agua
Cantidad de agua a tratar Cantidad de cloro comercial 10.00 l 100.00 l 1000.00 l 0.33 ml (8 gotas) 3.3 ml (80 gotas) 33.3 ml (800 gotas)
Si el agua contiene altas concentraciones de cloro, estas pueden ocasionar lesiones en las manos de los trabajadores, en las mucosas nasales y oculares por la volatilización, así como lesionar la piel del pezón de la vaca.
Se recomienda mezclar perfectamente el cloro con el agua. Cuando las cantidades son pequeñas se logra por agitación, pero en cantidades mayores, por ejemplo 1000 litros, el cloro se debe aplicar durante el llenado y esperar 20 minutos para que se estabilice antes de su uso.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 8 1.4.4 Pre ordeño
El objetivo del pre ordeño es estimular a la vaca y preparar los pezones. Consiste en un conjunto de actividades tendientes a disminuir los riesgos de contaminación de la leche y de enfermedades de las vacas, así como el buen manejo de las mismas como base para la obtención de leche de calidad.
La preparación de los pezones previo al ordeño se enfoca a estos, no a la ubre; la higiene, tanto en el ordeño manual como en el mecánico, es para reducir o eliminar flora microbiana presente en la piel o en el canal del pezón. La eliminación del pelo de la ubre se realiza solamente cortando o quemando con flama de bajo calor.
Lotificación de vacas
El ordeño comienza con las vacas jóvenes; después las vacas adultas, se inicia con las de mayor producción y al final las de menor producción. Cuando no se cuenta con equipo de ordeño y son pocos animales, no es posible seguir el orden indicado.
Estimulación
La estimulación de la vaca se realiza al estar limpiando, lavando y desinfectando los pezones. Un buen manejo de los pezones propicia que el sistema nervioso central envié una señal al cerebro para que secrete la oxitocina (hormona que baja la leche de la glándula mamaria). La preparación de los pezones se realiza como máximo por un minuto. Después de este tiempo se va reduciendo el efecto de la oxitocina y con ello la estimulación para la bajada de la leche.
Pre sello
El pre sello es la inmersión de al menos las tres cuartas partes del pezón en una solución que puede ser yodo, cloro o clorhexidina, con ayuda de un aplicador diseñado especialmente para ello. El pezón tiene que permanecer inmerso en la solución al menos 30 segundos.
Preparación de los pezones
La secuencia de preparación de los pezones es la siguiente: 1. Verificación del orden de entrada de las vacas.
2. Detección de lesiones en ubres y pezones que puedan ser fuente de contaminación de la leche.
3. Limpieza de los cuatro pezones con suficiente agua.
4. Desinfección (pre sello) de los pezones de acuerdo con las indicaciones del proveedor. Puede ser yodo a una concentración de 25 mg/l.
5. Eliminación de los tres primeros chorros de leche (despunte) de cada pezón, dirigidos al tazón de fondo obscuro para detectar cambios en consistencia o en color. En caso de observar alteraciones, la leche se recibe en recipiente para desechar. Nunca tirar estos chorros de leche al suelo ni mezcle la leche proveniente de vacas enfermas con leche de vacas sanas.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 9 6. El secado de los pezones se recomienda hacerlo con toallas individuales de
papel; no se recomienda el uso de periódico ni de toallas de tela. Las toallas utilizadas se desechan.
En los sistemas familiares donde se utiliza el apoyo del becerro no se recomienda realizar el pre sello, pero si las demás recomendaciones.
1.4.5 Tipos de ordeño Ordeño manual
El ordeñador debe tener una sensibilidad y capacidad de reacción que permita adaptarse a las características del animal en ordeño y obtener, con mayor suavidad y de forma total, la leche contenida en la ubre. No se debe peñizcar ni jalar los pezones para evitar daños en los tejidos de la glándula mamaria.
En el ordeño manual, la mano toma todo el largo del pezón. El pulgar y el índice comprimen la parte superior del pezón y al mismo tiempo los demás dedos aprietan hacia adentro y hacia abajo (Figura 02).
Figura 02: Ordeño manual Ordeño mecánico
En este proceso la máquina intenta imitar el amamantamiento de un becerro, efectuando una fase de masaje y una de extracción de leche causada por el movimiento rítmico de un vacío. Las ventajas de este tipo de ordeño es que es rítmico, homogéneo, higiénico (siempre y cuando se utilicen las normas de aseo y desinfección de equipos), además el ruido efectuado por el equipo se convierte en un estímulo positivo para el descenso de la leche. Todo equipo de ordeño consta de: pulsadores, tubos de vacío, tubos de leche y pezoneras.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 10 1.4.6 Suspensión del ordeño
La suspensión del ordeño, se realiza cuando esta cumple 07 meses de preñez, y no de lactancia. Esta práctica se hace porque es necesario un descanso de la ubre dos meses antes del parto siguiente, tiempo necesario para la renovación de tejidos responsables de la producción, además que el animal produzca calostro para su nueva cría. Se recomienda realizar las siguientes actividades para suspender el ordeño:
- Sesenta días antes del parto se realiza un último ordeño escurriendo muy bien la ubre.
- Lavar y desinfectar los pezones.
- Aplicar en cada pezón un antibiótico antimastítico para secado, que se caracteriza por ser más concentrado y oleoso, para una sola aplicación
1.4.7 Refrigeración
Una vez ordeñada la vaca, es importante refrigerar la leche por debajo de los 4°C, para evitar que los microorganismos que pudiera contener empiecen a degradarla y descomponerla. Para ello, se utilizan tanques enfriadores que cuentan con un agitador, el cual evita que se separe la grasa de la leche.
Figura 04: Tanques enfriadores
1.5 ANÁLISIS BACTERIOLÓGICO Toma de muestras de leche
Para obtener muestras de leche hay que seguir procedimientos muy estrictos de asepsia con el propósito de evitar la contaminación con microorganismos presentes en el pelo o piel de la vaca, o en el lugar donde se tomen las muestras.
Material.- Se utilizan viales desechables estériles o tubos de ensayo con tapón de rosca, de 15 ml de capacidad, y etiquetados.
Colección de muestra.- La muestra se puede tomar antes o durante el ordeño. Si se toma antes del ordeño es garantía para obtener un mayor número de microorganismos.
Preparación de los pezones. Los pezones se lavan con solución desinfectante de cloro al 0.2%, se secan perfectamente con toallas desechables, después se eliminan los primeros chorros de la leche con el propósito de evitar residuos
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 11 contaminantes. Con “torundas” humedecidas en alcohol (metílico o etílico) al 70% se desinfecta la punta del pezón de la siguiente manera.
