UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA

Tecnología de Lácteos

IRIS RUIZ Y.Ingº Ind. Alim.

LA LECHEDefiniciónSe define como el liquido secretado por las glándulas mamarias de las hembras de los mamíferos tras el nacimiento de la cría. Es un liquido de composición compleja, blanco y opaco, de sabor dulce y pH próximo a la neutralidad.Es una emulsión de materia grasa, en forma globular, con materia proteicas en suspensión que contienen además lactosa y sales minerales como componentes principales:

Grasa + proteínas + lactosa + sales

Adicionalmente se encuentran vitaminas, enzimas, gases disueltos, etc.

FUNCION DE LA LECHE

• La función natural de la leche es la de ser el alimento exclusivo de los mamíferos jóvenes durante el periodo crítico de su existencia tras el nacimiento.

• Por convención cuando se habla de leche se asume que es de origen vacuno.

• Cuando se trata de otra leche se indica la especie de origen. Ejemplo la leche de cabra o leche de búfala.

FUNCION DE LA LECHE

• La leche es una mezcla compleja constituida por 90 % de agua y que comprende:

• Una solución verdadera: Azúcar + proteína solubles + minerales + vitaminas hidrosolubles

• Una solución coloidal: proteínas (caseína)• Una emulsión: materias grasas.

Producción de la leche• La leche provee energía, materiales estructurales y

anticuerpos que requiere el ternero.• Novillas: madurez sexual 6 - 7 meses fertilizadas a los

15-18 meses.• Periodo de gestación: 265-300 días• Cantidad de leche por ternero: 6000-14000 litros.

La ubre de la vaca esta compuesta por:

• Ubre: dos mitades y cuatro cuartos• Tejido glandular compuesto de diminutas

vejigas, alveolos (2,000 millones)• Cada alveolo de 8 a 120 células productoras

de leche.• Flujo de sangre a través de la ubre; 90,000

litros /día• Se requiere de 700 a 800 L sangre para = 1

litro de leche.

Tejido conectivo(conecta la ubre a lapared del abdomen)

Ligamentosuspensorio lateral

Hueso pélvico

Sangre arterial

Sangre venosa

Célula secretora

Ducto

Producción de la leche• El mecanismo de la liberación de oxitocina: es el

estimulo mediante masaje. Nervios transmisores del estimulo luego llega al cerebro hipotálamo. Hipófisis que libera oxitoxina a la ubre y provoca la estimulación que rosea al alveolo.

Interrupción en la producción• Mecanismo de la retención de la leche:• Sensación dolorosa en la ubre, estimulo

desagradable, se recepciona en el cerebro hipotálamo. Hipolisis que elimina con acción sobre suprarrenal, la hormona pasa a la sangre, el corazón la distribuye por todo el organismo y las glándulas suprarrenales que segregan adrenalina llega a la ubre por vía sanguínea.

Interrupción en la producciónAzúcar• Glucosa ácidos grasos (acético, propionico,

butírico)• Hígado = acido propionico glucosa célula

secretora• Glucosa fuente de energía; formar galactosa

lactosa; glicerol grasa• Lactosa regula la presión en el alveolo y la salida de

la leche al lumen.

Datos analíticos y fisiológicos sobre las diferentes clases de leche

Composición en 100gr Tiempo para doblar el peso de nacimiento en días (8)

Duración de gestación Dias (9)

Peso del cerebro (10)

Extracto secototal (1)

M.G(2)

Lactosa (3) Sales(4)

Materias nitrogenadas

Totales(5)

Proporción gr

Caseína(6)

MNP(7)

Leche HumanaYeguaBurraRumianteVacaCabraOvejaBúfalaRenoCerdaCarnívoro GataPerraConejaCetáceoMarsopaBallena

11,7

1010

12,513,619,117,831,918,5

2024,229,3

69,946,3

3,5

1,51,5

3,54,37,57,517,56

51012

4635

6,5

5,96,2

4,74,54,54,72,55,4

531,8

1,30,3

0,2

0,40,5

0,80,81,10,81,50,9

11,22

0,60,5

1,5

2,21,8

3,5464,310,46

91013,5

1210

28

5045

787577878050

335070

55-

17

--

575--8

---

--

170

40-

352220--13

96

270

340360

285155150-230115

606335

1200g

650g360

500130

160

75

10

PROPIEDADES FISICAS DE LA LECHE

• DensidadDepende de la concentración de los elementos disueltos y en suspensión (sólidos no grasos y de la proporción de materia grasaLeche normal: 1,028 - 1,035

