Alais Charles - Ciencia De La Leche - Principios De Tecnica Lechera.pdf

PRINCIPIOS DE TECNICALECHERA

Dr. Ingeniero y Dr. en Ciencias Profesorde la EscuelaSuperior de Lechería de la Universidad de Nancy (Francia). Profesor del Instituto Agrícola de Beauvais (Francia).

PRINCIPIOS DE TECNICA LECHERA*”’

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El Salvpdor Para%uaY

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Título original en francés: 5i:IENCF. DI'1_.-1iT

Principes des techniques laitieres Traducido por: .-iN'YC)NIO LAC.lS:j GC)Ijf'idl

Dr. en Veterinaria Diplomado en Lactologia Director Técnico de la Cooperativa Lechera "SAM" Edicidn autorizada por: Societe d'edition et de publicité agricoles, industrielles et comerciales. (S. E. P. A. I. C.). Paris c) S. E. P. A. I. C. *$*"!"-:':' L

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124062 Septima impresibn mayo de 1988

Reservados todos los derechos. Ni todo el libro ni parte de éI pueden ser reproducidos, archivados o transmitidos en forma alguna o mediante algún sistema electrónico, m e c h i c o d efotorreproducción. memoria o cualquier otro, sin permiso por escrito del editor.

MIEMBRO DE LA CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA EDITORIAL Registro Núm. 43 IMPRESO EN MEXICO

Dcpbito Legal: B. 23.863

PRINTED IN MEXICO

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1970

Tras dos ediciones en lengua francesa, el libro “Science du Lait”, va a conocer una edición en lengua española, <:on lo que se ampliará grandemente su círculo de lectoresenEspaiia y en los países de Hispanoamérica. Elautor celebraprofundamenteestanovedad,queconfirma el acierto de s u forma de concebir y exponer las nociones fundamentales y los más recientes progresos de las investigaciones lactol6gicas. Asimismo, siente gran satisfacción por poder contribuir a una mayor difusióndelosconocimientosrelativosa la leche y los productos lácteos. Existen aún muchos problemas por resolver en este amplio campo de estudio y, si bien es verdad que en el momento actual las ciencias relacionadas con los alimentos no tienen la atracción de las nuevas cienciasdela era nuclear, no por ellodesmerecenenimportancia sino, muy al contrario, es necesario que sigan progresando con el fin de constituir una base sólida y firme de la tecnología, la nutrici6n y la higiene. Esta es la máxima aspiración de nuestro libro. La primera ediciónfrancesa (1962) tuvocomo origen las ensefianzas dadas, a partir de 1950, en el Instituto Agrícola de Beauvais, y pudo hacerse realidad gracias a la colaboración de este Centro y alaSociedaddeEdiciones SEPAIC. A las nociones fundamentales que constituían el programa básico de nuestras enseñanzas, se añadieron los más recientes conocimientos sobre la leche y los productos lácteos, con el fin de que la obra estuviese puesta al día al mismo tiempoqueadquiría un nivel didactic0 mas elevado. La ciencia lactológica cubre un amplio campo científico. En realidad viene a ser la aplicación al estudio de la leche y sus productos, de un gran número de disciplinas: Química, Bioquímica, Física Físico. Química, Biología, Microbiología, Higiene, Nutrición, Zootecnia, etc. Por esta razón, una obra como la presente no puede realizarse sin la cooperación de diversos especialistas con el autor que ha establecido el plan original. L o s consejos de los antiguos colegas investigadores del Instituto de Investigaciones Agronómicas deFrancia, nos han sidode gran utilidad,asícomotambiénlasobservaciones de profesores médicos y veterinarios; a todos les debemos un profundo reconocimiento. La CIENCIA DE LA LECHE ha tenido una excelente acogida y ha merecido a s u autor la felicitacidn de eminentes personalidades de la ciencia y de la industria, así como diversas recompensas. En menos de tres años se agotó la primera edición, que en más de su décima

6

CIENCIA DE LA LECHE

parte traspasó las fronteras. En 1965 salió de la imprenta la segunda edición; el plan inicial de la obra se modificó poco, si bien se añadierondos nuevos capítulos,“Secreción de la leche” y “Problemas alimenticios”, para con ello corresponder a la solicitud de personalidadesde los medios médicos y veterinarios. De igual manerase tuvieronencuenta los más recientesprogresos. Para esta primera edición en español, se han considerado y tenido en cuenta todas las adiciones y correcciones que se harán en la segunda edición francesa de 1965; tendrá, por tanto, el mismo carácter de actualidad que la tercera edición francesa, que está en curso de preparación. La iniciativa se debe al doctor don Antonio Lacasa Godina, quien ha realizado la traducción y ha interesado en el proyecto a la Compañía Editorial Continental; su labor ha sido intensa y le expresamos toda nuestra gratitud por su excelente trabajo. Esperamos que la CIENCIA DELA LECHE conozca el mismo éxito y rinda los mismos servicios en los países de habla española que en Francia. CHARLES ALAIS Nancy, Enero 1970.

En Hispanoamérica, el proceso de desarrollo de la producción e industria lechera, ha ocasionado una necesidad y demanda muy notorias de literatura, a todo nivel, sobre los problemas de la leche. Se requiere de profesionales especializados en los aspectos mencionados, especialmente para aquellosquetienen por misión el formar y enseñaraquienestrabajaránenlaproduccióneindustrializaciónde la leche como ejecutivos o técnicos. La literatura disponible. en idioma español sobre la ciencia de la lechetiene pocos libroscientíficos que ofrezcan una visión amplia. El libro del profesor Alais, ahoratraducidoalespañol,cubriráen gran parte la necesidad de literatura científica, tanto para los estudiantes universitarios, como para losprofesionalesque ya trabajan en aspectos lecheros, porque actualiza la materia según el desarrollo de esta especialidad. Presenta una importante visión sobre la aplicación prácticade los conceptosvertidos y nosdasugerenciaspara iniciar una investigación o experimentaciónconducenteal esclarecimientodeproblemasinherentesa la produccióneindustrialización de la leche. Es difícil enumerardetalladamentetodo el aporte positivoque nos trae este valioso librodegranprofundidadcientífica,pero seguro es que será de insospechable importancia para el desarrollo de la ciencia de laleche en Hispanoamérica. Es nuestro deseo que cumpla con el mayoréxito esta nobletarea dediseminar el conocimiento científico sobre la leche en nuestros países de habla española. GUILLERMO HORVATH B. Profesor de Tecnología lechera. Universidad Austral de Chile. Valdivia.

PROLOGO

La presenteobra del ProfesorCharles Alaisviene aenriquecer la bibliografíaactualsobre el conocimientocientíficodela leche. El interés creciente que existehoy en el mundo por el conocimiento de un alimento que ocupa un lugar destacado en la dietCtica humana, el peligroevidentedeque el máscompletoaljmento del hombre pueda ser vector de agentes patógenos, y la ampliagama de productos derivadosdelcomplejobioquímicosegregadoporlashembras lecheras, justifican ampliamente la necesidad de una especialización en lactología. La obra que tenemos el placer de presentar a los lectores ha sido traducida por el doctor Lacasa, prestigioso especialista que vive consagrado al estudio de la lactología; ello constituye una garantía para los estudiososinteresadosenuntematansugestivo y actual como es cuanto se relaciona con la leche. Los capítulos dedicados a la composición físico-química, magníficamentetratados,sientanlasbasesfundamentalespaiaadentrarse en cuanto se relaciona con la conservación y transformación de este producto de propiedades biológicas y aliment.icias excepcionales. Es bien sabido que los países que marchan a la cabeza del progreso y que ocupan, por ende, los primeros puestos en la cultura e investigación, son los mayores consumidores de leche. “Todo hombre debe comer l o justo en cantidad, en calorías; pero ademásdebecomer,cualitativamente,bien.” (G.M A R A R ~ N ) . El estudio de las enzimas, flora microbiana normal y patógena y elementoscelularesnormales y patológicos,seactualizanenesta obra, en una magnífica síntesis que permite conocer el estado actual de tan importante aspecto biológico de la leche. El resto de los capítulosconsagradosalaproducción,conservación,controles,ytransporte,forman unconjuntoarmónicoenel textoqueseocupadetodosestosaspectos con unrigorcientífico que permite con facilidad actualizar sus conocimientos a estudiantes y profesionales e industriales interesados en el campo de la lactología. A pesar de no ser un tratado sobre el amplio tema de cuanto se relaciona con la leche, el autor dedica varios capítulos a la higienización,fabricacióndecrema y mantequilla,aspectosgeneralesde la elaboracióndequesos,finalizando con laslechesfermentadas,concentradas, en polvo y otros productos derivados, como la lactosa y caseína. Unavez más la bibliografía francesa hace gala de su buen estilo facilitandolalecturadetemascientíficos,haciéndolosasequibles y

10

LACIENCIA DE

LECHE

amenos, por lo que consideramosquela CIENCIA DE LA LECHE de Alais, ha de contribuir a despertar la inquietud en muchos profesionales, y asimismoaresolverproblemas que con frecuenciase plantean a la industria lechera, que viene dando muestras de un fervoroso deseo de contribuiramejorarlacalidaddelosproductos lácteos y con ello a un incremento en el consumo de este alimento que tantas posibilidades tiene en el desarrollo económico de un país. Nuestro mundo anhela el progreso bajo el signo de una juventud sincera,quetieneeldeberdecontinuar y perfeccionarlaobrade los que lesprecedieron, trabajando para que desaparezcaelespectro del hambre en algunos sectores humanos y aportando su espíritu renovador al poner generosamente las conquistas de la ciencia y de la técnica al mejor servicio de todos los pueblos del orbe. Confiamos plenamente en que la obra del Profesor Alais tendrá, entre técnicos e industriales de nuestra patria y de Hispanoa.mérica, la favorable acogida que merece por su contenido y forma de exposici6n de la ciencia lechera. PROFESOR

s. OVEJERO

FacultaddeVeterinariade

DEL AGUA

León. ESPAÑA.