Se frota vigorosamente la punta del pezón con la “torunda”, utilizando un lado del algodón por pasada.
Si el algodón queda sucio hay que repetir cuantas veces sea necesario hasta que el algodón quede Iimpio, lo que indica que el pezón ha quedado perfectamente Iimpio y desinfectado.
Cada vez que la vaca pateé o mueva la cola es necesario desinfectar los pezones nuevamente.
Recomendaciones para la toma de muestras
Los tubos se identifican con el número de la vaca y el pezón muestreado. Se toma el tubo con la mano, y con el dedo meñique y la palma de la otra
mano se quita el tapón.
El tubo no tiene que tocar el pezón. Con la mínima presión posible se ordeña y no se recomienda exprimir el pezón sobre el tubo.
Para el análisis bacteriológico son suficientes 4 o 5 ml de leche. Inmediatamente después del ordeño se tapa el tubo.
Se muestrean los cuartos lo más rápidamente posible.
La persona que tome las muestras tiene que desinfectarse las manos al pasar de una vaca a otra.
Almacenamiento de las muestras
Las muestras siempre se debe mantenerlas a 4-5 °C, por lo que es recomendable transportarlas en termos o cajas de unicel con hielo o refrigerantes. Las muestras pueden ser congeladas durante dos o tres semanas sin sufrir cambios.
1.5.1 Brucelosis
La brucelosis constituye un ejemplo clásico de zoonosis transmitida por la leche. El hombre puede contraer esta enfermedad a través del consumo de leche cruda o por el contacto con tejido y secreciones de animales enfermos. Cualquiera de los tres tipos de brucela (melitensis, abortus y suis) puede provocar la enfermedad en el hombre, pero Ia melitensis es Ia más virulenta para el ser humano.
En general la leche cruda y los subproductos preparados con leche no fermentada ni tratada térmicamente (pasteurizada) constituyen productos muy peligrosos desde el punto de vista de la transmisión de la brucelosis al humano.
1.5.2 Tuberculosis
El consumo de leche cruda representa alto riesgo de contagio de tuberculosis al hombre. Vacas infectadas son el reservorio más importante de bacilos tuberculosos. La incidencia de tuberculosis bovina en el hombre depende sobre todo de su presencia en el ganado bovino y de la cantidad de leche cruda o insuficientemente tratada que consume la población.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 12 Las vacas se contagian con los bacilos tuberculosos, procedente algunas veces del medio externo (estiércol, polvo, etc.) y las otras de las vacas infectadas. El Mycobacterium tuberculosis puede contaminar directamente la leche a través de los ordeñadores y otros operarios, y llegar al consumidor del mismo modo que otros gérmenes patógenos transmitidos por la leche, a menos que se destruya a tiempo con un tratamiento térmico adecuado (pasteurización).
1.5.3 Mastitis
Prueba de fondo obscuro
Permite detectar grumos en la leche (tolondrón) dirigiendo los primeros chorros a través de una malla negra, o bien utilizando un recipiente especialmente diseñado para ello. Es recomendable realizar este procedimiento en todos los ordeños, ya que además de detectar leche anormal, se eliminan bacterias que normalmente se encuentran en el canal del pezón. Prueba de California
La prueba de California es uno de los métodos más específicos para la detección de mastitis sub clínica. Se fundamenta en la reacción de un detergente no-iónico (aril alkil sulfonato de sodio) con las células presentes en la leche, (las desintegra), por lo que se forma un conglomerado que da un aspecto gelatinoso. Mientras mayor sea el número de células somáticas, más aparente será la formación de gelatina y se dará una calificación mayor. Esta es una prueba subjetiva que se realiza al lado de la vaca durante el ordeño. El procedimiento para la Prueba de California es el siguiente:
1. El muestreo se realiza durante el ordeño.
2. Se utiliza una paleta especial CMT que cuenta con cuatro compartimentos. En cada uno se depositan 2-3 ml del reactivo de California, se agregan 2-3 ml de leche recién ordeñada y se mezclan agitando. Las muestras de leche se toman en condiciones asépticas y los pezones deben estar perfectamente limpios.
3. Agitar con movimientos circulares y de arriba-abajo durante 10-20 segundos para interpretar la lectura de la reacción.
4. Interpretación de resultados: escala y recuento celular. Reacción negativa <1,500 bacterias/ml
Traza 1,500 - 500,000 bacterias/ml 1 >500,000-1500,000 bacterias/ml
2 >1500,000-5000,000 bacterias/ml 3 > 5000,000 bacterias/ml
Estos resultados son subjetivos y reflejan la severidad de los casos.
Entre las enfermedades que más pérdidas económicas ocasionan en la producción de leche está la mastitis, que es la inflamación e infección de la glándula mamaria. Generalmente puede ser controlada con el manejo del ordeño en parámetros ideales de incidencia y prevalencia, pero no se puede erradicar.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 13 La mastitis, es una enfermedad compleja por su etiología, patogénesis y tratamiento. La mastitis puede ser causada por varios factores, entre ellos el mal funcionamiento del equipo de ordeño y la falta de higiene, lo que favorece la penetración de microorganismos patógenos. Desafortunadamente estos agentes no solo entran a la glándula mamaria, sino que son capaces de sobrevivir y multiplicarse en número suficiente para producir infección.
La mastitis es producto de la interacción entre el animal, el ambiente y los microorganismos (triada epidemiológico). El hombre tiene un papel importante en la presencia de la enfermedad, ya que es el responsable de utilizar malas prácticas de higiene. La mastitis puede ser causada por más de 137 especies bacterianas; entre las más comunes están Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Streptococcus dys gaiactiae, Escherichia coil, Kiebsielia pneumonieae; otros agentes menos frecuentes son Arcanobacterium pyogenes, Prototheca, levaduras y micoplasmas.
Mastitis infecciosa y mastitis ambiental.- Las mastitis se pueden clasificar como infecciosas y ambientales. La transmisión de patógenos que causan mastitis infecciosa de una vaca infectada a otra generalmente sucede a través del equipo de ordeño, de las manos de los ordeñadores, de los materiales para el lavado de los pezones y de la aplicación de tratamientos.
