47261459 Suero de Leche Propiedades y Usos
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“Suero de leche, propiedades y usos”. Innovación en la industria láctea. O s c a r F r a n c h i M . 2 0 10
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Suero de leche, propiedades y usos.
Innovacin en la industria lctea.
O s c a r F r a n c h i M . 2 0 10
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INDICE Introduccin .................................................................................................................... 3 Tipos de suero de leche y sus componentes ............................................................ 4 Usos del suero de leche ............................................................................................... 6 El suero como alimento animal ................................................................................... 8 Suero lquido para los cerdos ...................................................................................... 8 Suero lquido para el ganado ....................................................................................... 9 El suero, como base para formulaciones infantiles.................................................. 9 Protenas del suero de leche ..................................................................................... 12 El suero y su uso en productos dietticos ............................................................... 13 Propiedades insulinotrpicas de las protenas lcteas.......................................... 13 Las protenas del suero y la regulacin en la ingestin de alimentos................. 14
Las protenas de suero como ingredientes esenciales en productos alimenticios ........................................................................................................................................ 16 El suero de leche y la elaboracin de pan ............................................................... 16 Productos crnicos ...................................................................................................... 17 Productos de carne triturada (emulsionada) y molido grueso .............................. 17 Aplicacin en hamburguesas de carne de res bajas en grasa............................. 17 Salchichas/hot dogs/embutidos bajos en grasa ..................................................... 18 El suero de leche y su uso en la elaboracin de quesos ...................................... 19 Elaboracin de bebidas a base de suero de leche. ............................................... 22 Bebidas a base de suero de leche entero ............................................................... 22 Bebidas a partir de suero desproteinizado .............................................................. 24 Bebidas no fermentadas ............................................................................................. 24 Bebidas fermentadas .................................................................................................. 25 Bebidas proteicas ........................................................................................................ 25 Bebidas tipo-leche ....................................................................................................... 25 Bebidas tipo refresco................................................................................................... 26 El uso de suero de leche en confitera ..................................................................... 26 Uso del suero en productos farmacuticos ............................................................. 28 Jarabe de lactosa de suero hidrolizada ................................................................... 28 Fermentacin del suero .............................................................................................. 28 El suero y la produccin de metano ......................................................................... 30 Fraccionamiento de los componentes del suero .................................................... 30
Diferentes tratamientos del suero ............................................................................. 31 Recuperacin de finos de casena y separacin de grasa ................................... 31 Concentracin del suero ............................................................................................. 33 Secado del suero ......................................................................................................... 33 Recuperacin de protenas ........................................................................................ 34 Recuperacin de protenas por medio de la ultrafiltracin (UF)........................... 34 Desengrasado del concentrado de protenas de suero......................................... 37 Recuperacin de las protenas desnaturalizadas del suero ................................. 37 Aislamiento cromatogrfico de lactoperoxidasa y lactoferrina ............................. 39 Procesos de recuperacin de protenas no comerciales ...................................... 41 Recuperacin de lactosa ............................................................................................ 41 Proceso de cristalizacin ............................................................................................ 41 Separacin de la lactosa ............................................................................................ 42 Secado de la lactosa ................................................................................................... 43 Refinamiento de la lactosa ......................................................................................... 43
Desmineralizacin del suero (desalinizacin) ......................................................... 44
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Principios de la desmineralizacin ............................................................................ 44 Desmineralizacin parcial por nanofiltracin ........................................................... 44 Desmineralizacin de alto grado ............................................................................... 45 Principio de operacin................................................................................................. 45 Factores limitantes en la electrodilisis.................................................................... 46 Conversin de la lactosa ............................................................................................ 46 Hidrlisis enzimtica de la lactosa ............................................................................ 47 Hidrlisis cida ............................................................................................................. 48 Conclusiones y comentarios ...................................................................................... 48
Referencias................................................................................................................... 49
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Introduccin
En la industria quesera, el principal subproducto generado corresponde al
suero de leche. El suero de leche, puede ser definido como el lquido
remanente luego de la separacin de la cuajada, al momento de hacer queso, o
tambin al separar la casena luego de la coagulacin de sta. El queso,
retiene cerca del 80% de protenas de la leche, dichas protenas son
principalmente casenas, y el 20% restante permanece en el suero, por lo cual
dichas protenas, en su conjunto, son denominadas protenas sricas o
comercialmente denominadas whey proteins. El queso, adems de protenas,
contiene entre un 20 a 30% de grasa dependiendo del tipo de queso elaborado,
sin embargo, an queda grasa remanente en el suero de leche. Por ltimo, la
concentracin de lactosa que permanece en el suero de leche es igual o muy
similar a la concentracin de lactosa presente en la leche de partida para la
elaboracin del queso. Todo esto, nos lleva a pensar que el suero de leche en
vez de ser considerado como un desperdicio, debe ser considerado como
fuente rica en materias primas y cada uno de sus componentes debe ser
aprovechado de alguna forma, ya sea para la elaboracin de nuevos productos
alimenticios como para su uso en reas totalmente distintas, como por ejemplo,
la produccin energtica.
Bajo este contexto, a continuacin se dan a conocer las propiedades del suero
de leche y el uso que actualmente se da a cada uno de sus componentes,
incluyendo detalles tcnicos de los procesos, equipos o maquinarias utilizadas,
procesos alternativos y estudios recientes de procesos an no incorporados en
la industria.
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Tipos de suero de leche y sus componentes
El suero de leche como se mencion anteriormente, es el residuo lquido de la
produccin de queso y casena y es uno de los ms grandes reservorios de
protena alimenticia que actualmente no ha alcanzado su punto mximo
de aprovechamiento.
Este suero comprende entre un 80 a 90% del volumen total de leche
procesada para la fabricacin de queso o casena y contiene cerca del 50% de
los nutrientes originales de la leche: protenas solubles, lactosa, vitaminas y
minerales.
Existen principalmente 2 tipos de suero: el suero dulce y el suero cido. El
suero dulce, se genera al elaborar el queso mediante el uso de enzimas
proteolticas o cuajo, las cuales actan sobre las casenas de la leche y las
cortan o rompen, haciendo que estas se desestabilicen y precipiten, todo
esto bajo condiciones especficas de temperatura (15-50C), ph levemente
cido (5,9-6,6) producto de la incorporacin de cultivos lcteos y iones calcio.
La principal enzima utilizada para realizar esto, es la quimosina o renina. Esta
enzima es propia del aparato digestivo de los rumiantes, por eso, antiguamente
esta enzima se obtena a partir del estmago de estos animales. Actualmente
esta enzima es producida a partir de sntesis bioqumica evitando usar el
estmago de terneros como materia prima.
Por otro lado como se mencion anteriormente, est el suero cido. Este
suero se genera mediante la precipitacin cida de la casena. Esta
precipitacin se realiza disminuyendo el ph de la leche a un valor de 4,5 a 4,6.
A este ph, se alcanza el punto isoelctrico de la mayora de las casenas
presentes; en este punto, la carga elctrica neta de la protena es igual a cero,
lo cual produce que la micela de casena se desestabilice y precipite, dejando
en solucin solamente las protenas de tipo sricas.
De acuerdo a esto, a continuacin se muestra una tabla con la composicin
tpica del suero de leche dulce y cido.
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TABLA 1. Composicin porcentual del suero dulce y el suero cido.
Constituyente Suero dulce Suero cido
Slidos totales 6,4 6,5 Agua 93,6 93,5
Grasa 0,05 - 0,37 0,04-0,27
Protena 0,6-1,0 0,6-0,8
Lactosa 4,6 - 5,2 4,4-4,6
Minerales 0,5 0,8
Calcio 0,043 0,12
Fsforo 0,040 0,065
Sodio 0,05 0,05
Potasio 0,16 0,16
Cloro 0,11 0,11 cido lctico 0,05 0,4
Como se puede observar, los macro nutrientes permanecen casi en las mismas
proporciones en ambos sueros. Las principales diferencias se observan al
comparar las cantidades de calcio y cido lctico, estando en mayor proporcin
en el suero cido, lo cual indica en el caso del calcio, que el queso cido
posee menos calcio que el queso dulce. Por otro lado, la mayor cantidad de
cido lctico en el suero cido tiene que ver con la forma de acidificacin de
la leche para la precipitacin de la casena ya que una forma de alcanzar el pH
4,6 es agregando cidos orgnicos como por ejemplo, cido lctico. El
aumento de cido lctico tambin se ve favorecido por el aumento de los
cultivos lcteos presentes en la leche que a pH cido, se ve incrementado su
crecimiento y por ende una mayor produccin de cido lctico por parte de
estos microorganismos.
El suero de leche entonces, independiente del tipo que sea, posee valiosos
componentes desde el punto de vista nutricional. Por otro lado, dichos
componentes, si no son aprovechados o tratados adecuadamente pueden
significar un gran foco de contaminacin ambiental, debido a la gran materia
orgnica presente en sta. En ese sentido, la lactosa es el principal agente
contaminante del suero de leche, ya que se encuentra a una concentracin de
aproximadamente 50 gramos por litro y su poder contaminante, se establece
mediante dos parmetros principalmente: la demanda biolgica de oxgeno
(DBO) y la demanda qumica de oxgeno (DQO). En sntesis, el primer
parmetro mide el grado de contaminacin del efluente (en este caso suero)
cuantificando el oxgeno requerido por determinados microorganismos para
poder oxidar el efluente en cuestin, mientras mayor sea el oxgeno requerido
por los microorganismos, mayor ser el nivel de contaminacin del residuo.
Asimismo, la DQO hace referencia a la cantidad de materia orgnica
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susceptible a ser oxidada por medios qumicos, al igual que la DBO, a mayor
oxgeno utilizado en la oxidacin del residuo, mayor es su nivel de
contaminacin. Usualmente la DQO tiende a ser el doble del valor de la DBO.
