“INFLUENCIA DE LA ADICIÓN DE COMPONENTES PROTEICOS Y Lactobacillus casei SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS Y VIDA ÚTIL DEL QUESO FRESCO
FUNCIONAL”
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS HUMANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
TESIS
PRESENTADA POR
CANCHIHUAMAN PAUCAR, Katty Judith PORRAS RICALDI, Liz Karina
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIER A AGROINDUSTRIAL
Junín – Perú
2022
Por intermedio de la presente me dirijo a usted para informarle que se ha procedido a la verificación de similitud con el programa TURNITIN de la institución, en cumplimiento a la Ley Universitaria N° 30220, el estatuto de la universidad, reglamento de investigación, resolución N° 2064-CU-2017 del código de ética de investigación de la UNCP, habiéndose obtenido el siguiente resultado:
Título de la tesis Tesista Recibo digital (TURNITIN)
Porcentaje de similitud
“Influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei sobre las características y vida útil del queso
fresco funcional”
Katty Judith CANCHIHUAMAN
PAUCAR
Identificador de la entrega:
1968739608
17%
Adjunto el documento de visualización y se recomienda que el investigador continúe con los trámites correspondientes, en tanto que el porcentaje de similitud no supera el mínimo de 25% exigido por el reglamento.
Atentamente,
Dra. Margarita Brígida Cóndor Huamán Asesora AL : Dr. Leoncio Feliberto Cusiche Pérez
DECANO DE LA FACULTAD DE INGENERIA Y CIENCIAS HUMANAS
DE : Dra. Margarita Brígida Cóndor Huamán
ASUNTO : REPORTE DE SIMILITUD DE CONTENIDO (TURNITIN) FECHA : Huancayo,18deenero2023
INFORME DE ORIGINALIDAD
17 % 17 % 3 % 9 %
INDICE DE SIMILITUD FUENTES DE INTERNET PUBLICACIONES TRABAJOS DEL ESTUDIANTE
FUENTES PRIMARIAS
www.elsevier.es
1
Fuente de Internet5 %
Submitted to Universidad Nacional del Centro 2 del Peru
Trabajo del estudiante
2 %
hdl.handle.net
3
Fuente de Internet1 %
repositorio.upao.edu.pe
4
Fuente de Internet1 %
www.sibirska.sk
5
Fuente de Internet1 %
< 1 %
www.yumpu.com
79
Fuente de Internet< 1 %
Excluir citas Activo Excluir coincidencias < 15 words
Excluir bibliografía Activo
Dra. MARGARITA BRÍGIDA CÓNDOR HUAMAN
CO ASESOR
Ms. EDSON HILMER JULCA MARCELO
RESUMEN
La tesis tuvo como objetivo evaluar la influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 sobre el rendimiento, firmeza, aceptabilidad y vida útil del queso fresco funcional, para ello se evaluaron 12 tratamientos de queso fresco y un patrón, los que fueron elaborados de acuerdo a un DCA con arreglo factorial 232 evaluando dos tipos de componentes proteicos con tres porcentajes cada uno (caseína: 0,2; 0,3 y 0,4%, leche descremada en polvo: 0,6; 0,7 y 0,8%) y dos concentraciones de Lactobacillus casei ATCC 393 (109 y 106 ufc/mL) los cuales fueron evaluados sensorialmente con escala hedónica de 10 puntos a fin evaluar la vida útil (0, 3, 6, 9 y 12 días) y de elegir el mejor tratamiento para realizar el análisis fisicoquímico y químico proximal. Los resultados indican que el mejor tratamiento fue el LK 111 para los atributos olor (8,70), sabor (8,55) color (8,65) y textura (8,80) que significa que “me gusta mucho”, un rendimiento de 21,5%; este mismo tratamiento presenta el mejor tiempo de vida útil cumpliendo las características microbiológicas establecidas a los 12 días, cuyas características fisicoquímicas son pH (6,25) Acidez (0,157°Dornic) y Densidad (14,74 g/mL) y la composición proximal de humedad (46,52%), proteína (22,90%), ceniza (3,89%), grasa (21,20%) y carbohidratos (5,49%). En conclusión, el queso fresco funcional con adición de 0,4%
de caseinato de sodio y 109 UFC/mL reúne las características de un alimento completo que debe ser considerado dentro de la dieta diaria y debe ser producido masivamente.
Palabras clave: Queso fresco, funcional, Lactobacillus casei ATCC 393, vida útil, componentes proteicos
ABSTRACT
The objective of the thesis was to evaluate the influence of the addition of protein components and Lactobacillus casei ATCC 393 on the yield, firmness, acceptability and shelf life of functional fresh cheese. 12 treatments of fresh cheese and one standard were evaluated, which were prepared according to a DCA with factorial 232 arrangement, evaluating two types of protein components with three percentages each (casein: 0.2; 0.3 and 0.4%, skim milk powder: 0.6; 0.7 and 0.8%) and two concentrations of Lactobacillus casei ATCC 393 (109 and 106 cfu/mL) which were sensorially evaluated with a 10-point hedonic scale in order to evaluate the shelf life (0, 3, 6, 9 and 12 days) and to choose the best treatment to perform the proximal physicochemical and chemical analysis. The results indicate that the best treatment was LK 111 for the attributes odor (8.70), flavor (8.55) color (8.65) and texture (8.80) which means "I like it very much", a yield of 21.5%; This same treatment presents the best shelf life time complying with the microbiological characteristics established at 12 days, whose physicochemical characteristics are pH (6.25), acidity (0.157°Dornic) and density (14.74 g/mL) and the proximal composition of humidity (46.52%), protein (22.90%), ash (3.89%), fat (21.20%) and carbohydrates (5.49%). In conclusion, the functional fresh cheese with the addition of 0.4% sodium caseinate and 109 CFU/mL meets the characteristics of a complete food that should be considered in the daily diet and should be mass-produced.
Key words: Fresh cheese, functional, Lactobacillus casei ATCC 393, shelf life, protein components.