• Tensión superficial: es el estado de fuerza en la superficie de un liquidoLeche completa: 47-53 dinas/cmLeche desnatada: 52-57 dinas/cmAgua: 75 dinas/cmEs menor que el agua pura por la presencia de las sustancias orgánicas

• Calor especifico: es el numero de calorías que se necesitan para elevar la temperatura de un gramo de la sustancia en un grado CelsiusLeche entera:0,94 calorías/gramos (15ºC)

PROPIEDADES FISICAS DE LA LECHE• Viscosidad de la leche

La viscosidad de un liquido es su resistencia a fluir debido a al fricción entre partículas que los componen:Leche entera(20ºC): 2,1 centipoiseLeche desnatada(20ºC): 1,8 centipoise

• Índice de refracciónEl índice de refracción mide la relación entre la vía velocidad de luz en el aire y en el cuerpo transparente mas denso.Leche normal (20ºC): 1,34209

• Conductividad eléctricaLa aptitud de la leche para conducir la electricidad es esencialmente función del numero de iones o partículas cargadas que contiene Na, K, Cl. Leche normal: 0,005 ohm-l (25ºC)

• Potencial oxido reducciónLas sustancias en la leche tienen una mayor o menor capacidad de liberar electrones en el caso de agente reductor, o de absorber electrones en el caso de un agente oxidante. El potencial medio de la leche normal es de +0,25 voltios

Composición de la leche

• Agua• Grasa• Proteínas• Glúcidos• Minerales• Vitaminas• Enzimas

Composición de la leche

• AguaConstituye el principal componente de la leche variando entre un 86 a 90% (vaca).Se presenta en su mayor parte como agua libre y en un pequeño porcentaje(no mas del 4%) como agua ligada a otras sustancias (mayormente a las proteínas y fosfolipidos).El agua libre mantiene a los demás constituyentes de la leche en solución, suspensión y emulsión de acuerdo a su naturaleza fisico química.

Composición de la leche

GrasaEs el conjunto de componentes de la leche solubles en los disolventes orgánicos a polares(cloroformo, benceno, n hexano), pero insoluble en agua.Composición:Se distinguen dos fracciones:

• La fracción lipidicaConstituye el 99,5% de la materia grasa y comprende:Lípidos neutros (principalmente trigliceridos=98,5)Lípidos polares (principalmente fosfolipidos lecitina 1%)

• La fracción insaponificablesRepresenta el 0,5% de la materia grasa (carotenoides, esteroles, hidrocarburos, alcoholes grasos, vitaminas liposolubles

Composición de la leche

• GrasaEl porcentaje es bastante variable en la elche (2,5 a 5%) y se encuentra como emulsión formando glóbulos de 2 a 10 micras de tamaño.Los ácidos grasos mas comunes en la leche son el palmítico (16 carbonos saturados) y el oleico (18 carbonos con una instauración)La preponderancia del acido oleico linoleico y la presencia de otros de cadena corta (4 y 6 carbonos) son los responsables del bajo punto de fusión de la grasa de la leche.Los ácidos grasos insaturados son los responsables para la facilidad de oxidación de la mantequilla la relativa constancia del punto de fusión, solidificación, índice de yodo y refracción de la grasa sirven para determinar adulteraciones.

Composición de la leche

Las grasas insaponificables que involucran a los esteroles carotenoides y tocoferoles tienen mucha importancia biológicaLos esteroles comprenden: colesterol, de importancia nutricional y el 7-dehidrocolesterol precursor de la vitamina DLos carotenoides comprenden a las vitaminas A sus precursores el alfa y beta, xantofilas y otras, las quedan su coloración característica a los productos lácteos.Los tocoferoles representado por el alfa tocoferol o vitamina E es un antioxidante natural.

SINTESIS DE LA GRASA

• En la vaca los ácidos grasos de la leche se sintetizan en su mayor parte en la misma glándula mamaria tomando como sustrato los ácidos grasos de cadena corta (2 a 6 carbonos) de la sangre que a su vez vienen del sistema digestivo.

• Los AG de cadena larga (mas de 16 carbonos) provienen directamente del alimento llegando a la leche sin cambio aparente.

ProteínaLas materia proteicas:

Se distinguen:• Proteínas (propiamente dichas)……..95%• Sustancias nitrogenadas no proteicas..5%Las proteínas• Sobre las bases de precipitación a pH 4,6 y de

la acción del cuajo se distinguen:- Caseínas……………...78%- Proteínas del suero… 17%

Proteínas

• Se encuentran en un 2,5 a 3,5% en la leche de vaca• La de color característico a la leche y se encuentra

formando un sistema coloidal estable asociado al calcio, fosforo y magnesio.

• Las caseína se presenta en sus formas alfa, beta, k, ù.