De acuerdo a lo anterior, se hace an ms necesario poder aprovechar el
suero de leche.
Usos del suero de leche
A continuacin, en la tabla 2 se muestran algunos ejemplos de utilizacin de
este subproducto, en base a los distintos tratamientos previos que pueden
realizarse para su utilizacin como materia prima.
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Uso
Suero
Concentrado de suero o polvo.
Concentrado proteico de suero o en polvo
Lactosa
Lquido Natural Endulzado
Desmi-
neralizado
Despro- teinizado
Delac- tosado
Desmi- neralizado
Delac- tosado
Desminerali-zado y
delactosado
Cruda Refinada
Alimento animal X X X
X
X
Consumo humano:
Alimento bebs
X
X
X
X
X
Alimento diettico
X X X X X X
Salchichas
X X
Sopas
X
X
X
Panadera
X
X
X X
Aderezo ensaladas
X
X X
Quesos
X
X
Bebidas
X
X X
Productos farmacuticos
X
Productos de levadura
X
Productos industriales
X
X
TABLA 2. Usos del suero de leche.
Como se puede observar, el suero de leche, dependiendo del proceso al cual se ha sometido previamente puede ser utilizado en diversas reas. Pero cabe destacar el gran campo en el mbito del consumo humano. Respecto a esto, es muy importante evaluar qu tipo de procesamiento del suero es ms factible para la planta generadora de suero, ya que algunos de estos procesos slo son rentables si la planta en cuestin posee una masa crtica de produccin debido a que las maquinarias en s, estn diseadas para procesar una cierta cantidad de suero y si esta cantidad es insuficiente, los costos operacionales (dejando de lado el costo capital asociado a la compra del equipamiento), hacen imposible la rentabilidad del proyecto. Otro factor importante a evaluar, adems de los gastos operacionales, es por supuesto el producto final a elaborar. No es lo mismo vender suero en polvo solo, que vender un producto elaborado, utilizando como materia prima suero en polvo.
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Teniendo esto en cuenta, se detallar a continuacin, cada uno de los usos del
suero presentados en la tabla anterior.
El suero como alimento animal
Alimentar a los cerdos con suero lquido data desde la antigua Roma. Antes
de la segunda guerra mundial, las mayores salidas de suero desde la granja en
Europa y los Estados Unidos eran para alimentar a los porcinos. Esto tiene
lgica, debido a que ya en esos tiempos la mayora de las granjas queseras
tambin criaban cerdos. A partir de ese momento ambas industrias, la quesera
y la porcina, se volvieron ms especializadas y comenzaron a distanciarse
fsicamente de tal forma, que ya no era factible utilizar el suero para la
alimentacin de porcinos debido a los costos de transporte de este lquido.
En la actualidad, se ha renovado el inters en cuanto al uso del suero para este
propsito y no slo para la alimentacin de los cerdos, sino tambin para la
alimentacin del ganado vacuno, principalmente por las presiones en cuanto a
la prevencin de la contaminacin ambiental causada al verter el suero en
caudales de ros o lugares donde esto no est permitido o est mal visto por la
opinin pblica. Para las plantas pequeas, secar el suero puede resultar
costoso debido a las bajas cantidades producidas. En este caso venderlo, o
incluso regalarlo puede resultar favorable para la planta quesera.
Suero lquido para los cerdos
Estudios en Winsconsin, Illinois y California (Estados Unidos), indican que los
cerdos que pesan sobre 45 Kg. tienen excelentes ganancias de peso cuando
son alimentados solamente con suero y cebada o trigo. El promedio de suero
consumido promedia los 8,4 Kg/da, mientras que el consumo de trigo
promedio es de 3,5 Kg/da. Para los cerdos jvenes, se requiere de un
suplemento protico adicional para balancear la racin alimenticia. Los
granjeros europeos, a menudo engordan a sus cerdos con suero y papas
cocidas con pequeas cantidades de granos y suplementos proteicos. Las
tasas de crecimiento son usualmente aceptables para el consumo de hasta un
20% de materia seca en suero. Un mayor consumo de suero a veces, podra
causar diarrea. Sin embargo, rara vez los cerdos consumen mas del 20% en
peso seco de su alimento en suero, incluso cuando este sea su nica fuente de
lquido.
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Suero lquido para el ganado
En las universidades de Utah, Vermont y USDA, Estados Unidos, los
investigadores han logrado exitosamente alimentar con suero a las vacas en
perodo de lactancia. La produccin de leche no se vio afectada cuando se
reemplaz toda o parte del agua de alimentacin por suero. Las vacas que
recibieron el suero como su nica fuente de lquido, incorporaron un 29% de su
masa seca en forma de suero. Se estim que una vaca en lactancia puede
consumir el suero promedio producido por 3 a 5 vacas.
Cuando el suero es la nica fuente de lquido, las vacas consumen cerca de
90 kg/da de suero versus los 64-78 Kg/da cuando el agua es proporcionado
ad libitum (hasta saciedad).
Estudios en Utah y Vermont, Estados Unidos, mostraron que el consumo de
heno se reduce en un 0,7 a 1 kg/da por cada kilogramo de slidos de suero
consumido.
El consumo de suero por lo tanto, reduce significativamente el consumo de
agua u otros nutrientes tanto para el ganado como para los cerdos. De esta
forma, reduciendo los gastos en alimentacin de estos animales y por ende,
aumentando las utilidades al momento de comercializar sus derivados.
El suero, como base para formulaciones infantiles
Durante las pasadas dcadas, ha crecido un enorme inters en cuanto al
mejoramiento del rendimiento biolgico y nutricional de la leche que es
modificada para asemejarse a la humana y as, ser usada en formulaciones
infantiles. Para esto, los ingredientes de la leche bovina son aislados y
adaptados usando la leche humana como referencia. La composicin de la
leche bovina, aunque difiere en muchos aspectos en relacin a la leche
humana, todava es la principal fuente nutritiva para las frmulas infantiles.
Comparaciones entre la composicin de la leche humana y la bovina revelan
que la leche bovina tiene una mayor cantidad de casena y minerales que la
humana. Una de las primeras implementaciones fue entonces, suplementar la
leche bovina con suero de leche desalinizado o con concentrado proteico de
suero de leche desalinizado para producir frmulas infantiles que estn
basadas principalmente en protenas de suero de leche. La razn o proporcin
entre casena y protenas sricas es entonces reducida de 80:20 en la leche
bovina a 40:60, en las frmulas infantiles. En estas frmulas, la casena puede
estar presente ya sea como micelas de casena o como caseinato,
dependiendo de los requerimientos de calcio o fsforo. En la leche bovina,
cerca de un 44% del fosfato inorgnico est asociado con las micelas de
casena como fosfato de calcio. Un consumo excesivo de fsforo puede causar
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hipocalcemia (baja concentracin de calcio en la sangre) en bebs recin
nacidos. En estos casos por lo tanto, se aconseja reemplazar la leche bovina
por formulas basadas en caseinato de calcio y protenas sricas.
La manipulacin en las proporciones de casena, a protenas de suero, diluye
los slidos remanentes en la leche, por lo tanto esos nutrientes especficos
esenciales deben ser agregados. El contenido de nitrgeno no proteico debe
ser adaptado, especialmente cuando el concentrado proteico de suero o WPC
(whey protein concentrate) ha sido utilizado como fuente de protena. La
lactosa debe ser aadida y la composicin de cidos grasos tiene que ser
alterada para alcanzar el mximo contenido de grasas no saturadas. Tambin,
el contenido mineral requiere de adaptaciones para poseer una carga osmolar
indicada. Algunos elementos trazas (hierro, cobre, y manganeso) son
suplementados, y las vitaminas tienen que ser aadidas.
En cuanto a la composicin de la leche humana y bovina, las diferencias ms
notables, a pesar de que los contenidos en slidos totales sean similares, la
leche bovina tiene cerca de 7 veces ms casena y 3 veces ms de contenido
mineral que la leche humana. La remocin del supervit de contenido de
casena y minerales de la leche bovina incrementa el contenido en lactosa
desde un 50% por sobre el 75% en cuanto a slidos libres de grasa, lo cual se
aproxima al de la leche humana.
El siguiente recuadro, muestra con ms detalle las diferencias en cuanto a la
composicin entre la leche de vaca y la leche humana:
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Recuadro 1
Como se puede observar en el recuadro, las mayores diferencias entre ambos
tipos de leche se encuentran, como se mencion anteriormente, en cuanto al
porcentaje de casena, lactosa, sales minerales, y especficamente, diferencias
en la proporcin de protenas encontradas. Hay que destacar, que la protena
beta-lactoglobulina no se encuentra en la leche materna, por lo tanto, sera de
gran utilidad extraer esta protena, de las protenas totales del suero de leche,
para una posterior formulacin infantil en base a este.
A modo de introduccin al tema de la extraccin de protenas del suero de
leche (que se ver ms adelante) y aprovechando que se ha mencionado que
existen diferencias en cuanto a las proporciones encontradas en la leche
humana y la bovina, es necesario describir entonces en estos momentos, las
principales propiedades de las protenas presentes en el lacto- suero, para
luego continuar en el contexto de los usos del suero de leche.
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Protenas del suero de leche
Las protenas del suero de leche pertenecen al grupo de protenas de ms
alta calidad disponible para uso comercial. La calidad de la protena del suero
de leche se debe a que contiene una mayor concentracin de aminocidos de
cadena ramificada (BCAA por sus siglas en ingls) y de aminocidos
esenciales que otras fuentes de protena. Adems, la protena del suero de
leche contiene varios pptidos (cadenas de aminocidos ms pequeas que
una protena) y fragmentos de protena que pueden fomentar el bienestar y la
salud en general.
