1 + CONSIDERACIONES GENERALES El desarrollo de la industria quesera en particular MILKAUT y otras empresas de la rica cuenca lechera santafecina provoca que grandes cantidades de suero de queso necesiten de costosos tratamiento de efluentes y en algunos casos la descarga directa al medio ambiente con importantes daños al mismo. Ante esta realidad MILKAUT decide hacer una importante inversión plasmándose así la primera planta elaboradora de proteínas de suero y lactosa de América Latina. Hoy esta planta a plena producción abastece de concentrado proteico de suero (WPC, iniciales de whey protein concentrate ) y lactosa a la industria nacional y de otros países. El integrante proteico de la leche esta compuesto de caseina, proteínas del suero y proteínas asociadas a los lípidos. La caseína está presente en una proporción del 2,5% al 3,2 % en la leche fresca y constituye un 80% sobre el total de las proteínas .Pertenece a la familia de las fosfoproteinas. Su utilización en alimentos es de gran importancia, al igual que sus derivados, caseinatos sódicos, cálcico y potásico debido a sus propiedades emulsionantes y estabilizantes. . El suero lácteo se obtiene de la leche fresca después de la separación de la caseina para la elaboracion de quesos . El volumen producido en aumento en los últimos años lo constituye en una fuente de contaminación debido a su alto DBO, (35,000 -40,000 ppm ), por su concentración en lactosa y preoteinas . Composición del Lactosuero Industrialmente se producen dos tipos de suero : suero dulce y suero ácido , que son resultados de la siguientes elaboraciones : Suero dulce :de queso y caseina al cuajo, dulces y ácidos Suero ácido : láctico , de queso fresco cultivado, cottage . Hidroclorico y sulfúrico de caseina. La siguiente tabla muestra la composición típica de diferentes clases de suero SUERO DULCE COMPOSICIÓN Proteína verdadera N.N.P.* Proteína Total Lactosa Ácido Láctico Minerales Grasa Sólidos Totales ph % % % % % % % % % CHEDDAR GOUDA 0.60 0.20 0.80 4.49 0.15 0.50 0.06 6.00 6.0-6.3 0.51 0.17 0.68 4.18 0.14 0.45 0.05 5.50 6.0-6.3 SUERO ÁCIDO LÁCTICO 0.60 0.20 0.80 3.63 0.85 0.67 0.05 6.00 4.50 HIDROCLO.SULF. 0.60 0.20 0.80 4.50 0.15 0.80 0.05 6.30 4.50 * Nitrógeno No Proteico En el cuadro anterior podemos ver que la composición del suero depende de la leche, de la variedad de queso y caseina y de las condiciones de la elaboración de los mismos 2 PROTEINAS DEL LACTOSUERO Las proteínas son el componente mas valioso del suero de la leche. Las mismas permanecen solubles cuando la caseina es precipitada como caseinato calcico por la adición de cuajo o ácido. Las proteínas de la leche son componentes claves de numerosos alimentos por sus propiedades funcionales y nutricionales, El procesamiento del lactosuero en la elaboración de la lactosa nos permite el enriquecimiento en proteínas de dicho lactosuero resultando un producto muy superior desde todo punto de vista. El sistema de ultra filtrado nos permite obtener concentrados proteicos ( WPC ) que van desde 25% a 80% (referidos a la concentración de proteínas en base seca ),permitiendo posibilidades de uso en una amplia gama de productos . El proceso de ultrafiltrado protege sumamente la calidad de las proteínas ,preservando su estado natural con una mínima desnaturalización Esquema simplificado SUERO ULTRAFILTRACIÓN PERMEADO LACTOSA RETENTADO EVAPORACION . SECADO SPRAY ENVASADO La ultrafiltración consiste en una separación a escala molecular por medio de membranas de permeabilidad selectiva, bajo la acción de un gradiente de presion. El solvente y los solutos