LA LECHE AGRICULTURA COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS FORMACIÓN BIENESTAR ANIMAL EN EXPLOTACIONES DE AVES GANADERIA PESCA Y ACUICULTURA Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera JUNTA DE ANDALUCIA JUNTA DE ANDALUCIA CONSEJERIA DE AGRICULTURA, PESCA Y DESARROLLO RURAL LA LECHE. COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS Sevilla, 2016 La leche, composición y características/ [López, A.L.; Barriga, D].- Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural, Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera, 2016. 34 p. Formato digital (e-book) - (Tecnología, Postcosecha e Industria Agroalimentaria) Autores: Ángel Luis López Ruiz1 Diego Barriga Velo1 Edita y Publica: Junta de Andalucía. Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria, Pesquera, Alimentaria y de la Producción Ecológica Serie: Ganadería. Formación Diseño y Maquetación: Mª del Carmen Yruela Morillo2 Este documento está bajo Licencia Creative Commons Reconocimiento-No comercial-Sin obra derivada 1 IFAPA Centro de Hinojosa del Duque. Junta de Andalucía 2 Agencia de Gestión Agraria y Pesquera de Andalucía. Junta de Andalucía La Leche. Composición y Características LA LECHE. COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS El presente documento constituye el material didáctico del primer módulo (Recepción y Almacenamiento de la leche) del Proyecto Formativo de “Especialista en Quesería”. En los distintos apartados se pretende identificar y reconocer los constituyentes principales de la leche, sus características físico-químicas, su influencia cualitativa y cuantitativa de los diferentes componentes en el proceso de elaboración y en la calidad de los distintos productos lácteos obtenidos a partir de ella, así como las principales alteraciones que puede sufrir previa a su transformación. 3 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS 1.1 DEFINICIÓN DE LECHE Se entiende por leche natural, según el Código Alimentario Español, el producto íntegro, no alterado ni adulterado y sin calostros, del ordeño higiénico, regular, completo e ininterrumpido de las hembras mamíferas domésticas sanas y bien alimentadas. La leche procede habitualmente de vacas, ovejas, cabras y búfalas. No obstante, con la denominación genérica de leche se comprende única y exclusivamente la leche natural de vaca. Las leches producidas por otras hembras de animales domésticos se designarán indicando además el nombre de la especie correspondiente: leche de cabra, leche de oveja, de búfala, etc. 1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA LECHE CRUDA Según la Directiva Comunitaria 92/46 (16 de junio de 1992 y sus modificaciones) se entiende por leche cruda “aquella leche producida por la secreción de la glándula mamaria de una o más vacas, ovejas, cabras o búfalas, y que no ha sido calentada a una temperatura superior a 40 ºC ni sometida a un tratamiento de efecto equivalente. La leche cruda de los distintos mamíferos está compuesta por los tres principios inmediatos en equilibrio estable (hidratos de carbono, grasas y proteínas), así como vitaminas, sales minerales y otros componentes minoritarios. Esta mezcla es semejante en las diferentes especies, pero con diferentes proporciones. Desde el punto de vista físico, en la leche cruda existen varias fases en las que se encuentran dispersos sus componentes: - Emulsión de glóbulos grasos Suspensión de caseína ligada a sales minerales Solución acuosa (lactosuero) formada por lactosa, sales minerales solubles y proteínas solubles. 1.2.1 Componentes de la leche por especie La leche es un líquido cuya compleja composición, determina su calidad nutricional y su aptitud para elaborar productos lácteos. Cualitativamente tiene una composición y unas propiedades variables. Cuantitativamente fluctúa entre rangos bastantes amplios en función de factores tales como la especie, la raza, la zona de producción, la estación del año, la etapa de lactancia, la alimentación, el manejo, la sanidad, etc. Figura 1. La raza y la alimentación del ganado determina la composición de la leche 4 La Leche. Composición y Características En la siguiente tabla se exponen los valores porcentuales medios de los componentes mayoritarios de la leche de vaca, cabra y oveja. No obstante, cabe destacar que el valor nutricional de la leche es mayor que el valor individual de los nutrientes que la componen y esto es debido a su óptimo balance nutricional. Tabla 1. Promedio de la composición básica de nutrientes de la leche Componentes (%) Tipo de leche Vaca Cabra Oveja Agua 87,5 87,9 80,1 Proteínas 3,2 3,4 6,2 Grasas 3,6 3,8 7,9 Hidratos de carbono 4,7 4,1 4,9 Caseína 2,6 2,4 4,2 Albúmina, globulina 0,6 0,6 1,0 Cenizas 0,7 0,8 0,9 Si se compara la leche de vaca, cabra y oveja y se toma la de vaca como referencia, se puede decir que el contenido en hidratos de carbono (lactosa) y de cenizas (minerales) es parecido en las tres especies, sin embargo la leche de oveja posee, aproximadamente, el doble de grasas y de proteínas que la de cabra y vaca, siendo la primera ligeramente más rica en estos dos nutrientes que la de vaca. 1.2.2 Agua El agua es el componente mayoritario de la leche cruda, oscilando entre el 80–90 % en la mayoría de las especies domésticas con aptitud lechera. Este elemento permite mantener: - A algunos de los componentes de la leche como la lactosa, proteínas solubles e iones minerales en solución. A las grasas en emulsión. A las proteínas en dispersión. Así pues, la leche es un medio acuoso que se caracteriza por la presencia de diferentes fases en equilibrio inestable. La cantidad de agua en leche es regulada por la lactosa y por las fluctuaciones en el contenido graso que experimenta la leche a lo largo de su ciclo de lactación. El agua que contiene la leche es transportada a la glándula mamaria por la corriente circulatoria. La producción de leche se ve afectada rápidamente por una disminución de agua. 1.2.4 Proteínas Las proteínas de la leche constituyen el componente más importante desde el punto de vista nutritivo. De su contenido depende la aptitud tecnológica de la leche en la elaboración de productos lácteos ya que contribuyen al rendimiento quesero, son responsables de la coagulación, intervienen directamente en la textura e influyen en la formación del olor y sabor a través de la degradación de estas (proteólisis) a lo largo de la maduración. 5 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Las proteínas son macromoléculas formadas por unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. Los aminoácidos a su vez están compuestos fundamentalmente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), con otros elementos como el azufre (S), el fósforo (P) y el hierro (Fe). La estabilidad de las proteínas va a condicionar las propiedades físico-químicas principales de la leche. Es posible diferenciar dos grandes grupos proteicos en la leche, que aparecen de manera diferenciada, las caseínas y las proteínas séricas o solubles. Figura 2. Destilador de proteínas Figura 3. Detalle de la recogida del destilado Caseínas Son fosfoproteínas que debido a sus propiedades físico‐químicas, precipitan a un pH de 4,6 a una temperatura de 20 ºC. Constituyen la fracción proteica más abundante de la leche (80%) y se encuentran asociadas, dando lugar a una estructura compleja llamada micela. El contenido de caseínas es el principal factor desde el punto de vista tecnológico, ya que son las proteínas coagulables, las cuales, mediante la acción de la acidez y/o de enzimas proteolíticas, permiten la obtención de la cuajada con la que se elabora la mayoría de los quesos. Dentro de las caseínas, existen cuatro tipos, alfa (α), beta (β), kappa (κ) y gamma (g) en proporciones variables, en función de su localización dentro de la micela y con la presencia de calcio en cada grupo fosfato. La caseína κ es la más importante debido a su relevancia en la coagulación de la leche, ya que estabiliza a otras caseínas en presencia de calcio (Ca) para formar micelas. A mayor cantidad de caseína κ, menor es el tamaño de la micela. La micela de caseína es una partícula esférica, sólida y esponjosa de unos 160 nm de diámetro formada por la asociación de diferentes caseínas y componentes salinos, de los cuales, los más importantes son el calcio y el fósforo inorgánico. 