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PUBLICACIÓN MISCELÁNEA N° 76 ISSN 0325-9129 - JUNIO 1996

Importancia Estratégica de la Fracción Proteica de la Leche

I N lA ESTACiÓN EXPERIMENTAL AGROPECUARIA RAFAELA Centro Regional Santa Fe

IMPORTANCIA ESTRATEGICA DE LA FRACCION PROTEICA DE LA LECHE

Autor: Ing. Agr. Miguel Taverna.

Técnico de Estación Experimental Agropecuaria Rafaela.

PUBLICACION MISCELANEA N° 76

INTA República Argentina

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Estación Experimental Agropecuaria Rafaela

Junio 1996

1.- Introducción

La fracción proteica es un componente de la leche de creciente interés científico, industrial y comercial. En nuestro país constituye un tema de reciente interés de los productores y profesionales del sector debido a que la mayoría de las empresas lácteas aplican o están por implementar sistemas de pago donde se adiciona, a la tradicional remuneración por la materia grasa, el de la proteína.

El objetivo de esta publicación es analizar la importancia actual y potencial de la fracción proteica de la leche dentro de un contexto internacional y de orientación productiva regional. La última parte del trabajo se destina a discutir las restricciones y posibilidades de adaptación de la producción primaria frente a distintos escenarios de calificación de la leche.

2.- Importancia estratégica de la fracción proteica de la leche.

2.1.'- La leche como materia prima industrial.

Si bien existe una tendencia a considerar la leche como un producto (posiblemente por su forma de comercialización inicial como fluída), la realidad actual del sector lechero mundial muestra fundamen­talmente que el mercado de la leche es un mercado de productos lácteos donde las materias primas (grasa butirosa, proteína, lactosa, sales, etc.) son utilizadas en proporciones variables en la fabricación de distintos productos y valorizadas de forma diferente por las empresas. Como el mercado establece las preferencias y los precios, los constituyentes de la leche toman, consecuentemente, un valor comercial distinto.

Históricamente, el instrumental analítico sólo permitió aislar, con relativa rapidez, un solo componente puro de la leche: la materia grasa. Su concentración fue entonces utilizada como único parámetro para definir su composición, y por lo tanto, su valor económico. Los importantes avances en la tecnología analítica, la reducción del consumo de grasas animales dentro de la dieta de la población, sumado a los conocimientos cada vez más precisos de las propiedades y usos alternativos de los distintos componen­tes de la leche, modificaron profundamente esta apreciación.

Actualmente, existe coincidencia en cuanto a que los elementos de mayor valor tecnológico actual y que presentan, por otra parte, una importancia estratégica futura, se encuentran en la fracción descremada de la leche (proteínas, vitaminas, sales minerales, enzimas, etc.), conocida como sólidos no grasos.

Esta afirmación puede objetivamente demostrarse por el valor económico relativo que los principales países productores y exportadores de leche le otorgan a esta fracción con respecto a la grasa (Cuadro 1)

Cuadro 1: Comparación internacional del valor económico de la grasa butirosa de la leche en rela-ción a los sólidos no grasos de la misma. El valor de cada fracción esta expresado como pOlrcelntal·e del valor total.

Australia Canadá C.E. Nueva Zelanda USA Promedio mundial

Fuente: Williams y Jachnik (1991).

3

32/68 46/54 45/55 36/64 36/64

·35/65

Teniendo en cuenta que el costo de la materia prima representa, según el producto elaborado, entre el 60 y 80% del costo total, la falta de una correcta adecuación del precio de estos componentes a las orien­taciones del mercado puede tener implicancias negativas sobre la competitividad de las empresas o del sector en su conjunto. Por este motivo, en muchos países, la "validez" económica de esta relación constituye un elemento continuamente cuestionado y debatido entre las partes interesadas. En este sentido, distintas fuentes de opinión pronostican una proyección hacia un mayor peso relativo de los componentes no grasos (Taverna, 1994).

Otro de los aspectos importantes a considerar en el análisis es la relación del concepto de calidad de leche respecto al tipo de fabricación industrial a la cual se destina la materia prima. Por este motivo, esta interpretación se realizará dentro de un contexto de orientación productiva regional.