A continuacin se muestran las principales propiedades de cada una de las
protenas que componen en su conjunto a las protenas del suero de leche:
TABLA 3. Protenas del suero de leche y sus propiedades
Protena de suero de leche
Porcentaje Propiedades
Beta-lactoglobulina 50-55% Proteina con un peso molecular de aproximadamente 18.000 Daltons. Fuente rica en aminocidos esenciales y cadena ramificada.
Alfa-lactalbmina 20-25% Con un peso de aproximadamente 14.000 Daltons. Principal protena encontrada en la leche humana. Fuente rica en aminocidos esenciales y de cadena ramificada.
Inmunoglobulinas 10-15% Con un peso de aproximadamente 150.000 Daltons. Principal protena encontrada en el calostro. Posee propiedades inmunoreguladoras
Lactoferrina 1-2% Con un peso de 77.000 daltons. Es Antioxidante, antivrico, antibacteriano, antifngico. Promueve el crecimiento de bacterias benficas. Naturalmente encontrada en leche materna, lgrimas, salivas y sangre.
Lactoperoxidasa 0,5% Con un peso molcular de 78.000 Da. Inhibe el crecimiento bacteriano.
Albmina de suero bovino 5-10% Protena de 66.000 daltons, fuente rica en aminocidos esenciales.
glicomacropptido
10-15%
Pesa 8.600 daltons. Fuente de aminocidos de cadena ramificada, carece de aminocidos aromticos (triptfano, fenilalanina y tirosina), por lo tanto, buena fuente proteica para fenilcetonricos (no pueden consumir fenilalanina).
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El suero y su uso en productos dietticos
Uno de los principales componentes del suero de leche utilizado para la
elaboracin de productos dietticos, son sus protenas. Las protenas sricas
han mostrado tener propiedades beneficiosas por ejemplo, en la presin
arterial, propiedades insulinotrpicas y en la regulacin del consumo energtico
de las personas mediante regulaciones hormonales en el tracto digestivo.
Ahora bien, todas las formulaciones para los productos dietticos deben
contener bajas cantidades de sodio, ya que este, promueve la retencin de
lquidos en el cuerpo y por lo tanto un aumento de peso en la persona. Por otro
lado, tambin es recomendable que sea bajo en lactosa, debido a la gran
cantidad de personas que son intolerantes a esta, lo cual, puede causar
rechazo al momento de su consumo.
A continuacin se detallarn las principales propiedades de las protenas del
suero, las cuales, resultan muy atractivas a la hora de elaborar un producto
diettico.
Propiedades insulinotrpicas de las protenas lcteas
De las protenas de la leche, las del suero son las que generan una mayor
concentracin de insulina pre-comida, a diferencia de la casena, y
probablemente es la protena que posea el segretagogo ms predominante ya
que el rea de insulina bajo la curva luego de comer 25 g de carbohidratos con
18,2 g de protena de suero es de un 50% ms alto que luego de comer queso
o tomar leche. La adicin de protena de suero a las comidas que contienen
carbohidratos de asimilacin rpida, estimula a mayores concentraciones de
insulina en el plasma (ms del 57% luego de comer) y reduce la glucosa
sangunea postprandial (21% a los 120 minutos) en sujetos con diabetes de
tipo 2. Los aminocidos son los principales contribuyentes al efecto
insulinotrpico de las protenas del suero. Sujetos sanos que han ingerido
mezclas de leucina, isoleucina, valina, lisina y treonina (aminocidos)
resultaron en respuestas glicmicas e insulinmicas similares a aquellas
producidas por la ingesta de protenas de suero, sugiriendo, que los
aminocidos de cadena ramificada son los mayores determinantes para la
insulinemia como tambin la baja en la glicemia causada por la ingestin de
suero. Sin embargo, la ingesta de aminocidos de cadena ramificada no
estimulan la respuesta de incretina (hormona que estimula la secrecin de
insulina), mientras que las bebidas a base de suero s lo hacen, sugiriendo que
la accin del suero no est relacionada solamente a los aminocidos presentes
en l sino tambin, por la presencia de pptidos derivados de las protenas del
suero. Por lo tanto, se postulan 2 vas por las cuales se genera un aumento de
insulina en la sangre al consumir protenas de suero. La primera va, estara
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relacionada con los aminocidos ingeridos, y la otra va, relacionada con los
pptidos bioactivos presentes.
Las protenas del suero y la regulacin en la ingestin de
alimentos
El efecto de las protenas en la ingestin de alimentos es dependiente de la
fuente de la cual se obtiene dicha protena.
El efecto de las protenas de suero en la ingesta de alimentos a corto plazo en
humanos, es ms poderosa (despus de la casena) que la protena de soya y
la albmina de huevo. Sin embargo, el efecto de la fuente es modificada por
muchos factores, incluyendo la dosis, forma (slida o lquida) y la formulacin
del tratamiento, as como tambin la presencia o ausencia de otros macro
nutrientes, y en el caso del suero, la cantidad de GMP (glicomacropptido). Por
ejemplo, 45 g de protena de suero con un 15% de GMP suprimi con mayor
intensidad la ingesta de alimento que la albmina de huevo y la protena de
soya en hombres jvenes luego de 60 minutos, al momento de comer pizza
cuando las protenas fueron provedas solas en una bebida endulzada. Sin
embargo, el suero (menos de 5% de GMP) y casena (50 g) afectaron de forma
similar en la reduccin de la ingesta de pizza luego de los 90 min. A los 150
minutos despus del consumo, la casena tuvo un efecto supresor superior en
relacin al suero. Por otro lado, el consumo previo de un lquido conteniendo 48
g de suero (contenido de GMP no especificado) con carbohidratos, result en
una baja en la ingesta ad libitum de una comida buffet luego de los 90 minutos,
en comparacin con un consumo previo de la misma cantidad de casena y
carbohidratos.
La contribucin de componentes individuales del suero, derivados de la
casena en la regulacin de la ingesta de alimentos, tambin es de gran inters.
El CMP (caseno macro pptido), protena precursora del GMP
(glicomacropptido), es un derivado de la casena generado por la accin de la
quimosina al momento de hacer queso dulce y que forma parte de las protenas
o fraccin peptdica del suero. Hace ms de 20 aos, se mostr que el GMP
puede influenciar las funciones gastrointestinales mediante la inhibicin de las
secreciones gstricas y estas acciones pueden ser mediadas va hormonas
peptdicas como la colecistoquinina (CCK), una potente seal de saciedad. La
actividad de tipo CCK por parte del GMP ha sido confirmada por estudios
consecutivos. Sin embargo, no ha tenido efectos en la saciedad subjetiva ni
tampoco en la ingesta de alimento despus de 60 minutos luego de haber
ingerido 100 mL de soluciones con 0,4 o 2% de CMP. Los autores de estos
estudios sugieren que la falta de efecto ha sido debido a la inadecuada
concentracin de CMP, el tiempo de la administracin de CMP, o la
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heterogeneidad de las preparaciones de CMP testeadas, especialmente en su
contenido de GMP.
La clasificacin de las protenas de suero como protenas rpidas, y de las
casenas como las protenas lentas, es consistente con los efectos que
poseen a nivel de la ingesta de alimentos en humanos. Se ha demostrado que
el suero reduce ms la ingesta alimenticia a los 90 minutos pero que la casena
la reduce an ms luego de los 150 min. Las protenas de suero luego de su
ingestin, pasan rpidamente a travs del estmago y llegan al yeyuno en
forma intacta, mientras que la liberacin de casena desde el estmago se
ralentiza debido al ambiente cido en este y por el cual se forman cogulos de
casena. Luego de la hidrlisis peptdica, los pptidos son liberados al intestino
delgado. En esta zona, se ha observado que la hidrlisis de las protenas de
suero es lenta en comparacin con otras protenas, y que su digestin y
absorcin, ocurren a lo largo de todo el intestino. Sin embargo, basado en las
concentraciones aminoacdicas en el plasma sanguneo, est claro que la
digestin de estas protenas y su absorcin es ms rpida en comparacin a la
casena.
Por ltimo, hay que destacar a los aminocidos involucrados en el control de
la ingesta alimenticia, estos son principalmente la leucina y el triptfano. La
leucina es el aminocido que ms rpido llega al cerebro desde el torrente
sanguneo, y se ha demostrado que ejerce su efecto en la inhibicin de la
ingesta de alimentos a nivel del hipotlamo. En cuanto al triptfano, este
aminocido es el precursor de la serotonina, la cual se ha demostrado que
ejerce supresin del apetito a determinadas concentraciones.
En conclusin, el suero tiene potencial como ingrediente en las formulaciones
dietticas y en los alimentos funcionales, teniendo como objetivo principal, el
controlar el apetito y el peso corporal, y en el manejo de las consecuencias
metablicas del exceso de grasa corporal. El rol de las protenas individuales
del suero y sus pptidos, an permanece poco claro. Los efectos fisiolgicos
del suero podra estar mediado por pptidos de protenas especficas del suero,
o aminocidos o por acciones sinrgicas entre ellos, posiblemente potenciados
por otros constituyentes de la leche.
Sin embargo, los efectos favorables del suero en la ingesta de alimento,
saciedad subjetiva y los mecanismos reguladores en la ingesta en humanos
han sido usualmente observados en experimentos a corto plazo donde los
componentes son consumidos en cantidades ms altas que las encontradas
usualmente en productos lcteos. Por esto, todava permanece en la
incertidumbre si el consumo usual de los productos lcteos tiene un efecto
directo en la saciedad a pesar de la energa que ellos contienen y si el suero
contribuye a la asociacin encontrada entre el consumo de productos lcteos y
el peso corporal.