ÍNDICE
RESUMEN ...III ABSTRACT ... IV ÍNDICE ... V ÍNDICE DE TABLAS ... VIII ÍNDICE DE FIGURAS ... X
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1. Planteamiento de la investigación ...14
1.2. Formulación del problema ...16
1.2.1. Problema general...16
1.3. Justificación de la investigación...16
1.4. Objetivos de la investigación ...18
1.4.1. Objetivo general. ...18
1.4.2. Objetivos específicos. ...18
1.5. Delimitaciones de la investigación ...18
1.5.1. Delimitación espacial. ...18
1.5.2. Delimitación metodológica. ...18
1.5.3. Delimitación temporal. ...19
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de investigación ...20
2.2. Bases teóricas ...23
2.2.1. Leche. ...23
2.2.2. Alimentos funcionales. ...38
2.2.3. Queso. ...25
2.2.4. Microorganismos probióticos en productos lácteos. ...30
2.2.5. Bacteriocinas de las bacterias acidolácticas. ...36
2.2.6. Estudio de la vida útil. ...44
2.1. Definición de términos básicos ...47
2.1.1. Caseína (casein) ...47
2.1.2. Leche en polvo ...48
2.1.3. Lactobacillus ...48
2.1.4. Queso (cheese) ...48
2.1.5. Queso fresco funcional ...48
2.2. Variables ...48
2.2.1. Variables independientes. ...48
2.2.2. Variables dependientes. ...49
2.3. Operacionalización de variables ...50
2.4. Hipótesis de investigación ...50
2.4.1. Hipótesis general ...50
2.4.2. Hipótesis específicas ...50
2.4.3. Hipótesis de trabajo. ...52
CAPÍTULO III METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN 3.1. Tipo de investigación ...53
3.2. Nivel de investigación ...53
3.3. Método de Investigación ...53
3.3.1. Lugar de ejecución. ...53
3.3.2. Materia prima e insumos. ...53
3.3.3. Equipos, instrumentos y materiales. ...54
3.3.4. Métodos. ...55
3.4. Diseño experimental ...56
3.4.1. Tratamientos en estudio...57
3.5. Técnicas de recolección de información ...57
3.5.1. Elaboración del queso funcional. ...57
3.5.2. Preparación de cepas experimentales. ...59
3.6. Técnicas de procesamiento de información ...60
3.6.1. Procesamiento de datos ...60
3.6.2. Método estadístico ...60
CAPÍTULO IV PRESENTACIÓN DE RESULTADOS 4.1. Nivel óptimo de adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ...61
4.1.1. Test de Friedman para el atributo olor. ...62
4.1.2. Test de Friedman para el atributo sabor. ...63
4.1.3. Test de Friedman para el atributo color. ...64
4.1.4. Test de Friedman para el atributo textura. ...65
4.2. Rendimiento del queso fresco funcional ...66
4.3. Tiempo de vida útil del queso funcional. ...69
4.3.1. Evaluación del atributo olor ...70
4.3.2. Evaluación del atributo sabor ...71
4.3.3. Evaluación del atributo color ...73
4.3.4. Evaluación del atributo textura ...75
4.4. Composición fisicoquímica y química proximal del queso fresco funcional de mejores características. ...78
CAPÍTULO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS 5.1. Nivel óptimo de adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ...79
5.2. Rendimiento del queso fresco funcional ...80
5.3. Tiempo de vida útil del queso fresco funcional ...80
5.4. Composición fisicoquímica y química proximal del queso fresco funcional ...82
CONCLUSIONES ...84
RECOMENDACIONES ...86
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ...87
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Composición promedio de la leche de vaca y algunas razas ...24
Tabla 2. Composición química del queso fresco (100 g) ...28
Tabla 3. Límite máximo de microorganismos en queso fresco ...28
Tabla 4. Alimentos funcionales ...32
Tabla 5. Microorganismos usados como probióticos ...33
Tabla 6. Operacionalización de variables ...51
Tabla 7. Tratamientos en estudio ...57
Tabla 8. Evaluación sensorial del queso fresco funcional ...61
Tabla 9. Test de Friedman para el atributo olor ...63
Tabla 10. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo olor ...63
Tabla 11. Test de Friedman para el atributo sabor ...63
Tabla 12. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo sabor ...64
Tabla 13. Test de Friedman para el atributo color ...64
Tabla 14. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo color ...65
Tabla 15. Test de Friedman para el atributo color ...65
Tabla 16. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo textura ...66
Tabla 17. Balance de materia de los tratamientos del queso funcional ...67
Tabla 18. Test de Friedman para el rendimiento ...69
Tabla 19. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el rendimiento ...69
Tabla 20. Promedio de calificaciones de 15 panelistas para el atributo olor ...70
Tabla 21. Test de Friedman para el atributo olor ...71
Tabla 22. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo olor ...71
Tabla 23. Promedio de calificaciones de 15 panelistas para el atributo sabor ...72
Tabla 24. Test de Friedman para el atributo sabor ...73
Tabla 25. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo olor ...73
Tabla 26. Promedio de calificaciones de 15 panelistas para el atributo color ...74
Tabla 27. Test de Friedman para el atributo textura ...75
Tabla 28. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo color ...75
Tabla 29. Promedio de calificaciones de 15 panelistas para el atributo textura ...76
Tabla 30. Test de Friedman para el atributo textura ...77
Tabla 31. Comparaciones múltiples del test de Friedman para el atributo textura ...77
Tabla 32. Análisis microbiológico del queso fresco funcional...78
Tabla 33 Análisis fisicoquímica y químico proximal del queso fresco funcional ...78
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Flujo de producción de queso fresco de coagulación ácida (quarg). ...26
Figura 2. Diseño experimental propuesto ...56
Figura 3. Diagrama de flujo para la elaboración del queso fresco funcional ...58
Figura 4. Valoración de los atributos sensoriales del queso funcional ...62
Figura 5. Balance de materia en proceso de elaboración de queso ...68
Figura 6. Evolución de los promedios de calificaciones de 15 panelistas para el atributo olor ...70
Figura 7. Evolución de los promedios de calificaciones de 15 panelistas para el atributo sabor ...72
Figura 8. Evolución de los promedios de calificaciones de 15 panelistas para el atributo color ...74
Figura 9. Evolución de los promedios de calificaciones de 15 panelistas para el atributo textura ...76
Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el consumo mundial de queso ha aumentado un 5% en los cuatro años anteriores, y se espera que las ventas del mercado mundial del queso alcancen los 124 000 millones de dólares en 2022 (Gosalvitr et al., 2019). Según la FAO, la Unión Europea y América del Norte representan la mayor parte del consumo mundial de queso, y se prevé que el consumo per cápita aumente hasta 2028 (OECD-FAO, 2021).
A pesar de que la importancia nutricional del queso fue confirmada en varios estudios, la industria alimentaria siempre está buscando desarrollar nuevos productos lácteos funcionales para satisfacer las crecientes exigencias de los consumidores en términos de beneficios para la salud. El queso fresco es un queso sin madurar, con un pH bajo y una alta actividad de agua (aw = 0,95 – 0,97), con una vida útil bastante limitada. Numerosas investigaciones han estudiado las posibilidades de prolongar la vida útil del queso fresco.
Estas investigaciones utilizaron diferentes estrategias para ello diferentes métodos, insumos entre otras (Vukić et al., 2021).
Como componentes culinarios, las proteínas de la leche son muy atractivas. La caseína y sus derivados se emplean ampliamente debido a sus cualidades fisicoquímicas, funcionales y nutricionales. La caseína en grandes cantidades tiene una notable capacidad para retener el agua, emulsionar la grasa, batir, tener una alta viscosidad y ser soluble tanto en medios neutros como alcalinos (Tadini & Curi, 1997), es por ello que para mejorar las características de rendimiento y conservación se procedió a adicionarla al queso fresco conjuntamente con el Lactobacillus casei ATCC 393.
Las bacterias lácticas (BL) son bacterias que utilizan la lactosa para crear ácidos lácticos y pertenecen a la familia Lactobacillaceae y otros grupos (Hanlon et al., 2022). Las bacterias del ácido láctico tienen una amplia gama de usos en el negocio de los alimentos fermentados, incluyendo el yogur, el queso y las salchichas, debido a su condición ampliamente reconocida como segura (Widyastuti et al., 2014). Las diferentes opciones de BL
de arranque (SLAB) permiten la creación de productos lácteos fermentados con cualidades sensoriales específicas, mejor conservación y ventajas para la salud (Vinderola et al., 2002).
Aunque las enzimas digestivas humanas no descomponen los prebióticos, éstos son consumidos por determinados tipos de bacterias beneficiosas en el sistema gastrointestinal con el fin de contribuir al desarrollo selectivo y la actividad de los gérmenes (Al-Sheraji et al., 2013). Los carbohidratos y las fibras, como el almidón resistente, la inulina y los oligosacáridos, constituyen la mayoría de los prebióticos. Se ha demostrado que los fructooligosacáridos (FOS), también conocidos como galactooligosacáridos, aumentan el predominio de los lactobacilos y las bifidobacterias, ambos buenos probióticos en la microbiota intestinal (Gibson, 1998). La inulina es un carbohidrato no digerible que pertenece a la familia de los fructanos. Contiene enlaces glicosídicos, la mayoría de los cuales son enlaces fructosil- fructosa. Como tipo de almacenamiento de carbohidratos, la inulina se encuentra en la raíz del espárrago, el ajo y la raíz de achicoria (Rocha et al., 2006). La combinación de probióticos con prebióticos como simbióticos es una nueva estrategia que pretende potenciar los beneficios sinérgicos de los dos productos químicos, potenciando la colonización probiótica o los efectos metabólicos (Roberfroid, 1998). Además, se ha demostrado que los simbióticos son más eficaces que los probióticos o los prebióticos por sí solos a la hora de promover un control favorable de la microbiota intestinal (Saulnier et al., 2008).