2.2.- Destino industrial de la producción de la Cuenca Lechera Central de la Argentina.

Por ubicarse lejos de los grandes centros de consumo, la Cuenca Lechera Central Santafesina destina fundamentalmente su materia prima hacia la fabricación de productos concentrados en leche (Cuadro 2) Considerando los importantes incrementos anuales en producción y su destino potencial hacia los mer­cados externos (donde el comercio se realiza mayoritariamente a través de leche en polvo y quesos), puede inferirse que esta orientación productiva resulte aún más marcada en el futuro.

Cuadro 2 . Destino industrial de la producción de leche de la provincia de Santa Fe.

Quesos 60,9

Leche en polvo 20,9

Leche'fluida 5,5

Dulce de leche .2,9

Varios 9,8

Fuente: Consejo Provincial de Lecheria de la Provincia de Santa Fe, (1994).

. Esta caracterización permite demostrar claramente la importancia de la fabricación de quesos y, en menor medida, la de leche en polvo dentro del total industrializado (más del 80% de la leche). Conse­cuentemente, una adecuada aptitud tecnológica para su transformación en estos dos productos aparece como un requisito prioritario. Los factores que condicionan esta propiedad en la elaboración de quesos son desarrollados a continuación.

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2.3- Factores que determinan la aptitud quesera de la leche.

La "aptitud quesera" de la leche es un concepto complejo que trata de reflejar, al mismo tiempo, la eficiencia con la cual la misma puede ser transformada en quesos (rendimiento técnico y/o económico) y la aptitud para obtener un producto de óptimas características organolépticas e higiénicas.

Las etapas básicas que se complementan para la obtención de un queso son las siguientes: la coagulación de la leche, el desuerado y la maduración enzimática. El rendimiento de esta transformación depende, en gran medida, de las dos primeras etapas, expresándose habitualmente, por la cantidad de queso obtenido por unidad de leche (en general, 1001 ó 100 Kg.).

El producto final de la coagulación es la formación de la cuajada. De las proteínas de la leche, solo la fracción caseínica está implicada en este proceso. La cuajada está constituida por una malla que contie­ne en su interior los glóbulos de materia grasa y una parte del agua y elementos disueltos en ella. El rendimiento quesero depende de la calidad de esta estructura y de la cantidad de los distintos constitu­yentes de la leche que se recuperen.

En la literatura internacional se proponen numerosas fórmulas para prever el rendimiento de una fabri­cación de quesos a partir de la composición de la leche. Un ejemplo de este tipo de fórmula es la desarrollada por Maubois y Mocquot (1971) (denominada modelo "de esponja"):

(CCL x 10) (200 - 3s) R = ---------

200(SS - g) - 2s(100-g)

siendo, R= peso de queso por 100 kg. de leche, CCL= concentración de caseína de la leche (gr. por 1000 gr.), s= sólidos en el lacto suero incluido en el queso (g por 100 gr. de lacto suero ), g= cantidad de materia grasa por 100 gr. de queso y SS= sólidos del que~o (gr. por 100 gr.).

Otra categoría de predicciones se fundamenta en ecuaciones estadísticas establecidas experimentalmen­te para cada tipo de producto. La mayor parte de estas fórmulas surgen de una combinación lineal de la composición de la leche y el rendimiento. Estas permiten explicar hasta el 80% de su variación y resaltan la importancia de la materia grasa y, fundamentalmente, de la caseína sobre este criterio de eficiencia (Colin et al, 1992). Tratando de cuantificar 10 expresado, un gramo adicional de proteína en 100 Kg. de leche permite incrementar el rendimiento en 170 a 200 gr. de quesos de pasta dura.

Los trabajos realizados en los últimos veinte años contribuyeron además a una mejor comprensión de la relación entre la composición fisico-química de la leche y su aptitud a la coagulación (cinética de coagu­lación, características rheológicas). Así por ejemplo, Lenoir y Schneid (1987) demostraron que la con­centración de caseína es el factor determinante de estas propiedades. El coeficiente de correlación ob­servado entre esta proteína y la firmeza del coágulo, y la velocidad de coagulación, se sitúan dentro de un rango de 0,5-0,9 y 0,3-0,8, respectivamente (Cuadro 3).