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Segunda

parte

Capítulo 111. Composición leche la de . . . . . . . . Capítulo IV. Glúcidos, lactosa y ácido láctico . . . . . Capítulo V. Lípidos, materia grasa y crema . . . . . CapítuloVI.Prótidos,caseína y fenómenodelacoagulación . Capítulo VII. Materias minerales. Acidos orgánicos . . . . Capítulo VIII. Componentes de actividad biol6gica . . . . CapítuloIX.Física y físico-químicadelaleche. Acidez. Efectos calentamiento del . . . . . . . .

31

39 53 87 151 163 177

Tercera parte :,,<~+~*'-"4~ *.-.

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CapítuIo X. Capítulo XI.

Microfloradelaleche y de los productoslácteos. Desarrollo y acción de los microorganismos en leche la . . . . . . . . . . . Capítulo XI¡. Bacterias lacticas y fermentos . . . . . Capítulo XIII. Infeccióndelamama y susconsecuencias . . CapítuloXIV.Problemashigiknicos.Saneamiento de laleche .

.

223 241 267 303 321

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CIENCIA DE LA L E C H E

Cuarta parte

PRODLC'CION DE LECHE

Capítulo XV.

Factoresqueinfluyensobrelaproducción y composición deleche la . . . . . . . . Capítulo XVI. Condiciones de la producción. Ordeiio . . . Capítulo XVII. Condiciones de larecogidadelaleche.Refrigeración. Limpieza . . . . . . . . . Capítulo XVIII. Comprobacióndelacalidad de laleche.Evaluación según calidad . . . . . . . .

401

Capítulo XIX. Capítulo XX. Capítulo XXI. Capítulo XXII. Capítulo XXIII.

419 447 477 539 559

Leche deconsumo.Pasterización Crema y mantequilla . . Quesos. . . . . . . Productos diversos . . . Problemas alimenticios . .

BIBLIOCRAFfA , . INDICEALFAB~TICO .

. . . . . . . .

y esterilización.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

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577 583

PRIMERA PARTE

***

GENERALIDADES * * *

LA LECHE Y LOS PRODUCTOS LACTEOS * * *

SECRECION DE LA LECHE

CAPITULO PRIMERO

NOCIONES FUNDAMENTALES I. - Ciencia de la leche 11. - Características esenciales de la leche 111. - Diferentes clases de leches. Aspectos biológicos IV. - Leches importantes en la práctica V. - Productos lácteos

1. - CIENCIA DE LA LECHE El estudio completo de la leche ha sido elevado a la categoría de cienciaporalgunos autores (“lactología”). Abarca uncampo cuya extensión es sumamente considerable, ya que se relaciona con numerosas y variadas disciplinas. Su plan podría establecerse como sigue:

1. Secrecióndelalecheenlamama(histología,fisiología,patología); 2. Composición de la leche (física, química, bioquímica, análisis); 3. Variación de la producción y composición de la leche (etnolo gía, alimentación,zootecnia); 4. Microbiología de la leche y de los productos lácteos; 5. Higiene; 6. La lechecomoalimento(nutrición,pediatría); 7. Tecnología de la leche y sus derivados; - producción higiknica y económica de la leche, - leches de consumo, - productos derivados de la leche. No es frecuente que el estudio de 19 leche se realice de una forma tan general en un libro o en un curso. Para una obra de dimensiones limitadas,esforzosamentenecesariohacer una selección detemas, por lo que hemos establecido el siguiente plan:

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En una primera parte, queiniciamos aquí, se exponen las nociones fundamentales relativas a la leche considerada como producto biológico, como materia prima y como alimento. Veremos de una forma sucintaloqueesindispensableconocersobrela morfología dela mama y la fisiología de la secreción de la leche. En la segunda parte se desarrolla, con la debida importancia, el estudio físico, químico y bioquímicodela leche. Enestaparte se estudian también las variaciones que puede experimentar. Cualquierar que sea la actividad del lector especialista (cría, higiene, fisiología, nutrición, tecnología, etc.) siempre le será indispensableposeer un conocimiento completo de la composición de la leche. A continuación, en la tercera parte, la microbiología y la higiene de la leche son objeto de una amplia atención. En estas dos últimas partes, y a propósito del estudio de sus componentes, se habla de lastransformaciones de la leche. Nos ha parecido lógico estudiar la crema y las modificaciones que puede experimentar, especialmente su transformaciónenmantequilla en el capítulo“Materiagrasa”;lomismola coagulación, queseestudia traslasproteínas. Los capítulos reserva.dos a la tecnología que no son propiamente de esta obra, serán un tanto resumidos. Enlacuarta y quintapartesse exponenlosprincipiosdelos métodos y técnicasreferentesalaproduccióndela leche y alas transformaciones que puede experimentar. La leche es un producto biológico lábil; su recogida y conservación plantean problemas ignorados durante mucho tiempo o imperfectamente resueltos. La leche se consume cada vez en menor proporción en forma de leche cruda; estaúltima es objetodetratamientosencaminados a sanearlaya asegurar su conservación. Los sistemasempleadossonrecientes: aplicación racional del frío y calor, radiaciones, métodos de asepsia, etc. Para lastransformacionesdela leche los problemasson diferentes;entre los procedimientosen uso muchosson muy viejosy empíricos, ya que se trata más de dominar un arte que de considerar técnicasracionales. La rápida evolución de losúltimos 20 años ha conducidoa unaetapaverdaderamenteindustrial, con aumentode la estandarización de los productos y de la fabricación “en serie”. La mantequería ha alcanzado plena.mente esta fase, y lo mismo puede decirse de una parte de la quesería. Al final de la quinta parte de la obra, y después del estudio de los problemas químicos sigue el de los problemas alimenticios. Los principios de los métodosanalíticos se dan en los capítulos correspondientes a las sustancias que valorar o las propiedades que determinar. 11. - CARACTERISTICASESENCIALESDE

LA LECHE

l. Complejidad La leche es un líquido segregado por las glándulas mamarias las hembras de los mamíferos, tras el nacimiento de la cría.

de

NOCIONES FUNDAMENTALES

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Es un líquido de composición compleja, blanco y opaco, de sabor dulce y reacción iónica (pH) cercana a la neutralidad. La función natural de la leche es la de ser el alimento exclusivo de los mamíferos jóvenes durante el período crítico de su existencia, tras el nacimiento,cuando el desarrolloes rBpido y no puede ser sustituidaporotros alimentos. La grancomplejidaade la composición dela leche respondea esta necesidad. La mamaconstituye igualmente un emuntorio; por ello se pueden encontrar t a m b i b en la leche sustancias de eliminación, sin valor nutritivo. 2. Heterogeneidad La leche esuna emulsión de materiagrasa, en formaglobular, en un líquido que presenta analogías conel plasma sanguíneo. Este líquido es asimismo,unasuspensión de materiasproteicasen un sueroconstituidoporuna solución verdadera que contiene, principalmente, lactosa y sales minerales. Por lo tanto, existen en la leche cuatro tipos de componentes importantes: grasas + proteínas (caseína y albuminoides) + lactosa + sales. A ellos se aiiaden otros componentes numerosos, presentes en cantidade mínimas: lecitinas,vitaminas, enzimas, nucleótidos, gases disueltos, etcétera. 3. Variabilidad dela composición

La composición de la leche varía en el transcurso del ciclo de la lactación. En la época del nacimiento, la mama segregael calostro, líquido que se diferencia principalmente de la leche en sus partes proteica y saJina. El estado de salud influye sobre la composición de la leche (leches patológicas). La composición de laleche completa varía sensiblemente de una especie animal a otra. 4. Alterabilidad

La leche es un producto que se altera muy fácilmente, especialmente bajo la acción del ca.lor. Numerosos microorganismos pueden proliferar en ella, en especial aquellos que degradan la lactosa con producción de ácido, ocasionando, como consecuencia, la floculación de una parte de las proteínas. La leche no posee más que una débil y efímera protección natural. Su uso para el cousumo y para las transformaciones industriales exige medidas de defensa contra la invasión de los microbios y contra l a actividad de las enzirnas. 111. - DIFERENTES CLASESDE L,ECHES ASPECTOSBIOLOGICOS

A) Las diferentes especies de marniferos producen leches que, de una forma general,tiene una composición semejantepero pueden


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FUNDAMENTALES NOCIONES

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presentar diferenciasimportantesen su composicióncentesimal y tener,comoconsecuencia,propiedadesmuydiferentes. Por ejemplo, todas las leches contienen caseína y otras proteínas delgrupodelasalbúminas. Algunas lechescontienenmuchamás caseínaquealbúmina, como ocurre con lasde los rumiantes cuya leche se llama “caseinosa”,ello lleva consigo una reacción ligeramente ácida y la posibilidad de coagular por el cuajo y no por la ebullición. Porelcontrario,otraslechesson “albuminosas”, especialmentelas de los carnívoros, y presentan propiedades opuestas. No existe una relación general entre la composición de la leche, por una parte, y las afinidades zoológicas o !os caracteres fisiológicos (nutrición), por otra. Sin embargo, se pueden hacer algunas observaciones derivadas de los datos dados en el cuadro 1.