Entender la composición química y microbiana del queso es fundamental en la industria láctea, ya que ciertos microorganismos o componentes químicos contribuyen a los aspectos sensoriales beneficiosos del producto, mientras que otros pueden contribuir inversamente a los sabores extraños o reducir la calidad a través del deterioro; esto es especialmente importante en los alimentos fermentados y envejecidos (Mayo et al., 2014). El desarrollo y la mejora de la tecnología de secuenciación de alto rendimiento (HTS) permite capturar grandes cantidades de datos genómicos a un coste barato y con gran eficiencia, mejorando potencialmente nuestro conocimiento de las características microbianas en una matriz determinada (Yeluri et al., 2018). La introducción de la secuenciación de próxima generación ha permitido un mejor conocimiento e investigación de las comunidades
microbianas, o microbiomas, que están formados por el material genético de los microorganismos en un entorno determinado. Para entender la composición de los microorganismos del queso, la secuenciación de próxima generación es una alternativa fiable a las técnicas dependientes del cultivo (Choi et al., 2020; Nam et al., 2021). Ofrece más datos sobre los géneros particulares presentes, además de las cualidades organolépticas (Yeluri et al., 2018). Sobre la base de los análisis de las características que influyen en el desarrollo de organismos útiles y de deterioro, el enfoque HTS puede revelar cómo reaccionan las bacterias al proceso de elaboración del queso, lo que permite a los fabricantes de queso regular mejor el crecimiento microbiano en sus productos (Solieri et al., 2013).
Por ello ponemos a consideración del público lector la presente, pues es la manifestación de las necesidades de un pueblo y de la respuesta de la ciencia y la tecnología para poder colaborar brindando una solución que debe aún ser optimizada para llegar a su comercialización.
Las autoras.
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1. Planteamiento de la investigación
El queso, obtenido por coagulación de la leche cruda o pasteurizada, se consume ampliamente en el mundo (Sołowiej et al., 2020). El queso constituye una fuente importante de nutrientes esenciales y compuestos que promueven la salud en la dieta humana, incluyendo proteínas, aminoácidos, péptidos bioactivos, ácidos grasos, minerales, vitaminas y compuestos polifenólicos; pero el valor nutricional del queso depende de las características de la leche y de las condiciones de elaboración del queso (Jerónimo y Malcata, 2016).
Existen muchas variantes de queso, una de las cuales es el queso fresco que tiene diferentes nombres según la región de producción y las técnicas de su elaboración. Este tipo de queso se caracteriza por un alto contenido de humedad, un sabor suave y una vida útil corta, por lo que debe ser refrigerado (Lara et al., 2021). Actualmente se vienen usando nuevos ingredientes en la producción de quesos, mejorando texturas y atributos sensoriales que satisfacen a los consumidores (Alvarez, 2011; Rea, 2011).
De otra parte, se debe mencionar también que un gran porcentaje de quesos frescos que se comercializan en el país, especialmente los de elaboración artesanal, se vende en pequeños comercios, venta ambulante, pequeños mercados, etc., los mismos que tienen elevada carga de coliformes y Escherichia coli (E. coli), que demuestran falta de inocuidad del queso por deficiencias higiénicas en la leche, la elaboración y el almacenamiento del producto, lo que representa un peligro para la salud del consumidor pues se consideran no aptos para el consumo humano (Cristóbal y Maurtua, 2003).
La provincia de Junín, tiene dos zonas claramente definidos, una zona agrícola (el distrito de Ulcumayo) y una zona eminentemente ganadera (los distritos de Carhuamayo, Ondores y Junín), la zona ganadera de la provincia se caracteriza por la producción de queso, pero el principal problema se origina porque la gran mayoría de productores emplea como
materia prima leche entera no pasteurizada, esta condición aunada a las deficientes prácticas de manipulación dan como resultado quesos que no cumplen las normas de inocuidad.
El principal componente del queso es la caseína y se ha informado que la interacción entre las moléculas de caseína es uno de los factores que afecta significativamente las propiedades fisicoquímicas de la leche, el queso y otros productos lácteos (Tunick & Hekken, 2010). La fracción de caseína de la leche consiste en aS1, aS2, y - caseína, presentes en una concentración de 40, 10, 35 y 15%, respectivamente, que se asocian principalmente con la interacción proteína-proteína que determina las propiedades fisicoquímicas y funcionales de los productos que las contienen (Lara et al., 2021). La grasa de la leche no tiene una buena reputación para los consumidores y los profesionales de la salud, ya que son una fuente importante de colesterol y ácidos grasos saturados, basta con saber que la grasa de la leche contiene entre 200 y 400 mg de colesterol por cada 100 g. Sin embargo, el temor de los consumidores hacia la presencia de colesterol en la dieta es exagerado, porque la colesteronemia suele estar muy poco influenciada por la ingesta de este lípido, lo habitual es que el colesterol de la sangre se sintetice ex nouvo en el hígado (Dang-Van y Larondelle, 2010).
De otra parte, la elevada disponibilidad de nutrientes, la alta actividad de agua (Aw) (0,99), el pH levemente ácido (5,6 – 6,3) benefician el desarrollo de microorganismos iniciales o inoculadas después de la elaboración. El uso de sal para mejorar el sabor, conseguiría reducir el desarrollo microbiano, pero la concentración permitida no resulta suficiente como para inhibir dicho desarrollo y por ello el queso es un producto altamente perecedero, origen y vehículo de microorganismos patógenos, como la E. coli, que significa un riesgo alimentario;
pero actualmente los consumidores buscan alimentos naturales de preferencia libre de preservantes químicos, por lo que se precisa probar nuevos métodos de conservación, que incluye el empleo de microorganismos benéficos capaces de inhibir las bacterias patógenas (Ramírez et al., 2005).
La preocupación del consumidor y del sistema de salud pública de los países del mundo se incrementa día a día, pues diversos alimentos habituales como frutas, verduras,
pescado y fundamentalmente la leche tienen elementos benéficos para la salud humana. De otra parte, se conoce que la vida del ser humano está expuesta a inseguridad y desórdenes alimentarios, que están directamente relacionados con el origen de diversas enfermedades.
Las actividades humanas actuales y la gran oferta de productos alimenticios dificultan en tomar decisiones apropiadas, conduciendo a que parte de la población no tenga una alimentación equilibrada, provocando que no se consuman la cantidad adecuada de nutrientes; como respuesta a esto, surgen los denominados “alimentos funcionales” que son capaces de remediar el desequilibrio alimentario producido y garantizar la ingesta de nutrientes de acuerdo a la recomendación de los nutricionistas (Serra y Aranceta, 2002).
Bajo este entorno, el trabajo buscó mejorar el contenido proteico de la leche adicionándole caseinato de sodio o leche descremada en polvo, con lo que se incrementó el rendimiento en la producción y margen de utilidad; también se propone la aplicación de Lactobacillus casei ATCC 393 al queso, el mismo que contribuye a la conservación del producto y actúa como probiótico. El mecanismo de conservación del Lactobacillus casei ATCC 393 puede explicarse porque estas pueden producir ácidos orgánicos, bacteriocinas y peróxido de hidrogeno (agua oxigenada) que se considera como un gran antimicrobiano, que inhibe el desarrollo de bacterias patógenas y alterantes que se encuentran en el queso fresco (Alvarez, 2011).
1.2. Formulación del problema 1.2.1. Problema general.
¿Cuál será la influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 sobre el rendimiento, firmeza, aceptabilidad y vida útil del queso fresco funcional?
1.3. Justificación de la investigación
En las últimas décadas los hábitos dietéticos de la población han cambiado, y el consumo de alimentos que aporten beneficios a la salud es cada día más aceptado, los denominados alimentos funcionales cumplen ese rol, pues estos, aparte de contribuir con nutrientes también benefician a una o diversas actividades fisiológicas en el ser humano,
proporcionando mejores estados de salud y bienestar. Los alimentos funcionales tienen función preventiva, debido a que pueden reducir el factor de riesgo que provoca u origina una enfermedad. Dentro del grupo de alimentos funcionales de mayor importancia se hallan los alimentos enriquecidos, cuyos componentes funcionales son: ácidos grasos omega 3, ácido oleico, ácido fólico, calcio, vitaminas A y D, fosforo, zinc, EPA, DHA, bacterias probióticas, fitoestereles, yodo entre otras (Serra & Aranceta, 2002).