6 La Leche. Composición y Características La organización de la micela, estaría constituida por un conjunto de subunidades, submicelas, de naturaleza exclusivamente proteica y de composición variable, asociadas las unas a las otras por los elementos minerales (calcio, fósforo y magnesio). En la superficie de la micela se dispone el segmento hidrófilo de la caseína κ (cargado negativamente). Esta carga negativa del fragmento terminal de la caseína κ favorece la disposición de una capa de hidratación alrededor de las micelas. Submicela de caseina Grupo de carbohidratos. Impide agragación de micelas Fosfato de calcio K-caseina Grupos fosfatos Figura 4. Micela de caseína La estabilidad de las micelas de caseína debida a la carga eléctrica neta y al grado de hidratación, depende de la composición salina de la fase acuosa de la leche, de las proporciones relativas de caseína κ y del contenido en fosfato de calcio. La composición y características físicas de las micelas sufren variaciones en función de la raza, individuo, de la lactación y la estación. Proteínas Séricas Las otras proteínas de la leche son las llamadas proteínas del suero o proteínas solubles, están formadas principalmente por α-lactoalbúminas, β-lactoglobulinas, seroalbúminas e inmunoglobulinas. Se encuentran en menor proporción que las caseínas, representando el 20% de las proteínas totales. Las proteínas séricas son el conjunto de sustancias nitrogenadas que se mantienen en disolución cuando las caseínas precipitan, es decir, permanecen en el suero tras la acción de las enzimas proteolíticas y/o la acidificación (no intervienen en la formación de la cuajada). Estas proteínas solubles se diferencian de las caseínas por su contenido equilibrado en aminoácidos esenciales que les confieren un excelente valor nutricional, su estructura más compacta y su sensibilidad al calor ya que se desnaturalizan a 90-100 ºC formando flóculos. 7 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS 1.2.4 Materia grasa La composición lipídica de la leche es también muy compleja y constituye una fracción importante de la leche, debido a los aspectos económicos, nutritivos y a las características físicas y organolépticas a las que da lugar. Los cambios de la composición relativa de ácidos grasos de la leche provocan modificaciones tecnológicas y sensoriales en los productos lácteos. La grasa se encuentra en la leche en suspensión acuosa en forma de pequeños glóbulos dispersos de mayor o menor tamaño recubiertos de una membrana que la protege de su degradación y en cuyo interior se encuentran los triglicéridos. Triglicéridos Colesterol Fosfolípidos Vitamina A Agua ligada Capa proteica Figura 5. Glóbulos de grasa de leche de vaca al microscopio. Esquema de la pared de un glóbulo graso. Esta membrana es fácilmente alterable, pudiendo dar lugar a sabores y olores desagradables que son más acentuados cuanto mayor sea el contenido en materia grasa de la misma. El tamaño de los glóbulos grasos de la leche varía con la especie. La leche de vaca contiene glóbulos grasos de diámetro medio mayor (4,55 µm) que la leche de cabra (3,50 µm) y oveja (3,30 µm). La leche de cabra se caracteriza asimismo por contener más del 65 % de sus glóbulos grasos con un diámetro inferior a 3 µm, frente al 45 % de la leche de vaca. Esto explica que la grasa de la leche de cabra sea más fácilmente atacada por las enzimas digestivas y por lo tanto que su digestión sea más rápida. La materia grasa de la leche está compuesta por triglicéridos, fosfolípidos y sustancias insaponificables. La cantidad de materia grasa (que se expresa en tanto por ciento, bien en peso o en volumen) presente en cualquier leche varía en función de: - La alimentación del animal. La estación del año. El estado de lactación del animal y el número de partos. La raza y la genética. El Manejo y el estado sanitario del animal. 8 La Leche. Composición y Características Triglicéridos Los triglicéridos son ésteres de ácidos grasos y glicerol y conforman el mayor componente de la grasa láctea (98%). Las propiedades tecnológicas, físicas (densidad, punto de fusión) y nutricionales de la grasa dependen de estos. Los triglicéridos son bastante estables y solo son atacados por enzimas. Es importante resaltar el alto contenido de la leche de pequeños rumiantes en ácidos grasos de cadena media (caproico, caprílico y cáprico) que se transforman en energía sin depositarse en el tejido adiposo. La degradación de los ácidos grasos da lugar a la formación de sabor y aromas característicos, necesarios en la elaboración de queso. No obstante, este proceso puede resultar indeseable en la elaboración de leche en estado líquido debido al enranciamiento de las grasas. Fosfolípidos Constituyen una pequeña proporción de la grasa de la leche (0,8%) y se distribuyen en la membrana de los glóbulos de grasa y en la fase acuosa. El 40% de estos fosfolípidos se sitúan en la fase no grasa de la leche y el resto se sitúa en la membrana del glóbulo graso, permitiendo su estabilidad en emulsión. Sustancias insaponificables Esta fracción consta de lípidos incapaces de reaccionar con sosa para dar lugar a la formación de jabones y se encuentran en la leche en una proporción del 1%. Son componentes muy numerosos y variados: esteroles, carotenoides y tocoferoles. • Los carotenoides son colorantes solubles en las grasas. En la leche se encuentra fundamentalmente el caroteno, que es el precursor de la vitamina A y de color amarillo. La leche de cabra se caracteriza por su ausencia de caroteno, lo que le confiere su color completamente blanco, a diferencia de lo que ocurre con la leche de vaca, de color amarillento. Figura 7. La coloración amarillenta del queso de vaca aumenta con la maduración • Los esteroles forman la mayoría del material insaponificable y el colesterol es el principal esterol (95%) que se encuentra en la grasa y asociado con las proteínas. Esta asociación juega un papel importante en la estabilización del estado de emulsión de la grasa. • Los tocoferoles son antioxidantes naturales sensibles a la luz. El más importante es el alfa-tocoferol o vitamina E, el antioxidante natural de la grasa de la leche. 9 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Las vitaminas liposolubles (principalmente A, D, E y K), también pertenecen a esta fracción insaponificable. 1.2.5 Lactosa La lactosa es un hidrato de carbono que solo se encuentra en la leche, disuelta y uniformemente distribuida y constituye el principal componente de esta después del agua. Es un disacárido formado por la unión de dos azúcares, la galactosa y la glucosa. De la misma manera que otros azúcares, la lactosa presenta un sabor dulce, pero en comparación con la sacarosa su poder edulcorante es unas seis veces menor. En la leche, este sabor dulce está enmascarado por la caseína, de forma que el suero tiene un sabor dulce más acusado. En algunas leches calentadas se observa un oscurecimiento debido a la sensibilidad de la lactosa al calor. Este pardeamiento se debe a la reacción entre la lactosa y materias nitrogenadas (reacción de Maillard) o a la caramelización de las moléculas de lactosa. Si es excesivo supone una disminución del valor nutritivo de las proteínas. La lactosa es un azúcar que puede ser fermentado por determinados microorganismos para producir ácido láctico, gas carbónico y otros compuestos importantes como el diacetilo, que interviene en la formación del aroma. El ácido láctico origina una disminución de pH indispensable para lograr la coagulación en la elaboración de leches fermentadas y quesos. Algunas de las fermentaciones más relevantes de la lactosa en presencia de microorganismos son: Fermentación láctica: las bacterias lácticas trasforman la lactosa en ácido láctico. Este ácido es el responsable de la coagulación ácida, es decir, que la leche “se corte” cuando se deja a temperatura ambiente durante un tiempo. Esta fermentación se debe evitar en la leche de consumo líquido, pero se promueve en la elaboración de queso, yogur, etc. Así pues, las bacterias lácticas constituyen los fermentos o iniciadores que se emplean en la fabricación de productos lácteos. Fermentación propiónica: degradación de la lactosa por bacterias propiónicas, dando lugar a dióxido de carbono (ojos), ácido acético y propiónico, que es responsable del aroma característico de los quesos de pasta cocida como el Emmental y Gruyere. Fermentación butírica: fermentación indeseable originada por bacterias contaminantes del género Clostridium que originan ácido butírico y desprenden hidrógeno (hinchazón tardía) pudiendo llegar a reventar. Dan lugar a olores y sabores nauseabundos en quesos de pasta cocida y prensada, donde las bacterias encuentran las condiciones adecuadas para su desarrollo. Fermentación ácido-mixta. Las bacterias del grupo coli fermentan la lactosa con formación de ácido láctico, acido acético, etanol, dióxido de carbono e hidrógeno. El CO2 desprendido se manifiesta en el queso hinchándolo (hinchazón precoz). Así pues, se forman muchos de ojos pequeños, del tamaño de una cabeza de alfiler. La masa se vuelve esponjosa y puede presentar aroma a estiércol o establo. 10 La Leche. Composición y Características La presencia de antibióticos en la leche y una acidificación lenta, potencian su crecimiento inicial, por falta de competencia y acidez. Son detenidas por la bajada del pH en el queso, pero si su número inicial es alto, se manifestarán antes de que baje el pH y aún después por arrastre. Fermentación alcohólica: llevada a cabo por levaduras, con formación de alcohol y gas, que también pueden hinchar el queso en las primeras etapas formando en ocasiones cavernas y numerosos ojos, muy juntos y algo desgarrados. Da lugar al desarrollo de aromas a levadura (panadería), fruta o alcohol. Tiene lugar en la producción de ciertas leches fermentadas (Kéfir). 