OBSERVACIONES AL CUADRO 1 La leche de los rumiantes comuneseslaímicaqueha sidoanalizadaconlafrecuencianecesaria para poderestablecerunacomposiciónmediafidedigna; en estas especies, la selección tiende a uniformar la composición. Para lalechede otras especies, no sepueden dar m b que cifras aproximadas; en efecto, es posiblecomprobar variaciones muy importantes aúnenlechesdemezcla. Por ejemplo, al analizar dos leches de mezcla, procedentes de un lactarium de París (leche humana), hemos encontrado valores muy alejados de los del cuadro 1: - Materias Wrogenadas totales ... 0,95 a 0,98%o‘ - Proporc3(m :&ecaseína ............... 18,35 a 19,75 - Proporcib .&e N.P.N. .................. 2720 Numerosos resultados referentes a leches individuales de especiesdiversastienen poco interés, ya quesedansin indicacióndelmomento dela lactación, ni del estado del animal.

En general,laslechesson tanto másricas,principalmente en materias nitrogenadas y en sales (materias plásticas), cuanto menos completo sea el desarrollo in-zítero y el crecimiento sea más rápido. El contenidoenlactosasigueunordeninverso,peroparalelo,al desarrollo del cerebro; los tejidos nerviosos son ricos en galactósidos. La materia grasa es un alimento energético: se encuentra en proporciónelevadaenlalechede los mamíferosde las regionesfrías y de los océanos (relación climática). La leche humana es la más rica en lactosa, pero es relativamente pobre en elementos nutritivos; lo mismo ocurre con la leche de los équidos (la leche de burra se parece a la leche humana). La lechedelosrumiantessedistingue, no solamentepor una elevada proporción de caseína en el contenido total nitrogenado, sino también por una proporción bastante elevada en la grasa de ácidos orgánicos de bajo peso molecular (ácidos volátiles), consecuencia de su especial proceso de síntesis.

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DE

CIENCIA

LA L E C H E

Las leches de vaca y de cabra son las mejor equilibradas desde el punto de vista de la distribución de los tres mayores componentes: contienen alrededor del 4 % de cada uno de ellos: proteínas, grasa y lactosa.

B) Dentro de una misma especie, las diferentes razas producen leches cuya composición varía, aunque dentro de límitesreducidos, conservandoconstantesciertoscaracteres. En términos generales, son más bien la cantidad de leche producida y su riqueza global las que varían, de una raza a otra y de una manera inversamente proporcional. C) Existen, en fin, variaciones individuales; la aptitud lechera es hereditaria y una de las bases para la selección.

1V. - LECHES IMPORTANTES EN LAPRACTICA

Son las de las hembras domésticas cuya secreción láctea ha sido desarrollada de tal manera por el hombre, que se produce un excedenteconsiderabledestinado a la alimentaciónhumana. NO pertenecen másque a unpequeñísimonúmerode especies (una docena entre 4.000). Algunas especies presentan “razas lecheras” obtenidas mediante selección y métodos especiales de explotación. Entrela producción de una vaca sin cuidar y otra excepcional, puede haber una relación de 1 a 20. Las especies lecherasvarían según las regiones, pero la especie bovina es, con mucho, la más extendida y su área de difusión aumenta cada día. La leche de vaca es, por lo tanto, la más importante y la única quese utiliza de múltiplesmaneras. Endeterminadas regiones de algunos países mediterráneosseproducetambién leche de cabra y oveja, que se emplean, sobre todo, para la fabricación de quesos. En otros lugares se recogeleche de búfa.la, burra, yegua Kirghiz, zebú, reno, camella, llama, yack, etcétera. Nota. - En adelante, cuando hablemos de leche sin indicación de especie, se tratará de leche de vaca. Es la mejor conocida y siempre el elemento de referencia. V. - PRODUCTOSLACTEOS

Antes de la modernaeraindustrial existían POCOS productos lácteos; esencialmente estaban constituidos por la leche entera y desnatada, la mantequilla y los quesos. Se desconocian los métodos para conservar la totalidadde los componentes de la leche y solamente los elementos insolubles (caseína y grasa) podían conservarse durante bastante tiempo en forma de queso o mantequilla, pero la parte soluble se despreciaba o se utilizaba mal. La conservación de una parte importante de la leche producida en las “regimes lecheras” es una necesidad económica y social; ello permite relaciones en el tiempo y

A

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FUNDAMENTALES NOCIONES

en el espacio y, como consecuencia, la regulación delos mercados y la posibilidad de aprovisionar las zonas deficitarias. Esta conservación puederealizarse, hoy endía, por diversosmétodosquepermiten conservar casi indefinidamente, la leche integra o privada de su agua de constitución. La lista de los productos lPcteos y de los productos derivados de la leche aumenta cada día; en la actualidad puede resumirse de la forma siguiente: 1. Leches de consumo, no modificadas (excepto por la influencia del calentamiento y, a veces, por un desnatado parcial): - leche cruda, - leche pasterizada y esterilizada. 2. Leches concentradas (condensadas o evaporadas) por la accicin del calor y excepcionalmente por liofilización (leche humana).

3. Leches modificadas: - leches medicamentosas, - aromatizadas esterilizadas, - leches fermentadas o acidificadas: yogur, leche acidófila, kefir. 4. Crema: parte de leche muy rica en materia grasa de la leche desnatada mediante reposo o centrifugación.

y separada

4 bis. Crema helada. 5. Mantequilla:obtenida por batidode Is crema;lamateria grasa ya no se encuentra en su estado original, puesto que se la ha LECHE (vacaJ

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CREMA ”

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Extracto ;eco de la lechedesnatade MANTEOUILLA

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“ A Figura 1. - Esquema analítico de

los productos lacteos

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CIENCIA DE L A LEC H E

separado del llamado suero de mantequilla o mazada (babeurre), que tiene una composición parecida a la de la leche desnatada.

6. Queso:obtenidopor coagulación de laleche,generalmente bajo la acción del cuajo. El coágulo se separa del suero (que contiene las sustancias solubles) y forma el queso, tras el prensado y la maduración; contiene la caseína y la grasa de la leche. 6 bis. La caseínaseobtienepor coagulación delalechedesnatada; es un sub-producto de mantequería, más utilizadoen la industria que en la alimentación.

7. Sub-productos obtenidos de los sueros: lactosa y ácido láctico, alcohol, alimentos diversos: queso de suero o requesón, coucentrado proteínico, productos vitaminados, etc.

Los tres principales productos lácteos, crema, mantequillay queso, tienen una composición característica que se representa esquemáticamente en la figura 1. Las transformaciones a que se somete la leche tienden, en general, a la reducción del contenido en agua, lo que da productos de mejor conservación y más fáciles de transportar.

CAPITULO I1

SECRECION DE LA LECHE I. - Glándula mamuria. 11. - Mecanismos fisiológicos de la secreción y de la eyección de la leche. 111. - Actividad de síntesis d e la glándula mamaria. IV. - Biosíntesis de los componentes de la leche. V. - Causas fisiológicas de las variaciones de la secreción.

I.

- GLANDULA

MAMARIA

La leche se forma en las células del epitelio que recubrelos alveolos o acinis de la mama, que los contiene en gran número; su forma de agruparse y el dispositivo colector varían de unas especies a otras. La embriología demuestra que la mama no es otra cosa que un grupo de células sudoríparas modificadas. En la vaca, existen en realidad cuatro glándulas independientes habitualmente llamadas "cuartos" (anterior derecho, anterior izquierdo, posterior derecho y posterior izquierdo), que no tienen en común más que la envoltura cutánea. La mama se encuentra suspendida de la región pubiana del abdomen mediante ligamentos carentes de elasticidad.En otras numerosasespeciesdemamíferos,lasmamasse encuentranseparadas y dispuestassimétricamentedosadosdesde la región torácica a la región inguinal. En la mama de la vaca, los acinis se reúnen en racimos formando los lóbulos; éstos se comunican, por un conducto colector ramificado, conlacisterna(senogalactóforo)situadaen la basede lamama. Esta cisterna desemboca en el seno del pezón por un repliegue de l a mucosa. El pezón se abre al exterior mediante un delgado canalÚnico, ocluido por un pequeño esfinter liso. El conjunto forma un reservorio de importante capacidad,estimadoen unos 8 litrosparalatotalidad de los cuatro cuartos de unavaca lechera de tipo medio. Esta con-

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fluenciadelassecrecionesen un colector ímicono es general: en otras especies de mamíferos no rumiantes, como la mujer o la perra, los tubos colectores desembocan separadamente al exterior por mdltiples orificios situados en el pezón. La mama se encuentra fuertemente irrigada por dos vastas redes capilares, alimentadas por las arterias pdbicas externas. El volumen desangrequepasaporlasubresesgrande, del orden de unos 400 litros de plasma sanguíneo por cada litro de leche. Los sistemas venoso y linfático son muy complejos. Es de notar que algunos tipos decélulasmononucleares móviles (leucocitos o glóbuIos blancosde un solonúcleo)seinfiltrannormalmenteatravés de lasparedes de los acinis y pasan de esta manera a la leche. De estos sucintos datos se deducen algunas conclusiones importantes en lo que se refiere a la producción de la leche de vaca:

1. La independenciadecada cuartohaceque,frecuentemente, se compruebendiferenciasenla capacida.d deproducción y en la composición de la leche de unos a otros. Estas diferencias son debidas corrientementea infecciones de lamama,quepuedenestar localizadas en un solo cuarto. 2. La existencia de unsistema colectorconvergentehaciauna salida única hace inevitable la difusión de las infecciones a la totalidad del cuarto. La capacidad elevada de Ia mama hace que, durante el períododerepleción,puedaconstituirunimportantemediode cultivo para diversos microorganismos. 3. La suspensión no elástica de la mama tiene por consecuencia el que toda deformación con alargamiento del órgano sea irreversible, ya sea accidental o debida, por ejemplo,aunaprácticadefectuosa delordeño. Estealargamientoseacompañadeunarelajación del tejido, que también favorece la infección. 4. Elestado del orificio del pezón (meato) revistetambién importancia;la“barrera”contra lapenetración de losgérmenes puedesermás o menos eficaz. A esterespecto,esprecisoseñalar la diferencia que seapreciaentrelafacilidadparaelordeño(el orificio se abre ampliamente) y la protección contra la infección. 5. Elenormeaportesanguíneoquelamamarecibehaceque este órgano actúe como emuntorio, de modo que por esta vía pueden eliminarse sustancias diversas, así como bacterias. La infección de la mama puede tener un origen “endógeno” (porlos gérmenes aportados por la sangre). 6 . La migración leucocitaria de la mama a la leche es un hecho fisiológico; no obstante, el número de células que pasan es reducido. La presencia de numerosos leucocitos, sobre todo polinucleares, tiene un significado patológico. Estas nociones se revisaránmásadelante,especialmente en 10s capítulos relacionados con la higiene. Nota. - La figura 52, del capítulo XVI, muestra un corte esquemático de la mama de vaca.