Los quesos frescos en la provincia de Junín son elaborados fundamentalmente de manera artesanal y sin pasteurización de la leche, lo que constituye un riesgo para la salud de los consumidores, tal como afirman Cristóbal y Maurtua (2003) “los quesos hechos con leche sin pasteurizar parecen estar asociados con brotes de intoxicaciones alimentarias con mayor frecuencia que los fabricados a partir de leche pasteurizada” (p. 159), a esto debe sumarse las malas prácticas de manipulación, los modelos inadecuados de comercialización y conservación, por lo que se hace necesario buscar medios que ayuden a mejorar la conservación y vida útil del producto. Es por ello que el trabajo permitió obtener datos relevantes sobre el empleo del Lactobacillus casei ATCC 393, como opción de preservante natural que inhiba el desarrollo de bacterias patógenas y alterantes como el caso de la E. coli, garantizando la calidad higiénico sanitaria del queso fresco y mejorando su periodo de vida útil; de otra parte permitirá disminuir los casos de enfermedad diarreica producidos por consumir queso contaminado con E. coli (Alvarez, 2011).
El uso de caseína y leche en polvo descremada constituyen una alternativa para enriquecer la leche fresca, que recomendablemente debe estar pasteurizada, con esta acción se enriquece la leche, que es requisito para considerar un alimento funcional, además de incrementar el calcio disponible y mejorar los rendimientos, lo que deberá ser medido en la ejecución del trabajo y a lo largo del procesamiento del queso, en primer lugar durante el cuajado (coagulación de la leche, producido al desestabilizarse la dilución de la caseína en la leche que produce que las micelas libres se aglomeren y formen un gel que atrapa los demás elementos constituyentes, este proceso se produce a causa de la renina (enzima propia del estómago de los rumiantes lactantes) uno de los componentes del cuajo (Cali, 2007).
1.4. Objetivos de la investigación 1.4.1. Objetivo general.
Evaluar la influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 sobre el rendimiento, firmeza, aceptabilidad y vida útil del queso fresco funcional.
1.4.2. Objetivos específicos.
Determinar sensorialmente el nivel óptimo de adición de componentes proteicos (caseína:
0,2; 0,3 y 0,4%, leche descremada en polvo: 0,6; 0,7 y 0,8%) y Lactobacillus casei ATCC 393 (109 y 106 ufc/mL)
Comparar la influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 sobre el rendimiento del queso fresco funcional
Analizar sensorialmente y microbiológicamente el tiempo de vida útil del queso funcional.
Determinar la composición fisicoquímica y química proximal del queso fresco funcional de
mejores características.
1.5. Delimitaciones de la investigación
El trabajo de investigación abarca y se limita a los siguientes aspectos:
1.5.1. Delimitación espacial.
En la ejecución del trabajo de investigación se empleó leche procedente de la Cooperativa Agraria “San Francisco de Chicchausiri” ubicado en el Santuario Histórico de Chacamarca, provincia y departamento de Junín.
La parte experimental del trabajo se realizó en el Taller de procesos agroindustriales y el laboratorio de biología y química de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas de la Universidad Nacional del Centro del Perú sede Junín.
1.5.2. Delimitación metodológica.
En la ejecución del trabajo se procedió a pasteurizar la leche, se adicionaron los componentes proteicos, se añadió el cuajo y se llevó a cuajado por una hora, se realizó el corte de la cuajada, el desuerado y el batido, previo al moldeado se adicionó el Lactobacillus
casei ATCC 393 previamente acondicionado, Después del moldeado se envasó en bolsas de polietileno y se almacenó a 5°C con la finalidad de realizar las pruebas correspondientes.
1.5.3. Delimitación temporal.
El trabajo se llevó a cabo entre los meses de diciembre de 2019 y marzo de 2021.
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de investigación
Zhang et al. (2021) evaluó el efecto de la inulina sobre la supervivencia de Lactobacillus plantarum, las características fisicoquímicas y sensoriales de los quesos, concluyendo que la adición de Lb. plantarum y la inulina no generaron alteraciones en las características fisicoquímicas del queso, sin embargo, la inulina promovió el desarrollo del Lb.
plantarum, y los recuentos se mantuvieron en 8,03 log ufc/g, significativamente mayor (p-valor
< 0,05) que en el queso producido solo con Lb. plantarum a las 24 semanas (7,31 log ufc/g).
La presencia de altos niveles de Lb. plantarum promovió la proteólisis secundaria y la formación de aminoácidos, lo que resultó en cualidades sensoriales favorables en el queso producido con Lb. plantarum e inulina, curiosamente, el queso que contenía inulina tenía una sensación en la boca y características textuales similares al queso con toda la grasa. El queso producido con Lb. plantarum e inulina mostró una resistencia satisfactoria a las condiciones del tracto gastrointestinal simuladas; por tanto, la incorporación de Lb. plantarum e inulina es una estrategia para mejorar la calidad del queso bajo en grasa y sus propiedades saludables.
Villegas-Soto et al. (2017) tuvieron el objetivo de evaluar la calidad de la leche y los indicadores de eficiencia técnica en la elaboración de queso fresco mediante coagulación enzimática en Chimborazo, Ecuador. Se evaluaron siete de los productores de queso actuales de la región. La leche cruda se analizó para determinar su densidad, reductasa, pH, acidez titulable, sólidos totales, grasas, proteínas y calcio. La dureza de la cuajada se controló durante la coagulación de la leche utilizando un enfoque instrumental en el tiempo de corte elegido por cada quesería. Se midió el contenido total de sólidos, grasas y proteínas de los quesos obtenidos. Se midió la cantidad de leche y la masa de queso en cada producción para evaluar el rendimiento y el uso de los componentes. La leche producida en el lugar del estudio exhibió excelentes cualidades para la elaboración de queso, con niveles de calcio que a menudo superaban los 130 mg / 100 gy una relación Ca / N de 0,24 a 0,26. En todos los
productos, la dureza de la cuajada al cortar fue extremadamente baja, al igual que los indicadores de eficiencia técnica: los rendimientos variaron de 9,67 a 9,83 por ciento, la utilización de caseína fue de 51,38 a 53,18 por ciento y la utilización de grasa fue de 30,42 a 36,00 por ciento. Esto que existen problemas con la tecnología, a pesar de la excelente calidad de la leche utilizada. El contenido de humedad sin grasa en los quesos formados es comparable al "queso fresco", pero el nivel de grasa en la materia seca es comparable al
"queso semigraso", este último debido a la utilización ineficaz de los componentes lácteos.
Arce-Méndez et al. (2016) determinó cómo afectaba al sabor la adición de proteína de suero (PS) a un queso fresco. Se midió el disfrute sensorial del consumidor, el rendimiento, la composición química proximal, el contenido de triptófano, las cualidades de textura y el rendimiento. Se añadió proteína de suero en el proceso de elaboración del queso antes de la adición del cuajo microbiano, y se probaron cuatro grados de inclusión, incluido un control. El sabor de los quesos mejorados osciló entre 6,8 y 7,1. Los quesos con 75 y 120 g de PS/kg de leche no variaron significativamente del queso sin suplemento, sin embargo, el queso con 150 g de PS/kg de leche no gustó más que el control (p<0,05). Un análisis de conglomerados reveló la presencia de dos grupos de consumidores: uno, formado por el 65% de los panelistas, para el que la adición de proteína de suero no tuvo ningún efecto sobre su agrado, y otro, para el que la adición de proteína de suero tuvo un impacto negativo en su valoración.
La adición de proteína de suero de leche al queso dio lugar a un aumento sustancial del rendimiento (de 18,8 0,8% a 21,1 0,6%), disminuyó la relación proteína/agua (de 0,21 a 0,19) y el contenido de grasa (de 15,5 a 13,3) (p<0,05). Sin embargo, las modificaciones en la estructura del queso provocaron una pérdida de ciertas características de textura y cambios en sus atributos sensoriales, reduciendo el disfrute del producto entre una muestra representativa de clientes.