1.2.6 Minerales Los minerales forman parte de la leche en una proporción muy pequeña (0,5–1 %), aunque estos ejercen una gran influencia sobre las características de la misma y su actitud tecnológica. La mayoría de las sales están disueltas (moléculas e iones) y otras lo están en estado coloidal formando compuestos con la caseína. Gran parte son de tipo mineral (fósforo, cloruros, bicarbonatos), aunque también los hay de origen orgánico, como el citrato que interviene en el equilibrio del calcio. Es frecuente diferenciar los minerales en: • Macroelementos: las sales mayoritarias de la leche están constituidas por cloruros, fosfatos y citratos de potasio, calcio, sodio y magnesio. • Oligoelementos: muy numerosos, dependen en gran medida de la alimentación del animal, medio ambiente, etc. Entre ellos figuran aluminio, zinc, manganeso, hierro y cobre. Estos minerales tienen gran importancia en el mantenimiento de la estabilidad de la leche, además de su valor nutricional. Así, la estabilidad de las proteínas depende del equilibrio iónico de los principales componentes salinos de la leche (calcio, magnesio, fosfatos y citratos). Gran parte de estos se encuentran en la fase coloidal de la leche asociados a las micelas de caseína nativa, mientras que otra parte se encuentra en disolución. Existe un equilibrio entre los componentes solubles y aquellos que se encuentran en estado coloidal. Este equilibrio es frágil, de forma que numerosos factores (pH, temperatura, etc.) pueden alterarlo, perdiendo su estabilidad. Existe, por lo tanto, un equilibrio natural entre el calcio y el magnesio iónicos por un lado y los complejos de calcio y magnesio por otro. Cualquier alteración de este equilibrio modifica la estabilidad de la leche. Un aumento de iones Ca+2 (por ejemplo la adición de sales solubles de calcio) favorece la desestabilización de la proteína por lo que ejerce un papel positivo para la coagulación enzimática de la leche en la elaboración de quesos. 1.2.7 Enzimas Las enzimas son sustancias de naturaleza proteica que actúan como catalizadores en los procesos metabólicos a muy baja concentración y son específicas para cada reacción. Hay algunas presentes en la leche al tiempo de su secreción, otras producidas por los microorganismos que se hallan en la leche en el ordeño y otras por microorganismos que contaminan la leche después de su producción. 11 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS La actividad enzimática depende del pH y de la temperatura. Desde el punto de vista tecnológico tienen un papel importante en: - Son factores de degradación de los constituyentes de la leche, pueden provocar modificaciones a nivel tecnológico y a nivel organoléptico de los productos transformados. Son indicadores del tratamiento térmico, de la calidad higiénica de la leche y de la especie de procedencia. Algunas enzimas poseen actividad antibacteriana, aportando una protección limitada a la leche. Algunas enzimas de interés tecnológico en la industria láctea son la lipasa, la fosfatasa, la proteasa, la lizosima, la lactasa y la catalasa. Fosfatasa alcalina La fostatasa alcalina está adherida a la superficie de la membrana del glóbulo graso o asociada con lipoproteínas. El contenido de esta enzima aumenta de la fase calostral en adelante. Al ser fuertemente termolábil se puede inactivar por un calentamiento durante unos segundos a 72 ºC o varios minutos a 60 ºC, por lo que es un indicador de la eficacia del tratamiento térmico de la pasteurización. Figura 8. Prueba de la fosfatasa a leche pasteurizada (P) y leche cruda (C) Lipasa La lipasa se encuentra unida a los glóbulos de grasa o a la caseína e hidrolizan la grasa de la leche liberando ácidos grasos y glicerina. Se destruye fácilmente en los tratamientos de pasteurización. Contribuye al aroma y al sabor del queso aunque las lipasas de ciertas bacterias pueden provocar la aparición de sabores y olores desagradables en el queso. Para minimizar esta situación se añade sal, que inhibe la actividad de estas enzimas pero tiene el inconveniente de que los quesos retienen más humedad y el suero es salado y más difícil de aprovechar. Proteasa La proteasa rompe los enlaces de las proteínas (proteolisis) liberando péptidos (compuestos de cadenas más pequeñas) y aminoácidos. Aunque las cantidades de esta enzima en la leche son pequeñas pueden tener un profundo efecto sobre el flavor y textura del queso. Algunas de estas sustancias a veces se hallan implicadas en el aroma del queso, especialmente cuando la degradación llega hasta amoniaco, como los quesos madurados con mohos. Lactasa La lactasa es la encargada de la degradación de la lactosa de la leche en glucosa y galactosa. En la especie humana la degradación de la lactosa se realiza en el intestino delgado, gracias a la acción de la lactasa segregada por este. En el caso de individuos que presentan una deficiente o nula capacidad de sintetizar lactasa, la ingestión de productos que contienen lactosa da lugar a problemas digestivos derivados de la no asimilación de este azúcar. 12 La Leche. Composición y Características La capacidad de sintetizar lactasa decrece con la edad, estando también asociado a la raza. Así pues es más probable encontrar individuos intolerantes a la lactosa en grupos de avanzada edad y de raza negra. Dada la elevada afinidad que poseen numerosos microorganismos para metabolizar la lactosa, esta se encuentra en cantidades inferiores en los productos lácteos fermentados (yogur, leches ácidas, etc.), pudiendo llegar prácticamente a desaparecer en algunos de ellos (quesos curados). LACTOSA Lactasa GLUCOSA GALACTOSA Figura 9. Acción de la lactasa Lisozima La lisozima provoca la ruptura de la pared de ciertas bacterias, de ahí su importante papel en la conservación de la calidad de la leche por su acción bacteriostática. Por otra parte, juega un importante papel nutritivo ya que mejora la digestibilidad de la caseína. Catalasa La catalasa es un componente nativo de la leche, pero cuando el contenido en leucocitos y células epiteliales en la leche aumenta, se produce una elevación del contenido en catalasa, por lo que se utiliza como método indirecto para la detección de leches mamíticas y calostrales. Hay microorganismos que producen catalasa en pequeñas cantidades, pero no se utiliza para determinar calidad microbiológica de la leche. Las leches normales contienen una cantidad muy pequeña. 1.2.8 Vitaminas Las vitaminas son sustancias orgánicas de pequeño tamaño que se encuentran en la leche en pequeña cantidad pero que poseen gran importancia nutritiva ya que son necesarias para el desarrollo normal de los procesos vitales. No se producen en el organismo por lo que los alimentos deben aportarlas en cantidades suficientes. La leche figura como el alimento más rico en aporte de vitaminas por contener todas las conocidas, aunque algunas vitaminas estén en cantidades muy pequeñas. En la leche se encuentran vitaminas liposolubles (A, D, E y K) y las hidrosolubles (B1, B2, B6, B12 y C). La vitamina A es soluble en la grasa si bien alguna parte permanece con las proteínas del suero. El tratamiento térmico causa mínimas pérdidas de esta vitamina en la leche. Nutricionalmente, la actividad de la vitamina A se deriva no solo de la propia vitamina, sino también de los carotenoides provitamínicos. 13 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Esta relación con los carotenoides se refleja en el hecho de que el contenido de vitamina A de la leche de verano sea hasta 15 veces mayor que en la leche de invierno. Estos carotenoides, son de intenso color amarillo y aunque no todos son convertidos en vitamina A, colorean la leche y el queso, fundamentalmente en los meses de verano. Este hecho induce a imitar ese color a lo largo de todo el año añadiendo colorantes vegetales diversos a la leche y al queso. La vitamina D se encuentra en la leche en cantidad variable según la alimentación del animal. Es estable al calor y a la oxidación y en el organismo humano está implicada en el metabolismo del calcio y del fósforo. La vitamina E, procedente de los tocoferoles, evita que las grasas se enrancien y protege a la vitamina A de la oxidación. Es estable al calor aunque susceptible a la oxidación. La vitamina K no se pierde por el suero al ser liposoluble y es estable al calor pero lábil a la oxidación y a la luz. Desde el punto de vista nutritivo es esencial para el mantenimiento normal de la actividad coagulante de la sangre, pero su deficiencia no es problemática ya que se sintetiza en el tracto intestinal. Las vitaminas hidrosolubles, pertenecientes al grupo B, están bien representadas en la leche, siendo la vitamina B1 (tiamina), un nutriente esencial para el crecimiento humano. Se encuentra presente en la leche, tanto en solución como unida a proteínas, pero es destruida parcialmente por el tratamiento térmico de la leche. La vitamina B2 confiere el color amarillo verdoso al suero y es resistente a los tratamientos térmicos habituales pero, como la mayoría de las vitaminas naturales, tiende a disminuir durante el proceso de maduración. Interviene en los procesos de oxidación de la leche e influye en el metabolismo animal. La vitamina B6 se encuentra libre en el suero de la leche. Es resistente a la pasteurización y es esencial para los procesos metabólicos de los microorganismos, que dan lugar al desarrollo de los flavores del queso. La vitamina B12 quizás sea el miembro nutricional más importante del grupo B. Es hidrosoluble y lábil a ácidos, álcalis y a la luz. Se pierde parcialmente durante el proceso de pasteurización. Participa en la formación de ácido propiónico por las bacterias y afecta al metabolismo del ácido fólico. La vitamina C, es también uno de los nutrientes esenciales de los alimentos. Se pierde parcialmente durante la pasteurización y a través del suero, por lo que en el momento del consumo de un queso maduro apenas queda esta vitamina. 