SECRECIóN DE LA L E C H E

25

11. - MECANISMOS FISIOLOGICOS D E LA SECRECION Y DE LA EYECCION DE LA LECHE l. Secreción La actividad secretora de la mama se encuentra bajo la dependencia de un complejo hormonal lactógeno elaborado por el lóbulo anterior de la hipófisis; la prolactina forma parte de este complejo, y en algunas especies parece ser ésta la única hormona galactógena. Este complejo no interviene más que tras la desaparición casi completade la foliculina y de la progesteronacomoconsecuencia del parto. Se admite la existencia de un reflejo nervioso de origen mamario queestimulalasecreción de la hormonaporla hipófisis. lo que permite el mantenimiento de la lactación hasta que la influencia de una nueva gestación se deja sentir, modificando el equilibrio hormonal. Sin embargo, parece que esta forma de estímulo no es general. La secreciónde la leche tienelugarenelintervalo entre dos ordeños, y se detiene cuando la presión en la mama alcanza un determinado valor, que en la vaca es del orden de los 40 mm de mercurio. La secreciónpuedeproducirsea velocidad constante duranteunas 16 horas.

2. Eyección Una hormona del lóbuloposteriordelahipófisis, la oxitocina, provoca la contracción de las células mioepiteliales que rodean a los acinis, y ello da como resultado la expulsión de la leche hacia los conductos y cisterna, y a la elevación de la presión intramamaria. Elordeñonopuedesercompletoenausencia de laoxitocina en la sangre; el vaciado puramente mecánico no extrae más que la leche de la cisterna y de los canales gruesos. En el caso de la leche de vaca, ésta no representa más que el 30 o el 40 % del total: en el caso de la cabra o de la oveja el 80 %; en el caso de la yegua, la extracción es nula en ausencia de oxitocina. Como se ha indicado, la secreción de esta hormona que permite la eyección de la leche, es el resultadode un reflejo nervioso de origen mamario.Elreflejo de la eyección depende,de unaparte,dela existencia de estímulos favorables y, de otra, de la ausencia de estímulos inhibidores. Los estímulosfavorablesmás importantessonproporcionados por el masaje de la mama y provocan una descarga de oxitocina que llega por el flujo sanguíneoa la mama en unos 40 segundos. Su acción es fuga.z; dura como término medio de 5 a 6 minutos. Los estímulos inhibidores se originan en las situaciones de miedo o susto, y en todas las modificaciones de laslnanipulacioneshabituales. Puede tratarse de una inhibición de la descarga de oxitocina (acción de la corteza cerebral) o de la formación de adrenalina; esta sustancia provoca una contraciónintensade los vasos mamariose impide la llegada de la oxitocina a las células mioepiteliales.

CIENCIA DE L A L E C H E

26

La evacuación de la leche depende del orificio del pezón; las vacas “duras de ordeñar” suelen serlasquetienen un orificioestrecho. El conocimiento de estas nociones esmuy importante para una buena comprensión de las técnicas de ordeño (capítulo XVII).

111. - ACTIVIDAD DE SINTESIS DE LAGLANDULAMAMARIA La glándula mamaria efectúa la síntesis de la mayor pa.rte de los componentes orgánicos de la leche: lactosa;materiagrasa(triglicéridos); caseinas u, p y X ; P-lactoglobulina y a-lactoalbúmina; ácido cítrico. Estas sustancias secretadas representan alrededor de un 92 % del extracto seco de la leche de vaca. Los otros componentes proceden directamente del circuito sanguíneo (sin embargo, en lo quese refierealas globulinas inmunizantes,en trabajos recientesse indica que una parte de ellas podría sintetizarse en la glándula). Volveremos a tratar este punto en el capítulo 111. Entre los diferentes métodos utilizados para el estudio de la fisiología de la lactación, es preciso resaltar la importancia adquirida por las moléculas marcadas con radioisótopos del carbono o del nitrógeno; estas sustancias se administran por inyección intravenosa o mediante la “perfusión” de la mama. La glándula mamaria tiene, por consiguiente, una gran actividad de síntesis a partir de los materiales aportados por la sangre. Esta. actividad se limita, en algunos casos, a la unión, mediante un enlace químico, de moléculas orgánicas relativamente grandes, como son los ácidos grasos superiores; pero en otros casos es más importante y se hace a partir de moléculas pequeñas: aminoácidos y ácidos grasos volátiles. La leche contiene elementos que atestiguan esta actividad sintética; se traSa de sustancias solubles presentes en pequeñasproporciones, quesonproductosintermediosde los procesos bioquímicos que conducen a la formación de los glúcidos, lípidos y prótidos: ésteres fosfóricos de los azúcares, ácidos grasos volátiles, ácidos cetónicos, nucleótidos, ácidoorótico (precursor de los nucleótidos), etc. En los rumiantes,la actividad sintetizadora de la glándula mamaria presenta un aspecto particular por el hecho de la producción, en el rumen,deimportantescantidades de ácidos volátiles: acético y propiónico principaImente. La sangre transporta estos ácidos a la mama, donde son utilizados.

IV. A)

- BIOSINTESIS DE LOS

COMPONENTES DE LA LECHE

Lactosa

Suprincipal origen estáenla glucosa de lasangre; el tejido mamariola isomeriza en galactosa y la liga aunrestode glucosa para formar la .molécula de lactosa (capítulo IV). La isomerización

SECRECIdN DE LA L E C H E

27

se hace mediante el paso por dos formas intermedias: glucosa-fosfato y U.D.F.-glucosa (uridina-difosfato). La mama puede realizar también la síntesis de la lactosa a partir de los ácidos grasos volátiles; este proceso se ha demostrado en los rumiantes,aunque el porcentajedelactosaproducido de esta manera es escaso, alrededor de un 10 %. B ) Lípidos

Los ácidos grasos y el glicerol, que constituyen los triglicéridos de lamateriagrasa(capítulo V), procedenen parte del torrente sanguíneo,pero otracantidad sesintetizaenlamamaapartir de moléculaspequeñas.Enlosrumiantes, el acetatoes el precursor más importante de esta síntesis; la glucosa lo activa pero no es un precursor; el ácido propiónico lo es de los ácidos grasos de níimero impar de átomos de carbono. La síntesisseefectúagradualmente por condensación de los grupos de dos átomos de carbono, hasta el ácidopalmítico inclusive (&), y puede influirse mediantedeterminadashormonas,comolainsulina;sinembargo, en los rumiantes parece que esta hormona no tiene ninguna influencia. Los ácidosgrasos por encima de c16 proceden de lasangre; se absorben bajo forma de triglicéridos. Es de notar que puede haber una importante incorporación de materia grasa alimenticia a la materia grasa de la leche (hasta un 25 % de esta última). La composición de los triglicéridos existentes en el circuito sanguíneo es diferente de la de los triglicéridos de la leche. Se Ignora si se trata de un simple reagrupamiento de los ácidos grasos absorbidos o de una degradación más acusada seguida de una reconstrucción de los triglicéridos. C ) Proteínas

Las principales proteínas de la leche se sintetizan en la glándula mamaria a partir de un conjunto de aminoácidoslibres. No se ha encontrado ninguna prueba de que tenga lugar una incorporación de péptidos o deproteínasintegras a lasproteínaselaboradasporla glándula. Una parte de estos aminoácidos deriva de los aminoácidos libres del plasma sanguíneo; pero otra parte (aminoácidos no esenciales) se sintetiza en la glándula a partir de la glucosa, del acetato, etc. La fuente de nitrógeno no se conoce bien. El fósforo de la caseína (capítulo VI) tiene como precursor el fósforo inorgánico de la sangre. Debemos indicar que la va.ca puede producir leche con una composición proteica normal, no obstante estar sometida a una alimentacióntotalmenteexentadeproteínas,sinmásqueurea y sales amoniacalesasociadasamateriashidrocarbonadaspurificadas,vitaminas y sales minerales.

28


V. - CAUSAS FISIOLOGICASDELASVARIACIONESDE LA SECRECION La producción de leche se desarrolla según un ciclo relacionado con las fases de la vida sexual. El período varía con las especies; para la vaca es, como tCrmino medio, de un año. Este factor es el de mayor influenciasobrelaproducción y composición de la leche. Pueden distinguirse tres etapas:

1. Tras el parto,laglándulamamaria segrega un líquido cuya composición y aspecto son muy diferentes de los de la leche perfecta, es el “calostro”. La actividad de síntesis de la mama no se encuentra aúnplenamentedesarrollada;además, el líquidosecretadocontiene una elevada proporción de inmuno-globulinas procedentes de la sangre. Desde el punto de vista biológico, el calostro tiene una propiedad especial: las inmuno-globulinas son anticuerpos que protegen al organismo joven contra las infecciones microbianas. 2. La fasecalostralescorta;alcabode pocos díasellíquido segregado presenta ya las propiedades de la leche “normal”. Sin embargo, la composición de ésta no es invariable, ya que la capacidad de producción de los elementos principales no se desarrolla de manera igual para cada uno de ellos. 3. Tras la fecundación se deja sentir el efecto de la nueva gestación en un plazo variable, según las especies. Se trata de un efecto frenador de la secreción, que conduce al agotamiento. El régimen alimenticio también influye sobre la producción y la composición de la leche. Esta influencia es especialmente evidente en losrumiantes,enrazón del papelquetienenenlabiosíntesis los ácidos volátiles formados en el rumen; estos ácidos son productos de fermentación cuyo desarrollo depende de la calidad y la naturaleza de los glúcidos ingeridos. Estas causasdevariaciónseañadenalosfactoresclimáticos, zootécnicos y hereditarios. Más adelante veremos con más detalle su influencia cuantitativa (capítulo XV).