• La caseína comprende un complejo de proteínas fosforadas de alto peso molecular la cual puede ser coagulada por acción de ácidos, cuajo, temperatura o alcohol al vencer las fuerzas eléctricas y el agua de hidratación que la mantienen estable.

Proteínas

• Las proteínas del suero, alfa y beta lactoglobulina, inmunoglobulina y seroalbumina, las proteasas-pectonas.

• Las sustancias nitrogenadas no proteicas son: la urea, aminoácidos libres y otros.

Síntesis de las proteínas

Las proteínas de la leche se sintetizan en su mayor parte en la glándula mamaria excepto la seroalbumina y la inmunoglobulina.

Lactosa• La lactosa es un disacárido formado por la unión

de una molécula de D-glucosa y una D-galactosa, dos aldosas de 6 átomos de carbono, que solamente difieren por la posición del grupo – OH en C4

• El contenido en lactosa de leche de vaca esta comprendida entre 45 y 50g/l

• Formas de la lactosa:• Forma alfa: se presenta en forma monohidrato• Forma beta: se presenta en forma anhidra

Importancia de la lactosa

• Su fermentabilidad por acción de las bacterias lácticas, que constituyen la base de elaboración de diversos productos lácteos

• Su contribución a las características físicas y organolépticas de ciertos productos lácteos (manjarblanco, helados, leche condensada, etc)

• Síntesis de la lactosa:Se sintetizan totalmente en las glándulas mamarias a partir de la glucosa y los ácidos grasos volátiles (rumiantes)

Minerales

• Los minerales representan el conjunto de constituyentes presentes en el estado de iones o de sales no disociadas.

• La sales minerales están presentes en proporciones relativamente bajas (9-9,5mg/l)

• Pero juegan sin embargo un papel importante;En el plano nutricional la leche es una fuente de calcioEn el plano fisicoquímico, proporciona estabilidad a la caseína y determina ciertos caracteres físicos de la leche (pH, poder tampón).

Minerales• Los minerales mas importantes son el calcio (65%) el

fosforo (50%) y el magnesio(30%)• El calcio tiene gran importancia en el procesamiento

de quesos.

Caseína se presenta en sus formas ENZIMA LUGAR Y ACCION IMPORTANCIA

Peroxidasa Libera átomos de oxigeno de los peróxidos y los integra sin dificultades en otras moléculasH2O2 =H2O +OSe destruye a 85 ºC durante un mínimo de 10 segundos

Prueba de la presencia de la peroxidasa en la leche para comprobar el grado de calentamiento al que ha sido sometido

Catalasa Libres de oxigeno molecular del peróxido de hidrogeno2H2O2= 2H2O + O2HO= OH + O

Debido a que en la leche normal no aparece o solo lo hace en pequeña proporción, su presencia indica el grado de higiene o de alteración de la leche (prueba de la catalasa)

Fosfatasa Son enzimas importantes del grupo de las hidrolasas catalizas la hidrólisis (disociación con adición de agua del ester del acido fosfórico)

Fosfatasa acida Su optimo de actividad es a un pH entre 4 y 5,5, se destruye a unos 100ºC

Generalmente soporta la pasteurización es una de las enzimas mas termoestables

Fosfatasa alcalina Su optimo de actividades a un pH entre 9 y 9,5 se destruye a 70-75ºC

La investigación de la fosfotasa alcalina indica si la pasteurización rápida de la leche se ha efectuado correctamente (prueba de la fosfotasa)

ENZIMA LUGAR Y ACCION IMPORTANCIA

xantinaoxidasa Se encuentra absorbida es la membrana de los glóbulos grasos

Con azul de metileno y agua oxida la xantina o acido úrico

Lipasa Es una esterasa que hidroliticamente rompe los enlaces esteáricos de las grasas. Aparece en pequeña cantidad en la leche normal. La presencia de lipasas bacterianas indica una contaminación o re contaminación su optimo es a un pH de 8,5 hasta 9 y a 38.40ºC

Si la membrana de los glóbulos grasos esta alterada descompone la grasa de la leche provocando en la leche y los productos lácteos modificaciones del sabor y aroma (enranciamiento)la existencia de lipasa bacteriana en la nata debido a la contaminación es mu y perjudicial.