Zapata, (2015) determinó la influencia de la adición del componente proteico lácteo sobre el rendimiento, firmeza y aceptabilidad general en queso fresco, se realizó tres muestras de queso fresco con adición de componentes proteicos control (0%), caseína comercial (0,15%) y leche descremada en polvo (0,35%), obteniendo un rendimiento de 13,4%; 15,9%
y 16,1% respectivamente. El análisis de varianza (ANOVA) indicó diferencias significativas, luego se realizó la prueba de Duncan determinándose dos grupos el queso con adición de leche descremada en polvo y el con adición de caseína que resultaron ser superiores al control. Los resultados de evaluación de la firmeza indican 1,34 N para el queso control; 1,25 N para el queso con adición de caseína y 1,36 N para el queso con leche descremada en polvo; El ANOVA indica que no hubo efecto significativo. La prueba Kruskal-Wallis indica que no hay diferencias significativas entre las muestras, encontrándose en una apreciación me
“gusta ligeramente” y “me gusta mucho”. La adición de caseína y leche descremada en polvo a la leche permite incrementar el rendimiento en queso fresco, sin influir en la firmeza y aceptabilidad general.
(Alvarez, 2011), determinó la acción inhibitoria del Lactobacillus casei ATCC 393™ en el crecimiento de E. coli, para ello se inocularon al mismo tiempo al queso fresco del experimento L. casei ATCC 393™ en cantidades de 103, 106 y 109 UFC/mL y 103 UFC/mL de Escherichia coli ATCC 25922™; luego se almacenaron los quesos a una temperatura de 8 ± 2 ºC por espacio de 10 días, realizando los análisis fisicoquímicos y microbiológicos cada día.
AL final del experimento el recuento de células bacterianas indicó que la muestra a la que se le adicionaron 109 UFC/mL de L. casei tuvo efecto bactericida, lo que se tradujo en la disminución de la población de E. coli, y la muestra a la que se le adicionó 106 UFC/mL de L.
casei tuvo efecto bacteriostático, controlando la población inicial de E. coli. Asimismo, la concentración de bacteriocinas producidas por el Lactobacillus casei ATCC 393™ causó la inhibición del crecimiento de la Escherichia coli y no la obtención de ácido láctico. La aplicación de Lactobacillus casei ATCC 393™ con recuentos mayores a 106 UFC/mL, tienen efectos bioconservantes para el queso fresco, asegurando inocuidad y extendiendo la vida útil del producto.
Orihuela, (2016), realizó la optimización de las características del queso paria mediante la adición de cultivo probiótico, para ello elaboró queso paria empleando leche pasteurizada por el método HTST (72 a 75°C por 20 s). Durante la pre maduración del queso añadió 0,525 g de cultivo probiótico (SACCO y VIVOLAC) a una temperatura de 45°C
incubándolas por 30 minutos, para después continuar con la elaboración, obteniéndose tres tipos de queso paria con y sin cultivo probiótico, los que fueron almacenados por 7 días a temperatura de 4 a 6°C. Durante el recuento de microorganismos patógenos (Coliformes, Stafilococcus aureus, Listeria monocytogenes, Salmonella sp), los valores obtenidos fueron
≤ 10 UFC/g y ausencia, es decir por debajo de los límites mínimos permisibles y apto para el consumo humano. Además, el queso paria con adición de cultivos probióticos fue analizado con agar MRS observando la presencia de cepas de Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus (UFC)/g presentes en los dos quesos paria con cultivos probióticos. Se evaluaron los atributos de sabor, textura, color, olor, apariencia, de acuerdo a lo evaluado se concluye que el mejor tratamiento fue el queso paria con cultivo probióticos de marca SACCO, siendo las cualidades determinantes de ello el sabor, la textura y la aceptabilidad general con un puntaje de 4,03 y de acuerdo a la escala hedónica con el calificativo “me gusta”.
2.2. Bases teóricas 2.2.1. Leche.
La leche es la secreción característica de los mamíferos, producida para satisfacer los requerimientos nutricionales completos del neonato de la especie, así como algunos requerimientos defensivos y otros fisiológicos. Además de suplir todos los requisitos nutricionales del recién nacido, muchos de los microconstituyentes de la leche, como los oligosacáridos, las inmunoglobulinas, las proteínas de unión a metales y las enzimas, cumplen funciones protectoras (Fox, 2008).
2.2.1.1. Composición química de la leche.
La leche es un fluido muy complejo que contiene varios cientos de especies moleculares (varios miles si todos los triglicéridos se cuentan individualmente). Los componentes principales son agua, lípidos, azúcar (lactosa) y proteínas. Además, existen numerosos constituyentes menores, principalmente a niveles de trazas, minerales, vitaminas, hormonas, enzimas y compuestos diversos. La química de estos compuestos es generalmente similar entre especies, pero en muchos casos su estructura difiere en detalle, lo que refleja cambios evolutivos. La concentración de los componentes principales varía
ampliamente entre las especies: lípidos, 2-55%; proteínas, 1 a 20%; lactosa, 0-10%, reflejando principalmente los requerimientos energéticos (lípidos y lactosa) y la tasa de crecimiento (principalmente proteínas) del neonato (Fox, 2008). Las concentraciones de los constituyentes minoritarios también varían ampliamente (Tabla 1).
Tabla 1
Composición promedio de la leche de vaca y algunas razas
Nota. adecuado de (Hernandez, 2003), (Schlimme & Buchheim, 2002)
La leche es una solución acuosa de lactosa, sales inorgánicas y orgánicas, y numerosos compuestos a niveles traza (suero de leche), en los que se encuentran dispersas partículas coloidales de tres rangos de tamaño: proteínas de suero disueltas a nivel molecular, las caseínas dispersas tan grandes (50–500 m) agregados coloidales (micelas) y lípidos emulsionados como glóbulos grandes (1–20 μm). La estabilidad coloidal de la leche, especialmente de las micelas de caseína, es muy importante desde el punto de vista nutricional y tecnológico. Las micelas se desestabilizan y se agregan o gelifican después de una proteólisis o acidificación limitada a pH 4,6. Tecnológicamente, la desestabilización de las micelas puede ser indeseable o puede aprovecharse en la producción de queso y productos lácteos fermentados (Fox, 2008).
Dentro de cualquier especie, la composición de la leche varía entre individuos, entre razas, con la etapa de lactancia, alimento y salud del animal y con muchos otros factores;
además de acuerdo con los requerimientos nutricionales y fisiológicos del neonato, la composición de la leche e incluso el perfil de los componentes de la misma, cambia
Constituyente Variación
% p/v
Promedio
% p/v
Holstein Alemana*
% p/p
Jersey*
% p/p
Parda suiza*
% p/p
Agua 70,00 – 90,50 87 87 85,4 87,1
Grasa 2,20 – 8,00 3,8 4,2 5,3 3,9
Proteínas 2,70 – 4,80 3,5 3,4 3,9 3,5
Lactosa 3,50 – 6,00 4,9 4,7 4,7 4,6
Cenizas 0,65 – 0,90 0,8 0,75 0,75 0,75
Sólidos totales 9,05 – 19,70 13 - - -
Sólidos no grasos 6,85 – 11,70 9,2 - - -
notablemente durante la lactancia. Los cambios son más marcados durante los primeros días posparto, especialmente en la fracción de proteínas de inmunoglobulina. La composición de la leche permanece relativamente constante durante la mitad de la lactancia, pero cambia considerablemente al final de la lactancia, lo que refleja la involución del tejido de la glándula mamaria y la mayor afluencia de componentes sanguíneos (Fox, 2008).