Las vacas en confinamiento tienen mayor riesgo de padecer mastitis ambiental que las vacas en pastoreo. Las principales fuentes de patógenos ambientales son el estiércol, los alimentos, el polvo, la tierra y el agua
Mastitis clínica y sub clínica.- En los casos de mastitis clínica se presenta inflamación de la ubre, y en la secreción láctea se observan “tolondrones”. En el caso de la mastitis sub clínica la glándula mamaria y la leche suelen presentar un aspecto normal, razón por la cual pasa inadvertida para el ganadero. El diagnóstico de la mastitis sub clínica se realiza a través de la prueba de California.
Tratamiento durante el periodo seco
Para evitar la presencia de antibióticos en leche, la mastitis sub clínica (diagnosticada por el grado de gelatinización que equivale a un elevado conteo celular) no suele tratarse durante la lactación, sino al inicio del periodo seco. En muchos casos desaparece al mejorar la higiene del ordeño, al revisar el equipo de ordeño y al cambiar las camas. En caso de que la incidencia sea muy alta (alto porcentaje de animales con un elevado número de células somáticas) es conveniente realizar un análisis microbiológico, con la finalidad de aplicar el tratamiento más específico y adecuado en el periodo más oportuno.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 14 Tratamiento durante la lactación
Este tratamiento se aplica generalmente en los casos de mastitis clínica, alcanzándose una tasa de curación del 40 al 70%. Hay que considerar los tiempos de eliminación de la leche por contener residuos de antibióticos, ya que estos pueden resistir el tratamiento térmico de pasteurización o ultra pasteurización.
1.6 TIPOS DE LECHE
- Entera o integral.- La que mantiene su composición original. - Estandarizada.- % de grasa alterado.
- Semidescremada.- Cuando se le ha extraído parte de su contenido de grasa. - Descremada.- La que contiene menos de 0,5% de grasa.
- Reconstituida.- La que resulta de mezclar; leche entera en polvo con agua potable ó leche descremada en polvo con grasa de leche y agua potable, de modo que semeje la composición normal de la leche.
- Recombinada.- Mezcla de leche reconstituida con leche entera.
- Enriquecida.- Es aquella que resulta de la adición de una o varias sustancias nutritivas naturales de la leche tales como: vitaminas, minerales, aminoácidos y proteínas.
- Pasteurizada.- La que ha sido sometido a tratamientos térmicos específicos y por tiempos determinados para lograr la destrucción de todos los microorganismos patógenos, sin alterar en forma considerable su composición, sabor y valor alimenticio.
- Homogenizada.- Aquella que ha sido sometido a tratamientos térmicos mecánicos para cambiar ciertas propiedades físicas y dividir el tamaño de los glóbulos grasos para prolongar la estabilidad de la emulsión.
- Esterilizada.- La que ha sido sometido a tratamiento térmicos específicos y por tiempos definidos para lograr la destrucción de todos los microorganismos, sin afectar de forma significativa su valor alimenticio. - Evaporada.- Obtenido de la leche entera o descremada mediante la remoción
de agua, hasta dejarlo cerca de 74%.
- En polvo.- Porción que queda de la leche entera o descremada, después de haberle removido el agua hasta dejarla en cerca de 2%.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 15 LECHE SÓLIDOS AGUA C, B1, B2, B3, B5, B6, B8, B12. VITAMINA A, D, E ,K LIPOSOLUBLES HIDROSOLUBLES GRASA
MINERALES ESTEROLES, ÉSTERES Y CAROTENOIDES FOSFOLÍPIDOS MONOGLICÉRIDO S TRIGLICÉRIDOS DIGLICÉRIDOS PROTEINA NITROGENO NO PROTEICO CARBOHIDRATOS
PROTEINAS DEL LACTOSUERO CASEINA
GLUCOSA GALACTOSA
LACTOSA
1.7 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA LECHE
Las leches contienen glúcidos o hidratos de carbono, proteínas y grasas además de vitaminas, minerales y agua.
Figura 05: Composición de la leche
La composición química promedio de la leche, se presentan en los siguientes cuadros:
Cuadro 02: Composición química promedio de la leche
Componente Porcentaje (%)
a. Agua
b. Total de sólidos (c+d) c. Grasa
d. Sólidos no grasos (e+ h+i+otros) e. Proteínas (f+g)
f. Caseínas
g. Proteínas del suero h. Lactosa i. Calcio 87,50 12,50 3,80 8,70 3,30 2,60 0,70 4,70 0,12
La leche entera, semidesnatada (semidescremada) y desnatada (descremada), no solo presenta diferencias en su contenido graso si no también en sus demás constituyentes.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 16 Cuadro 03: Composición química en 100 g de leche entera, semi desnatada y
desnatada
Leche Agua (g) Kcal Proteínas (g) Grasas (g) de carbono Hidratos (g) Calcio (mg) Vit. B2 (mg) Vit. B3 (mg) Entera 87,5 65,0 3,3 3,5 4.7 121,0 0,2 0,8 Semi desnatada 90,0 49,0 3,5 1,7 4.9 125,0 0,2 0,8 Desnatada 91,5 33,0 3,4 0,1 5,0 130,0 0,2 0,8
Leche Vit. B12 (mcg) Vit. A (mcg) Vit. D (mcg) AGS (g) AGM (g) AGP (g) Colesterol (mg)
Entera 0,3 50,0 0,03 2,2 1,2 0,1 14,0
Semidesnatada 0,3 23,0 0,01 1,1 0,6 0,0 9,0
Desnatada 0,3 0,0 0,0 0,1 0,0 0,0 2,0
AGS= grasas saturadas / AGM= grasas monoinsaturadas / AGP= grasas poliinsaturadas/ mcg= microgramos.
La composición de la leche y la concentración de los diferentes componentes varían en función de la especie animal y las razas, tal como se observa en los siguientes cuadros.
Cuadro 04: Composición química de la leche de distintas especies (100 g.) NUTRIENTE VACA BÚFALA MUJER OVEJA CABRA BURRA YEGUA
Agua, g 87,0 84,0 87,5 82 86 90 89 Energía, kcal 65,0 97,0 65,0 97 70 43 52 Proteína, g. 3,2 3,7 1,0 5.5 3.8 1.6 2.1 Grasa, g. 3,4 6,9 3.5 7 4.3 1.1 1.7 Lactosa, g. 4,7 5,2 6,9 4.3 4.6 6.5 6.1 Minerales, g. 0,72 0,79 0,20 0.9 0.8 0.5 0.4
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 17 Cuadro 05: Composición química de la leche de distintas razas
1.7.1 Agua
El contenido de agua en la leche puede variar de 87 a 89% pero normalmente representa el 88% de la leche.