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Las protenas de suero como ingredientes esenciales en
productos alimenticios
Las protenas de suero poseen propiedades fisico-qumicas muy interesantes
al momento de generar productos alimenticios texturizados. Aparte de poseer
un valor nutritivo excepcional, una de las caractersticas ms atractivas de
estas protenas es la capacidad emulsionante que poseen, es decir, la
capacidad para incorporar glbulos de grasa en una solucin. En la tabla 4 se
pueden apreciar los distintos alimentos modelos en los cuales se utilizan
protenas de suero, y las funcionalidades que esta protena cumple en dicho
alimento.
TABLA 4. Propiedades de las protenas de suero en la produccin de alimentos (9)
Alimento Funcionalidades de la protena de suero
Pan Absorcin de agua, adhesin-elasticidad
Queque Unin de agua, cohesin, elasticidad, emulsificacin, espumante.
Crema para caf Emulsionante, estabilizante.
Frmula infantil Emulsificacin, estabilidad trmica.
Pasta Cohesin, absorcin, absorcin de agua.
Budn Emulsificacin, unin a agua, gelatinizacin, elasticidad.
Aderezo de ensaladas Emulsificacin, elasticidad.
Salchichas Unin de agua, cohesin-adhesin, emulsificacin, adsorcin de grasa.
Crema batida Emulsificacin, espumante, adsorcin de agua.
Como se puede apreciar en la tabla, una de las principales propiedades de
estas protenas, en cuanto a la elaboracin de alimentos se refiere, es la de
emulsificar y estabilizar.
El suero de leche y la elaboracin de pan
En la elaboracin de pan, el suero puede ser usado directamente
reemplazando al agua, con esto, se ahorran los gastos de agua y se agregan
nutrientes adicionales al producto. Por otro lado, lo ms utilizado es el suero en
polvo, el cual es aadido como complemento a la harina para la elaboracin del
pan, de esta forma se genera un pan ms nutritivo (mayor cantidad de
protenas) y con propiedades organolpticas distintas al pan tradicional. De
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acuerdo a esto, se puede seguir diversificando el producto, a medida que el
suero en polvo utilizado posea otras caractersticas, como por ejemplo,
desmineralizado o utilizando solamente un concentrado de protenas de suero
en polvo.
Productos crnicos
La utilizacin de concentrado de protena de suero de leche al 80% en los
sistemas de carne procesada se est incrementando debido a las actitudes
desafiantes de los consumidores, los procesadores y las agencias reguladoras
(Estados Unidos). Los concentrados de protena de suero de leche se utilizan
como sustitutos parciales de carne, aglutinantes, intensificadores de sabor,
emulsionantes, ingredientes de salmuera y anlogos de carne que contribuyen
a la nutricin, al sabor y a las propiedades funcionales crticas. La mayora de
las aplicaciones del concentrado de protena se encuentra en el rea de molido
grueso, productos de carne de msculo entero y triturado. Estos son
parcialmente utilizados para incrementar la produccin de coccin, reducir la
eliminacin del producto, reducir los costos de formulacin, mejorar la textura
del producto o intensificar el sabor del producto.
Productos de carne triturada (emulsionada) y molido grueso
Tpicamente, alrededor de 1-2% del concentrado de protena de suero al 80%
se utilizan en productos de carne triturada en una base prehidratada
dependiendo del tipo de producto, lo cual resulta en ahorros sustanciales son
reducir la calidad nutricional o de palatabilidad. Los concentrados de protena
de suero de leche se utilizan en carnes emulsionadas (por ejemplo, mortadela y
salchichas) por su humedad y aglutinamiento de grasa, emulsionante y
propiedades de emulsin-estabilizadoras. Estas propiedades hacen que el
concentrado proteico sea ideal para utilizarse en productos de molido grueso
como barra de carne, hamburguesas y embutidos.
Aplicacin en hamburguesas de carne de res bajas en
grasa
WPC80 (protena de suero concentrada al 80%) a un nivel del 4% puede
utilizarse de manera efectiva como un ingrediente funcional en hamburguesas
de carne de res bajas en grasa debido a sus propiedades emulsificantes y de
gelacin por calor. Las hamburguesas de carne de res molida bajas en grasa
(10-11% de grasa) formuladas con 10% de agua, 0,5% de sal y 1-4% de
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WPC80 muestran un incremento en la produccin de coccin y reduccin de
encogimiento con incremento en los niveles de WPC sobre las hamburguesas
de carne de res sin WPC. La adicin de 4% de WPC en combinacin con 10%
de agua produjo la coccin ms alta (125% del control alto en grasa)
comparado con los controles ms altos de contenido en grasa.
La adicin de 0,3% de tripolifosfato intensifica la efectividad de WPC en
trminos de textura, al mismo tiempo que la adicin de alrededor de 1% de
lactosa (proveniente del suero) mejora el perfil del sabor y las propiedades
sensoriales generales de las hamburguesas de carne de res bajas en grasa. El
anlisis sensorial indica que el nivel de 4% de WPC es el nivel ptimo con
respecto a lo jugoso y la aceptacin general de las hamburguesas de carne de
res bajas en grasa.
Salchichas/hot dogs/embutidos bajos en grasa
La utilizacin de WPC en salchichas/hot dogs pueden contribuir a una imagen
ms saludable debido al perfil bajo en caloras, mejora en el contenido de
protenas y un nivel ms bajo de cidos grasos saturados en el producto
terminado. Debido a que la demanda en el mercado de productos crnicos
procesados reducidos en grasa es el foco de muchos esfuerzos de desarrollo,
los productos de carne bajos en grasa deben percibirse por los consumidores
como un valor econmico bueno con un sabor deseable.
Est bien establecido que la disminucin en el contenido de grasa incrementa
de manera significativa la prdida en la coccin en los embutidos. Los
investigadores han evaluado el efecto del nivel de grasa (5% y 12%) del
almidn de tapioca y del WPC35 en las propiedades de
hidratacin/aglutinamiento, caractersticas del colo, textura y propiedades
sensoriales de las salchichas. Han reportado que la adicin del 3% de almidn
de tapioca y 3% de WPC a las frmulas de las salchichas disminuy
significativamente la prdida de coccin tanto en los niveles de grasa del 5%
como en el 12%, pero comparado con el almidn de tapioca, los WPC
redujeron la prdida de coccin adicionalmente a 5% de los niveles de grasa,
esto sugiere que los WPC son ms efectivos que el almidn de tapioca en la
reduccin de prdida en la coccin a niveles de reduccin de grasa inferiores.
Al reducir el contenido de grasa de los embutidos puede disminuirse
significativamente la estabilidad de emulsin sin los aglutinantes de agua
correctos. La adicin de WPC incrementa significativamente la estabilidad de
emulsin tanto a 5% como a 12% de los niveles de grasa. Se sabe que los
productos con reduccin de grasa requieren un alto contenido de protenas
para la estabilidad de emulsin y los efectos benficos de las protenas del
suero de leche pueden mejorarse con niveles de utilizacin ms altos. La
mortadela baja en grasas es ms estable cuando se formula con 13% de
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protena comparado con un 11% de protena, debido a la capacidad
incrementada de la protena que encapsula la grasa para formar una emulsin
estable, sugiriendo que las protenas del suero de leche afectan el porcentaje
de la grasa liberada de la emulsin.
Se sabe tambin que la grasa tiene influencia en el color de los productos
crnicos, reduciendo el nivel de grasa de 12 a 15% se disminuye la ligereza e
incrementa el rojo de los embutidos. En contraste, la adicin de WPC
incrementa la ligereza y disminuye tanto el color rojo como el amarillento.
Los investigadores tambin han establecido que al reducir los niveles de grasa
de 12% a 5% a niveles constantes de protena, disminuyen significativamente
la cohesin y lo gomoso de las salchichas, por no afecta significativamente la
dureza, resorte, adhesin y masticacin.
Las salchichas reducidas en grasa liberan compuestos de sabor ms
rpidamente que las salchichas ms altas en grasa. Por lo tanto, un sustituto
ideal de la grasa debe retener los compuestos de sabor con la matriz de
comida y liberarlos a una tasa comparable a sus contrapartes con grasa
completa. Se ha demostrado que el WPC no afecta la tasa de liberacin de
sabor de las salchichas bajas en grasa, sugiriendo que el WPC puede ser un
sustituto efectivo de la grasa.
El suero de leche y su uso en la elaboracin de quesos
Uno de los productos ms conocidos y el cual aprovecha las protenas y otros
componentes del suero de leche es el queso Ricotta (o simplemente Ricotta).
Este queso se manufactura principalmente mediante la coagulacin de las
protenas del suero por accin del calor y de cidos orgnicos. Dado que las
protenas del suero, al igual que la gran mayora de las protenas, se denaturan
en presencia de altas temperaturas, estas pierden su estructura, haciendo que
se expongan sitios hidrfobos en la solucin, lo cual, genera en consecuencia
la aglomeracin y precipitacin de las protenas en cuestin, todo esto en un
ambiente cido cercano al punto isoelctrico de las protenas. A menudo, en la
elaboracin de este queso se le agrega leche, para mejorar su consistencia y
tambin para aumentar el rendimiento de la produccin.
A continuacin se muestran los pasos a seguir para la elaboracin de la ricotta:
1- Recepcin del suero y determinacin de la acidez.
Una vez que se produce la separacin del suero de la cuajada, en la
elaboracin de queso, comienza la recepcin del suero. Este se debe mantener
a 22 C mientras se concluye el proceso del queso, de este modo aumentara la
acidez del producto.
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2- Incorporacin de leche entera.
Se debe aumentar el contenido de slidos del suero, para ello se adiciona
cerca de un 3% de leche entera, de este modo se aumentar el rendimiento de
la ricotta a un 7% aproximado (o sea, por cada 10 litros de suero, se agregaran
300 ml de leche entera).
3- Calentamiento.