5

Cuadro 3. Coeficientes de correlación relevados en la literatura entre la concentración de caseína y la aptitud tecnológica de la leche para la fabricación de quesos.

0,33 0,34 0,54 0,80

0,48 0,52 0,71 0,72 0,93

0,67

0,82 ***

- 0,65 ** 1 2

-0,63 ** 3 4

- 0,77 * 5

* Aptitud al desuerado definido por el tiempo necesario para obtener una cierta cantidad de lactosuero después del corte.

* * Aptitud al desuerado definido por el peso del lactosuero liberado después de centrifugar la cuajada.

*** Rendimiento definido por el peso de la coajada obtenida después de su centrifugación.

1 = Remeuf et al, 1991; 2 = Tervala y Antila, 1985; 3 = Remeuf et al, 1989; 4 = Vertes et al, 1989; 5 = Storry et al, 1983.

Paralelamente, la mejor aptitud de la leche asociada a una mayor concentración de caseína repercute también sobre la calidad final del queso. Por ejemplo, Kerjean (1988) demostró que la cantidad de quesos tipo Ernmental con una calificación superior (A + B)* se reduce en un 10% cuando la concen­tración de proteína de la leche desciende por debajo de los 30 gramos por litro. Similar tendencia registraron Chapman y Burnnett (1972) en la fabricación de Cheddar. Mietton (1993) ilustró esta rela­ción (concentración de proteína y calidad del queso) en un estudio que involucró la totalidad de la fabricación francesa durante un año consecutivo (gráfico 1).

% de quesos de calidad superior (A+B) 30 ~----~------------------~------~--~-------------.

20 ................................................................................................................................................................... ··········1

10 l·············,······································· ..........................................................................................•.....

o

-10

-20

-30L---------------------------~------------------~ 30 31 32 33 34

proteínas totales en leche (gr/l)

Gráfico 1. Relación entre la concentración de porcentaje de proteína de la leche y el porcentaje de quesos Ernmental con la clasifica ción superior de calidad (A+B).

* Sistema de calificación de quesos en el que intervienen criterios objetivos (análisis de laboratorio) y subjetivos (degustación). Las

notas A y B corresponden a la máxima calificación.

6

..

Se observa claramente un punto de inflexión cuando la leche contiene 31 gr./l de proteínas. Por encima de este valor se incrementa el porcentaje de quesos con la máxima calificación, por debajo, se desmejora la misma.

El conjunto de argumentos expuestos pone de manifiesto la importancia de la producción y concentra';' ción de la caseína en la fabricación de quesos. Referido a este último aspecto se debería agregar que los procesos industriales de fabricación con un cierto grado de automatización imponen una concentración mínima y estable de la proteína (aproximadamente 30 gr./l) para garantizar la eficiencia y continuidad del proceso (KeIjean, 1988).

3.- Aplicaciones actuales y futuras de la fracción nitrogenada de la leche.

Si bien el principal destino de los componentes de la leche seguirá siendo la alimentación, la aparición de nuevos procesos tecnológicos, identificados genéricamente bajo el nombre de "cracking de la leche", amplía la utilización de ciertos constituyentes (principalmente las proteínas) en numerosos rubros indus-triales (Cuadro 4,5 Y 6). .

Cuadro 4. Propiedades y aplicaciones de las proteínas de la leche. Rubro alimentación.

galletitas y fluidez de la pasta - concentrado de cereales textura proteínas del helados aroma y gusto lactosuero (CPL) chocolatería color - proteínas totales panificación retención de agua - caseínas fiambres consistencia - caseinatos sopas granulometría - coprecipitados salsas anti-oxidación hamburguesas estabilidad quesos homogeneización de aromas mantecas emulsificación licores retención de agua sodas adhesión nutrición tera-péutica. Dietética infantil CPL desmineralizada

CPL hidrolisado CPL

Fuente: CIDIL, 1992.