Como la leche es un alimento líquido, induce a pensar en un alto contenido de agua sin embargo esta tiene de 11 a 13% de sólidos totales, lo que es equivalente a muchos alimentos sólidos.
1.7.2 Grasa
La grasa de la leche está formada por varios compuestos que hacen de ella una sustancia compleja y es la responsable de ciertas características especiales con respecto a la calidad de la leche. La grasa interviene directamente en la economía, nutrición, sabor y algunas propiedades físicas de la leche y subproductos. La composición de contenido graso de la leche es función de los siguientes factores:
* Raza: Holstein < Guernsey < Jersey.
* Periodo de lactación: bajo en los dos primeros meses; después aumenta gradualmente.
* Alimentación: Varía de acuerdo a la composición de la ración. * Temperatura: Inversamente proporcional.
* Estación: En invierno es máximo, por la temperatura. * Salud: Disminuye durante los estados patológicos. * Edad: Disminuye con la edad.
* Ordeño: La leche de tarde contiene más grasa (0,4% más aproximadamente).
La leche tiene muchos ácidos grasos diferentes, cuantitativamente el mas abundante es el ácido palmítico, este es un ácido graso saturado y se encuentra en un 20 a 25% del total de los ácidos grasos saturados, y entre los ácidos grasos insaturados el más abundante es el ácido oleico que se encuentra en un 30 a 38% del total de los ácidos grasos insaturados.
La cantidad de los lípidos varía y estos se clasifican en tres grupos como son: * Los triglicéridos, constituyen el 97 – 98% del total de los lípidos.
RAZA AGUA % GRASA % PROTEÍNA % LACTOSA % CENIZA %
Holstein 88.12 3.54 3.29 4.68 0.71
Brown Swiss 87.31 3.99 3.64 4.94 0.73
Jersey 85.66 5.13 3.70 4.83 0.74
Guernsey 86.36 4.50 3.60 4.79
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 18 * Fosfolípidos, constituyen entre el 0,8 y 1% del total de los lípidos.
* Lípidos insaponificables, constituyen el 0.4% del total de los lípidos.
Triglicéridos.- Son ésteres de glicerol y ácidos grasos. El glicerol es un alcohol de función triple, es decir capaz de esterificar tres ácidos grasos.
Según haya uno, dos o tres ácidos grasos esterificados en una molécula de glicerol, se trata de un mono, di, o tri-glicérido. Además los triglicéridos pueden ser simples, si los ácidos grasos son iguales, o mixtos si uno, dos o los tres son diferentes.
Los ácidos grasos.- El número de ácidos grasos identificados en las grasas naturales de la leche es de unos 150, pero de ellos, los que son cuantitativamente significativos se limitan en 17 (cuadro 05). La grasa de la leche es la más compleja de todas las grasas conocidas.
Cuadro 06: Principales ácidos grasos de los glicéridos de la leche.
ÁCIDOS GRASOS NÚMERO DE
CARBONOS MEDIOS (% EN PESO) CONTENIDOS Ácidos grasos saturados
Ácido butírico 4.0 3.4 Ácido caproico 6.0 1.3 Ácido caprílico 8.0 1.2 Ácido láurico 12.0 3.9 Ácido mirístico 14.0 13.1 Ácido palmítico 16.0 25.3 Ácido esteárico 18.0 10.6 Ácido Araquidónico 20.0 1.3 Ácido behénico 22.0 ----
Ácidos grasos mono-insaturados
Ácido caproleico 10.0 0.2 Ácido lauroleico 12.0 0.3 Ácido miristoleico 14.0 1.3 Ácido palmitoleico 16.0 3.7 Ácido oleico 18.0 30.8 Ácido vecénico 18.0 0.7
Ácidos grasos poli-insaturados
Ácido linoleico 18.0 3.2
Ácido araquidónico 20.0 1.1
Los fosfolípidos.- Los fosfolípidos son un grupo de lípidos complejos que además de un alcohol (glicerol) y ácidos grasos, contienen ácido fosfórico y una base nitrogenada.
Todos estos lípidos complejos son solubles en alcohol y en éter de petróleo. El contenido en la leche de fosfolípidos es de alrededor del 0.03%, es decir, aproximadamente el 1% de los lípidos totales de la leche.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 19 Propiedades de los fosfolípidos.
Los ácidos grasos que forman parte de los fosfolípidos, son ácidos insaturados de cadenas largas lo que unido a la presencia del grupo fosfórico, les hace muy sensibles a la oxidación. Los fosfolípidos son el origen del gusto a oxidado que aparece frecuentemente en la leche y productos lácteos.
Los fosfolípidos despiertan mucho interés en la industria alimentaría a causa de su doble carácter hidrófilo y lipófilo, que les convierte en unos eficaces agentes emulsionantes.
Aplicaciones prácticas de los fosfolípidos.
En el desnatado la mayor parte de los fosfolípidos se va con la nata. Durante el batido de la nata, se distribuyen a partes casi iguales entre la mantequilla y el suero. El suero de mantequilla en polvo tiene importantes propiedades emulsionantes, además de un agradable sabor, debido a los fosfolípidos presentes.
Algunos productos ricos en fosfolípidos, como los huevos y el suero de mantequilla en polvo, se utilizan en la elaboración de helados para facilitar el aumento del volumen de la mezcla. La presencia de fosfolípidos aumenta el riesgo de aparición del sabor a oxidado en los productos lácteos.
Los fosfolípidos de mayor presencia en la leche son la lecitina, la cefalina y los fosfoesfingolípidos. Estas sustancias tienen mucha afinidad con el agua y con los lípidos por lo que son la causa de la estabilidad de la emulsión de triglicérido en la fase acuosa de la leche.
Sustancias insaponificables.- Son constituyentes de las grasas que no saponifican con NaOH o KOH. Los más importantes son: esteroles, carotenoides y tocoferoles. Desde el punto de vista cuantitativo.
Entre los esteroles se encuentra el colesterol. En el grupo de los carotenoides se hallan sustancias coloreadas, que son solubles en grasa, en la leche vacuna el principal es el beta-caroteno que son los que le dan un cierto color crema a la materia grasa de la leche. Por último, los tocoferoles son sustancias muy complejas, en particular es importante la vitamina E; en general es resistente a altas temperaturas y resulta buen antioxidante natural de la leche.