La mezcla se calienta hasta 85-90 C, se debe agitar constantemente.
4- Adicin de cidos orgnicos o suero cido.
Si se alcanzaron los 85-90 C y no se produce la precipitacin de las protenas
(ricotta) en forma de pequeos copos blancos, es conveniente adicionar cido
actico diluido en agua (3 veces su volumen) y agregar 0.2% del volumen total
del suero. En caso de no contar con cido actico se puede incorporar vinagre
o jugo de limn en pequeas cantidades (2 cucharadas soperas por 30 litros de
suero), ya que pueden afectar el sabor del producto.
Otro mecanismo de acidificacin del suero es agregando suero acidificado.
Este ltimo se prepara antes de empezar la produccin, se toma una cantidad
de suero (1 litro por ejemplo) y se mantiene a 40 45 C hasta alcanzar los 140
150 Thorner. Bajo estas condiciones, se incorpora en el suero a una razn
de 1 a 2 litros por 100 litros de suero para la produccin.
5- Coagulacin de la protena.
Es posible que no se necesite adicionar cidos orgnicos o suero fermentado,
ya que si se mantiene a 22 C el suero por un moderado periodo de tiempo se
obtendr una buena acidez (23Thorner o pH 4,7) y al llegar a los 85 C de
temperatura de calentamiento se producir la coagulacin de las protenas.
6 Separacin de la ricotta.
Como se mencion anteriormente, se observar la formacin de pequeos
copos blancos correspondientes a protena coagulada. Se detiene la agitacin
y utilizando filtros o coladores se separan los slidos del lquido.
7- Acondicionamiento de la ricotta.
Para la elaboracin de queso (salado) a la ricotta debe agregarse un 2-3% de
su peso en sal, adems de especias como semillas de ssamo, organo,
ciboulette, ajo, pimentn, o mezclas de ellos, si se requiere. Por otro lado, si la
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ricotta elaborada es con fines de repostera, se debe adicionar azcar no ms
de un 5%.
8- Enfriamiento.
Rpidamente se debe enfriar a temperaturas inferiores a 5 C y superiores a 1
C, se recomienda 3 C, cuidando de no congelar.
9- Almacenamiento y consumo.
La temperatura de almacenamiento es de 3 C y se debe procurar consumir
rpidamente, ya que el producto tiene una vida til de no ms de 5 das. Como
alternativa para incrementar su perodo de consumo, la ricotta puede
someterse a varios procesos. Cuando esta es prensada, salada y puesta a
secar, se obtiene la ricotta salata, similar a un queso duro. Ahumada, da lugar a
la ricotta affumicatta, de color ligeramente pardo y sabor caracterstico.
Ligeramente horneada, se obtiene la ricotta infornata, tpica de la regin
mediterrnea. Un largo proceso de salado y acidificacin controlada produce
la ricotta scanta, ligeramente amarga, intensa y picante.
Como producto final se obtiene un queso rico en protenas. En la tabla 5 se
observa una comparacin entre los constituyentes del queso ricotta fresco y el
prensado
TABLA 5. Composicin del Queso Ricotta fresco y prensado
Por ltimo, cabe destacar los avances que se han realizado en cuanto al
mejoramiento en la elaboracin de este producto. ltimamente se ha evaluado
la posibilidad de hacer ricotta solamente con protenas de suero obtenidas
mediante procesos de ultrafiltracin, de esta forma, es posible aumentar la
porcin proteica del queso disminuyendo tambin la fraccin grasa de este. Por
otro lado, tambin se ha considerado hacer queso dulce agregando
concentrados proteicos de suero a la leche, ya que al momento de coagular la
casena, esta tambin atrapa protenas del suero, por lo tanto, si estas
protenas son aumentadas en el proceso, el queso generado si bien poseer
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propiedades fsicas distintas (ms blando), contendr mayor cantidad de estas
protenas.
Elaboracin de bebidas a base de suero de leche.
Muchos autores han sugerido que el suero puede ser utilizado en la
formulacin de refrescos nutritivos o en bebidas con alto contenido proteico
como tambin ser utilizado como aditivo en sopas y en jugos de frutas.
El uso del suero de leche como bebida en la nutricin humana, especialmente
para fines teraputicos, data desde la antigua Grecia; Hipcrates, en el ao
460 antes de Cristo prescriba suero para una variedad de enfermedades
humanas. En la edad Media, el suero era recomendado por muchos mdicos
para variadas enfermedades tambin, y, por la mitad del siglo 19 remedios de
suero alcanzaron un gran auge con el establecimiento de ms de 400 casas de
elaboracin de suero en el Oeste de Europa. Luego en los 1940 en los spas de
Europa Central, la anemia, uremia, artritis, gota, enfermedades al hgado en
incluso la tuberculosis eran tratadas con la ingestin de hasta 1500 gramos de
suero por da.
La literatura disponible indica que las bebidas de suero han sido estudiadas
extensamente en Alemania y el Este de Europa. A continuacin se detallarn
las bebidas a base de suero que se han manufacturado desde inicios del siglo
20 hasta la fecha.
Bebidas a base de suero de leche entero
El mtodo ms barato y ms eficiente para preparar una bebida a base de
suero es mediante el drenaje del suero desde la tinaja de queso, luego
pasteurizarlo, desodorizarlo si es necesario, darle sabor apropiadamente, y
empacarlo para su posterior consumo.
En 1898, Graeff patent un proceso simple en donde el suero era calentado,
desairado, y cargado con dixido de carbono y formaldehdo bajo presin.
En 1913m Jolles describi la preparacin de un refresco saludable a partir del
suero de leche. El suero se decolora y desodora con carbn activado y se
esteriliza mediante la adicin de cido. Sales, medicamentos, y/o dixido de
carbono puede ser aadido para producir una bebida final.
El sabor del suero, particularmente el del suero cido, es ms compatible con
los sabores ctricos, en particular con el sabor a naranja. Se han desarrollado
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muchas bebidas con sabor a ctricos, para las cuales se ha tenido una alta
aceptabilidad en el consumidor, desde suero cottage a suero tipo cheddar.
Meyer describe bebidas y tinturas preparadas mediante la mezcla de suero y
jugos de frutas. Sin embargo, el las consideraba ms como agentes
medicinales en vez de productos para el consumo diario.
Un producto desarrollado en Michigan (State University) llamado O-way, fue
visualizado como un alimento de desayuno el cual incorporaba suero cido y
dulce y jugo de naranja. Un volumen de concentrado de jugo de naranja fresco
se mezclaba con 4 volmenes de suero desodorizado, para luego ser
empacado. El producto contena 0,7 a 1% de protena, los autores sugeran
que la bebida podra ser carbonatada y venderse como un refresco nutritivo.
Investigadores en la Universidad de Arizona (Estados Unidos), combinaron 25
a 40% de suero con zumo de fruta de uva y 7 a 20% de otras frutas y probaron
esas bebidas envindolas a casas como productos estriles en conserva. La
combinacin de suero-uva-durazno recibi un puntaje de sabor de 5,9 de una
escala hednica de 1 a 7. Una segunda serie de de bebidas, usando jugo de
uva, suero, y 3% de jugo de granadilla tambin tuvo una buena aceptacin en
los estudios preliminares. Por otro lado, una bebida con sabor a naranja
conteniendo un 33% de suero cottage obtuvo un puntaje de 6,3 por 51 sujetos
que la probaron mientras que la bebida sin suero obtuvo un puntaje de 4,7.
Otras bebidas aceptables, conteniendo entre un 80 a 90% de suero y
saborizadas con 10% de pur natural de frutillas o 20% de pur natural de
durazno tambin recibieron puntajes aceptables por los panelistas.
Una bebida basada en suero Cheddar se formul en la Universidad Estatal de
Mississipi. Este producto se prepar mezclando suero, azcar, concentrado de
naranja, cido ctrico, y otros ingredientes para dejar la solucin a pH 3.8 y con
un contenido de slidos totales de 16.5% en el producto final, para el cual, se
dijo que su vida media era de por lo menos 14 das a 5, 10, o 22C. Un total de
956 consumidores de todas las edades prob la bebida de estos el 76.5% la
catalog como aceptable.
Una nueva bebida basada en suero, llamada Fres, fue desarrollada por la
empresa Suiza Verbandsmolkerei. Este producto contena cerca del 50% de
suero purificado, azcar, agua, y sabores naturales de naranja con limn y
notas de uvas. La mezcla de suero fue uperizada a 90C y empacada
aspticamente en Tetra Paks de 250 mL. Ya que la acidez de la bebida era
alta, se necesit una baja temperatura para su esterilizacin, la vida media fue
segn se report de 6 meses sin refrigeracin.
B. H. Webb describi el desarrollo de una bebida o sopa fra generada
mediante la mezcla de jugo de tomate y suero dulce. El producto contena 65%
de jugo de tomate, 34.6% de suero dulce fresco, crema de suero y 0,4% de sal.
Esta mezcla tena un pH de 4,3 a 4,5 y contena 2,5% de grasa de leche.
Despus de su homogenizacin a 175,8 Kg/cm2, el producto fue enlatado y
esterilizado. La separacin de fases durante el perodo de almacenamiento fue
muy leve.
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Laessing prepar un concentrado de bebida para ser diluida en agua. La
mezcla estaba compuesta de suero fermentado congelado que contena un 5%
de cido lctico ms un 1,3 veces su peso en sucrosa. Luego de mantener esta
mezcla a 100C para producir la inversin del azcar y la reduccin de la
contaminacin microbiana, el concentrado estaba listo para su uso. Laessig
sugiri aadir jugos de frutas o saborizantes.
Otro concentrado de suero congelado fue desarrollado el cual, al ser diluido en
una proporcin 1:3 con gingerale, etc. Podra ser utilizado como bebida de
fiesta. El producto, del cual por lo menos la mitad del lquido era suero dulce,
era similar al concentrado de jugo de naranja y report no tener sabor a suero.