SEGUNDA PARTE

COMPOSICION Y PROPIEDADES DE LA LECHE

MODIFICACIONES QUE EXPERIMENTAN SUS COMPONENTES PRINCIPALES

.L-

* I

,

'1

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CAPITULO I11

CQMPOSTrCION

LA LECHE

I. - La leche es una mezcla. El estado de equilibrio. 11. - Diferentes “fases” de la leche. 111. - Fase hídrica. Lactosueros. IV. - Sustancias elaboradas. Sustancias excretadus. V. - Importancia relativa de los componentes de la leche.

I.

- LA

LECHE ES UNAMEZCLA.ELESTADODE

EQUILIBRIO

La propiedad fundamental de la leche es la de ser una mezcla, tanto física como químicamente. Esuna mezcla desustanciasdefinidas:lactosa,glicéridosde ácidos grasos, caseinas, albúminas, sales ... Desde el punto de vista físico, coexisten variosestados;emulsión,suspensión y solución, según veremos más adelante. La heterogeneidad de la leche es conocida por el vulgo; como se sabe, la leche abandonada a latemperatura arnk!iszt- re sepzra progresivamente en tres partes (fig. 2):

la crema: capa de glóbulos grasos reunidos por efecto de la gravedad; la cuajada: caseínacoagulada como consecuenciadela acción microbiana; el suero, quecontiene los productossolubles y quesesepara de la cuajada (esta última se retrae más o menos rápidamente, según la naturaleza de la microflora presente). De esta concepción delaleche,consideradz derivan importantes consecuencias:

1. Las proporcionesdeloscomponentesdela variar ampliamente.

como mezcla, se mezcla pueden

32

CIENCIA DE LA L E C I I E

2 a

U

LECHE

LECHE

fresca (blanco mate)

escremad

-

(amarillo verdoso)

(blanco azulado)

..

Figura 2.

LACTOSUERO

a

b

i

C Representación esquerndtica de las rnodificaciones que experimenta lalecheabandonada a la temperaturaordinaria

2. Cada uno de estos elementos puede aislarse de lamezcla sin modificación. 3. A pesar de ello, estos componentes no disponen, en la leche, dela independencia quesepodríasuponercuandose los estudia aisladamente con un fin didáctico. Existen, por el contrario, interdependencias más o menos estrechas. Pueden citarse numerosos ejemplos: caseína y fosfato de cal; agua ligada a. las proteínas; colesterol y lecitina, et<. 4. Las modificaciones experimentadasporunode ellos pueden influirsobre el estado del otro. Existe, por lo tanto, un “estado de equilibrio” en la leche quepuederompersepor acciones diversas, circunstancia en extremo importa,nte para la tecnología lechera. Cuando se pretende aplicar un tratamiento a la leche es necesario pensar en los cambios que puede provocar en el estado de uno o de varios de sus componentes y las repercusiones secundarias que se derivan y que en ocasiones son inesperadas. Normalmente se trata de cambios previsibles de las cualidades físicas, organolépticas, nutritivas, etc., de la leche y los productos lácteos, que deben conocerse.

COMPOSICI6N DE LA LECHE

33

Veremos, también, numerosos ejemplos; he aquí dos muy característicos: La degradacióndelalactosa por lasbacteriasseacompaña deproduccióndeácidos; como consecuenciase provoca lafloculación delacaseínaque,sinembargo, no habíasidoatacadapor aquellas bacterias. El calentamientodela leche reducela ionización del calcio y aumentalaestabilidad del fosfocaseinatoenunadeterminada zona de temperatura. Además, desnaturaliza ciertas proteínas y retarda el desnatado espontáneo. 11. - DIFERENTES “FASES” DE LA LECHE

A ) Recordemosquesellama “fase”, enunmedioheterogéneo, acualquier parte queconstituyaunamateriahomogénea,seacual sea su estado de división. En la leche se pueden distinguir tres: la emulsión demateriagrasabajoformaglobularquese estudiará en el capítulo V; la suspensión de caseína, ligada a las .sales minerales, cuyas propiedades se describirán en el capítulo VI; la solución o fase hídricaqueforrna el mediogeneral continuo. La lechepuedecontener gases disueltos,peroenrealidad constituyen una fase gaseosa diferenciada.

no

B ) La distincióndeuna “fase coloidal“,quecomprendería la caseína y lasproteínasllamadas“solubles”(globulinas,albúminas) no está justificada. Se trata de un sistema heterogéneo. Elestado“coloidal”noseconsidera como fundamentalmente diferentedelestado“cristaloidal”(soluciones“verdaderas”desustancias cristalizables de bajo peso molecular). Cuando el tamaño de las moléculas en solución se vuelve cada vez más grande, las propiedades aparecen cada vez más señaladas, pero 110 hay discontinuidad. Las proteínas solubles de la leche pertenecen al tipo de los “coloides macromoleculares” y poseen una gran afinidad por el disolvente, en este caso el agua; pero se debe considerar que su estado físico es la solución. Por el contrario, se puede diferenciar el estado micelar que corresponde a la agregación de varias moléculas en una misma partícula. Por otro lado, tales partículas pueden separarse más fácilmente y completamente que las moléculas de las proteínas solubles. 111. - FASEHIDRICA.LACTOSUEROS La fase hídrica puede considerarse como formada por el conjunto de sustancias disueltas en el agua, cualquiera que sea el tamaño de 2.

34

DE

CIENCIA

LA L E C H E

sus moléculas(incluidaslasproteínassolubles), o únicamente por las sustancias de bajo peso molecular: principalmente la lactosa y las sales que constituirían la solución verdadera. Estafaseestárepresentada,más o menoscompletamente,por los “lactosueros”, que pueden obtenerse de diversas formas. La aplicación de métodosfísicos no desnaturalizantes,permiteseparar el lactosuero original; tales son la filtración a través de membranas de poros muy finos (ultra-filtración) o la sedimentación bajo la influencia de campos centrífugos muy elevados, hasta 100.000 veces la aceleración de la gravedad (ultra-centrifugación). La separa.ción completa de las proteínas solubles es difícil. Los lactosueros obtenidos en la práctica, no representan fielmente la solución original.La separación de la caseína (y eventualmente de la materia grasa) por coagulación ácida o enzimática, se acompaña de modificaciones de la solución. El lactosuero de quesería se denomina en Francia “petit-lait”. La fasehídrica,reducidaalasolucióndemoléculaspequeñas, tieneunapropiedadimportante:laconstanciade su composición molecular. La cantidad total de moléculas no disociadas y de iones, en la unidad de volumen, varía muy poco. Es la consecuencia de un hecho fisiológico, la presión osmdtica dela leche que enla mama debe ser semejante a la del suero sanguíneo que es, asimismo, bastante constante; ahora bien, la presión osmótica depende casi exclusivamentedelaconcentración de lasmoléculaspequeiiasdisueltas. Se dice que el lactosuero es isotónico con el suero sanguíneo. Las características del lactosuero son los valores más constantes detodoscuantosse refierenalaleche, como veremosen el capítulo IX. IV. - SUSTANCIASELABORADAS

-

SUSTANCIASEXCRETADAS

Hemos visto que la mama sintetiza la mayor parte de los componentesorgánicosquenoexistenenlasangre.Elcuadro 2 muestra que la composición de la leche y de la sangre, que en la mama no se encuentran separadas más que por una fina pared, sonmuy diferentes unadeotra.Estasdiferenciasseatenúanenlaslechesanormales, fisiológicas o patológicas, como consecuencia de un incremento de la filtración de los componentes del plasma sanguíneo. Ahora bien,existe otra causadeanomalíasdecomposición;se trata de la disminución de la actividad sintetizadora de la mama en determinadas enfermedades: la consecuencia analítica es un descenso del contenido en lactosa, grasa y caseína y, por el contrario, una elev a c i h delcontenidoenalbúmina globulina y cloruros. Estas y otras variacionesimportantesenlaspropiedadesdelalechehacen que,a parte las razonespuramentehigiénicas,laslechesenfermas (patológicas) no son aptas para la mayor parte de las utilizaciones de la leche normal. Al principio de la lactación la actividad sintetizadora de la mama se desarrolla progresivamente; el primer líquido secretado, o calostro

+

35

COMPOSICIdN DE L A LECHE

tieneuna composición anormal en relaci6n con la leche perfecta, aunque por motivos puramente fisiológicos (capítulo XV). CUADRO 2

Composición delaleche

y del plasma sanguíneode

(promedios)

I-" 1 Materiagrasa .................................... Lactosa ............................................. Caseína ............................................. a-lactoalbúmina + P-lactoglobulina ..... Albúmina + globulina ........................ Acido cítrico ....................................

............................................