1.2.9 Otros constituyentes Aparte de los componentes anteriormente descritos, en la leche se hallan células somáticas (leucocitos), en pequeña cantidad cuando la leche procede de animales sanos y gases (CO2, N y O2). Estos gases (espuma) pueden originar enranciamiento oxidativo y pérdida de eficacia en el proceso de pasteurización. 14 La Leche. Composición y Características 1.3 PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LA LECHE 1.3.1 Punto de congelación El punto de congelación es la temperatura a la cual una sustancia pasa a estado sólido. La leche se congela por debajo de los 0 ºC debido a que las sustancias disueltas rebajan el punto de congelación. Esta propiedad de la leche permite detectar el aguado ya que a medida que se incorpora agua a la leche, el punto de congelación estará más cercano a cero. Es una de las características más constantes de la leche. Los valores normales para el punto de congelación de la leche son: - Leche de vaca: entre -0,53 y -0,57 ºC Leche de cabra: entre -0,54 y -0,57 ºC Leche de oveja: entre -0,57 y -0,58 ºC 3.1.2 Punto de ebullición El punto de ebullición es la temperatura a la cual una sustancia pasa de estado líquido a gaseoso. Debido a las sustancias en disolución que contiene la leche (azúcares y minerales), se necesita una temperatura más elevada que la del agua, estando el punto de ebullición en 100,17 ºC a nivel del mar (si la altura es mayor, la presión es menor y el punto de ebullición disminuye). 1.3.3 Densidad La densidad de la leche de una especie determinada no es un valor constante, sino que va a depender de varios factores: - La densidad varía con la temperatura, siendo menor al aumentar esta. La densidad varía proporcionalmente a la concentración de sólidos disueltos y en suspensión. La producción de materia grasa, cuya densidad es menor de 1, condiciona el valor de la densidad. La densidad de la leche varía de forma inversa al contenido graso. Los valores habituales de la densidad de la leche son: - Medir a 15 ºC Leche de vaca: entre 1,0231 y 1,0398 Leche de cabra: entre 1,0290 y 1,0390 Leche de oveja: entre 1,0347 y 1,0384 Figura 10. Termolactodensímetro 15 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS 3.1.4 Viscosidad La viscosidad de la leche se refiere a la resistencia que opone a fluir. La leche es más viscosa que el agua, lo cual, se debe a la materia grasa en estado globular y a las macromoléculas proteicas presentes en la leche. Esta viscosidad de la leche es la responsable de la resistencia a la subida de los glóbulos grasos para formar la nata. La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura de una forma acusada hasta alcanzar los 70 ºC. Si superamos los 70 ºC, la viscosidad comienza a aumentar. El pH es otro factor influyente, pues con valores de pH<6, la viscosidad aumenta, siendo un fenómeno que determina la agregación de caseínas. 3.1.5 pH y acidez El pH es una medida empleada para mostrar la acidez o alcalinidad de una sustancia (concentración de iones hidrógeno) y constituye un parámetro útil para el procesado de productos lácteos. Generalmente, la leche presenta un valor ligeramente ácido. En concreto, el pH de la leche es, según la especie: - Leche de vaca: 6,65-6,71 Leche de cabra: 6,50-6,80 Leche de oveja: 6,51-6,85 El delicado equilibrio físico entre los constituyentes de la leche, debido a la dispersión de sales y proteínas entre fases y la ionización de componentes, determina una capacidad tampón frente a cambios de pH. La lectura de pH depende de la medida de una diferencia de potencial (voltaje) muy pequeña entre el sensor y un electrodo de referencia. En la leche este parámetro tiene una elevada dependencia de la temperatura, por lo que se debe tener en cuenta en los equipos de medida para la comparación de valores pH entre procesos. Figura 11. pH-metro para líquido 16 La Leche. Composición y Características En la leche podemos encontrar distintos factores que modifican el pH: • Un pH anormalmente bajo suele ser debido a una contaminación microbiológica, ya que los microorganismos transforman la lactosa de la leche en ácido láctico. • El pH del calostro es más bajo que el de la leche (p. ej. pH 6,0) y esto es explicado por un elevado contenido en proteínas. • El estado de lactancia también modifica el pH observándose valores muy altos (mayores a 7,4) en la leche de fin de lactancia. • En leche mastítica se observa un pH de 6,9 a 7,5 debido a un aumento de la permeabilidad de las membranas de la glándula mamaria originando una mayor concentración de iones Na y Cl y una reducción del contenido de lactosa y de P inorgánico soluble. La acidez titulable es la suma de la acidez natural y de la acidez desarrollada. La acidez natural es debida a las caseínas, a los minerales, a los ácidos orgánicos y a los fosfatos. Por su parte, la acidez desarrollada es consecuencia del ácido láctico y de otros ácidos procedentes de la degradación microbiana de la lactosa. Por norma general la acidez se expresa en grados Dornic (ºD) (1 ºD = 0,1 mg de ácido láctico en un litro de leche). Figura 12. Acidímetro Dornic La acidez varía en función de: - - La leche normalmente no contiene ácido láctico, sin embargo por acción bacteriana, la acidez titulable aumenta debido al proceso de fermentación de la lactosa en ácido láctico. La curva de lactación, ya que las caseínas, sales minerales e iones varían en las distintas fases de la lactación, de tal manera que en la última fase se disminuye la acidez debido principalmente a la mayor riqueza de proteínas. Suele ser baja en leche mastítica. Los valores medios de acidez de las distintas especies: - Leche de vaca: 14-18 ºD Leche de cabra: 14-18 ºD Leche de oveja: 18-22 ºD 17 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Los valores de pH y acidez dependen de la composición de la leche. Así pues, la presencia de sustancias ácidas da lugar a un pH débil y por tanto valores de acidez elevados. Existen múltiples factores que pueden hacer variar estos valores como la especie, ciclo de lactación y contenido de dióxido de carbono (la disminución del contenido de CO2 disuelto en leche implica un aumento del pH). El valor del pH es representativo del estado de la leche y es más significativo que el valor de la acidez, sobre todo en lo que a estabilidad de la leche se refiere. Con el pH podemos tener una idea en ciertas sustancias, de su estado de “frescura”, su poder tampón, etc. En cambio, los valores de acidez son el resultado de varias reacciones que han modificado el estado original. Diferentes muestras de leche pueden presentar el mismo pH y por tanto presentar la misma estabilidad frente a los tratamientos industriales dentro del mismo estado y sin embargo, mostrar una acidez sensiblemente diferente. Inversamente, leches con la misma acidez pueden tener diferente pH. Este hecho se debe a que la leche puede presentar altos contenidos en extracto seco o estar fuertemente tamponada por lo que su pH variará menos rápidamente bajo la influencia del ácido láctico de fermentación. Así pues, estudiando conjuntamente la acidez y el pH es posible tener un conocimiento aproximado de la riqueza de ciertas sustancias, poder tampón, calidad microbiológica y conducta frente a algunos tratamientos. 1.3.6 Apariencia La leche es un líquido opaco que parece blanco si el espesor es suficiente. Este aspecto se debe a la organización de caseínas (unidas por iones de Ca) en micelas, forman estructuras relativamente grandes que favorecen la dispersión de la luz proporcionando a la leche su aspecto característico. Los glóbulos grasos también intervienen en la dispersión de la luz, debido a que la dimensión de los mismos es muy superior a la longitud de onda media de la luz solar. Los principales pigmentos de la leche son el caroteno y la riboflavina. La leche de oveja y principalmente la de cabra al carecer de β-caroteno tiene un color más blanco. En leches calostrales o en leches en mal estado, esta toma un aspecto grisáceo, más o menos translúcido. Además, en la leche pueden observarse coloraciones accidentales, tales como la coloración rosa debida a la presencia de sangre, y otras diversas debidas a la contaminación de microorganismos. 