2.2.2. Queso.
Hernandez (2003) afirma que “el queso es la fracción sólida obtenida de la coagulación enzimática de la leche; constituida por caseína, grasa, sales solubles e insolubles, agua, lactosa y albumina” (p.74). De otra parte Patrick F. Fox y McSweeney (2017) indican que “el queso es el nombre genérico de un grupo de productos alimenticios a base de leche fermentada, con una amplia gama de sabores y formas a nivel mundial, teniendo como objetivo primordial conservar los principales constituyentes de la leche” (p.5). Del mismo modo, Tscheuschner (2001) indica que los quesos frescos son “productos elaborados a base de leche pasteurizada estandarizada, o de leche desnatada, o de mazada, añadidas de cultivos de microorganismos, enzimas proteolíticos y, ocasionalmente, aditivos” (p. 535).
2.2.2.1. Elaboración del queso.
Se puede preparar un queso de mejor calidad a partir de leche de alta calidad. Por lo tanto, deben realizarse varias pruebas de laboratorio para comprobar el sabor, las cualidades de acidificación y fermentación de la leche desnatada. Para la elaboración del queso, la leche se pasteuriza a 72 °C durante 40 segundos. Después de eso, la leche se enfría a 28 – 30 °C.
A continuación, la leche se coagula con cultivo mesófilo de Streptococcus cremoris y Leuconostoc citrovorum y también se añade una pequeña cantidad de cuajo. El cuajo (2 – 20 ml de cuajo de concentración estándar / 1000 L de leche) generalmente se agrega aproximadamente 90 minutos después de la adición del cultivo a un pH de alrededor de 6,3 (Legg et al., 2017).
Luego, la leche desnatada coagulada se agita continuamente durante 10 a 15 minutos y se pasa a través de un colador tubular para eliminar las partículas de cuajada.
Después de la separación, el queso se enfría y se mezcla de manera óptima con crema y
otros aditivos alimentarios (Figura 1). El suero restante extraído del separador todavía contiene cerca de un 0,65% de proteínas de suero y un 0,2%, p/p, de nitrógeno no proteico (Lehmann et al., 2014). Las proteínas de suero en estado nativo no gelifican bajo las condiciones de calentamiento y acidificación usadas en la producción de queso (quarg) de separador estándar (Legg et al., 2017).
Figura 1
Flujo de producción de queso fresco de coagulación ácida (quarg).
Leche desnatada pasteurizada
Templado
Preparados a base de quark Inoculación,
mezclado Cultivos,
cuajo o colepsina
Centrifugación
Refrigeración
Mezclado Nata
Mezclado Aditivos
Envasado
Envasado
Quark Suero
Nota. Tscheuschner, (2001)
2.2.2.2. Composición del queso fresco.
El queso es un alimento muy nutritivo y versátil que puede desempeñar un papel importante en una dieta bien equilibrada. A diferencia de la mayoría de los productos lácteos, el consumo per cápita de queso está aumentando y el queso tiene una imagen saludable y positiva en muchos mercados de todo el mundo. Sin embargo, dado que el queso es un alimento con alto contenido calórico, se ha realizado un esfuerzo considerable para hacer variantes bajas en grasa o reducidas en grasa de variedades establecidas, como Cheddar, Gouda y Mozzarella, para consumidores conscientes de la salud (P. McSweeney, 2007).
El valor nutricional del queso depende en gran medida de su composición que, a su vez, se determina durante la fabricación. El queso suele ser una excelente fuente de proteínas, vitaminas liposolubles (las vitaminas solubles en agua de la leche se dividen en gran medida en el suero de la leche) y los quesos con calcio y maduros son esencialmente libres de lactosa.
Sin embargo, el queso también contiene altos niveles de grasa y NaCl y bajos niveles de hierro y los quesos de cuajada ácida contienen niveles significativamente más bajos de calcio que las variedades coaguladas con cuajo (P. McSweeney, 2007).
El queso es un producto lácteo del cual se ha eliminado el agua en diferentes proporciones de acuerdo a la variedad, con el agua eliminada (suero), también se eliminan pequeñas cantidades de compuestos solubles y de caseína no coagulada. El agua retenida en la cuajada y finalmente en el queso cumple una función trascendental, pues permite el desarrollo de microorganismos y establece la velocidad de la fermentación y de la maduración, el periodo de vida útil, la textura y los rendimientos del procesado. La nata o grasa de la leche pueden definir la textura, el sabor y el color; asimismo caseína da origen a distintos compuestos aromáticos. Las seroproteínas que permanecen en la proteína coagulada ayudan en incrementar los valores nutritivos del queso, además son importantes durante la maduración. Las sales minerales tienen participación en el proceso de coagulación de la leche e influyen sobre el desuerado y la textura del queso (González, 2010). En la Tabla 2 se presenta la composición química del queso fresco.
Tabla 2
Composición química del queso fresco (100 g)
Nota. Adaptado de aReyes et al. (2009); bVan Hekken & Farkye (2003); cGarcía (2006) 2.2.2.3. Características microbiológicas del queso fresco.
El queso fresco tiene como característica una escasa fermentación, y un potencial de óxido - reducción electronegativo (ausencia de oxígeno). Este ambiente permite el crecimiento y la multiplicación de diversos microorganismos propios de la leche, incrementando considerablemente el riesgo sanitario (Vásquez et al., 2012).
Tabla 3
Límite máximo de microorganismos en queso fresco
Nota. Resolución Ministerial 591-2008-MINSA
En la Tabla 3 se indican los límites permisibles de microorganismos en queso fresco, de acuerdo con el Reglamento de la leche y productos lácteos, (2017) que permite asegurar
Fresco b Panela c Blanco c Asadero c
(%) (%) (%) (%)
Humedad 55,0 g 46 – 57 53,2 – 58,3 49,3 – 52,4 51 – 53 40 – 46 Grasa 20,1 g 18 – 29 18,8 – 12,1 20,6 – 24,2 19 – 25 23 – 25 Proteínas 17,5 g 17 – 21 18,4 – 20,5 20,4 – 22,4 20 – 22 24 – 27
Carbohidratos 3,3 g - 2,5 – 2,7 3,2 – 3,7 - 1,4 – 1,8
Ceniza 4,1 g - 3,4 – 4,2 0,1 – 0,3 - -
Lactosa - - 23,9 - - -
Calcio 783 mg - 18,4 - - -
Fósforo 375 mg - - - - -
Vitamina A 78 mg - - - - -
Vitamina B1 0,04 mg - - - - -
Vitamina B2 0,44 mg - - - - -
Niacina 0,17 mg - - - - -
Componente Fresco a Oaxaca c
(%)
m M
Coliformes 5 3 5 2 5102 10 3
Staphilococcus aureus 7 3 5 2 10 10 2
Escherichia coli 6 3 5 1 3 10
Listeria monocytogenes 10 2 5 0 Ausencia/25g -
Salmonella sp. 10 2 5 0 Ausencia/25g -
Agente microbiano Categoría Clase n c Límite por g
la calidad sanitaria e inocuidad del queso, para ello se hace necesario el control de Coliformes, Staphilococcus aureus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes y Salmonella sp.
2.2.2.4. Características sensoriales del queso fresco
A lo largo de todo el mundo se elaboran una notable variedad de quesos y se consumen por su valor nutricional altamente apreciado y se disfrutan por su compleja y variada calidad de consumo. Las características sensoriales de los quesos, que determinan la calidad alimentaria, son propiedades predominantes percibidas por los sentidos humanos durante el consumo. Estas propiedades pueden describirse como características de apariencia, características de sabor y características de textura. Sin embargo, los quesos son alimentos complejos, producidos con leche de diferentes animales, mediante muchas técnicas diferentes, y se presentan en una variedad de tamaños, formas, envases o revestimientos (Drake & Delahunty, 2017).
La evaluación sensorial del queso es absolutamente necesaria para determinar los méritos relativos de los procedimientos de elaboración del queso y la influencia de la composición en las características sensoriales específicas del queso. La evaluación sensorial también es necesaria para determinar la influencia de las características sensoriales en la calidad de consumo del queso y su aceptabilidad por parte del consumidor. Sin embargo, la complejidad del queso presenta un desafío considerable para su evaluación sensorial (Drake
& Delahunty, 2017).