C l O ~ O S

Fosfatos (en P205)..............................

los bóvidos

(g/litro) Leche

Plasma sanguíneo

35 49 27 4 1,5 2

3

1,6 23

O O O 75 O 6

03

Existen casos anormales, así, por ejemplo, el contenido en grasa puede aumentar como consecuencia de un descenso rápido e importante de la cantidad de leche producida por la mama de un animal enfermo. La lechepuedecontener,de forma accidental,diversassustancias excretadas por la mama al actuar como emuntorio: sustancias absorbidas con los forrajes y drogas diversas. Un problema importante para la higiene es la presencia eventual de insecticidas clorados en la leche, D.D.T.,H.C.H., asícomodeantiparasitarios,antibióticos, etc.., Posteriormente volveremos a tratar sobre estas últimas sustancias (capítulo XIII).

V.

- COMPOSICIONMEDIADE

LA LECHE DE VACA E IMPORTANCIA RELATIVA DE SUS COMPONENTES

En el cuadro 3 se da la composición media de la leche de vaca en sus principaleselementos y laspropiedadesfísicas más importantes. Es corriente reducir la leche a sus cuatro componentes más importantes: lactosa, grasa, proteínas y sales, y despreciar las sustancias presentes en pequeñas cantidades. Esta simplificaci6n no puede aceptarse más que para un balance de análisis pondera1 o para el cálculo del valor energdtico de la leche. Desde cualquier otro punto de vista no pueden despreciarse los pequeños componentes que e? buen número se encuentranen la leche, ya quesólopuedencohsiderarse comosecundariosen lo que se refierea s u proporciónínfima; en determinadas circunstanciaspuedentener una importanciaprepon-

CIENCIA DE LA

LECHE

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37

COMPOSICI6N DE LA LECHE

derante. Tales son los representantesdelagran química:

familia dela

bio-

Fosfolípidos (lecitina); Carotenoides, esteroles, tocoferoles; Flavinas y vitaminashidrosolubles; Enzimas; Nucleótidos.

El perfeccionamientodelastécnicasanalíticas y los progresos de las investigaciones sobre la fisiología de la lactación, han permitido descubrirunagranvariedaddesustancias orgánicas en la leche; muchas de ellas relacionadas con diferentes metabolismos. En los capítulos siguientes estudiaremos separadamente los componentes importantes de la leche agrupados según el esquema clásico: Glúcidos. Lípidos y sustancias asociadas a la materia grasa. Prótidos y sustanciasnitrogenadas diversas. Sales. Enzimas y vitaminas. Las variaciones de la composición se estudiarándespués(capítulo XV).

CAPITULO IV

GLUCIDOS - LACTOSA ACID0 LACTIC0 I. - Glúcidos de la leche. 11. - Lactosa. Aspectos biológicos. 111. - Estructura y propiedades físicas de la lactosa. IV. - Aspectos tecnológicos. Lactosa arnorfa. V. - Principales propiedades químicas de la lactosa. VI. - Degradación de la lactosa por el calor. VII. - Transformación de la lactosa por los microorganismos; ácido lúctico, alcohol, ácido butírico. VIII. - Lactosa y sueros. Acido láctico. IX. - Oligosacáridos d e la leche.

I. - GLUCIDOS D E LA LECHE La lechecontieneglúcidoslibres,dializables, y glúcidos combinados con las glicoproteínas, no dializables. Desde el punto de vista químico se distinguen:

1. Glúcidos neutros. Lactosa y poliósidos que contienen lactosa y fucosa; pueden encontrarse libres o combinados. 2. Glúcidos nitrogenados.GlucosaminaN-acetilada y galactosamina N-acetilada; se encuentran siempre Iigados a glúcidos neutros. 3. Glúcidosácidos. Acidos siálicos;ligadossiempreaglúcidos neutros o nitrogenados. Aparte la lactosa, la proporción de glúcidos es siempre pequeña en la leche perfecta, y más elevada en la leche calostral, secretada

40

CIENCIA DE LA LECHE

durante los tresprimerosdíasposterioresalnacimiento. La leche humana contiene mayor proporción de glúcidos de este tipo que la de los rumiantes,pero su evolución en el curso de la lactación es paralela a la de éstos (cuadro 4). Es posible que la lactosa y las glicoproteínas sean constituyentes normales y constantes de la leche, y que los otros glúcidos representen estados intermedios del proceso de síntesis. CUADRO 4 Composición

glucídicadela

leche ( e n g por litro) (")

Lechehumana

23

Leche perfecta 62 32 12

9

1

Calostro Lactosa .............. Poliósidos libres. Glúcidos combinados ................. (*)

!

____.

1

Lechedevaca

1

Calostro

28

I

Leche perfecta 50

Según J. MONTREUIL.

11. - LACTOSA.ASPECTOSBIOLOGICOS La lactosa es el Único glúcido libre que existe en cantidad importante en todas las leches: es también el componente más abundante, el más simple y el más constante en proporción. Predomina ampliamente en la leche humana: 65 g/l, o sea más de la mitad del extracto seco. Es también el componente más abundante de la leche de vaca y de cabra (1). La primera corrección que se hace a la leche de vaca para asemejarla a la leche humana, es la adición de azúcar. La sangre contiene glucosa, pero no lactosa. Excepto en la leche, la lactosa es un azúcar muy raro en la naturaleza. Hemos visto que sesintetizaenlamamaapartirdela glucosa sanguínea y, en los rumiantes, a partir de ácidos volátiles. La lactosa es el factor que limita la producción de leche; es decir, que la cantidad de leche producida depende de las posibilidades de síntesis de la lactosa en la mama (es el elemento soluble más abundante y su actividad osmótica es mucho más elevada que la de los otros componentes). Desde el punto de vista biológico, la lactosa se distingue de los azúcares comunes por su estabilidad en el tracto digestivo y por el hecho de no ser simplemente un glúcido energético (capítulo XXIII). Para los seres humanos y para numerosos animales, la lactosa es, en la práctica, la única fuente de galactosa. (1) Enindividuosseleccionados,especialmenteenciertasrazas,comola vina de Jersey, el contenido en materia grasa puede sobrepasar al de lactosa.

bo-

-

-

124062

GLÚCIDOS LACTOSA LÁCTICO ÁCIDO

41

La lactosa es el componentedelalechemáslábil frentea la acción microbiana; en efecto, la leche es fácilmente presa de bacterias dediversostipos,quetransformanlalactosaenácidoláctico y en otros ácidos alifáticos. En la leche de vaca, el contenido de lactosa varía poco, entre 48 y 50 g/l. El factormásimportantedevariacióneslainfección de la mama, que reduce la secreción de la,ctosa. Debido a la regulación osmótica (capítulo VII), el contenido en lactosa de la leche es, aproximadamente,inversamenteproporcionalalcontenidodesales(cenizas). 111. - ESTRUCTURA Y PROPIEDADESFISICASDE

LA LACTOSA

A) Estructura.Isómeros.

La lactosa es una hexobiosa (galactósido -1-4- glucosa), C12HZZOll, P.M. = 342. Existe bajo dos formas isómeras: IX y p, que se diferencian únicamente en la posición de un " O H en el carbono (x)de la glucosa (isomería ciclánica) (fig. 3). Los isómeros no se distinguen más que por sus propiedades físicas (cuadro 5). Se conoce la forma hidratada a C,,H22011,H,O. Estastresformasestánenequilibriosegúnlas condiciones físicas. Existe probablemente un doble equilibrio: Lactosa anhidra (a o p) # lactosa hidratada ( a o p) Lactosa a (anhidra o hidratada) 3 lactosa p (anhidra o hidratada) La lactosa está, por lo tanto, formada por la unión de una molécula de p-galactosa y una molécula de glucosa a o p. El grupo aldehídico de la primera está unido al enlace y el segundo está libre (en formaseudo-aldehídica). Sehadichoquelalactosaseencuentraenteramenteenla forma en la leche humana, lo que constituiría una ventaja desde el punto de vista nutritivo; no obstante, lo más probable es que en la leche humana exista el mismo equilibrio que en la leche de vaca.

B) Cristalización. La lactosa ordinaria (azúcar de leche cornercial), que se obtiene por cristalización por debajo de la temperatura crítica de 9 4 O , se encuentra bajo la forma a-hidratada: C12H22011, H,O; la forma a-anhidra seobtienepordesecaciónal vacío concalefacciónmoderada. La forma j3-anhidra cristaliza de las soluciones concentradas a una temperatura superior a 9 4 O ; la forma p-hidratada no ha sido aislada. Si se sometelalecheaunadesecaciónprácticamenteinstantánea,en el polvo se encontrarán las dos formas, a y p. En una atmósfera húmeda, la lactosa a-anhidra se convierte en a-hidratadapordebajodelos 94O; peroporencimadeestatemperatura, se convierte en lactosa p-anhidra. Cuando se disuelve lactosaenagua,seobservanalgunas modificaciones en el poder rotatorio y en la so1ub:ilidad.A la temperatura

42

C I E N C I A DE LA L E C H E

CUADRO 5 la

Propiedades físicasde

lactosa Isómeros de la lactosa -

a, H,O

Poder rotario .................................... Temperatura de fusión ..................... Concentracióndeequilibrio a 15" ...... Cristalizacióndelassolucionessaturadas: - porencimade 94" ..................... - por debajode 94" ..................... Solubilidadinicial a 15" (g por 100 g de agua) ....................................... Solubilidadinicial a lo@ (g por 100 g de agua) .......................................

P

+ 202" 89

+

38 O h

-

35 252" 62 %

0-anhidra

a-hidratada 50

7 70

+

+

ambiente, la rotación específica baja lentamente de 89O a 550, en unas 24 horas(muchomásrápidamentesise alcaliniza el medio). Esta rotación final, 55O, es la del equilibrio a 0 a 150; se encuentra en solución una parte a 1,63 partes de P-lactosa (38 % de a y 62 % de 0); es el fenómeno de la mutarrotación, cuyo conocimiento

+

*

+

C,H,OH

CH,OH

Fdrmula desawollada

de la lactosa

Lactom o[

(grupo aldehídico)

Fórmula plana de la Lactom

Fucosa (rnetilpentosa)

OH-CHOH-CHOH-CHOH-CH-CH,

HDCH,-CHOH-CHOH--CHOH-CH-CHOH~H."CO--COOH I.,

1

6

NH,

:

,.I

Acido neumminicu

(hexosamina)(&dopirúvico) (x) forma ciclánica, los 2 C están ligados por -0ADCH,-CHOH~HOH-CHOH-CH-CHO

I

NH-C€-CH.