Un interesante producto tambin fue descrito por Prekopp, este producto se
llamaba Zincica, y era a base de suero de leche de oveja, el cual era calentado
hasta que las protenas coagularan, el cogulo era agitado vigorosamente de
vuelta en el lquido hasta que quedara totalmente mezclado. Luego de aadir
sal, la mezcla era consumida fra o incluso tibia.
Besserezhnov describi un proceso simple para preparar una bebida con sabor
a yogurt. Esta bebida se haca con suero dulce pasteurizado al cual se le
inoculaba un 10% de cultivos consistentes en Lactobacillus bulgaricus, L.
acidophilus, L. helveticus, L. casei, y Streptococcus thermophilus. Luego de 24
horas de incubacin, el producto era enfriado y empacado.
Bebidas a partir de suero desproteinizado
El mtodo ms popular para desproteinizar suero es mediante su
calentamiento hasta alcanzar cerca de los 90C en combinacin con la
acidificacin del lquido. Las protenas coaguladas del suero son removidas por
filtracin o centrifugacin, y el sobrenadante lquido clarificado es procesado
para la produccin de la bebida.
El cido tannico, o extractos de hoja de hierbas que contengan grandes
cantidades de taninos, o jugos de fruta natural que contengan taninos son
tambin eficientes para la precipitacin de protenas, particularmente en
conjunto con el calor. Muchas de las bebidas en base a suero se han hecho
con procedimientos similares.
Bebidas no fermentadas
Bernstein, patent un proceso en donde las protenas de suero coaguladas
por calor, eran removidas del suero acidificado por filtracin. El filtrado
clarificado report mantenerse en buenas condiciones luego de ser esterilizado.
Una patente solicitada por Mauroy describa un proceso en el cual el suero era
condensado a 2/3 de su volumen original y luego era neutralizado a pH 7 antes
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de la clarificacin por calor. El filtrado fue utilizado como una base para bebidas
suaves.
Otra patente describe una bebida la cual puede mantenerse en buen estado
durante 3 a 6 meses. El suero clarificado es endulzado con una solucin
saborizada de sucrosa que contena cido tartrico y ctrico, para luego ser
embotellado y esterilizado.
Por otro lado, una bebida llamada Detskii fue hecha aadiendo jarabe de
azcar y jugo de zanahoria al suero desproteinizado. La mezcla luego se
pasteuriz y embotell. La bebida no contena menos de 20% de slidos
totales, 15% de azcar y el pH no mayor a 4.
Bebidas fermentadas
Se denomin Rivella a una infusin de hierba de los alpes; espumosa, clara y
cristalina, tuvo su primera aparicin en Suiza en 1952. Rivella fue preparada
fermentando suero desproteinizado con bacterias cido lcticas, luego se filtra
y condensa en una proporcin de 7:1 del volumen original, se le agrega azcar
y sabores, luego se re-filtra, se diluye y se inyecta dixido de carbono luego de
que el producto sea pasteurizado y embotellado. La bebida final contiene un
9,7% de slidos totales, 0,125% de nitrgeno total y con un pH de 3,7. Veinte a
30 millones de litros son vendidos anualmente.
Bebidas proteicas
Las bebidas ricas en protenas ofrecen una posibilidad atractiva para el uso
del suero, ya que estas bebidas son muy populares y tienen bastante
aceptacin.
Estas bebidas caen en dos grupos: aquellas que son consideradas como tipo-
leche y aquellas bebidas que son similares a los refrescos.
Bebidas tipo-leche
Un ejemplo es la bebida que formul Bodmershof, en la cual se mezcl un
40% de leche cida, un 50% de suero y un 10% de jugo de fruta. Esta
preparacin fue embotellada bajo 7 N/m2 de dixido de carbono y report
mantenerse en buenas condiciones por varios meses.
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Bebidas tipo refresco
El desarrollo de nuevas tcnicas de fraccionamiento del suero, como la
ultrafiltracin, filtracin en gel, electrodilisis, o combinaciones de estos
mtodos a dado lugar a la produccin de concentrados con un alto contenido
de protena y de aislados de protena deshidratados. Dichos concentrados o
aislados son especialmente tiles a la hora de elaborar bebidas con protenas
de suero.
Hace un par de dcadas, una bebida con sabor a naranja domin el mercado
norte americano, y fue probado en Brasil. Este producto, llamado Tai, contena
un 1,5% de protena y se elabor en base a un concentrado proteico preparado
por osmosis reversa.
Holsinger y sus asociados, fortificaron las bebidas normales existentes con
aislados de protena de suero generados por ultrafiltracin seguido de filtracin
en gel, evaporacin en vaci y secado por atomizacin. Ellos demostraron que
las bebidas carbonatadas pueden ser fortificadas hasta en un 1% con protena
de suero sin que la apariencia ni el sabor se vieran afectados, eso s, cuando
las protenas no estn denaturadas. Estos aislados de protena tambin
pueden ser utilizados para fortificar los populares tnicos tipo ade. La
comercializacin a gran escala depender de los costos de concentracin de la
protena no denaturada.
El uso de suero de leche en confitera
Debido a que existen muchos productos en este rubro, a continuacin se
mostrar un cuadro resumen, con las principales aplicaciones del suero de
leche, ya sea entero, como el uso de sus componentes, en este caso, protenas
y lactosa.
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CUADRO 1. Niveles de uso recomendados para las protenas de suero en productos de confitera.
Nivel de uso recomendado Producto Suero
dulce Suero desmin
WPC34 WPC80 WPI90 Lactosa Beneficio esperado
Chocolate de leche (1)
- 0-5% 0-5% - - 3-7% Costo beneficio
Desarrollo de sabor
Mejora en el color
Recubrimientos compuestos (1)
- 0-20% 0-20% - - 3-7% Funciona- lidad
Costo beneficio
Desarrollo sabor y color
Caramelo (1) Duro Moldeable Fluido
0-4% 0-2% 0-2%
0-4% 0-2% 0-2%
0-7% 0-5% 0-5%
- - - Modifica- cin de la textura
Costo beneficio
Desarrollo de sabor y color
Turrn - - 0-1% - 0-3% - Costo beneficio
Mejor textura, calidad y vida media
Dulce de leche (2) - 0-5% 0-5% - - - Funciona- lidad
Costo beneficio
Mejor color y sabor
Barras nutritivas (1) - - 0-20% 0-35% - Calidad nutricional
Funciona- lidad
(1) % en formula final (2) % de slidos totales sin grasa
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Uso del suero en productos farmacuticos
Uno de los componentes ms abundantes en el suero es la lactosa. La
lactosa dadas sus caractersticas fsico-qumicas sirve como un buen
excipiente en el rea farmacutica. Esto quiere decir, que la lactosa puede ser
utilizada para el recubrimiento de frmacos.
Jarabe de lactosa de suero hidrolizada
Un rea que ha recibido un gran inters en ser investigado (pero con un xito
comercial muy precario) es el uso del suero para producir jarabes de lactosa
hidrolizada.
Desdoblando la molcula de lactosa en glucosa y galactosa, ya sea con
lactasa libre o inmovilizada, se espera solucionar el principal problema del
suero, que es, su poca utilizacin en cuanto a alimentos se refiere, como as
tambin aadir valor agregado a la materia prima de fermentacin en
comparacin al suero no hidrolizado. Con una hidrlisis parcial de la lactosa,
los problemas de cristalizacin de sta en los alimentos seran mucho
menores. En algunas aplicaciones, como al hacer pan, la lactosa hidrolizada
produce un producto ms deseable en comparacin con la sucrosa. Con un
sabor doblemente ms dulce que la lactosa, el jarabe de lactosa hidrolizada es
un endulzante bajo en caloras. Los humanos y animales intolerantes a la
lactosa podran consumir este jarabe sin ningn problema. Los
microorganismos que no pueden fermentar la lactosa podran fermentar la
lactosa hidrolizada, permitiendo as, generar una amplia variedad de productos.
Fermentacin del suero
En la tabla 6 se sealan las fermentaciones que pueden ser realizadas por
distintos microorganismos, ya sea en el suero o en el permeato de suero (sin
protenas) y los productos que se pueden obtener debido a estas
fermentaciones.
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TABLA 6. Productos obtenidos al fermentar componentes del suero de leche.
Producto Organismo Medio Protena unicelular Kluyveromyces fragilis,
Rhodopseudomonas spha- eroides/Bacillus megaterium Kluyveromyces marxianus Candida pseudotropicalis
Permeato suero dulce
Permeato suero cido Suero + extracto levadura
Alcohol K. fragilis K.marxianus
Permeato de suero de queso cottage Permeato de suero cido
Levadura de panadera Saccharomyces thermophilus y cerevisiae
Permeato de suero dulce + licor de maz
cido lctico Lactobacillus helveticus, delbrueckii. Bacterias homolaticas
Permeato de suero cido + extracto levadura
cido actico
Propionato
Streptococcus lactis ssp. lactis Clostridium formicoacet. Propionibacterium acidipropionici
Permeato de suero + Extracto de levadura
Permeato de suero
Polisacridos Propionibacterium sp. Suero dulce suplementado Aceite Apiotrichum curvatum
Candida curvata Permeato de suero
Enzimas Aspergillus niger Lactosa B-galactosidasa Candida pseudotropicalis Suero + extracto levadura Acetona-butanol Clostridium acetobutylicum Permeato de suero +
extracto levadura Lisina Escherichia coli mutante Suero Vitamina B12 Propionibacterium sp.