de bajo peso molecular atraviesan la membrana en función directa a la presión aplicada , siendo retenidas las moléculas de mayor peso molecular a un cierto valor característico de membrana llamado “peso molecular de corte “. La siguiente tabla nos muestra los diferentes WPC reconocidos por la federación Internacional de la Industria Lechera. PRODUCTO COMPOSICION PROTEINA % NITROG. NO PROT % PROTEINA TOTAL % LACTOSA % MINERALES % GRASA % OTROS COMPON. % SOLIDOS TOTALES % PROTEINA / SOLIDO % SUERO EN POLVO 9.7 3.3 13.0 72.9 8.1 1.0 95.0 13.7 SUERO EN POLVO DESM. 90% 10.6 3.5 14.1 79.0 0.8 1.1 95.0 14.8 WPC WPC WPC 35 % 29.9 3.4 33.3 51.0 6.3 3.1 1.3 95.0 35.0 60% 80% 54.0 71.2 3.0 4.8 57.0 76.0 25.8 5.3 4.4 3.1 5.5 7.6 2.3 3.0 95.0 95.0 60.0 80.0 3 CARACTERISTICA DEL CONTENIDO PROTEICO DEL WPC Las proteínas séricas se han convertido en este ultimo tiempo en un ingrediente de gran importancia cuando el productor de alimentos requería para sus productos características distintas a lo tradicional (apariencia , sabor ,textura , etc.). Pero es digno de ser destacado que además de esas propiedades funcionales el valor nutricional es de gran significación ya que se Valor Biológico (V.B.) como su Utilización Proteica Neta (U.P.N.) son superiores a las otras debido a la composición de sus aminoácidos esenciales. AMINOACIDOS LISINA METIONINA CISTINA * TREONINA LEUCINA ISOLEUCINA FENILALANINA TRIPTOFANO VALINA PROTÉINA CASEINA DE SUERO 11.3 2.4 2.8 8.4 11.8 7.6 3.6 2.4 7.2 8.3 2.8 0.4 4.8 9.7 5.5 5.3 1.6 6.7 PROTEINA DE SOJA 6.2 1.3 1.3 3.9 7.8 4.5 4.9 1.3 4.8 LECHE HUMANA 5.4 1.3 1.8 3.6 7.5 4.1 2.7 4.7 WHO/FAO PROTEINAS. DE REFERENCIA 4.2 4.2 2.8 4.8 4.6 5.6** 1.4 4.2 *Esencial solo para la primera infancia **Fenilalanina + Tirosina Contenido de aminoácidos esenciales en gr./100 gr. de proteínas PROTEINA PESO P. MOLECULAR % LACTOGLOBULINA 54 18.300 LACTOALBUMINA 21 14.000 SIEROALBUMINA 5 69.000 INMUNOGLOBULINA 10 160.000-1.000.000 PROTEOSA-PECTONA 10 4.000-20.000 Ph Isoele. 5.2 5.1 4.9 5.8-7.3 Tabla de principales grupos de proteínas en WPC Para determinar si los aminoácidos están realmente disponibles para el organismo se realizan test de alimentación . los resultados de esos test para una proteína puede ser expresado como razón de eficiencia proteica (REP) o como utilización proteica neta (UPN). 4 REP = ganancia de peso en gramos/gramos de proteína absorbida . UPN= digestabilidad verdadera (DV)multiplicada por el valor biológico (VB) de la proteína. DV = proteína digeriste 100 / proteína total VB = proteína eficientemente utilizada 100 / proteína absorbida en alimentos UPN = DV VB / 100 PROTEINAS PROTEINA DE SUERO CASEÍNA PROTEINA DE LECHE PROTEÍNA DE HUEV0 PROTEINA DE CARNE PROTEINA DE SOJA PROTEÍNA DE TRIGO REP UPN 3.2 - 3.5 2.5 3.1 3.9 1.9 0.8 95 75 86 93 76 70 61 Tabla de valores nutricionales de distintas proteínas Sobre las bases de las tablas representadas concluimos que efectivamente el WPC tiene un gran valor biológico. Para cubrir los requerimientos diarios de aminoácidos esenciales un ser humano de 70 Kg. Debería consumir 17,4 gr. de proteína de huevo, o 28,4 gr. de proteínas de leche vacuna , pero solo 14,5 gr. de proteínas de suero. Análisis químico del WPC MILKAUT HUMEDAD : 3,7 % CENIZAS : 6,3 % FOSFORO : 0,5 % CLORUROS : 1,6 % SODIO : 0,7 % POTASIO : 1,4 % CALCIO : 0,1 % MAGNESIO : 0,1 % 5 CADMIO : NO DETECTADO PLOMO : NO DETECTADO PROPIEDADES FUNCIONALES Es evidente que las propiedades nutricionales del WPC lo hacen un ingrediente deseable en nuestras formulaciones, si además sumamos a ellas sus propiedades funcionales veremos que nos encontramos ante un insuperable y económico producto comparando sus ventajas y beneficios con otros . Las propiedades funcionales del WPC pueden enumerarse en el siguiente orden : 1. SABOR : El WPC tiene sabor neutro lo que permite su uso en una gran variedad de alimentos .La lactosa presente tiene la propiedad de realzar el sabor ( lo absorbe y retiene ) lo que le da propiedades rénicas durante el proceso y almacenamiento. 