18 Figura 13. Almacenamiento refrigerado de leche de cabra La Leche. Composición y Características 1.4 MICROBIOLOGÍA DE LA LECHE Es parte de la microbiología que estudia los microorganismos que están presentes en la leche y sus productos, con especial énfasis en aquellos microorganismos importantes en la tecnología de la leche. Se consideran microorganismos todos aquellos seres vivos no visibles a simple vista (la unidad de medida utilizada para su medición es el micrómetro: 1µm = 0.001 mm), siendo necesaria la utilización de un microscopio para su visualización. La leche, por sus características y composición, es un medio propicio para el desarrollo de bacterias, levaduras, mohos y virus. De entre todos estos se pueden definir tres grandes grupos: unos son beneficiosos, como las bacterias lácticas que participan en la fabricación de productos lácteos, algunos producen la alteración de la leche y otros pueden tener efectos perjudiciales para la salud. Pero la delimitación de estos grupos no está muy definida entre ellos. Las bacterias lácticas que son necesarias en la producción de yogur, se consideran alterantes si hablamos de leche envasada. También algunos microorganismos pueden tener efectos solamente alterantes o también patógenos dependiendo de la concentración en la que se encuentren en el producto lácteo o según el individuo que lo ingiera. 1.4.1 Factores de desarrollo El desarrollo de los microorganismos en la leche se encuentra condicionado a una serie de factores, como la disponibilidad de nutrientes, la acumulación de toxinas, la temperatura o la deshidratación. En condiciones óptimas, el crecimiento de los microorganismos es exponencial (las bacterias se pueden multiplicar hasta 10 millones de veces en 12 horas). Figura 14. Gráfica de crecimiento microbiano • 1. Fase de latencia: en esta etapa los microorganismos se adaptan a su nuevo entorno y se preparan para su multiplicación. La duración de este período de incubación varía según la temperatura, el tamaño del inóculo y de la fisiología del microorganismo. • 2. Fase de crecimiento exponencial: los microorganismos en esta fase se multiplican muy rápidamente pues cuentan con las condiciones adecuadas para su desarrollo. • 3. Fase estacionaria: la velocidad de reproducción disminuye debido a la acumulación de desechos tóxicos generados por los propios microorganismos. Hay un equilibrio entre los microorganismos que mueren y que nacen. 19 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS • 4. Fase de mortalidad: cesa totalmente la multiplicación de los microorganismos y los que ya existen empiezan a morir de forma gradual. Los factores que pueden afectar al desarrollo de los microorganismos pueden ser extrínsecos (derivados del ambiente, como la temperatura y el oxígeno disponible) o intrínsecos (derivados del propio alimento como el contenido de agua, acidez, nutrientes y componentes antimicrobianos). Temperatura Constituye un factor de gran importancia en el crecimiento y desarrollo de los microorganismos. Todos los microorganismos presentan un determinado rango de temperaturas en la cual pueden sobrevivir. La temperatura óptima es aquella en la que la tasa de crecimiento es máxima. En la siguiente tabla se establece una clasificación de los microorganismos en función de la temperatura de crecimiento de los mismos. Tabla 2. Clasificación de los microorganismos según la temperatura de crecimiento. Rangos de temperatura (ºC) para el crecimiento de los microorgamismos Grupos Mínima Óptima Máxima Termófilos 40/45 55-75 60-90 Mesófilos 5/15 30-40 40-47 Psicrótrofos -5/+5 25-30 30-35 Psicrófilos -5/+5 12-15 15-20 Oxígeno El oxígeno se encuentra disuelto en la leche y es consumido por el metabolismo de los microorganismos. Aerobios Estrictos: los que necesitan oxígeno para desarrollarse no se multiplican en ambientes anaeróbicos. Necesitan la presencia de oxígeno para crecer. Ejemplos: Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Staphylococcus, mohos. Anaerobios Estrictos: microorganismos que solo crecen en ausencia de oxígeno. La presencia de oxígeno es letal para este tipo de microorganismos. Ejemplos: Clostridium, Propionibacterium. Anaerobios Facultativos: son microorganismos que no usan el oxígeno pero pueden crecer en presencia o ausencia de él. No requieren la presencia de oxígeno para crecer pero crecen mejor si está presente. Ejemplo: Enterobacterias. Microaerofilos: aquellos que para crecer necesitan solo una pequeña fracción de oxígeno en la atmósfera. La presencia de oxígeno es necesaria pero a presiones menores de 0,2 atmósferas. Ejemplos: Lactobacillus, Streptococcus, Pediococcus. 20 La Leche. Composición y Características Anaerobios Aerotolerantes: microorganismos que crecen indistintamente en presencia o en ausencia de oxígeno. No necesitan oxígeno y no crecen mejor cuando este está presente. Ejemplo: algunos Actinomicetes. Por lo general, en ciertos alimentos el desarrollo inicial de los microorganismos es aeróbico y posteriormente, al reducirse la cantidad de oxigeno comienza el desarrollo de los anaeróbicos. En la leche las bacterias ácido lácticas suelen ser anaerobias facultativas, pudiendo desarrollarse en ambos ambientes. Contenido de agua En los alimentos no toda el agua se encuentra en estado libre, ya que parte de ella se puede encontrar ligada a las proteínas, a solutos e iones. El contenido de agua disponible para el crecimiento microbiano y para los procesos químicos y enzimáticos se conoce como actividad de agua o actividad acuosa (aw). La leche está constituida por más de un 80% de agua. Una parte está ligada a las caseínas y otra gran parte se encuentra en estado libre. La actividad acuosa (aw) de la leche está estimada en 0,99, la del agua pura es 1,00. Los microorganismos, así como todos los seres vivos, necesitan presencia de agua para la mayoría de los procesos metabólicos. Cada microorganismo va a tener un valor óptimo de aw y un rango dentro del cual puede desarrollarse. Figura 15. Equipo de medida de actividad acuosa (aw) La excesiva humedad de la leche les dificulta a algunos mohos y levaduras la multiplicación, de ahí que sean considerados de mayor importancia en productos lácteos deshidratados que en leche fluida. Tabla 3. Actividad acuosa de distintos grupos de microorganismos Grupos aw Bacterias G - ≥ 0,97 Bacterias G + ≥ 0,91 Levaduras ≥ 0,88 Mohos ≥ 0,80 Bacterias halófilas ≥ 0,75 Mohos xerófilos ≥ 0,65 Levaduras osmófilas ≥ 0,61 Acidez La mayoría de bacterias, hongos y levaduras crecen a pH cercano a la neutralidad aunque sus rangos de crecimiento pueden ser más amplios. Los microorganismos tienen unos valores mínimo, óptimo y máximo de pH. 21 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS El pH de la leche normal es ligeramente ácido. Esto favorece el crecimiento de una flora microbiana diversa. Sin embargo, son las bacterias y de ellas el grupo de las ácido lácticas las que se ven favorecidas para crecer en la leche a pH normal. Tabla 4. pH de distintos grupos de microorganismos Rangos de pH para el crecimiento de los microorgamismos Grupos Rango Óptimo Gram (+) 4-9,6 6,5-7,5 Gram (-) 3,8-9,8 6,5-7,5 Levaduras 2,1-9 4,5-6,5 Mohos 1,6-11 4,5-6,5 Bacterias El bajo pH influye en el crecimiento microbiano ya que afecta al funcionamiento de los enzimas metabólicos y a la permeabilidad y transporte a través de la membrana. Nutrientes Los microorganismos necesitan una serie de nutrientes para crecer y su mayor o menor presencia condiciona su desarrollo. En la leche se encuentran gran variedad de vitaminas. Además por poseer azúcares fácilmente fermentables, grasas y proteínas aportan un medio enriquecido para el crecimiento del microorganismo. Sin embargo, es válido notar que se encuentran pocos aminoácidos libres y péptidos de bajo peso molecular, de ahí que las bacterias que no posean la capacidad de sintetizar enzimas proteolíticas se verán en mayor dificultad para crecer. En la leche se dan diversas asociaciones de microorganismos que mediante relaciones simbióticas logran desarrollarse en el medio. Algunas de estas asociaciones se aprovechan para la elaboración de productos lácteos, como ejemplo se puede citar el yogur, donde se da una simbiosis entre el Streptococcus y el Lactobacillus. Componentes antimicrobianos Existen diversos tipos de constituyentes antimicrobianos en alimentos, tanto de origen vegetal como de origen animal. En alimentos de origen vegetal principalmente se trata de aceites esenciales (piel de los cítricos y especias) y también ácidos orgánicos, pigmentos, glicoproteínas, etc. En la leche se encuentran diversos sistemas antimicrobianos que pueden proteger a la glándula contra infecciones y a la leche de la contaminación. Desgraciadamente la protección es limitada y de poca duración posterior al ordeño. Entre estos sistemas tenemos Lactoferrina e Inmunoglobulinas, entre otros. 