Propionibacterium shermanii
Suero cido
cido ctrico A. Niger Permeato de suero cido L-ascrbico Candida norvegensis
mutante Permeato suero dulce
Glicerol K. fragilis K. marxianus
Permeato de suero
Antocianinas Ajuga reptans Permeato de suero suplementado
Insecticidas Bacillus thuringensis Suero dulce Goma Xanthan Xanthomonas campestris Permeato de suero
hidrolizado y extracto lev.
Si bien existen muchos productos en la tabla, los que poseen mayor potencial
comercial, son el alcohol y el cido lctico. El alcohol, como ya se sabe es un
buen combustible (bioetanol). Sin embargo, hay que tener en cuenta los costos
asociados a la produccin de este, ya que, el bioetanol tiene un 99,9% de
pureza por esta razn se debe invertir mucho en equipos de destilacin normal
y azeotrpica. An as, este combustible emite menos contaminantes al ser
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consumido y por lo tanto posee un potencial muy grande como fuente de
energa renovable.
Por otro lado, est la produccin de cido lctico, este cido al pasar por
reacciones de polimerizacin genera un polmero biodegradable, el cido
polilctico, el cual puede ser utilizado para la elaboracin de plsticos
ecolgicos.
El suero y la produccin de metano
El suero al poseer una gran cantidad de materia orgnica, puede ser utilizado
para la produccin de metano. El metano es un gas natural, el cual, puede ser
utilizado para la generacin de energa, ya sea calrica por la misma
combustin de este o elctrica mediante generadores que utilicen este gas. Los
principales factores que influyen en la generacin de metano por parte de los
organismos metanognicos en cualquier tipo de sustrato son la temperatura, el
pH y la cantidad de oxgeno presente. La metanognesis ocurre en un
ambiente anaerbico, por lo tanto hay que cuidar que en esta etapa exista la
menor cantidad de oxgeno presente en la reaccin. Por otro lado, debido a que
existe un consorcio de microorganismos degradando la materia orgnica, la
temperatura ideal del proceso estara situada entre los 25 a 50 C. Se sabe que
a mayor temperatura, aumenta la velocidad de produccin de metano, bajando
los tiempos de retencin. Por otro lado, todo este proceso puede dividirse en
dos etapas, la etapa cida, y la metanognica. De acuerdo a esto, pueden
disearse bioreactores de una o ms etapas.
Estudios en Turqua (ao 1999) lograron un rendimiento de 0.55 m3 de
biogs por Kg de Demanda qumica de oxgeno (DQO) removida, en un
bioreactor de 2 etapas. En esa instancia, ellos contaban con un suero que
posea 20 gr de DQO/litro de suero. Por lo tanto 100 litros de ese suero
generaran 1,1 m3 de biogs.
Fraccionamiento de los componentes del suero
En vista de todos los usos que pueden darse al suero de leche, es de suma
importancia conocer los procesos llevados a cabo para poder separar cada uno
de los componentes de este lquido y poder darles el uso apropiado.
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A continuacin en el esquema nmero 1 se pueden observar las alternativas
en el procesamiento del suero. Dichos procesos sern explicados con mayor
detalle en las pginas siguientes.
Esquema 1: Alternativas en el procesamiento del suero.
Diferentes tratamientos del suero
El suero debe ser procesado tan pronto como sea posible despus de su
recogida, ya que su temperatura y composicin promueven el crecimiento de
bacterias.
Si no es as, el suero debe enfriarse rpidamente hasta unos 5C para
detener eventualmente el crecimiento bacteriano.
Recuperacin de finos de casena y separacin de grasa
En el suero siempre se encuentran presentes finas partculas de casena.
Estas tienen un efecto adverso en el proceso de separacin de la grasa, por
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eso deben ser separadas en primer lugar. Para ello, se utilizan diversos tipos
de dispositivos, tales como ciclones, separadoras centrfugas, o filtros rotativos.
En cuanto a la recuperacin de la grasa se utilizan separadoras centrfugas,
cuyo principio de separacin radica en la diferencia de densidades entre la fase
orgnica (grasa) y la fase acuosa (el resto del suero sin finos de casena), al
ser menos densa la grasa, al ser centrifugada se va depositando en la parte
superior de la solucin para luego ser descargada.
Los finos de casena a menudo se prensan de la misma manera que el queso,
tras lo cual se pueden utilizar en queso fundido y, tras un perodo de
maduracin, tambin en coccin.
La nata de suero, a menudo con un contenido de grasa del 25-30%, puede
ser reutilizada en la fabricacin de queso para la normalizacin de la leche para
queso. Esto permite que se utilice la correspondiente cantidad de nata fresca
en productos especiales a base de nata.
En la figura 1 se muestra el proceso de separacin de finos y grasa del suero
de leche.
Figura 1. Recuperacin de finos de casena y nata del suero.
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Concentracin del suero
La concentracin del suero se realiza a vaco en un evaporador de pelcula
descendente con dos o ms efectos. Desde mediados de los aos 70 se han
venido utilizando evaporadores de hasta 7 efectos, con el objetivo de de
compensar el aumento en los costos energticos. En la mayor parte de los
evaporadores tambin se han introducido los sistemas de compresin trmica y
mecnica del vapor para reducir an ms los costos de evaporacin.
En muchas industrias se han instalado plantas de smosis reversa (o inversa)
de diseo tubular para efectuar una preconcentracin antes de que el suero se
devuelva a las granjas o se enve a un evaporador donde se realizara la
concentracin final.
Despus de alcanzar un contenido en slidos totales del 45-60%, el
concentrado se enfra rpidamente hasta unos 30C en un intercambiador de
calor de placas, y se pasa a un depsito encamisado (con tres camisas) para
su posterior enfriamiento a 15-20C acompaado de una constante agitacin.
Dicha agitacin debe continuar durante 6-8 horas con el objetivo de obtener
cristales de las menores dimensiones posibles, que pueda dar lugar a un
producto no higroscpico (que no absorba agua) cuando se seque por
atomizacin.
El suero concentrado es una solucin sobresaturada de lactosa y, bajo ciertas
condiciones de temperatura y concentracin, la lactosa puede algunas veces
cristalizar antes de que el suero abandone el evaporador. Con concentraciones
de superiores al 65% de slidos totales, el producto puede volverse tan viscoso
que no pueda fluir.
Secado del suero
Bsicamente, el suero se seca de la misma forma que la leche, es decir, en
secadores de tambor o atomizadores.
La utilizacin de secadores de tambor presenta un problema: es difcil de
rascar la capa de suero seco que se forma sobre la superficie de dicho tambor.
Por ello, se procede a mezclar antes del secado, el suero con salvado de trigo
o centeno para facilitar el rascado del producto seco.
En la actualidad, el mtodo ms utilizado para el secado del suero es la
atomizacin. Antes de ser secado, el concentrado de suero se suele someter a
un tratamiento trmico, tal como se ha indicado anteriormente, con el fin de
formar pequeos cristales de lactosa, lo que hace que se obtenga un producto
no higroscpico, que no tiene tendencia a formar grumos cuando absorbe
humedad.
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El suero cido, es difcil de secar debido a su alto contenido en cido lctico.
Tiene tendencia a formar grumos y aglomerados en el atomizador. Para facilitar
el secado de este tipo de suero se puede proceder a su neutralizacin o a la
adicin de productos tales como leche desnatada y productos derivados de los
cereales, aunque este tipo de suero no se procesa actualmente.
Recuperacin de protenas
Las protenas del suero de leche se aislaban originalmente por medio del uso
de distintas tcnicas de precipitacin, pero actualmente se utilizan los procesos
de separacin por membranas y procesos cromatogrficos, adems de las
tcnicas de precipitacin y formacin de complejos. El proceso ms
extensamente utilizado en la separacin de las protenas del suero es la
desnaturalizacin por calor. La protena precipitada a causa de este proceso es
o bien insoluble o escasamente soluble dependiendo de las condiciones que
prevalecen durante la desnaturalizacin. Se denominan a estas protenas de
suero precipitadas por calor PSPC o centriwhey.
Frink y Kessler (1988) indicaron que se puede alcanzar una proporcin
mxima de desnaturalizacin de protena de suero del 90% para todas las
fracciones desnaturalizables. La fraccin peptona proteosa, que conforma el
10% de las protenas del suero, se considera no desnaturalizable.
Las protenas propias del suero, como constituyentes del suero en polvo, se
pueden producir fcilmente mediante un secado cuidadoso del suero. Debido a
su desfavorable composicin, estas protenas tienen slo una aplicacin
limitada en alimentos (slo tienen un 11% de protena y un alto contenido de
lactosa y cenizas). Por lo anterior, se ha desarrollado el asilamiento de las
protenas de suero. Estas protenas obtenidas por separacin con membranas
o intercambio inico tienen unas buenas propiedades funcionales, solubilidad,
formacin de espuma, formacin de emulsiones y gelificacin.
Recuperacin de protenas por medio de la ultrafiltracin
(UF)
Los concentrados de protenas de suero tienen un muy buen perfil de
aminocidos con altas proporciones de lisina y cisterna asimilable.
Los concentrados de seroprotenas se presentan como polvo fabricado
mediante el secado del retentato proveniente de la ultrafiltracin del suero.
Estos concentrados se describen en trminos de su contenido en protena, %
de protena sobre materia seca, oscilando entre un 35-85%. Para fabricar un
producto con un 35% de protena, el suero lquido se concentra (al pasar por el
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sistema de ultrafiltracin) unas 6 veces hasta un contenido de slidos totales
aproximadamente del 9%.
En la concentracin se retiene la mayora de las protenas puras,
normalmente sobre el 99%, junto con casi el 100% de la grasa. La
concentracin de lactosa, nitrgeno no proteico (NNP) y cenizas son las
mismas en el retentato y en el permeato, como en el suero inicial., aunque
parece que tiene lugar una ligera retencin de estos componentes. Las cifras
de retencin global, sin embargo dependen mucho de:
. El tipo de membrana (tamao de poro, y material)
. El caudal
. El carcter del alimento (prediluido con agua, preconcentrado tras
desmineralizacin, etc.)