2. SOLUBILIDAD Y VISCOSIDAD : La solubilidad es alta en todo el rango de ph a diferencia de otras proteínas. Muchos sistemas de alimentos tienen valores de ph entre 3 y 7 ,es de esperar que la solubilidad del WPC en prácticamente todos los líquidos o alimentos húmedos sea excelente . El calor tiene una gran influencia en la solubilidad del WPC . Si una solución de WPC es calentada a temperaturas próxima a la desnaturalización su solubilidad decrece considerablemente (ej. la solubilidad decrece desde un 95% a 50 °C hasta un 20% a 90 °C ) .La temperatura de desnaturalización y precipitación comienza alrededor de los 70 °C y hacia arriba. Por eso se recomienda a temperaturas altas que los tratamientos térmicos sean breves como por ejemplo la pasteurización alta .Comparada con muchas otras proteínas , la viscosidad del WPC en solución acuosa es baja , incluso para soluciones de WPC con concentraciones por encima de 40-45%. 3. RETENCION DE AGUA : La aptitud de las proteínas de retener el agua puede ser aumentada por reticulación. Las proteínas de la leche son fácilmente reticulables por tratamiento térmicos debido a su desnaturalización .Las proteínas desuero no tienen una buena retención de agua en su estado natural lo cual significa que pueden ser usada en cantidades significativas sin alterar la consistencia del producto al cual se incorporan .Tiene buena capacidad para retener el agua absorbida. 4. FORMACION DE GEL : Cuando una solución de WPC es calentada forma un gel que retiene una considerable cantidad de agua. La fuerza del gel dependerá de la temperatura de recalentamiento . La fuerza del gel dependerá de la concentración de proteína ,ph , concentración de sales , se obtienen geles más estables en conexión con concentración de proteínas más fuertes . 5. PROPIEDADES SUPERFICIALES , EMULSIBILIDAD, CAPACIDAD DE BATIDO Y ESPUMOSA :características muy importante para la aplicación en alimentos que contengan una fase acosa como una fase grasa. Un efecto de calor cada vez mayor resulta en una emulsibilidad peor ,es decir cuanto mayor es la solubilidad de la proteína mayor será la emulsibilidad, similar a la temperatura podemos considerar el ph. Si cambiamos el ph. Para aumentar la solubilidad también estamos aumentando la emulsibilidad. 6 La formación de espuma es una cuestión de equilibrismo para la proteína ya que en la superficie interfacial entre liquido y aire la estructura se cambia y la cadena de proteína se desarrolla un poco. Si se desarrolla totalmente , lo que es la desnaturalización, el resultado es friabilidad de membrana y desplome de la espuma. Las proteínas de suero no desnaturalizada tienen buenas propiedades de batir, pero en comparación de la clara de huevo requieren un periodo de tiempo más largo . Si se desnaturalizan las proteínas de suero ligeramente , por ejemplo , por un tratamiento térmico de 60 a 65 °C se puede obtener un mejoramiento de la estabilidad espumosa y la capacidad de batir, además disminuye el tiempo de batido. La capacidad de batido y estabilidad espumosa es máxima en un tratamiento térmico entre 55 y 65 °C ,a mayor temperatura estas capacidades decrecen. .