Propiedades de la materia grasa de la leche
Dada la complejidad de la materia grasa de la leche, resulta muy práctica su descripción mediante índices y constantes (cuadro 06).
Cuadro 07: Propiedades de la materia grasa de la leche.
Calor específico 527.4 J/Kg ºK
Densidad a 15 ºC 0.936 – 0.942 g/cm3
Punto de fusión 28 – 35 ºC
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 20 Oxidación de la materia grasa
La oxidación de las grasa es uno de los problemas más importante en la tecnología lechera. La grasa da origen a distintos sabores de oxidación que se describen como: sabor ha oxidado o metálico aparece cuando comienza la oxidación de los fosfolípidos. El gusto (a sebo) procede de la oxidación de los glicéridos. El más frecuente de estos defectos es el gusto a oxidado ya que los fosfolípidos, por su naturaleza y accesibilidad, se oxidan con mayor facilidad que los glicéridos.
Durante los tratamientos térmicos apropiados y la homogenización, se puede prevenir la oxidación. Los antioxidantes químicos (sustancias fenólicas, galatos, sulfhídrilos) y los naturales (tocoferoles y vitamina C) son muy eficaces para evitar la oxidación de las grasas. También lo es la adición a la leche de enzimas proteolíticas que en su acción liberan grupos reductores.
Se pueden tomar algunas medidas para prevenir el desarrollo del gusto a oxidado. Es fundamental evitar en la leche y los productos lácteos cualquier contaminación con cobre y hierro.
Estructura fisicoquímica de la grasa de la leche
La materia grasa se encuentra en la leche en forma de glóbulos esféricos suspendidos en la fase acuosa del suero. El diámetro de estos glóbulos varía normalmente entre 2 y 10 m. En el tamaño influyen la especie, la raza y el periodo de la lactación. Los glóbulos grasos son más pequeños en la leche de cabra que en la de vaca y entre estás, las de raza Holstein los producen de menor tamaño que las vacas Jersey. Generalmente el tamaño de los glóbulos grasos disminuye al final del periodo de lactación.
1.7.3 Proteínas de la leche
Las proteínas son los elementos constitutivos esenciales de toda célula viviente y tiene una gran importancia en la leche y en los productos lácteos. El contenido proteico depende fundamentalmente del pienso que consumen los animales lecheros.
Cuadro 08: Proteína de la leche.
CONTENIDO EN PROTEÍNA g/ 100 g de leche Proteínas total
Contenido en caseína
Contenido en proteínas del suero
3.3 2.6 0.7
La leche contiene como término medio un 3.3% de proteínas de las que el 80% son caseínas. Normalmente se distingue entre la caseína, que precipita a pH 4.6 y las otras proteínas que se denominan proteínas del lactosuero y que no precipitan con las caseínas a menos que previamente hayan sido desnaturalizadas por el calor u otros tratamientos.
Las proteínas del lactosuero incluyen las lactoalbúminas y las lactoglobulinas. Estos dos grupos de proteínas se pueden separar utilizando una solución
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 21 saturada de sulfato de magnesio que precipita las lactoglobulinas, manteniendo las lactoalbúminas en solución.
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS:
Las proteínas son polímeros de aminoácidos y algunas contienen además otros componentes.
Los aminoácidos son sustancias orgánicas nitrogenadas que poseen a la vez un grupo carboxílico (ácido) y un grupo amino (básico). Una característica de todos los aminoácidos es que el grupo amino está siempre fijado sobre el carbono común al grupo carboxílico. Por esta razón se les llama - aminoácidos.
H
R C COOH Aminoácido (R es un radical variable). NH2
Los aminoácidos que componen las proteínas de la leche son 19. En las proteínas, los aminoácidos están unidos “cabeza con cola”, interaccionando el grupo amino de un aminoácido con el grupo carboxilo del siguiente. Este enlace se llama peptídico.
La secuencia y la frecuencia de los aminoácidos en una cadena polipeptídica, el número de cadenas por molécula y la disposición espacial de las moléculas son características específicas de cada proteína. En la hidrólisis (ácida, alcalina o enzimática), los enlaces peptídicos se rompen y los aminoácidos se liberan. Las proteínas que sólo están constituidas por aminoácidos se llaman proteínas simples. El resto pueden contener componentes distintos a los aminoácidos y se llaman proteínas conjugadas. No obstante, las lactoalbúminas y lactoglobulinas se consideran generalmente proteínas simples a pesar de que se ha demostrado que contienen grupos glucídicos o lipídicos. Las caseínas son fosfoproteínas.
Desde un punto de vista práctico, hay que tener en cuenta que las caseinas precipitan por acidificación a pH 4.6, mientras que las albúminas y globulinas deben ser desestabilizadas por el calor antes de coagular por acidificación. La composición en aminoácidos de las proteínas de la leche se presenta en el cuadro 07. Hay que señalar que las proteínas del lactosuero son más ricas que la caseína en los tres aminoácidos más importantes en la alimentación humana: lisina, metionina y triptófano. También son más ricas en aminoácidos sulfurados, lo que influye en su estabilidad frente al calor.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 22 Cuadro 09: Composición en aminoácidos de las proteínas de la leche.
Aminoácidos totales (%) Proteínas Caseína (%) Lactoalbúmina (%) Lactoglobulina (%)
Glicina 0.3 0.4 0 1.5 Alanina 2.3 2.3 2.6 7.1 Valina * 6.9 7.0 5.0 5.8 Leucina * 10.8 10.8 14.1 15.5 Isoleucina * 6.4 6.1 5.1 6.4 Serina 4.8 5.4 4.0 4.4 Treonina * 4.6 4.4 5.0 5.3 Ácido aspártico 5.0 5.8 9.6 11.0 Ácido glutámico 20.5 21.7 15.2 19.8 Arginina * 3.8 3.8 3.4 2.9 Lisina ** 8.1 6.8 7.3 11.3 Cisteína ---- ---- ---- 1.1 Cistina 0.9 0.3 3.1 4.0 Metionina ** 2.6 2.9 2.4 3.2 Fenilalanina 5.2 5.5 4.1 3.7 Tirosina 5.7 6.0 4 3.7 Histidina * 2.4 2.2 1.6 1.6 Prolina 7.6 9.8 4.0 4.7 Triptófano ** 1.8 1.2 2.1 1.9 * Aminoácidos esenciales.