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Cuadro 5. Propiedades y aplicaciones de las proteínas de la leche. Rubro cosmetología e higiene bucal.

crema de leche anti-envejecimiento lactoferrina leche acneica piel lactoferrina,

lactoperoxidasa

leche hidratante hidratación péptidos y caseína

dentífrico acción bactericida lactoferrina, lactoperoxidasa

goma de mascar anti-microbiana lactoperoxidasa lactoferrina

spray buco-dental acción sobre la 1actoferrina placa dental lactoperoxidasa

Cuadro 6. Propiedades y aplicaciones de las proteínas de la leche. Rubro efecto terapéutico en desarrollo.

inmunoglobulinas

lactoferrina

lactoperoxidasa

fosfopéptidos caseína beta seg 1-25 caseína alfa s seg 63-68

caseína beta seg 63-74

caseína kapa

caseína beta seg 177-183 caseína alfa péptidos obtenidos de alfa-lactoalbtunina

caseína seg 60-66 exosfinas

caseína alfa s alfa-lactoalbúmina beta-Iactoglobulina

alfa-Iactoalbúmina beta-caseínas seg 60-66 exorfinas

Fuente:CIDIL, 1992.

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anti-bacteriano tratamientos temeros lactantes.

transferencia de hierro efecto anti-inflamatorio efecto anti-anérnico

anti-microbiano

asimilación reforzada de calcio

estimulación defensas inmunológicas

anti-trombótica

tratamiento de hipertensión arterial

regulación del apetito

propiedades morfinogénicas

regulación del sueño

. regulación metabolismo

Distintas fuentes de opinión prevén que esta diversificación, al margen de posibilitar un mayor valor agregado, permitirá incrementar el comercio de lácteos en un lOa 15% (Maubois et al; 1989). Estos valores resultan sumamente significativos teniendo en cuenta la relativa saturación del mercado de lác­teos existente en países con alto poder adquisitivo.

Una situación inversa se presenta con la materia grasa de la leche. La competencia con otras grasas de sustitución que presentan similares propiedades y usos, será muy importante en los próximos años (Slimgel, N-Lite, por ejemplo). Por este motivo resultará dificultoso mantener las diferencias de pre­cios, como las actualmente vigentes, entre la grasa de la leche y las de sustitución.

4.- El productor lechero y la concentración de la proteína en la leche.

El énfasis con que se enumeran las implicancias técnicas y económicas de la proteína a nivel industrial y comercial, se contrapone con un número importante de restricciones biológicas que tienen los produc­tores para modificar la composición de la leche. En esta última parte del trabajo se puntualizan algunas de estas dificultades y se discuten las estrategias alternativas para responder a esta problemática.

Los factores que conducen a una modificación de la composición química de la leche, en particular la materia grasa y la proteína, son relativamente conocidos (gráfico 2). Algunos se relacionan directamen­te con el animal (genética, estado fisiológico, etc.) mientras que otros se los asocia al "ambiente" (ali­mentación, estación del año, duración del día, manejo, etc.).

genética

estado lactancia

nutrición

duración día

(fotoperíodo)

sanidad

estación del año

número lactancia]

porcentaje de

proteína

Gráfico 2. Factores que modifican el porcentaje de proteína de la leche dentro de una misma raza.

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En la práctica, ciertos factores resultan poco o nada modificables por el productor (estado fisiológico, estación del año, etc), mientras que otros, como la genética, la alimentación, la sanidad, etc., pueden ser manipulados.

Sin embargo, resulta sumamente dificultoso interpretar las variaciones en la composición de la leche entregada por un tambo debido a las numerosas interacciones que se presentan y que, en determinados casos, pueden potenciar o neutralizar los efectos. De esta manera, la elaboración de un diagnóstico pertinente y la concepción de una estrategia tendiente, por ejemplo, a un incremento de la concentración de proteína de la leche, requiere del conocimiento preciso del efecto de las diferentes restricciones (dificiles o no modificables, pero que es necesario tener en cuenta) y de las prácticas, propias de cada explotación o conjunto de ellas, sobre las que es necesario intervenir (selección animal, alimentación, sanidad, etc) para el logro del objetivo.

El sistema de calificación y pago de la leche, al representar el punto de intersección entre el productor y el industrial lechero, aparece como una primera pieza de fundamental importancia dentro del tema. Este instrumento, al margen de la relevancia económica para ambas partes, constituye la principal herramien­ta que permite orientar la calidad de la leche producida a los requerimientos industriales y a la tendencia de los mercados. En este sentido, una clara definición de los objetivos que se persiguen obtener aparece como un requisito primordial que condiciona su obtención.