Proteasaproteinasas

Rompe los enlaces peptidicos por lo que descomponen las proteínas y sus productos de desdoblamiento. La leche contiene pequeñas cantidades de una proteasas ligada a la caseína. Resiste la pasteurización. Tanto los m.o deseados como los indeseados producen grandes cantidades de proteinasas

Las proteínas bacterianas rompen las proteínas hasta un grado deseado (maduración del queso), pero también pueden provocar su putrefacción y alteraciones del sabor. Asimismo liberan en parte aminoácidos necesarios para los m.o

Carbohidrasa Rompen los enlaces glicosidicos de los hidratos de carbono

Alfa amilasa(diastrasa)

En una carbohidrasa original de la leche que aparece esta en pequeña cantidad y que transforma el almidón en maltosa. El óptimo a un pH 7,4 y a 44ºCSe destruye por la pasteurización

Lactasa Es una carbohidrasa bacteriana formada principalmente por el metabolismo de las bacterias lácticas y de las levaduras Dividen la lactosa

Es indispensable par que se realice la fermentación láctica para que se realice la fermentación láctica y alcohólica de los derivados de leche fermentada

Caseína se presenta en sus formas

Calidad higiénica de la leche

Hay que contemplarla en los aspectos:Higiene químicaHigiene microbiana

Factores que influyen en la higiene química

Contaminación por:• Metales: cobre, hierro, arsénico, plomo• Detergente y desinfectante: hiplocloritos, yodoforos• Pesticidas: insecticidas, herbicidas, fungicidas• Antibióticos y sulfamidas• Productos antiparasitarios internos• Micotoxinas: aflatoxinas• Radioactividad• Materia plásticas• Lipolisis• Dioxinas

Higiene microbiana

Una leche tiene calidad microbiana alta cuando:• No tiene m.o patógenos• El numero de m.o banales es limitado• No contiene m.o capaces de producir cambios

bioquímicos indeseables• Tiene una buena capacidad de conservación• Puede utilizarse en la elaboración de

productos lácteos

ALTERACIONES DE LA LECHE DEBIDO A M.O

ACTIVIDAD METABOLICA ALTERACION

ACIDIFICACION Azucares A. láctico Otros ácidos

Coagulación espontanea de la lecheSabor a acido agrio

FERMENTACION GASEOSA Azucares CO2 H2 CH4 EspumaBurbujas de gas

FERMENTACION VISCOSA Secreción gomas y mucinas

Leche viscosa

PROTEOLISIS Hidrólisis de proteínas Coagulación no acidaSabor a podrido

LIPOLISIS Hidrólisis de las grasas EnranciamientoSabor a rancio

Microbiología de la leche• Requisitos microbiológicos de la leche cruda• Conteo de células somáticas unidades/ml)=

máximo 500 000• Numeración de microorganismos mesofilos

aerobios y facultativos viables (ufc/ml=max 1 000 000

• Numeración de coliformes (ufc/ml)=max 1 000• Prueba de la reductasa con azul de metileno =

mínimo de 4 horas

Generalidades• Prevenir e impedir la transmisión de bacterias patógenas• Prevenir y reducir el desarrollo de bacterias indeseables• Favorecer y dirigir el desarrollo de bacteria útiles• La leche es un excelente medio de cultivo para un sin

numero de microorganismo entre los que se encuentran: bacterias (+++), levaduras(+) hongos(+)

• No todos son peligrosos para le hombre, la biotecnología ha rescatado a los mas utiles para ser empleados por el hombre.

Procedencia de los microorganismos asociados a la leche

• Microbiota interior de la ubre• Animal sano: las ubres sanas no suelen contener m.o en los

alveolos, conductos cisternas pero si en el canal y en el pezón.• Carga inicial baja (-102 ufc/ml que se compone de:• Micrococos y bacterias corineformes (30-80%)• Estreptococcos• Bacilos gram + no esporulados (< 10%)• Bacilos gram – (< 10%• Esporas de bacillus (<10%)• Otros (<10%)• Animal enfermo: mastitis: viaendogena, m.o patógenos

Contaminación externa

• Exterior pezones(suciedad estiércol, pajas 108-109 etc.)

• Aire (ordeño mecánico, corrientes de aire)• Ordeño manual (ordeñador)• Agua de limpieza de las granjas• Alimentación del ganado.

Ejemplos de m.o encontrados en la leche de forma natural o por medio externo

Del animal: • vaca sana: microccocus, corinebacterium.• vaca enferma: mastitits s. agalactiae, s.

dysgalactiae, s. uberis, sthaphylococos aureus, pseudomona aeruginosa, E. coli

• Otros: clostridium tyrobutiricum, etc(exogenos).brucela abortus, mycobacterium tuberculosis (endogena).

Ejemplos de m.o encontrados en la leche de forma natural o por medio externo

• Del medio: Bacillus cereus, pseudomona• Estiercol: coliformes enterococos.