** Aminoácidos más importantes en la alimentación humana Las caseínas
Las caseínas (fosfoproteínas) representan el 80% de las proteínas de la leche de vaca; el resto esta compuesto por B-Lactoglobulina (alrededor del 10% de las proteínas totales), - lactoalbúmina (entorno al 2% de las proteínas totales) y pequeñas cantidades de diversas proteínas (enzimas, inmunoglobulinas, etc.). Cuando se coagulan las caseínas, quedan en solución las otras proteínas, conjuntamente con la lactosa y sales minerales para construir lo que se llama lactosuero.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 23 Cuadro 10: Algunas de las características fisicoquímicas de las caseínas bovinas
CARACTERÍSTICA CASEÍNA
αs1 αs2 β κ
Concentración en leche (g/l) 12-15 3-4 9-11 2-4
Masa molecular 23545 - 23615 25226 23983 - 24023 19006 - 19037
Punto isoeléctrico (PI) 4.44 – 4.76 ... 4.83 - 5,07 5.45 – 5.77
Las proteínas del lactosuero.
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.
Las albúminas y las globulinas de la leche son muy diferentes a las caseínas. Son emulsoides verdaderos en el sentido en que presentan una fuerte afinidad por el agua. Para coagular estas proteínas no basta con neutralizar sus cargas, es necesario disminuir su grado de hidratación, bien por el calor o alcohol. Por esta razón las albúminas y las globulinas no coagulan con la caseína por simple acidificación a pH 4.6.
Son proteínas termosensibles y se desnaturalizan por el calor a temperaturas superiores a tratamientos de pasteurización. Cuantitativamente, representan el 20% de las proteínas totales. En la leche normal, el 80% de ellas son lactoglobulinas, pero en el calostro, las lactoalbúminas son las mayoritarias. En el aspecto nutritivo, estas proteínas son más ricas que las caseínas en aminoácidos esenciales y a menudo en: lisina, metionina y triptófano.
Estas proteínas no quedan retenidas en los quesos normales ya que no coagulan por acción del cuajo. Sin embargo, hay algunos quesos como el Ricotta y Mysot que se fabrican con leche cuyas proteínas solubles han sido previamente desestabilizadas por el calor. La industria lechera tiene un gran interés en recuperar estas proteínas utilizando diversos métodos como la ultrafiltración.
- lactoalbúmina
La -lactoalbúmina 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, 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. Es una proteína formada por una sola cadena polipeptídica, de 123 aminoácidos, con un peso molecular de unos 14200, es una proteína ácida con un punto isoeléctrico de alrededor de 4.8.
β-lactoglobulina
La β-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.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 24 Está formada por una sola cadena de 162 aminoácidos, con un peso molecular de unos 18400.
La β-lactoglobulina tiene buenas propiedades emulsionantes, es la mas hidrofóbica de las proteínas comunes del lactosuero.
Inmunoglobulinas
Las inmunoglobulinas son proteínas que forman parte del sistema de defensa contra microorganismos. 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 G) transmiten la inmunidad pasiva desde la madre.
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
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.
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 9.0.
La afinidad de la lactoferrina por el hierro es muy grande. 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 seca, 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.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 25 Otras proteínas del lactosuero
Dependiendo de las especies, aparecen en el lactosuero una serie de proteínas minoritarias relacionadas probablemente con la biología del recién nacido de la especie en cuestión, se encuentran fracciones de proteosa peptona, de caseína beta y también se encuentran en el lactosuero distintas enzimas.
1.7.4 Lactosa
Los glúcidos de la leche están compuestos esencialmente por lactosa y algunos otros azúcares en pequeñas cantidades, como la glucosa y galactosa en 0.1%. La lactosa es el componente cuantitativamente más importante de los sólidos no grasos. La leche contiene alrededor de un 5%, la leche en polvo desnatada contiene un 52% y el lactosuero en polvo un 70%.
Cristalización de la lactosa.
La lactosa es un azúcar relativamente soluble si la comparamos con el azúcar de mesa, su solubilidad aumenta con la temperatura. La baja solubilidad relativa de la lactosa crea problemas de cristalización en la industria lechera. En muchos productos lácteos, la lactosa alcanza las condiciones de sobresaturación y tiende a cristalizar. Generalmente es la lactosa monohidratada la que cristaliza.
Cuando la leche se deseca por un método lento, cristaliza una gran cantidad de lactosa y conduce a la formación de grandes cristales que dan al producto una textura arenosa.
Poder edulcorante.
La lactosa comercial () tiene un poder edulcorante cuatro veces menor que el azúcar de mesa (sacarosa). Comparativamente, la lactosa tiene un poder edulcorante más elevado, además de ser más solubles que la lactosa . La lactosa podría incluso reemplazar a la sacarosa como azúcar de mesa. También es posible aumentar el poder edulcorante de la lactosa por hidrólisis e inversión.
Hidrólisis de la lactosa.
En su hidrólisis, la lactosa origina azúcares simples: glucosa y galactosa. Se puede llevar a cabo con ácidos fuertes o enzimas. La hidrólisis ácida de la lactosa requiere un pH inferior a 2 y temperaturas elevadas (150ºC a presión), con el riesgo de formación de productos secundarios que pueden alterar el gusto final.
Es preferible recurrir a la hidrólisis enzimática con la enzima especifica lactasa (-D-galactosidasa). Es un endo-enzima producida por algunos mohos, levaduras y bacterias (Streptococcus thermophilus, Saccharomyces fragiles, Candida
utilis, etc.).
Efectos del calentamiento.
El pardeamiento de la leche durante el calentamiento se debe a la reacción entre el grupo aldehído de la lactosa y el grupo amino de las proteínas
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 26 (reacción de Maillard) o a la polimerización (caramelización) de las moléculas de lactosa. También es posible que la lactosa se descomponga por oxidación en ácidos orgánicos, lo que explicaría en parte el aumento de acidez que se produce durante la esterilización de la leche evaporada.
La reacción de Maillard, que algunas veces se busca para obtener un color dorado (panadería, pastelería), disminuye el valor nutritivo de las proteínas ya que el grupo amino está directamente implicado en la reacción. La presencia de bisulfito sódico ayuda a prevenir este tipo de pardeamiento bloqueando los grupos aldehídos de la lactosa.
Efecto de los fermentos lácticos.
La transformación de la leche por fermentación es una de las actividades biotecnológicas más antiguas. Se basa en la formación de ácido láctico, que es la relación fundamental en los productos lácteos fermentados.