Para ejemplificar este punto, se plantean dos situaciones extremas para favorecer el análisis y la discu­sión:

a) Pago a las cantidades de grasa y proteína. Se podría interpretar que este sistema privilegia solamente la producción sin considerar su grado de concentración.

b) Sistema de pago que privilegie la producción y concentración de grasa y proteína. Se podría interpre­tar que se pretende mantener o incrementar la concentración de sólidos de la leche.

La estrategia que debería implementar el productor lechero para responder a estas dos alternativas varía sustancialmente. La genética, por resultar el determinante del potencial productivo de un animal y por su característica de largo plazo (intervalo medio generacional de 5 a 6 años), resulta un buen ejemplo para comprender 10 contrastante del planteo.

Antes de iniciar este desarrollo, resulta importante diferenciar las relaciones llamadas fenotípicas de las genéticas. Por ejemplo, un correcto manejo del rodeo (alimentación, sanidad, .. ) produce, en general, un incremento paralelo de la cantidad de leche y del porcentaje de proteína. Contrariamente, un déficit energético reduce el porcentaje de proteína sin incidencia o con efectos positivos, al menos en el corto plazo, sobre el de la grasa. Estas respuestas se diferencian, como podrá apreciarse a continuación, de las estrictamente asociadas a la genética.

Los llamados parámetros genéticos de base: variabilidad, heredabilidad y correlaciones genéticas, defi­nen las posibilidades y restricciones que existe, a través de la genética, para hacer evolucionar caracteres tales como la producción de leche (CL), producción de grasa (CMG), producción de proteína (CMP), porcentaje de grasa (%G), porcentaje de proteína (%P), etc. (Gastinel y Macquot, 1986).

El desvío estándar genético define la variabilidad genética de un carácter. Los porcentajes son menos variables que las cantidades. El coeficiente de variación es inferior al 10% para los porcentajes, mientras

10

que el de las cantidades de leche, grasa y proteína supera este valor (15-20%). Por otra parte, el porcen­taje de grasa es más variable que el de la proteína (C.Y. aproximado de 7,5 y 4,5%, respectivamente).

La heredabilidad define la parte de la varianza genética sobre la varianza total. En este sentido, los porcentajes son más heredables que las cantidades (Cuadro 7).

Por último, la correlación genética determina la repercusión de la selección de un carácter sobre otros caracteres. Seleccionando los reproductores sobre un carácter, se hará evolucionar, en mayor o menor medida, el nivel genético medio de los otros caracteres que están asociados, positiva o negativamente, al carácter en cuestión (Cuadro 7).

Cuadro 7: Heredabilidad y correlaciones genéticas de ciertos caracteres lecheros (Gastinel y Mocquot, 1986; Seegers y Grimard-Ballif, 1994).

CL 0,25 1 0,6/0,8 0,9 - 0,3/ -0,5 - 0,3

CMG 0,25 1 0,8 0,25/0,4 +0,1

CMP 0,25 1 - 0,1/ - 0,25 +0,2

%G 0,50 1 +0,65

%P 0,50 1.

Del conjunto de elementos presentados, los especialistas en el tema extraen las siguientes consideracio­nes e implicancias:

1) Es similar modificar, por medio de la selección genética, los porcentajes y las cantidades (las cantida­des son menos heredables pero más variables que los porcentajes).

2) La respuesta genética en el porcentaje y la cantidad de grasa resultan siempre más importantes que 1as correspondientes a la proteína.

3) La cantidad de leche está asociada positivamente a las cantidades de grasa y proteína pero negativa­mente a sus respectivos porcentajes.

~ El Gráfico 3 ayuda a una mejor comprensión de estas reláciones. En el mismo se observan los resultados de un trabajo realizado por Bonnes et al (1986), donde, partiendo de una población previamente defini­da y caracterizada se observan las respuestas directas e indirectas a la selección de un solo carácter por intervalo generacional.