Figura 3

N-acetilglucosumina

- LACTOSA

GL~CIDOS

- ÁCIDO

LÁcrIco

43

es importante para la valoración polarimétrica de la lactosa en los productos donde este azúcar se halla cristalizado. La relación 1/1,63 varía poco con la temperatura. C ) Solubilidad. Porserlalactosa-pla más soluble,lasolubilidadinicialdela lactosa ordinaria a 150 (7,3 g en 100 m1 de agua), se eleva, tras agitación prolongada, hasta 17 g. Debe destacarse que la lactosa es un azúcar relativamente poco soluble: unas 10 veces menos que el azúcar ordinario. La solubilidad de la lactosa aumenta en caliente (figura 4). Por tanto, cristaliza al enfriar sus soluciones concentradas. En este principio se basa el mCtodo habitual de preparación de1 azúcar de leche a partir del lactosuero (el suero se separa de la albúmina por ebullición, luego se concentra al vacío y se enfría). Con la lactosa no se puedenobtenerjarabesespesosniconfiturasestables a la temperatura ordinaria. Las solucionesconcentradasdelactosaquedanen estado de sobresaturación durante la refrigeración; a 25” la solubilidad limite de la lactosa es de 22 g por 100 m1 de agua, por lo que unasolucióndelactosacon 50 gpor 100 m1 deagua,enfriadaa esa temperatura, comienza a cristalizar naturalmente.

D) Sabordulce. La lactosatieneun débilsabordulce; supoderedulcorante es seis veces menor que el del azúcar ordinario. En la leche, por otra parte, el sabor dulce de la lactosa está enmascarado por la caseína; el suero tiene un sabor dulce más acusado que el de la leche de que proviene, aunque la proporción de lactosa sea del mismo orden. El débil sabor dulce de la lactosa se considera como una cualidad desde el punto de vista dietético; hace soportables las dietas lácteas.

IV. - ASPECTOSTECNOLOGICOS.LACTOSAAMORFA Algunas propiedadesfísicasdelalactosatieneimportanciaen cuanto a su consideración práctica: A ) Lechesconcentradas.

En la leche concentrada a un tercio de su volumen (3: l), la lactosaseencuentrapróxima a sugradodesaturaciónalatemperatura ordinaria; la refrigeración o la adicióndesustanciasextrañas muy solubles, como lasacarosa,puedenprovocarlacristalización de la forma a-hidratada, hecho que ocurre en la “leche concentrada azucarada”. La cristalizaciónlentaproducecristalesgruesos y muy duros,decaracterísticasdesagradablesparaelconsumo;es el defecto “arenoso” que aparece cuando los cristales tienen una longitud superiora 0,03 m/m. Por lo tanto, debenbuscarselascondiciones

44


50

temperatura

Figura 4 . - Solubilidad de la lactosa

1OOOC

GLÚCIDOS

- LACTOSA - ÁCIDO

LÁCTICO

45

que favorezcan la formación rápida de cristales lo más pequeños posible,demenosde 0,Ol mm;paraellosefuerzalacristalización sembrandolamasaconlactosafinamentecristalizada, o conleche en polvo de calidad adecuada, y agitando.

B) La lactosa amorfa

y las leches en polvo.

La eliminación rápida del agua en determinadas condiciones de secado, provoca la formación de lactosa en estado amorfo. Se trata en realidad de soluciones extremadamente concentradas, que contienen las dos formas a y fi en proporciones variables; su tensión de vapor, en 1a.s condicioneshabituales,noseencuentraenequilibrio con la del aire; por ello, los productos que contienen lactosa bajo ese estado sonfuertementehigroscópicos.Es el casodelaslechesen polvo obtenidas por los métodos corrientes (en contac:to con el aire húmedo, laspartículastiendenaaglutinarse y durantela disoiuciónseforman grumos). Se puede obtener un producto no higroscópico y más soluble, favoreciendo la cristalización de la lactosa mediante la humidificacióndel polvo, seguidadeuna nueva desecaciónsimplificada, de forma que no se destruya su estado cristalino, (polvos “instantáneos”, capítulo XXII). C) Leches congeladas. Este sistema de conservación para produc.tos lácteos es de delicada aplicación, a causa de la frecuente aparición de un defecto grave: la floculación de lacaseínaenelcursodeladescongelación. Este fenómeno es la consecuencia de la separación de la lactosa, que cristaliza en la fase no congelada; debido a ello, una gran cantidad deaguaseconvierteenhieloylaconcentraciónenextractoseco aumenta en esta fase. La floculación no se produce si se impide la cristalización, por ejemplo hidrolizando una parte de la lactosa mediante una lactasa.

V.

- PRINCIPALESPROPIEDADESQUIMICASDE

LALACTOSA

A) Propiedadesreductoras.Valoración.

Porposeerungrupoaldehídicolibre,lalactosa es un azúcar reductor. Reduce especialmenteallicorcupro-alcalinodeFehling, principioenquesebasalavaloracióncorriente (por elcontrario, la sacarosa no es un azúcar reductor, y debe hidrolizarse para que se pueda valorar). Es interesante resaltar que el poder reductor de lalactosaesconsiderablementemásdébilqueeldela glucosa (70 partes de glucosa reducenallicorde Fehling lo mismoque 100 de lactosa). Si se hidroliza la lactosa, el poder reductor aumenta considerablemente ( X 1,37). Pero esta hidrólisis no se produce en las condiciones de la inversión de la sacarosa. Las nociones expuestas deben tenerse en consideración para el análisisdelosproductoslácteos azucarados.

46

CIENCIA DE LA LECHE

Elmétodo anteriores cada vez mássustituidoporlavaloración colorimétrica. Esta se basa en la reacción que dan, con diversas sustanciasorgánicas,losproductosdedegradacióndelosazúcares reductores en medio ácido (reacción de Bial con el orcinol, reacción con la antrona, etc.).

B) Hidrólisis. La hidrólisis de la lactosa es bastante difícil; es un azúcar que presentaunaciertaestabilidadfrentea los agentesquímicos.Se precisa la acción de los ácidos en caliente para desdoblarla:

C,,H,zO,, lactosa

+ H,O = CH,,Oc + C G H I L ~ glucosa

galactosa

Algunas diastasas efectúan la misma reacción. La Iactasa existe en la secreción de las glándulas intestinales, pero su presencia en la leche es dudosa; sólo unaspocaslevaduraslaproducen. L a s levaduras alcohólicascorrientesnofermentanlalactosa. La lactasase obtiene industrialmente a partir de una levadura (Torula cremoris), y su empleo se preconiza en la industria láctea. Esta hidrólisis es la primera fase de la fermentación láctica, pero no todas las bacterias son aptas para realizarla a partir de la lactosa.

C ) Reaccionescon las sustanciasnitrogenadas. Por su funciónaldehídicalosazúcaresreaccionan con diversas sustanciasnitrogenadas:amoníaco,aminas,aminoácidos,etc. Esta reacción se puede apreciar en la leche con la lactosa. No se trata de unareacciónsimple,sinodeunconjuntodereaccionescomplejas mal conocidas, que se agrupan bajo el nombre genérico de reacciones de Maillard, y conducen a la formación de compuestos condensados yreductoresquesonpigmentososcuros(melanoides).Esta es una de las causas del oscurecimiento de los alimentos, que se acompaña frecuentementedeunadisminucióndelvalornutritivodelasproteínas.Existe otras causasdeoscurecimiento,pero la reacción de Maillard prevalece, ya que tiene una débil energía de activación y es autocatalítica. Estas reacciones son catalizadas por los metales, como el Fe, Cu, y los fosfatos, y la elevación de la temperatura las acelera considerablemente. S e manifiestanpor los fenómenossiguientes:

- descenso del pH, - liberación de gas carbónico, - produccióndecompuestosreductores(reduccióndelferrocianuro),

- producción de compuestos fluorescentes,

- insolubilización de las proteínas, - coloraciónoscura, - sabor a caramelo.

CH20H

-

GLÚCIDOS LACTOSA

- ACIDO

47

LÁCTICO

Está comprobadoqueestasreaccionestienenlugarenlaleche calentada (reacción rápida) y también en las leches en polvo (reacción lenta) durante el almacenamiento, correspondiendo a un “envejecimiento bioquímico”. Un grupo aminado lisina, de la el NHACHZ)~-CH(NHz& COOH, reacciona inicialmente con el grupo aldehídicodelalactosa paraformarun compuestofuertemente reductor, en el cual los dos componentes están “enmascarados”. La lisinapierdeasí sus propiedadesnutritivasdeaminoácidoesencial. En la leche en polvo, la velocidad máxima de la reacción se observa cuando la humedad relativa es de 60-70 %. Desde el punto de vista técnico, es evidente que la eliminación del hierro y del cobreenlosmateriales, así como elempleode temperaturas lo más bajas posibles, son recomendables para reducir estosinconvenientes.