La formación de ácido láctico, se acompaña generalmente de productos secundarios. Estas fermentaciones se han utilizado para el desarrollo del aroma típico de productos como el yogurt, natas fermentadas, mantequilla madurada, algunos quesos, etc. La producción de CO2 en la degradación del ácido láctico,
es parte del mecanismo de formación de ojos en los quesos tipo Gruyere. 1.7.5 Vitaminas
La leche contiene todas las vitaminas necesarias para la vida, pero en cantidades diferentes que no en todos los casos son suficientes. El contenido de vitaminas de la leche depende fundamentalmente de la alimentación y del estado de salud de los animales. Los tratamientos y transformaciones a los que se someten la leche pueden hacer disminuir su contenido vitamínico.
Las vitaminas de la leche están agrupadas en liposolubles e hidrosolubles. Las vitaminas liposolubles A, D, E y K, y las hidrosolubles son las del complejo B y la vitamina C.
Cuadro 11: Concentraciones vitamínicas en la leche
VITAMINAS ug/100 ml Vit. A 30,0 Vit. D 0,06 Vit. E 88,0 Vit. K 17,0 Vit. B1 37,0 Vit. B2 180,0 Vit. B6 46,0 Vit. B12 0,42 Vit. C 1,7 ug = 0.001 gramo
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 27 1.7.6 Sustancias minerales
Pocos alimentos, dentro de los que comúnmente forman la dieta cotidiana son tan ricos en minerales como la leche, en cantidad y variedad.
Los elementos más abundantes en el contenido de cenizas en la leche son K, Cl, Ca, P, Na, S y Mg.
Teniendo presente su cuantía en la leche, las sustancias minerales se dividen en macro elementos, presentes en una concentración mayor, y micro elementos presentes en una concentración menor como indica el siguiente cuadro.
Cuadro 12: Contenido de minerales de la leche (mg/100ml) Macro
elementos Cantidad Micro elementos cantidad Potasio Cloro Calcio Fósforo Sodio Azufre Magnesio 138 103 125 96 62 30 12 Cobre Hierro Zinc Cobalto Estaño 0,25 0,65 0,42 0,25 0,11
La leche contiene igualmente vestigios de yodo, azufre, manganeso, aluminio, boro, silicio y estroncio.
1.7.7 Enzimas de la leche
Las enzimas presentes en la leche provienen en parte de la sangre y llegan a través de las células glandulares de la mama por secreción a la leche (enzimas originales). Otra parte de las enzimas provienen del metabolismo de los microorganismos que han llegado a la leche (enzimas bacterianas).
La acción de las enzimas es muy específica y dependen fundamentalmente de la temperatura y del pH. Las enzimas más importantes de la leche cruda son: Catalasa:
Esta enzima se encuentra en cantidades mínimas en las leches de vacas sanas, vacas enfermas de mastitis y las que contienen calostro presentan mayor cantidad de esta enzima. La medición del índice de catalasa es un método de apreciación directa de la calidad higiénica de la leche por que la leche mas contaminada microbiológicamente presenta mayor cantidad de catalasa. Esta enzima descompone el agua oxigenada en oxígeno molecular por lo que es fundamental medir la cantidad de oxígeno liberado, a partir de un pequeño volumen de leche al que se añade agua oxigenada. Su máxima actividad se encuentra en medio neutro, hacia pH 6.8 - 7.0, la catalasa se inactiva por una pasteurización a temperatura de 65 ºC por 30 min.
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 28 Su cuantificación se ha propuesto como un método para identificar las leches mamíticas y calostrales.
Xantioxidasa:
Su presencia es importante en la elaboración de los quesos de pasta firme. Como el tipo holandés. En presencia de nitrato de potasio ayuda a combatir la acción de las bacterias butíricas, que producen grietas en estos tipos de queso. Su inactivación se produce a 75ºC durante 20 minutos y su pH óptimo es de 6 -9.
Lipasas:
A propósito de la hidrólisis de la materia grasa, se sabe que la leche contiene una enzima lipolítica que hidroliza los glicéridos en glicerol y ácidos grasos; por lo tanto es un factor de rancidez.
Es una enzima muy sensible al calor que se inactiva a 65ºC/2 minutos; 70ºC/15 segundos; 78 ºC/1 segundo. Las lipasas bacterianas son más resistentes al calor, pero la luz solar les destruye rápidamente. En general, las lipasas dan muchos problemas en la tecnología lechera y por lo tanto es útil conocer algunos aspectos de su actuación para poder controlar sus actividades.
En la leche fresca recién ordeñada, las lipasas no actúan alrededor de tres horas si la leche se conserva después del ordeño a temperatura ambiente. La división de los glóbulos grasos aumenta considerablemente la superficie lipídica accesibles a las lipasas del lactosuero, además, la agitación favorece el contacto de las lipasas con estas nuevas superficies lipídicas, si la leche se calienta a 30ºC y a continuación se vuelve a enfriar lentamente, este fenómeno se acentúa. Esta es una de las razones por las que no se recomienda añadir leche caliente a la leche fría no pasteurizada, las lipasas se destruyen fácilmente en los tratamientos de pasteurización y son atacados por enzimas proteolíticas como la pepsina o la tripsina, la acción lipolítica de las lipasas es máxima a pH 8.5 y disminuye con el descenso del pH. Así, el pH ácido (5 - 5.5) del queso cheddar, unido a la actividad proteolítica que hay en él, explican porqué en estos quesos elaborados con leche cruda es muy poco frecuente la aparición de defectos de rancidez, las leches del final de lactación son más sensibles a la lipólisis, incluso sin que se haya producido la intervención de los tratamientos que la favorecen. Este hecho se ha explicado por la adsorción a la superficie de los glóbulos grasos de una lipasa más activa que estaría presente en mayor cantidad en las leches de final de lactación. Se sabe también que el tamaño de los glóbulos grasos disminuye hacia el final de la lactación, lo que añade otro factor que favorece la lipólisis.
Fosfatasas:
Las fosfatasas son enzimas que catalizan la hidrólisis de los ésteres fosfóricos. En la leche hay dos fosfatasas, una alcalina (pH 8.0) y otra ácida (pH 4.0), pero la más importante es la fosfatasa alcalina. Esta enzima es una metalo-proteina, que contiene zinc y esta ligada a la materia grasa; desaparece completamente de la leche desnatada y se concentra en la crema. Se encuentra en pequeña
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 29 cantidad en la leche de principio de lactación, pero cuya concentración va aumentando y al final de la lactación se encuentra en la leche en una cantidad importante.