'11

QMG %P

Gl aMP %G selcción sobre (Kg) (Kg) (%) QL

I I I

- -

QL

400 40 _ 2.0 _ r-

300 30 _ 1.5_

200 20 _ 1.0_ ClIP

f--100 10 _ 0.5 _ I-

o

-100 _ QMG U 10 _ -O.L

"'" -200 _ 20 _ -1.0_ '--

'1;6

selcción sobre selcción sobre se lec ión sobre GMG QMP %G

I I I I I

QL QL .--- '1;6

r-- .---

"'" ~

f--!wG

T n; \P '1;6"'" QMG

n -n OMP QMPU L

OIIP

'--

al

selcción sobre %P

I

"'" \6"':'" .--

QMP r---

CJIG

L-

QL

Gráfico 3. Respuestas directas e indirectas de la selección de un solo carácter por intervalo generacional

Uno de los resultados observados es que utilizando animales seleccionados por cantidades de leche, grasa y/o proteína (criterio que se adecuaría a la alternativa "a") conduce, con el correr del tiempo, a reducir la concentración de sólidos de la leche, efecto contrario a lo requerido por la alternativa "b". Por lo tanto, se rescata nuevamente el aspecto orientativo y de largo plazo que debiera primar en la defini­ción de un sistema de calificación de la leche.

Dejando de lado este caso extremo, la realidad es que muchos países (Holanda, Francia, Italia, USA, Nueva Zelandia, Canadá, etc.) adoptan índices genéticos combinados. Cada índice tiene una expresión algebraica que pondera, según los objetivos planteados, algunos o cada uno de los criterios analizados (CL, CMG, CMP, %G, %P).

Aún aceptando lo restrictivo del análisis (solamente se contempló un solo factor: la genética), el mismo permitió poner de manifiesto la complejidad del tema. En este sentido, se puede mencionar que esta problemática se acentúa profundamente cuando, dentro del sector, no existe una concertación entre las . partes involucradas respecto a la materia prima que contribuirá, por ejemplo, a responder eficientemente a los principales productos elaborados en una región o país.

Según Mussi (1996), refiriéndose a la situación argentina, menciona que la falta de coordinación apare­ce como una de las debilidades del sector lechero argentino comparado con otros países. Si bien inter­preta como positivo que las industrias reconozcan el valor de los componentes, advierte la no existencia, a nivel país o región, de una estrategia clara en este sentido.

Por último no debiera dejar de mencionarse el aspecto racional que rige el comportamiento de los productores. Es decir, solo pueden esperarse los resultados pretendidos si los ingresos marginales de la nueva situación superan a los costos marginales involucrados.

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5.- Consideraciones finales

La relación entre la aptitud de la materia prima según su destino industrial constituye uno de las estrate­gias centrales de la agroindustria moderna. En este sentido, la complejidad de ciertos temas, en este caso resumidos bajo el concepto de "la calidad", requieren de un enfoque multidisciplinario para el logro de resultados positivos.

La composición de la leche ha sido un tema ampliamente debatido en el país y la región. Sin embargo, analizando el accionar de las distintas partes involucradas dentro del sector, no se percibe una uniformi­dad y claridad de criterios respecto a la definición de la materia prima que permitirá incrementar, por ejemplo, la competitividad de la región.

El productor lechero es, probablemente, la parte más afectada dentro de este contexto. Las restricciones que se presentan a nivel de la producción cuando se pretende modificar la composición de la leche requiere de la aplicación de una estrategia firme, concreta y de largo plazo.

Los argumentos presentados demuestran la importancia internacional y regional de la producción y la concentración de la proteína en la leche. Si esta afirmación coincide con la percepción de los lectores, gran parte de sus objetivos fueron cubiertos.

El adecuado tratamiento de este tema puede contribuir a la competitividad interna y externa del sector lechero regional. Se presenta, por 10 tanto, como un desafio inmediato para los integrantes del sector.

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6.- Bibliografia

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Impreso en: INTA - Centro Regional Santa Fe-Estación Experimental Agropecuaria Rafaela Casilla de Correo N° 22 - 2300 - RAFAELA (Sta. Fe) 250 ejemplares--------------------------------Junio 1996

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INTA Centro Regional Santa Fe

ESTACiÓN EXPERIMENTAL AGROPECUARIA RAFAELA Tel: (0492140123- FaX.: (0492140114 - C.C. 22 - (23001 RAFAELA - SI .... fe

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