22 La Leche. Composición y Características 1.4.2 Clasificación Bacterias Son organismos unicelulares y de formas variadas. Su reproducción es predominantemente asexual aunque también existe reproducción sexual. Ciertas bacterias poseen la facultad de formar una espora por célula, aunque como forma de resistencia y no de reproducción. Bacterias lácticas: están formadas por los generos Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactobacillus y Bifidobacterium. Su acción se debe a que metabolizan la lactosa y producen ácido láctico. Esta acción puede ser pura (fermentación homofermentativa), o bien producir otras sustancias (CO2, H) además de ácido láctico (fermentación heterofermentativa). No tienen capacidad de formar esporas. La acumulación de ácido láctico en la leche puede provocar su alteración, es necesario pues, detener la multiplicación de las bacterias lácticas, lo que se consigue eficazmente mediante la refrigeración, ya que son bacterias mesófilas o termófilas y dejan de multiplicarse activamente por debajo de los 8-10 ºC. Su estudio en el ámbito tecnológico es importante debido a: - - Son formadoras de textura y ayudan al establecimiento de las condiciones para la elaboración de ciertos productos lácteos. Por efecto de la acidez producida por la fermentación de la lactosa, la leche puede coagular al alcanzar el pH adecuado, lo cual es deseable en la elaboración de yogur y ciertos tipos de queso. Producen compuestos que aportan olor y sabor característico (diacetilo, acetoina, etc.) a diversos productos lácteos. Además, ciertas enzimas producidas por estas bacterias participan en degradaciones de las proteínas y de las grasas producidas durante los procesos madurativos de los quesos, afectando notablemente las características organolépticas de los mismos. Bacterias esporuladas: las principales formas esporuladas que pueden estar presentes en la leche, pertenecen al género Bacillus, aerobios o anaerobios facultativos, y Clostridium, anaerobios estrictos. Las esporas son destruidas sometiendo la leche a un tratamiento térmico superior al 100 ºC. Este tipo de microorganismos se encuentran en la alimentación, el suelo, estiércol, etc, y se caracterizan por su resistencia a los tratamientos térmicos más severos. Afectan sobre todo a leches esterilizadas y quesos madurados. En relación con los quesos, las esporas que adquieren mayor importancia son las de ciertas especies del género Clostridium, pues la pasterización no las destruye. Esto implica que si están presentes en la leche, van a pasar al queso, pudiendo llegar a reproducirse en condiciones óptimas y generar gas como consecuencia de su metabolismo, lo que produce el hinchamiento tardío de los quesos. En la leche cruda son inhibidas por las bacterias lácticas. 23 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Bacterias psicrótrofas: la refrigeración de la leche desde su ordeño hasta las centrales de transformación ha permitido aumentar la vida útil de la leche cruda. No obstante, esta aplicación de frío supone una oportunidad para la proliferación de bacterias psicrótrofas. Este tipo de bacteria suele ocasionar problemas en leches que permanecen refrigeradas durante un periodo superior a 72 horas. La mayor parte de los aislamientos psicrótrofos de la leche cruda pertenecen al género Pseudomonas. Esta microflora generalmente es proteolítica y producen lipasas, pero no son capaces de aprovechar la lactosa. Producen sabores y colores anómalos, como sabores a rancio, a malta, a levadura, a mantequilla, a frutas o pútridos y la formación de pigmentos púrpura o rojizos. La bacteria que más frecuentemente origina defectos de flavor en la leche refrigerada es Pseudomonas fluorescens. Bacterias coliformes: la presencia de este tipo de microorganismo en la leche supone un indicador de tasas elevadas de bacterias fecales derivadas de condiciones higiénicas deficientes en la obtención o manipulación de la leche cruda. Las bacterias de origen fecal más importantes son las coliformes, de las que hay que destacar Escherichia coli y Aerobacter aerogenes. Son bacterias heterofermentativas, que transforman la lactosa en ácido láctico y dióxido de carbono. Producen la alteración de la leche por acidificación, sustancias viscosas y de sabor desagradable que modifican su flavor (se describe como a “sucio”) e hinchazones tempranas en la elaboración del queso. Estos microorganismos se inhiben por refrigeración y se eliminan por pasteurización. En general, E.coli no se desarrolla bien durante el proceso de elaboración del queso. La acidez y la sal son inhibidores, pero si las bacterias ácido lácticas no tienen la actividad adecuada, puede multiplicarse y sobrevivir durante dicho proceso. Bacterias patógenas: de los microorganismos patógenos presentes en la leche es importante destacar aquellos que son transmisibles a través de ella y que originan directa o indirectamente problemas sanitarios en el consumidor: - - - - Mycobacterium tuberculosis: puede llegar a la leche a través de la sangre o por contaminación durante el ordeño de una persona afectada. Resulta patógeno en humanos, provocando tuberculosis. Entre todos los microorganismos patógenos que no forman esporos es el más termorresistente. Brucella: provoca la brucelosis, que es una de las mayores enfermedades zoonóticas, ampliamente distribuidas en humanos y animales, especialmente en países en vías de desarrollo. Se destruye con la pasteurización a 60-62 ºC durante más de 10 minutos. Es muy patógena y en los animales puede ocasionar abortos, infertilidad y disminución en la producción de leche, generando de esta manera grandes pérdidas económicas para la ganadería mundial. Salmonella: se encuentra ampliamente extendida en la naturaleza, por ejemplo, en el estiércol y en las aguas contaminadas. Puede causar desórdenes intestinales. Se destruye en el tratamiento de pasteurizacion baja. La leche y productos lácteos, casi nunca son responsables de intoxicaciones alimentarias por estas bacterias. Staphylococcus aureus: se halla frecuentemente en la ubre de los animales con mastitis. Esta bacteria es también muy habitual en humanos. Algunas cepas pueden formar una toxina termorresistente y causar inflamacion (úlceras), aunque se necesita un gran número de microorganismos para producir la toxina. 24 La Leche. Composición y Características Levaduras En la leche cruda hay células voluminosas del genero Candida. En condiciones habituales no se manifiestan en la leche. Producen olor ligeramente agrio y presencia de manchas rojizas, amarillas o también de color castaño. Pueden llegar a hacer húmeda y viscosa la superficie del queso. Mohos No tienen importancia práctica en la leche líquida pero sí en la mayor parte de los productos lácteos. Los géneros Penicillium candidum y Geotrichum candidum son usados en la elaboración de quesos. Se desarrollan en la superficie y en las partes en contacto con el aire y llegan a la leche procedentes sobre todo del aire, para pasar luego a los productos. Virus Entidades no celulares de muy pequeño tamaño (normalmente inferior al del más pequeño procariota), por lo que debe recurrirse al microscopio electrónico para su visualización. Son agentes infectivos de naturaleza obligadamente parasitaria intracelular. Los virus que afectan a la leche son bacteriófagos. Estos son virus patógenos que atacan a los microorganismos, sobre todo afectan a las bacterias que componen los fermentos lácticos. La multiplicación de los bacteriófagos puede ser tan importante que pueden acabar rápidamente con el fermento acidificante. Los bacteriófagos son más pequeños que los microorganismos y son los parásitos naturales de estos últimos. También se los suele llamar "fagos". Para evitar la multiplicación de los bacteriófagos se suelen utilizar dos cultivos de arranque genéticamente distintos (rotaciones de fermentos). 1.5 CALIDAD DE LA LECHE El concepto de calidad de la leche cruda hay que contemplarlo bajo un amplio conjunto de características que determinan su idoneidad para los fines previstos. Se trata de un conjunto de factores de calidad con influencia sobre las propiedades nutritivas, tecnológicas, higiénicas y de utilización de la leche cruda y de los productos lácteos preparados a partir de ella. Las cualidades nutritivas de la leche y sus derivados la sitúan entre los alimentos básicos por excelencia, pero desde su secreción en el interior de la ubre hasta su llegada al consumidor, se ve sometida a un elevado número de riesgos, como pueden ser el desarrollo incontrolado de microorganismos, infecciones patógenas de los animales productores, absorción de olores, colores y sabores extraños, la presencia de sustancias químicas extrañas (pesticidas, antibióticos, metales, detergentes, desinfectantes, etc.). Todo ello afecta negativamente sobre la calidad de la leche y sus derivados. 