En la tabla nmero 7 se puede observar la composicin del lactosuero, del
retentato y el permeato obtenidos en el proceso de ultrafiltracin para la
obtencin de un concentrado proteico con un 35% de protenas.
TABLA 7. Balance de masas en un proceso de ultrafiltracin de suero.
Componente Peso en 100 Kg de
suero Peso en 17 Kg de
retentato Peso en 83 Kg de
permeato
Kg % Kg % Kg %
Protena 0,55 0,55 0,55 3,24 0 0
Lactosa 4,80 4,80 0,82 4,82 3,98 4,80
Cenizas 0,80 0,80 0,14 0,82 0,66 0,80
NNP 0,18 0,18 0,03 0,18 0,15 0,18
Grasa 0,03 0,03 0,03 0,18 0 0
Masa seca total
6,36 6,36 1,57 9,24 4,79 5,78
Por otro lado, para obtener un concentrado con un 85% de protena, el suero
lquido se concentra primero unas 20-30 veces mediante ultrafiltracin hasta un
contenido de slidos de aproximadamente 25%. Este valor se considera como
el mximo para una operacin econmica. Es entonces necesario diafiltrar el
concentrado para eliminar ms lactosa y cenizas y aumentar la concentracin
de protena con relacin a la materia seca total. La diafiltracin es un proceso
en el que el agua se aade al alimento conforme se realiza la filtracin con el
fin de lavar los componentes de bajo peso molecular que pasarn a travs de
la membrana, bsicamente lactosa y sales minerales.
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En la figura 2 se muestra una lnea de proceso para la fabricacin de protena
en polvo utilizando la UF. Aproximadamente el 95% del suero se recoge como
permeato, de forma que se pueden obtener en el producto seco
concentraciones de protenas tan altas como 80-85% (calculadas sobre
contenido de masa seca)
Figura 2. Lnea de proceso para fabricar protena en polvo utilizando UF.
De acuerdo al tipo de proceso por el cual es sometido el suero, el proceso de
ultrafiltracin puede generar distintos tipos de concentrado proteico. En la tabla
8 se puede observar la composicin en % de algunos concentrados de protena
de suero.
TABLA 8. Composicin de algunos concentrados proteicos de suero.
Producto 1 2 3 4 Protena en
materia seca 35 50 65 80
Humedad 4,6 4,3 4,2 4,0 Protena cruda 36,2 52,1 63,0 81,0
Protena 29,7 40,9 59,4 75,0 Lactosa 46,5 30,9 21,1 3,5 Grasa 2,1 3,7 5,6 7,2
Cenizas 7,8 6,4 3,9 3,1 cido lctico 2,8 2,6 2,2 1,2
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Especificacin del producto:
1. Sustituto de leche desnatada, 35% de protena en materia seca
2. Suplemento proteico para otros alimentos, 50% de protena en materia
seca
3. Lmite prctico de protena obtenida slo mediante ultrafiltracin, 65% de
protena en materia seca
4. Producto de ultrafiltracin ms diafiltracin, 80% de protena en materia
seca.
Desengrasado del concentrado de protenas de suero
El concentrado de protenas de suero con grasa en polvo, conteniendo un 80-
95% de protena sobre materia seca, es una opcin muy interesante para
algunas aplicaciones. Por ejemplo, para reemplazar la clara de huevo en
productos batidos, tales como merengues, y como ingrediente en distintos
alimentos y bebidas de frutas (visto en pginas anteriores).
El tratamiento del retentato de suero a partir de una planta de UF en una
planta de microfiltracin (MF) puede reducir el contenido de grasa del
concentrado en polvo desde el 7,2% hasta menos del 0,4%. La microfiltracin
tambin concentra las membranas de los glbulos de grasa y la mayora de las
bacterias en el retentato de MF, que se recoge y se elimina de forma separada.
El permeato microfiltrado, desengrasado se enva a una segunda planta de UF
para una posterior concentracin.
Esta etapa tambin incluye diafiltracin.
Recuperacin de las protenas desnaturalizadas del suero
De forma general, se puede decir que las protenas del suero no pueden ser
precipitadas por el cuajo o por cidos. Sin embargo, es posible precipitar dichas
protenas con cidos si primero se desnaturalizan por calor. El proceso se
divide en dos etapas:
- Precipitacin (desnaturalizacin) de las protenas por medio de una
combinacin de tratamiento trmico y el ajuste de pH.
- Concentracin de las protenas por separacin centrfuga.
Las protenas desnaturalizadas del suero pueden mezclarse con leche
destinada a la elaboracin de quesos antes de la aplicacin del cuajo; son
entonces retenidas en la estructura formada por las molculas de casena
durante la coagulacin. Este descubrimiento hizo que se realizaran intensos
esfuerzos con el objeto de encontrar un mtodo de precipitacin y separacin
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de las protenas del suero, as como una tcnica para optimizar el rendimiento,
conservando las caractersticas del queso en lo referente a aroma y textura.
En la figura nmero se muestra el proceso llevado a cabo para la recuperacin
de protenas de suero dsnaturalizadas.
Figura 3. Recuperacin de protenas de suero por desnaturalizacin
Como se puede observar en la figura, despus de un ajuste del pH, el suero
se bombea a travs de un depsito intermedio hasta un intercambiador de calor
de placas donde se calienta de forma generativa. La temperatura del suero
aumenta hasta unos 90-95C por medio de inyeccin directa de vapor antes de
su paso a una seccin tubular de mantenimiento con un tiempo de
mantenimiento de 3-4 minutos. Durante esta etapa, se introduce cido en el
suero para reducir el valor de su pH. El cido utilizado puede ser orgnico o
inorgnico (por ejemplo cido lctico o cido clorhdrico de grado alimenticio),
segn se estipule.
Aquellas protenas que pueden ser, y han sido, modificadas por el calor
precipitan en unos 60 segundos en la seccin tubular de mantenimiento.
Despus de un enfriamiento regenerativo a unos 40C, las protenas
precipitadas se separan de la fase lquida en una centrfuga clarificadora de
eyeccin de slidos. La mquina descarga las protenas acumuladas a
intervalos de unos 3 minutos en la forma de un concentrado a 12-15% en
slidos del cual un 70% de estos es protena pura. Con este mtodo, se
consigue una recuperacin de protenas coagulables del 90-95%.
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Aislamiento cromatogrfico de lactoperoxidasa y
lactoferrina
En general, el uso de los agentes bioactivos es de gran inters en los
productos como alimentos infantiles, alimentos sanos, cremas para la piel y
pasta de dientes. Ejemplos de tales componentes son las protenas bioactivas
lactoperoxidasa (LP) y lactoferrina (LF) que se presentan como componentes
minoritarios en el suero, normalmente del orden de 20 mg/L de LP y 35 mg/L
de LF. La Swedish Dairies Association ha desarrollado un proceso patentado
basado en la cromatografa para el aislamiento de estas protenas a partir de
suero de fabricacin de queso a escala industrial.
El principio bsico sobre el que se desarroll el proceso es el hecho de que
tanto la LP como la LF tienen puntos isoelctricos en la zona alcalina de pH,
9,0-9,5, lo que significa que estas protenas estn cargadas positivamente a pH
normal del suero dulce, mientras que el resto de las protenas del suero, como
la beta lactoglobulina, alfa lactoalbmina y la albmina de suero bovino estn
cargadas negativamente en el mismo rango de pH. Un proceso bsicamente
deseable para el aislamiento de LP y LF ser entonces hacer pasar el suero
por resinas de intercambio de cationes diseadas especialmente para la
adsorcin selectiva. Las molculas de LP y LF se fijarn a los grupos
funcionales cargados negativamente del intercambiador de cationes por
interaccin de carga, dando lugar a la fijacin de estas molculas en la resina
de intercambio inico, mientras que las otras protenas del lactosuero pasan
debido a su carga negativa.
Para hacer industrialmente viable el proceso, se han de satisfacer algunos
criterios bsicos. Uno de ellos es la necesidad de suero libre de partculas,
para mantener un caudal elevado durante la fase de carga, ya que tienen que
pasar grandes volmenes de suero por la resina de intercambio inico para
conseguir la saturacin. La microfiltracin de flujo cruzado con un tamao de
poro de 1,4mm operada bajo una presin transmembranar uniforme (PTU) ha
probado ser una tcnica adecuada para conseguir un suero libre de partculas.
Se mantiene fcilmente un flujo estable de 1200-1500 L/m2h durante 15-16
horas. Este tipo de pretratamiento del suero evita el aumento progresivo
posterior de presin sobre la columna de intercambio inico.
La resina de intercambio inico tiene una capacidad de adsorber 40-45 gramos
de LP y LF por litro de resina antes de que ocurra la colmatacin. Con un
volumen de lecho de resina de 100 litos se pueden tratar unos 100.000 litros de
suero por ciclo.
Con la eleccin apropiada de las condiciones de elusin de las protenas
bioactivas adsorbidas sobre la columna es posible obtener fracciones muy
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puras de LP y LF. En este paso se utilizan soluciones salinas de diferente
concentracin.
Las protenas en el eluyente se presentan en una forma dbilmente
concentrada, del orden del 1% en peso. De esta manera, el paso de
intercambio inico concentra la LP y LF por un factor de casi 500 si se compara
con el suero inicial. El posterior procesado del eluyente mediante UF y
diafiltracin da lugar a un producto de protena muy puro, con una pureza de
aproximadamente el 95%. Finalmente, tras una filtracin esterilizante en una
planta de MF de flujo cruzado con poros de 0,1-02 micrmetros, los
concentrados de protena son secados por a