• Paja y ensilaje: bacilos y clostridium

• Agua: pseudomona, aeromonas, alcaligenes, flavobacterium

Del ordeñador

• Corybacterium, diphteriae, mycobacterium tuberculosis, salmonella (tifus, infección intestinal), rubeola, hepatitis infecciosa.

• Del equipo lecheroColiformes, pseudomonas, Achromobacter, flavobacterium.

Las bacterias en la leche

• Clasificación de algunas bacterias asociadas a la leche

Gram (+)Cocos • Catalasa (+) fermentan la lactosa con producción de

acido (anaerobiosis) sthaphilococos, pediococos.No fermenta la glucosa: micrococos (aerobias).

• Catalasa (-) Homofermentativos: streptococos, pediococos.Heterofermentativos: leuconostoc

Las bacterias en la leche

• Gram (-)• Oxidasa (+) saprofitos: frecuentemente

psicrotrofos, pseudomonas, alcaligenes, flavo bacterium.

• Oxidasa (-) fermentan a la glucosa con producción de acido. Enterobacterias, escherichia, enterobacter, citrobacter, klebsiella, salmonella, y otros.

• No fermentan la glucosa: xanthomonas.

Las bacterias en la leche

• Bacilos• Esporulados: bacillus, clostridium• No esporulados: lactobacillus• Bacterias gram (+) diversas• Corynebacterium• Propionibacterium (maduración de queso)• Brevibacterium (no fermenta la lactosa)

Las bacterias en la leche

• Gram (-)• Anaerobias facultativas enterobacterias

Fermentan la lactosa: escherichia coli, citrobacter, enterobacter, klebsiellaNo fermentan la lactosa (o poco) serratia, proteus, salmonella, shigella Aerobias estrictas: alcaligenes, pseudomonas, brucellas.

Bacteria lácticas importantes y de repercusión en la leche –productos lácteos

• Bacterias lácticas• Beneficiosas: elaboran productos fermentados

(yogurt, queso mantequilla ) selección de cepas y crecimiento controlado:

-Lactosa acido láctico-Degradación proteica y lipidica maduración-Producción de diacetilo acetaldehidoAlterantes: la leche se acidifica si no se refrigeraAislamiento y selección: fermentaciones industriales

(lactobacillus spp, lactococcus, streptococos thermophilus).

Bacterias esporuladasGéneros• bacilos (aerobios facultativos)• Clostridium (anaerobios estrictos)Resistentes a los tratamientos térmicos mas severos • Procedencia: suelo, polvo, estiércol, alimentación.• Importancia lactologica: leche pasteurizada, quesos semiduros y

duros.• Especies mas importanteE. Cereus no muy termoestable coagula la leche pasteurizada, aromas

extraños.B. Subtilis y B. streptothermophilus son termorresistente alteran la leche

esterilizada a excepción de leche UHT

Bacterias de origen fecal

• Principalmente los coliformes enterobacteriaceae.

• Se inhiben en refrigeración y se elimina por pasteurización

• Tazas elevadas: condiciones eficientes higiénicas deficientes

• Importancia en lactologia. Conducen a la acidificación de la lactosa

GRUPO DE BACTERIAS EN FUNCION A LOS PRODUCTOS FORMADOS

• Bacterias acidolácticas bacterias de acido butírico

• Bacterias de acido propionico• Bacteria coliformes• Bacterias de putrefacción

Bacterias acido lacticas

• Presentes en grandes cantidades en la leche• Bacilos y cocos• Anaerobios facultativas• Mueren a 70ºC otras a 80ºC• Temperatura optima 10-37ºC• Fermentan la lactosa dando lugar al acido

láctico y puede ser homo o heterofermetativa.

Bacterias acido lacticas

• S. thermophilos• S.lactis, s cremoris• S. diacetilactis• Leu. Cremoris, L casei, L. Lactis• L. bulgaris

Bacteria acido butírico (clostridium butiricum y clostridium tirobutiricum)

• Son anaerobios, forman esporas, temperatura optima a 37ºC

• Fermentan la lactosa• Se desarrolla en quesos produciendo

textura irregular y sabor rancio• Eliminadas por microfiltración,

bactofugacion.

Bacteria productoras de acido propionico

• No forman esporas• Temperatura optima de 30ºC pueden

sobrevivir a la pasteurización HTST• Fermentan el lactato dando lugar al acido

propionico • Actúa sobre trazas de acido propionico• Se usa en la fabricación de los quesos.

Bacterias de putrefacción

• Son aquellas enzimas proteasas• Pueden llegar a convertir las proteínas en la

amoniaco• Pueden se aerobias o anaerobias• Además las proteasas pueden producir lipasa

(brevibacterium linens, clostridium sporogenes).

GRACIAS