25 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Existen diversos factores que influyen sobre la calidad final de la leche, que pueden ser agrupados teniendo en cuenta los siguientes criterios: - Calidad composicional Calidad higiénica Calidad sanitaria Calidad estética 1.5.1 Calidad composicional Es la condición que hace referencia a las características fisicoquímicas de la leche. El contenido de sólidos totales, proteína y grasa, constituye el indicador de la calidad composicional. No obstante, los componentes menores o las propiedades fisicoquímicas pueden ser determinantes en aptitud de la leche frente a su procesado. La leche puede ser alterada por distintos procesos, fermentación, proteólisis, lipólisis u oxidación. Estas alteraciones afectan al rendimiento obtenido y a la calidad del producto final. La fermentación de la lactosa afecta principalmente a la acidez, y si es muy extrema a la viscosidad, mientras que la proteólisis, lipólisis y oxidación afectan principalmente el aspecto, sabor y olor. Estos daños se pueden prevenir a través del conocimiento de los factores que promueven estas reacciones. 1.5.2 Calidad higiénica Este concepto hace referencia al nivel de higiene y ausencia de sustancias químicas en las fases de ordeño, almacenamiento, transporte y transformación de la leche. El recuento total de bacterias (mesófilas aerobios totales) constituye el principal indicador de la calidad higiénica, expresándose en unidades formadoras de colonia. El recuento de mesófilos aerobios es un buen indicador para leches calientes, pero para leches refrigeradas, es importante conocer que el recuento de psicrófilos sea adecuado. El contenido de gérmenes totales a 30 ºC por mililitro debe ser: - Vaca ≤ 100.000 (Real Decreto 1728/2007) Cabra y oveja ≤ 500.000, si no sufre tratamiento térmico (Reglamento 853/2004) Cabra y oveja ≤ 1.500.000, si sufre tratamiento térmico (Reglamento 853/2004) Para mejorar este indicador es necesario mejorar la higiene durante el ordeño y almacenamiento, la refrigeración y la minimización del tiempo hasta su transformación. Para considerar una leche con calidad higiénica, además de cumplir con los criterios microbiológicos, debe estar exenta de contaminación por antibióticos, antisépticos, pesticidas, metales, sustancias indeseables y todo fenómeno de lipólisis y proteólisis (alteración de las grasas y proteínas) provocado por dicha contaminación. El abuso o mal uso de determinados productos para incrementar el rendimiento de las cosechas y las producciones animales, puede llegar a ser un factor de contaminación de la leche. 26 La Leche. Composición y Características El empleo de productos y materiales inadecuados en la obtención, transporte o manipulación de la misma, así como el uso de aditivos y conservantes encaminados a prolongar su almacenamiento o favorecer su comercialización, constituye otro medio de contaminación. La insuficiencia de calidad higiénica puede influir gravemente sobre las propiedades tecnológicas de la leche, principalmente en el caso de procesos industriales basados en la actividad bacteriana, por ejemplo: el queso, la fabricación de yogures, etc., pero también puede incidir sobre la salud pública. Figura 16. El depósito de almacenamiento tiene que estar registrado en la base de datos de Letra Q La industria lechera, y por consecuencia directa o indirectamente el ganadero productor de leche, sufre pérdidas considerables debido a las leches no aptas para el consumo e inadecuadas para su transformación. La contaminación por productos químicos puede ser indirecta, es decir, que proviene del medio ambiente, de la alimentación del animal al consumir productos, forrajes o concentrados con insecticidas u otros pesticidas; pero también dicha contaminación, puede provenir de tratamientos que se dan al animal para luchar contra enfermedades infecciosas o parasitarias cuando no se respetan los márgenes de seguridad, por parte del ganadero, establecidos para estos productos por los fabricantes de los mismos. Las sustancias químicas que pueden contaminar la leche, se pueden incluir en los siguientes grupos: Metales y plásticos: esta contaminación se produce por el empleo de materiales inadecuados durante la obtención, manipulación, almacenaje y transporte de la leche o por contaminación de los alimentos y agua que toman los animales. Los plásticos empleados algunas veces en tuberías o envases, están considerados como no tóxicos, pero pueden estar compuestos por pequeñas moléculas, plastificantes, estabilizantes y otros aditivos que no son inertes, y por su solubilidad en agua y materias grasas de la leche pueden penetrar en la misma. Los metales contaminantes suelen ser: arsénico, cobre, hierro, plomo, mercurio, estaño, etc. 27 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Detergentes y desinfectantes: los detergentes y desinfectantes se hacen imprescindibles para controlar la contaminación microbiana en los equipos de ordeño, en los tanques de refrigeración y en general en todos los equipos de la industria láctea. Para prevenir la contaminación de la leche por residuos de detergentes y desinfectantes (el riesgo es más elevado) es imprescindible prestar especial atención al aclarado de las instalaciones con agua potable. Hay que asegurarse, mediante determinaciones analíticas, que en dichas instalaciones no quedan restos de estos productos después de aplicar el programa de limpieza y desinfección. La mayoría de los productos de limpieza y desinfección no son tóxicos en las concentraciones empleadas, y sus residuos no constituyen amenaza alguna para la salud. Solo en el caso de graves contaminaciones, estos productos sí son considerados como tóxicos y pueden transferir olores y sabores extraños a la leche. La presencia de estas sustancias en la leche puede producir la inhibición de algunos procesos de acidificación (en yogures y quesos), donde es necesaria la actuación de bacterias lácticas sin la presencia de ninguna sustancia que inhiba su normal desarrollo. Pesticidas, fertilizantes y micotoxisnas: bajo el nombre general de pesticidas se designan diversos productos utilizados en la lucha contra los parásitos en la producción agropecuaria o en la fabricación de productos. En este grupo de pesticidas hay que incluir los acaricidas, nematicidas, fungicidas, rodentícidas y herbicidas. Los alimentos tratados con pesticidas no pueden suministrarse a los animales sin respetar los plazos de espera prescritos y los insecticidas no pueden ser utilizados en el establo mientras no se hayan tomado todas las precauciones necesarias para que el animal no los absorba. Los residuos de pesticidas en leche son de origen endógeno. De aquí que las medidas encaminadas a impedir la presencia de pesticidas en la leche se dirijan a eliminar las fuentes a partir de las cuales estas sustancias pasan a la leche. Dichas fuentes pueden ser a través del pienso, el agua y el medio ambiente. Muchos de estos productos se unen a la grasa de la leche para su eliminación alterando su sabor y pudiendo ocasionar un problema de salud pública al ser ingeridos, incluso a concentraciones débiles, durante períodos largos (toxicidad crónica). Las micotoxinas presentes en la leche proceden de alimentos contaminados por mohos y muy especialmente el Aspergillus flavus. Todos los pesticidas son más o menos tóxicos para el hombre; sin embargo, algunos no pasan a la leche cuando son ingeridos por los animales. Este es el caso de los fosfatos orgánicos, muy tóxicos, pero que se modifican rápidamente en el metabolismo y se inactivan. Los “organofosforados” son poco o nada residuales. Los “organoclorados” son los más problemáticos, por su estabilidad y su capacidad de unirse a las grasas, que les hace persistir en los productos ricos en lípidos. Antibióticos y quimioterápicos: el empleo de productos veterinarios, especialmente los antibióticos y los antisépticos, supone un grave problema por la circunstancia de la posterior aparición de sus residuos en la leche y la carne. La contaminación de la leche por productos farmacológicos es de origen endógeno. 