2.2.2.5. Alteración del queso.
La leche y el queso pueden contaminarse durante varios pasos del procesamiento y por diferentes microorganismos. Las enfermedades transmitidas por los alimentos se han relacionado principalmente con quesos blandos o quesos producidos a partir de leche cruda o no pasteurizada, pero rara vez con quesos semiduros y duros. A pesar de esto, el queso es seguro si se produce, distribuye y almacena en condiciones adecuadas. Garantizar la calidad y las condiciones de almacenamiento de la leche cruda, el uso de buenas prácticas de higiene a través de la elaboración del queso permiten asegurar su inocuidad (Bovo y Sant’Ana, 2021).
El queso fresco es el sustrato apropiado para el desarrollo bacteriano, debido a su alto contenido proteico, pH, humedad y disponibilidad de otros nutrientes, lo cual permite el crecimiento de bacterias propias de la leche, otros procedentes de la contaminación ambiental y de la mala manipulación del queso durante la comercialización y la elaboración (Varnam, 1995).
La microbiota de los quesos varía en cada tipo e incluso dentro del mismo tipo de queso, fundamentalmente este depende del conteo inicial de microorganismos de la leche y de la eficiencia del pasteurizado. En el queso se puede encontrar entre otros microorganismos que significan un riesgo para el consumidor: Coliformes, E. coli, Staphylococcus aureus, Lactobacillus sp., Salmonella sp., hongos, levaduras y Listeria monocytogenes (Varnam, 1995).
La celeridad con que el queso puede deteriorarse no solo obedece a la carga inicial de microorganismos, sino también de los microorganismos existentes y de la composición química del alimento. Algunos factores que intervienen directamente en el crecimiento microbiano y causan la pérdida de calidad higiénico sanitaria del queso fresco son: la Aw, la acidez y el pH, por contrario los factores que evitan el deterioro del queso son la pasteurización de la leche, los factores de conservación del queso (humedad y temperatura), y por último la interrelación de antagonismo o sinergismo entre las bacterias del queso fresco (Varnam, 1995).
El deterioro que sufren los quesos son primordialmente de dos tipos, el desarrollo de microorganismos en la superficie, regularmente mohos, y la producción de CO2, que alteran el aroma y sabor, esto debido al crecimiento de microorganismos en el interior del queso (Varnam, 1995).
2.2.3. Microorganismos probióticos en productos lácteos.
2.2.3.1. Microorganismos Probióticos.
Hill et al. (2014) indica que, de acuerdo con la definición de la FAO y la OMS, “los probióticos son microorganismos vivos que cuando se administran en cantidades adecuadas confieren un beneficio para la salud del huésped” (p. 506). Los efectos beneficiosos para la
salud que proporcionan los productos alimenticios probióticos están influenciados por la cantidad de microorganismos que permanecen viables mientras pasan por el tracto gastrointestinal (Meybodi et al., 2021); la cantidad de probióticos varía de un país a otro en función de su legislación; sin embargo, generalmente un producto probiótico debería contener más de 106 – 108 UFC/g ó más de 108 – 1010 UFC/dosis de células viables (M. T. Sánchez et al., 2015).
Luego de comprender la importancia de los probióticos, también se puede comprender que los intestinos son un objetivo fundamental para desarrollar alimentos funcionales, pues este es el lugar donde se produce la mayor parte del proceso digestivo y los procesos de asimilación; para ello se pueden desarrollar alimentos funcionales, basados en el empleo de probióticos y prebióticos para modificar la composición y la actividad metabólica de la microbiota intestinal (Howlett, 2008).
Los avances científicos de los últimos años respecto a la correlación existente entre la microbiota humana y el estado de salud del individuo avalan la necesidad de los mismos. Son numerosos autores los que tratan de evidenciarlos efectos beneficiosos que ejercen estos microorganismos sobre diferentes patologías, tales como (M. T. Sánchez et al., 2015):
Diarrea: infantil, diarrea asociada a antibióticos, diarrea del viajero.
Enfermedad inflamatoria intestinal (EII): colitis ulcerosa y enfermedad de Crohn.
Intolerancia a la lactosa.
Úlcera gastroduodenal.
Infecciones del tracto respiratorio.
Reducción de los niveles de colesterol.
Efectos contra la obesidad y diabetes.
Alergias, enfermedades de la piel y eczemas.
Cáncer.
Vaginitis y enfermedades urogenitales.
Hoy en día una nueva clasificación de alimentos viene ganado popularidad, este grupo lo constituyen los alimentos funcionales, que son aquellos que contienen elementos
fisiológicamente activos de origen vegetal y animal que se comercializan con afirmaciones de su capacidad para mantener la salud y reducir los riesgos de enfermedades, incluido el cáncer.
El término se utilizó por primera vez en Japón, donde se define como "Alimentos para uso sanitario específico (FOSHU)" que sin embargo es un procedimiento de aprobación del gobierno para alimentos funcionales (Islam y Siddiqua, 2020); sin embargo la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) no reconoce los alimentos funcionales como una categoría reguladora («Position of the American Dietetic Association», 2004). De acuerdo con la Acción Concertada de la Comisión Europea sobre la Ciencia de los Alimentos Funcionales en Europa (FUFOSE), un alimento se define como funcional si muestra satisfactoriamente que afecta a una o más funciones fisiológicas, es aplicable a un mejor estado de salud y bienestar, y/o reduce el peligro de enfermedades más allá de las funciones nutricionales fundamentales de los alimentos (D. M. Martirosyan & Singh, 2015). A diferencia de los alimentos convencionales, se presume que el consumo frecuente de alimentos funcionales se asocia con mejores actividades antioxidantes y antiinflamatorias que se consideran vitales para la prevención y el manejo del cáncer (Al Mijan & Lim, 2018; D.
Martirosyan & Miller, 2018). La Tabla 4 muestra los alimentos funcionales más comunes.
Tabla 4
Alimentos funcionales
Nota. Tomado de Vanderhoof (2001)
2.2.3.2. Características para el desarrollo de los probióticos.
Las bacterias probióticas, fundamentalmente el Lactobacillus y Bifidobaterium son bacterias gram positivas, inmóviles, no esporuladas y catalasa negativas, que optimizan su
desarrollo en presencia de CO2 (entre 5 y 10%) o con pequeñas concentraciones de oxígeno;
que se desarrolla de mejor manera entre los 30°C y 41°C, son tolerantes a la acidez que varía desde 0,3% hasta 1,9% de acidez titulable y un pH que varía 5,5 y 6,2; pero pueden mejorar su desarrollo a un pH menor a 5,0 o hasta 7,0 (Cartes, 2005). En la Tabla 5 se muestran los microorganismos usados como probióticos.
Tabla 5
Microorganismos usados como probióticos
Nota. Tomado de Amores et al. (2004)
Se han atribuido numerosos beneficios para la salud a las bacterias probióticas, como la actividad antimutagénica; estimulación del sistema inmunológico; disminución de los niveles de amoníaco en sangre; reducir el colesterol sérico; fortalecer las barreras mucosas; suprimir la inflamación intestinal; aliviar la intolerancia a la lactosa; reducir los síntomas de la diarrea;
e inhibiendo el efecto de Helicobacter pylori, Escherichia, Clostridium, Salmonella y Campylobacter, y la síntesis de vitaminas B. Muchas propiedades in vitro, como la adhesión al moco intestinal o las células epiteliales y la resistencia a la acidez gástrica y la toxicidad biliar, generalmente se investigan para determinar si una cepa seleccionada específica sería adecuada como probiótico. También debe tener patrones deseables de susceptibilidad a los antibióticos y ser antagonista de las bacterias patógenas. Generalmente, las características probióticas son específicas de la cepa y las cepas individuales deben probarse para cada propiedad (Hashemi, 2016).
Para este caso en específico se puede indicar que el género de Lactobacillus son parte del grupo de bacterias acido lácticas de las cuales Lactobacillus casei es una de las especies
representativas bien definidas y de estas la cepa ATCC 393 es una de las más importantes (Jones, 2017), es por ello que debemos hablas del Lactobacillus casei ATCC 393, esta bacteria gram positiva se emplea como probióticos individuales o como parte de un consorcio simbiótico dentro de las formulaciones de alimentos (Jones, 2017).