Se inactiva a temperaturas de pasteurización (La resistencia al calor de esta enzima es ligeramente superior a la de las bacterias patógenas que pueden existir en la leche). Esta propiedad la convierte en el indicador de elección para comprobar si el tratamiento de la leche ha sido el adecuado. Para esta prueba se han dispuesto diversos sustratos, pero el más utilizado es el fenil fosfato disódico, en cuya hidrólisis se libera fenol que es un compuesto muy fácil de medir colorimétricamente.
Proteasas:
Las proteasas, son enzimas que hidrolizan las proteínas en péptidos más simples o en último término, en aminoácidos. Se les puede llamar también peptidasas. La lisozima, cuya presencia se ha señalado en la leche, es una mucopeptidasa que puede clasificarse como una enzima proteolítica.
Se ha comprobado que la leche contiene una pequeña cantidad de proteasas nativas. Su actividad proteolítica es máxima a pH 9.2 y a 37 ºC. Estas enzimas son muy termoestables su inactivación requiere un tratamiento de 80 ºC durante 10 minutos. Esta proteasa actúa preferentemente hidrolizando las caseínas y .
Mucho más importantes que está proteasa nativa son las proteasas secretadas por los microorganismos, sobre todo por los psicrótrofos (en particular por las pseudomonas) que se desarrollan en gran número en la leche durante su almacenamiento. Aunque estos microorganismos se destruyen en los tratamientos de terminación como la pasteurización, las proteasas liberadas son termorresistentes y son la causa de mucho de los problemas que se presentan en la industria lechera.
Lactasa:
La lactasa es una enzima que hidroliza la lactosa en glucosa y galactosa. Generalmente se encuentra en el aparato digestivo de los consumidores de leche y sería deficitaria en las personas consideradas alérgicas a la lactosa. Algunos microorganismos son productores de lactasa, pero su presencia natural en la leche no está definitivamente establecida.
Amilasa:
Es la enzima más importante en proporción de la leche, La leche contiene amilasas capaces de hidrolizar el almidón en dextrina. Se distinguen -amilasas y -amilasas. Son de origen sanguíneo y su cantidad en la leche depende del estado patológico de la vaca (mamitis, calostro, etc.). Las amilasas se inactivan a 65 ºC durante 30 minutos, por lo que se ha propuesto su utilización como indicadores del tratamiento térmico al igual que la fosfatasa alcalina. La leche de vaca contiene menos amilasa que la de los otros mamíferos (oveja, cabra, yegua, etc.)
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 30 Peroxidasa:
La peroxidasa es un ferro-enzima que se encuentra en la leche en cantidad apreciable (0.07 g/l en la leche de vaca) y su pH óptimo de actuación es de 6.8. Esta enzima es importante porque se puede identificar mediante: la prueba de Storch (la parafenilendiamina da una coloración azul oscuro), la reacción de Dupouy (se utiliza el guayacol que da una coloración rojo-salmón si es positivo). Las leches que han sido bien pasteurizados porque es preciso mantener a los 75 ºC durante 30 minutos o a los 80 ºC durante 30 segundos para conseguir su destrucción.
1.8 CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LA LECHE
1.8.1 Características organolépticas Aspecto:
La leche fresca es de color blanco aporcelanada, presenta una cierta coloración crema cuando es muy rica en grasa. La leche descremada o muy pobre en contenido graso presenta un blanco con ligero tono azulado.
Olor:
Cuando la leche es fresca casi no tiene un olor característico, pero adquiere con mucha facilidad el aroma de los recipientes en los que se la guarda; una pequeña acidificación ya le da un olor especial al igual que ciertos contaminantes.
Sabor:
La leche fresca tiene un sabor ligeramente dulce, dado por su contenido de lactosa. Por contacto, puede adquirir fácilmente sabores extraños.
1.8.2 Propiedades físicas de la leche Densidad:
La densidad de la leche puede fluctuar entre 1.028 a 1.033 g/cm3 a una
temperatura de 15 ºC; su variación con la temperatura es 0.0002 g/ cm3 por
cada grado de temperatura.
La densidad de la leche varía entre los valores dados según sea la composición de la leche, pues depende de la combinación de densidades de sus componentes, que son los siguientes:
Agua: 1.000 g/cm3
Grasa: 0.931 g/ cm3.
Proteínas *: 1.346 g/cm3
Lactosa *. 1.666 g/cm3
Ing. Sergio Grimaldo Muñoz Garay Página 31 La densidad mencionada (entre 1.028 y 1.033 g/cm3) es para una leche entera,
pues la leche descremada esta por encima de esos valores (alrededor de 1.035 g/cm3), mientras que una leche aguada tendrá valores menores de 1.028 g/cm3.
pH de la leche:
La leche es de característica cercana a la neutra. Su pH puede variar entre 6.5 y 6.7; valores distintos de pH se producen por deficiente estado sanitario de la glándula mamaria, por la cantidad de CO2 disuelto; por el desarrollo de
microorganismos, que desdoblan o convierten la lactosa en ácido láctico; o por la acción de microorganismos alcalinizantes.
Acidez de la leche:
Una leche fresca posee una acidez de 14 - 16 ºD (0.14 - 0.16% de ácido láctico). Una acidez menor al 14 ºD puede ser debido a la mastitis, al aguado de la leche o bien por la alteración provocada con algún producto alcalinizante. Una acidez superior al 16 ºD es producida por la acción de contaminantes microbiológicos. (La acidez de la leche puede determinarse por titulación con NaOH 10 N ó 9 N).
Viscosidad:
La leche natural, fresca, es más viscosa que el agua, tiene valores entre 1.7 a 2.2 cp (centipoise) para la leche entera, mientras que una leche descremada tiene una viscosidad de alrededor de 1.2 cp. La viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura hasta alrededor de los 70ºC, por encima de esta temperatura aumenta su valor.
Punto de congelación:
El valor promedio es de -0.54ºC (varía entre -0.513 y -0.565ºC). Como se aprecia es menor a la del agua, y es consecuencia de la presencia de las sales minerales y de la lactosa.
Punto de ebullición:
La temperatura de ebullición es de 100.17ºC. Calor específico:
La leche completa tiene un valor de 0.93 - 0.94 kcal/kgºC, la leche descremada 0.94 a 0.96 kcal/gºC.
1.8.3 Cálculo de la materia seca (sólidos) de la leche
Conocida la densidad de la leche y su contenido de grasa, se puede calcular el “porcentaje de sólidos indirectamente por medio de una serie de fórmulas semi empíricas.
Fórmula de Richmond.