28 La Leche. Composición y Características La gran mayoría de los preparados farmacológicos administrados a los animales se segregan con la leche dando lugar a su contaminación. La utilización de los antibióticos en los últimos veinticinco años ha sido de gran valor para los productores de leche, como medida preventiva y de tratamiento de enfermedades infecciosas y parasitarias; pero también ha dado lugar a la aparición de una serie de problemas, como son el desarrollo de cepas de microorganismos resistentes a los antibióticos, reacciones alérgicas (especialmente por la penicilina y sus derivados), trastornos intestinales. Por otro lado, origina problemas tecnológicos pues interfiere en los procesos de fermentación en la elaboración de determinados productos (quesos, leches fermentadas) es decir, los antibióticos son sustancias inhibidoras del crecimiento bacteriano. El término “inhibidor” significa que restringe, interfiere o detiene un proceso. Los productos inhibidores como los antibióticos, son capaces de impedir o retardar el desarrollo bacteriano necesario en los procesos de fabricación, fundamentalmente en quesos y yogures. La sensibilidad de las bacterias acidolácticas frente a los antibióticos, fundamentalmente a la penicilina, es muy grande. Tetraciclina CONTROL Betalactamicos NEGATIVO POSITIVO Betalactamicos POSITIVO Tetraciclina POSITIVO Betalactamicos + Tetraciclina Figura 17. Detección de inhibidores mediante kit rápido Existen otras sustancias inhibidoras (detergentes y sobre todo desinfectantes), además de los antibióticos y antisépticos, que interfieren en los procesos de fermentación inhibiendo el desarrollo de los fermentos lácticos. También se ha visto la inhibición, por parte de los antibióticos de la lipasa láctea en valores que oscilan entre el 7 y el 49 % según el antibiótico presente en la leche y de su concentración. Los antibióticos son eliminados por la leche durante varios días después de su aplicación. Hay que destacar el empleo de productos veterinarios de acción prolongada para el tratamiento de mamitis en el período de secado; su acción dura varias semanas, por lo que nunca deben suministrarse en los días próximos al parto. Hay que tener en cuenta dos parámetros importantes para evitar la presencia de residuos de productos veterinarios: el Límite Máximo de Residuos (LMR) y el Tiempo de Espera (TE) o Período de Supresión. Durante este período, que debe especificarse en el producto veterinario, la leche no puede ser comercializada. 29 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS Los medios que la industria transformadora de la leche puede utilizar en su lucha contra la presencia de antibióticos en la leche, se basan principalmente en los controles analíticos de detección de estos productos y de rechazar las leches que los contengan. Son de gran interés las pruebas de fermentación para detectar sustancias que inhiben la acción de los fermentos lácticos. Figura 18. Se debe respetar el Periodo de Supresión para cada antibiótico 5.1.3 Calidad sanitaria En la calidad sanitaria es imprescindible mantener al ganado libre de enfermedades. En concreto, es necesario llevar un control exhaustivo de la mastitis subclínica, así como mantener el ganado libre de brucelosis, tuberculosis. La mastitis produce una alteración de la cantidad y composición de la leche, repercutiendo negativamente sobre el ganadero en el precio de venta de la leche y originando bajos rendimientos, productos inestables y de baja calidad, en las industrias transformadoras. Los valores máximos umbral de las medias establecidas para el parámetro de células somáticas en vaca, según el Real Decreto 1728/2007, es de 400.000 células/ml. En el caso de la cabra y de la oveja no se encuentra legislado el valor umbral, no obstante, se recomienda que este contenido sea menor de 800.000-1.000.000 células/ml. El recuento de células somáticas es una herramienta muy útil para el diagnóstico de mastitis subclínica. Según el Real Decreto 1728 /2007, es necesario al menos el análisis de una muestra válida al mes. Existen diversos factores que pueden hacer modificar el valor de este parámetro, como el manejo reproductivo y la alimentación por lo que un valor puntual no es significativo. En la determinación de células somáticas se realiza la media geométrica móvil, observada durante un periodo de tres meses con, al menos, una muestra válida al mes. 30 La Leche. Composición y Características 5.1.4 Calidad organoléptica Una contaminación por olores, colores y sabores anormales, dará a la leche de consumo y a los productos lácteos una serie de defectos organolépticos. Así pues, una leche con calidad organoléptica debe estar exenta de: Impurezas físicas: el origen de una contaminación de la leche con impurezas físicas (visibles o no visibles) es muy diverso. Puede ser por el animal, establo, camas, material de ordeño, ambiente, etc. La presencia de esta contaminación es una fuente potencial de contaminación bacteriana, pudiendo modificar las características organolépticas y físico-químicas de la leche. La determinación de impurezas físicas se realiza mediante la prueba de la filtración de la leche. Sabores anormales: los defectos de sabor pueden estar producidos por: - - Alimentos suministrados a los animales en malas condiciones, como es el caso de los ensilados. También puede ser causa de determinados sabores anormales determinadas plantas aromáticas suministradas al animal antes o durante el ordeño. Falta de limpieza y desinfección del ambiente y utensilios. Inadecuada conservación. Los sabores que suelen aparecer durante la conservación de la leche son como consecuencia de reacciones químicas enzimáticas (contaminación por psicrófilos), caso del sabor a rancio (lipólisis), sabor a oxidado por oxidación de las grasas y sabores amargos por la transformación de las proteína (proteólisis). Olores y colores anormales: la alteración del color y del olor de la leche puede producirse por sustancias extrañas disueltas en la misma o por crecimiento de algunos microorganismos capaces de producir lipasas y proteasas. 31 Figura 19. Sala de ordeño de ganado caprino MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS RESUMEN La leche procedente del ordeño de las hembras mamíferas domésticas, es un líquido complejo cuyas características dependen de la especie de la que procede (vaca, oveja y cabra, principalmente). La composición de la leche determina la aptitud para elaborar productos lácteos, de ahí la importancia de su estudio. Las proteínas constituyen uno de los componentes más importante a la hora de elaborar productos lácteos ya que contribuyen al rendimiento quesero, son responsables de la coagulación, intervienen directamente en la textura e influyen en la formación del olor y sabor del producto elaborado. El contenido en grasa, la lactosa, las vitaminas, los minerales y las enzimas de la leche también son muy importantes para la industria láctea. El conocimiento de las propiedades físico-químicas de la leche, sobre todo el pH y del contenido en microorganismos, algunos necesarios para la obtención de determinados productos, como las bacterias lácticas, y otros perjudiciales, es también importante para la industria láctea. 32 La Leche. Composición y Características AUTOEVALUACIÓN 1.- ¿Cuál de los siguientes elementos NO es un componente habitual de la leche? a) b) c) d) Grasa Caseína Lactosa Clorofila 2.- ¿Cuál es la proteína específica de la leche? a) b) c) d) Caseína Lactosa Calcio Lipasa 3.- ¿Cuál de estos es el componente mayoritario de la leche? a) b) c) d) Grasa Proteína Ácido láctico Agua 4.- El resultado de la determinación de la acidez de una leche se expresa en a) b) c) d) Porcentaje Mililitros de sosa Dornic Grados Dornic Gotas de fenolftaleína 5.- Los microorganismos mesófilos tienen su máximo desarrollo a a) b) c) d) 30-37 ºC 10-15 ºC 45-75 ºC No importa la temperatura 6.- Las vitaminas de la leche: a) b) c) d) Son del grupo F y G Son sustancias de pequeño tamaño pero de gran importancia nutritiva La componen enzimas como la lactasa Nuestro organismo es capaz de sintetizar las mismas vitaminas que contiene la leche 33 MANUAL PRÁCTICO PARA QUESERÍAS 7.- Los microorganismos capaces de crecer en leches almacenadas en refrigeración se llaman: a) b) c) d) Psicrótrofos Mesófilos Termófilos Aerobios 8.- Los microorganismos homofermentativos, son los que producen: a) b) c) d) Ácido láctico y otras sustancias Anhídrido carbónico y enzimas Gases Exclusivamente ácido láctico 9.- La calidad higiénica de la leche: a) Hace referencia exclusivamente al contenido de gérmenes totales establecido por la normativa vigente b) Hace referencia exclusivamente al contenido de células somáticas establecido en el Real Decreto 1728/2007 c) Hace referencia tanto a los criterios microbiológicos, como a la presencia de sustancias químicas d) No repercute en el procesado de la leche ya que esta se somete a un tratamiento térmico 10.- El contenido de células somáticas en leche de cabra: a) b) c) d) Viene establecido en el Real Decreto 1728/2007 Según la normativa vigente es de 400.000 células/ml Se recomienda que sea menor de 800.000-1.000.000 células/ml El manejo reproductivo y de la alimentación no juegan un papel esencial 34 LA LECHE AGRICULTURA COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS FORMACIÓN BIENESTAR ANIMAL EN EXPLOTACIONES DE AVES GANADERIA PESCA Y ACUICULTURA Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera JUNTA DE ANDALUCIA JUNTA DE ANDALUCIA CONSEJERIA DE AGRICULTURA, PESCA Y DESARROLLO RURAL