El L. casei ATCC 393 es una cepa probiótica muy conocida con actividades de promoción de la salud que incluyen la reducción del colesterol, la actividad anticancerígena y la reducción del riesgo de osteoporosis. Además, el L. casei se utilizó con éxito para producir productos lácteos probióticos, es decir, queso probiótico, yogur probiótico y leche fermentada.
Además, el L. casei ATCC 393 mostró una alta actividad proteolítica; pues la capacidad de esta cepa para producir péptidos bioactivos con actividades antioxidantes y anticancerígenas (Abdel-Hamid et al., 2019). En cuanto a los productos lácteos fermentados y los alimentos funcionales, el Lactobacillus casei ATCC 393 (L. casei ATCC 393) se aplica ampliamente como un importante microorganismo vivo, esta bacteria exhibe actividades inmunomoduladoras y antiinfecciosas para el huésped, además el L. casei ATCC 393 claramente puede adherirse a la mucosa intestinal en ratas. Sin embargo, el mecanismo de protección exacto de L. casei ATCC 393 sobre la función de barrera intestinal sigue sin estar claro (Xu et al., 2020).
2.2.3.3. Ingredientes para la elaboración de queso fresco.
Para la elaborar el queso en estudio se ha de emplear como materia prima principal la leche fresca pasteurizada y para poder conseguir los objetivos además se empleará:
a) Caseína
La caseína es la proteína principal de la leche, que normalmente es apta para el consumo humano tal como lo afirma Casanova et al. (2021), las caseínas son reconocidas como seguras para el consumo, abundantes, renovables y de alto valor nutricional. Las moléculas de caseína se encuentran en diferentes estados de agregación y sus múltiples sitios de unión ofrecen el potencial de entregar biomoléculas con beneficios nutricionales y / o para la salud, como vitaminas, fitoquímicos, fibras, lípidos, minerales, proteínas, péptidos y compuestos farmacéuticos (Casanova et al., 2021). Esta proteína significa el 80% de las
proteínas presentes en la leche de vaca, es decir, de 25 a 28 g/L de leche; se hallan conjuntamente con las moléculas de fósforo y calcio, en las fracciones coloidales, que se denominan micelas de caseína, es muy importante estas micelas se mantengan integras para asegurar que los componentes de la leche se mantengan estables. Los componentes proteicos de la leche, como la caseína se coagulan y precipitan, obteniéndose algunos derivados como la cuajada, el queso, el yogurt, el kefir, la nata, las leches agrias (buttermilk) entre otros (Calvo, 2017).
b) Leche descremada en polvo
La leche descremada en polvo (LDP) es un producto obtenido mediante eliminación del agua de la leche, cuya humedad es aproximadamente del 5% y el 95% restante corresponde a otros componentes como los prótidos, grasas, carbohidratos (lactosa), minerales, etc. El contenido máximo de grasa en este tipo de leches debe ser de 1,5% (m/m) y las proteínas un mínimo de 34% (m/m), los cuales podrán acomodarse con la finalidad de dar cumplimiento a las exigencias de constitución, añadiendo o quitando algún componente de la leche, de modo la relación de las proteínas del suero y la caseína de la leche empleada como materia prima no se modifiquen (Norma del Codex para las leches en polvo y la nata (crema) en polvo., 2009).
Para que la LDP pueda emplearse en la elaboración de productos alimenticios debe tener las siguientes características (Portal Lechero, 2018):
Color blanco o cremoso claro, uniformemente distribuido, no debe presentar color amarillento o pardo, propios del producto al recalentarse.
El sabor y olor debe ser sui géneris, propios de un producto fresco y puro, pre y post reconstitución.
La humedad máxima debe ser de 5% (p/p).
El contenido máximo de grasas debe ser de 1,5%.
La acidez máxima debe ser de 1,85%; reportada como ácido láctico.
La acidez máxima de la grasa deber ser de 2%, reportada como ácido oleico.
No debe presentar signos visibles de impurezas.
El índice de solubilidad máximo debe ser de 1,25 ml.
La presencia de aerobios mesófilos debe ser menor a 105 UFC/g de leche, los coliformes deben ser menor a 102 UFC/g, ausencia de salmonella spp en 25 g de leche en polvo y un contenido máximo de staphilococcus aureus 102 UFC/g.
Debe resultar negativa a la prueba de la fosfatasa.
2.2.4. Bacteriocinas de las bacterias acidolácticas.
Las bacterias del ácido láctico (BAL) productoras de bacteriocina exhiben una amplia gama de actividad antibacteriana contra algunos de los principales patógenos transmitidos por los alimentos y las bacterias que causan el deterioro; tienen actividad bactericida contra especies estrictamente ligadas a la bacteria productora. Las BAL se han utilizado desde la antigüedad por su capacidad de dar propiedades nutricionales, organolépticas y vida útil a los alimentos; debido a la capacidad para sintetizar péptidos antimicrobianos y bacteriocinas que los han convertido en organismos prometedores con multitud de aplicaciones. Las bacterias productoras de ácido láctico de bacteriocina se centran en sus aplicaciones potenciales en la conservación de alimentos, la salud humana, la industria y la agricultura. Muchos de los mutantes de resistencia de BAL que producen la bacteriocina provocaron alteraciones en la envoltura celular, junto con el cambio en la composición de ácidos grasos de la membrana.
La resistencia en las bacterias resulta de la modificación de la composición de la membrana bacteriana, la destrucción de la bacteriocina por proteasas o, a veces, receptores alterados.
Por lo tanto, el efecto protector de las bacteriocinas contra patógenos contaminantes se ha evaluado con mayor frecuencia en los sistemas alimentarios (Maurya et al., 2021).
2.2.4.1. Clasificación de bacteriocinas.
Las bacteriocinas se clasifican según Zacharof y Lovitt, (2012) de la siguiente manera:
Clase I: Lantibióticos. Los lantibióticos son péptidos pequeños (5 kDa) y termoestables, que contienen los siguientes aminoácidos tioéter policíclicos característicos: lantionina o metillationina. La nisina y la lactisina son los principales representantes de este grupo.
Clase II: No antibióticos. Estas bacteriocinas también son pequeñas (10 kDa), relativamente termoestables y con péptidos activos en la membrana. Se dividen en dos
subclases según el modo de acción. La subclase IIa está integrada por bacteriocinas similares a pediocina o con actividad listeria que poseen un N-terminal. La subclase IIb incluye dos componentes: lactacina F y lactococina G.
Clase III: Bacteriocinas. Este grupo incluye las bacteriocinas complejas y está formado por proteínas termolábiles que tienen un alto peso molecular (30 kDa). Las bacteriocinas de este grupo incluyen helveticina I, de Lactobacillus helveticus, y enterolisina, producida por E. faecium.
2.2.4.2. Estructura y mecanismo de acción.
El mecanismo general de la actividad inhibidora de la bacteriocina es que una bacteriocina reconoce una molécula receptora general o específica en una célula sensible, lo que le permite acercarse a la membrana celular para mitigar la interacción de la membrana y la formación de poros. Las bacteriocinas generalmente se sintetizan como péptidos inactivos con una guía de secuencia N-terminal. Estos precursores se transportan a la superficie celular durante la fase de crecimiento exponencial y se convierten en sus formas activas de forma enzimática. Los portadores contienen una parte peptídica N-terminal, responsable de la escisión del péptido guía, así como una parte C-terminal, responsable de la hidrólisis de trifosfato de adenosina y el suministro de energía. Para la Clase II, las proteínas accesorias se utilizan para facilitar la translocación de la membrana, escindir la pestaña del péptido o ambos. El sistema de control es la producción de bacteriocinas compuestas por tres componentes: un péptido que induce (o un factor activador de feromonas), histidina quinasa transmembrana (un receptor de feromonas) y un regulador de respuesta. La clase III, la porción N-terminal de estas bacteriocinas, es homóloga a una endopeptidasa involucrada en la síntesis de la pared celular, mientras que la porción C-terminal es responsable del