VI. - DEGRADACIONDE

LA LACTOSAPORELCALOR

Entre 1100 y 1300, lalactosa pura pierdesu agua decristaliza ción;másalláde 150° amarillea y hacia los 175” seoscurece y carameliza. Al calentarlaleche, el oscurecimientosobrevieneatemperaturas más bajas. La leche esterilizada 20 minutos a 120° (en autoclave) se muestra ya coloreada; además, aparece el llamado sabor a cocido, que no es el de caramelo. Las modificaciones en la leche calentada noson, por lotanto,imputablessolamenteaunasimplecaramelizaci6n delalactosa,senecesitatambiénlapresenciadegrupos aminados libres. Antes de la aparición del oscurecimiento se forma una complejo entrela caseína y lalactosa (por ejemplo,porcalentamientodurante 1 hora a 970); a más alta temperatura este complejo se destruye y aparece el oscurecimiento (por ejemplo, durante 10 minutos a 120°). La descomposición de la factosa en el curso del calentamiento de la leche, conduce a la formación de productos ácidos, según el proceso siguiente:

FHO

CHO

I

CHOH /XIOH

f

-I

Y O”H3 H z 0 CHOH

I

CH20H

hexom

L-1

F I

hidr0Ximd

-furfural fódco

COOH

I

CHz I CHz 0 - 1

1

+2H2O

+ H-COOH

co I

CH, ácido ledico

Lido

Elhidroximetil-furfurales un cuerpolábil;tiendeadescomponerse en Bcidos levúlico y fórmico. De la misma manera, puede for-

48

LACIENCIA DE

LECHE

marfácilmenteproductosde condensaciónrelacionados con los quesepresentanen los procesos de oscurecimientomencionados más arriba, a propósito de la reacción de Maillard. Junto a los ácidos se forman también alcoholes y aldehídos. Un aspecto interesante es la formación de "reductonas", sustancias fuertemente reduct0ra.s caracterizadas por la presencia en sus moléculas del grupo -C( OH)=C(OH)-. No se conoce la estructura del pigmento oscuro, pero se sabe que tiene las propiedades de los cuerpos insaturados. La degradacióndelalactosatiene otras consecuencias además de las citadas anteriormente:

1. Los ácidosformados en el curso delcalentamientotienenla propiedad de activarelcrecimientodelasbacteriaslácticas(capítulo XI). 2. Algunos de los productosdedescomposición son solublesen éter, y pueden ser causa de error en lavaloracióndelas materias grasas (capítulo V).

VII.

- TFUNSFORMACION DE

LALACTOSAPOR MICROORGANISMOS

La lactosa puede experimentar fermentacionesmuy variadas, pero estudiaremossolamentelasqueinteresanalaindustrialáctea(los microorganismos causantes se estudiarán en la tercera parte). A ) Transformacidn en ácido láctico

Es con mucho la más importante. Numerosas bacterias esta transformación, cuyo esquema teórico es: C12H22011,

HZ0

2 C,H,,O,

realizan

-

4 CHr"HOH-COOH &ido láctico

El ácido formado puede ser levógiro (L), dextrógiro ( D ) o racémico, por el hechodeexistir un carbonoasimétrico(vercapitulo XII). La acidificación espontánea es el hecho más comúnmente observadoen lalecheconservadaa la temperatura ambiente. La acidez se eleva muy lentamente al principio, luego, tras algunas horas (según la temperatura), muy rápidamente; en general, se frena un poco cuando el contenido en ácido láctico llega al 1 %. En este momento, solamente 114 de la lactosa ha sidodegradada; esta detención se debe al efecto inhibidor del ácido sobre las bacterias. Si se neutraliza el medio, con creta,porejemplo, se puedeconseguirla transformacióndetodalalactosa; enesteprincipiosebasalaproducción industrial de ácido láctico a pa.rtir del suero de quesería. Antes de llegar a la proporción del 1 % de ácido, aproximadamente hacia el 0,6 %, se coagula la leche, en lenguaje corriente se "corta"

CLÚCIDOS

- LACTOSA -LÁCTICO ACID0

49

El ácido ha roto el equilibrio entre el estado coloidal y la solución, teniendo como consecuencia primera la insolubilización de la caseina (capítulo VI). La leche agriada tiene un sabor y un olor distintos al del Bcido lácticopuro. Comoen todaslasreaccionesbioquímicas,seforman pequeñascantidadesdesubproductosjuntoalproductoprincipal de la fermentación. En genera.1, por cada 100 partes de lactosa transformada, seobtienen 96 deácidoláctico y 5 desubproductos diversos ( COZ,ácido butírico, acetilmetil-carbinol, etc.).Algunos de estos productos presentan un olor fuerte. En la prktica, se puede desear l a producción de ácido láctico solo o bien la de un compuesto aromático; en mantequería, por ejemplo, interesa la formación de acetilmetilcarbinol, una sustancia insípida que, por oxidación, se transforma fácilmente en diacetilo, que constituye el elemento dominante del aroma d e mantequilla. Este cuerpo es el más simpledelas dicetonas:

(acetilmetilcarbinol)

(diacetilo)

Elácidolácticopuedeexperimentartambiénlafermentación propiónica, por ejemplo en el curso del afinado del gruyere: 3

CH,-CHOH-COOH

2

.CHr"z--COOH

láctico) (ácido (ácido

4 CH3"COOH

propiónico)

+ H 2 0 + COZ

acético) (ácido

B ) Transformaciónenalcohol En lapráctica,estatransformacidnesmenosfrecuentequela anterior. Ya hemosvistoqueexistenpocaslevadurascapaces de hidrolizar la lactosa. Seproduceaccidentalmenteenlasindustriaslácteas, y constituye un peligro, sobre todo por la formación de gas durante el "desuerado" de los quesos, en las cremas mal cuidadas procedentes de las granjas, etcétera. En losEstados Unidos se ha llevado aescalaindustriallafermentación alcohólica del suero de quesería, con o sin enriquecimiento mediante melazas. Esta fermentación puede ir seguida de la acética, para la producción de vinagre. En ciertos países orientales se utiliza esta fermentación junto a la fermentación Iáctica, para la preparación de bebidas ácidas, espumosas y débilmente alcohólicas: kefir, leben,etc. C ) Transformaciónen

ácido butírico

Se produce a partir de la lactosa o del ácido láctico, con formación abundante de gas, en medio neutro o poco ácido: 2 CH,"CHOH"COOH

= C,H,-COOH

4- 2

COZ

+ 2 H2

50


Aparece en la leche o en el suero fuertemente alterados. Al olor desagradabledelácidobutírico se añade elproducidoporfermentaciones pútridas concomitantes.Enlosquesosde pasta cocida, puede ser causa de graves accidentes (hinchamiento). Se ha ensayado la producción industrial de este ácido a partir del suero, ya que es un producto químico importante para las industrias de síntesis. Asimismo, se ha estudiado a escala industrial una fermentación derivadadelabutírica, para laproduccióndeacetona y alcohol butilico (disolventes); va acompañada de un enriquecimiento en vitamina BZ (riboflavina), que puede extraerse.

VIII. - LACTOSA Y SUEROS ACID0 LACTIC0

A) La lactosa es elcomponentesolublemása.bundantedela leche, y constituye la parte esencial del extracto seco de los sueros. Algunas determinacionesrealizadassobre el lactosueroconstituyen, de hecho, una valoración aproximada de la lactosa (medida del índice de refracción). En las transformaciones experimentadas por la leche, la lactosa se encuentra siempre en la parte acuosa: leche desnatada (tras laseparacióndelacrema),mazada o "babeurre" (tras la separación de la materia grasa de la crema), suero (tras la separación de la cuajada de caseína y materia grasa en quesería), etc. En estos productos, la lactosa se encuentra en la proporción de 40 a 50 g por litro (fig. 5).

Caseína (batido de la

U

"babeurre")

Figura 5. - aDestino, de la laciosa En las principales transformaciones de la leche, nunca se encuentra la lactosa enel producto m l s importante, sinoenel asubproductow (recuadrado)

La lactosa ha sido, durante muchotiempo,el componence despreciado de la leche de vaca, por no tener aplicación para su consu-

-

G L ~ ~ C I D O SLACTOSA

- ACIDO

LACTICO

51

mo al natural. Aún hoy día, a pesar del conocimiento de buenos métodosderecuperacióny de sus ampliasposibilidadesdeutilización, los lactosuerpssedesechanconlasaguasdelavado,cuando nopuedenemplearseparalaalimentación de los cerdos.En los países desarrollados se distribuye menos lactosa proteínas y solubles a los animales y más al hombre, para su nutrición o para sus industrias, encuentra loseque dentro de buena la lógica. Aislada dela leche, lalactosatienevariasaplicaciones, ya sea formando parte de productos dietéticos, como soporte y diluyente de diversasdrogas en farmacia, y comocomponentedelosmediosde cultivodemohos y actinomicesen laindustriade los antibióticos (penicilina, terramicina, etc.). Los jarabes de lactosa hidrolizada tienen aún poca demanda, pero ofrecen posibilidades para una mejor utilización de este azúcar; el jarabe tiene un sabor más azucarado, no cristaliza, y por lo tanto no dala sensación de “arena”, y fermenta fácilmente; en la alimentación evita las diarreas que a veces provoca la lactosa.

B) ’El úcido Zúctico sólo existe como indicios

en la leche fresca, con un porcentaje medio de 30 mg/l. Es, ante todo, el resultado de la fermentación láctica, y, según veremos más adelante, dentro de la industria lBctea puedepresentaruncarácter beneficioso o perjudicial. El ácido láctico de fermentación se ha convertido en un importante producto químico; en estado puro o en forma de sales recibe diversas aplicaciones: industrias alimenticias, farmacia, industria textil, curtidos, industrias de materias plásticas, etdtera.

IX.

- OLIGOSACARIDOSDE

LA. LECHE

Hemos visto que estos elementos se encuentran siempre en pequeñacantidad,pero,sinembargo,tienen un gran inter&por su actividad biológica. Los de la leche humana (que los contiene en mayor proporción que la leche de los rumiantes) son los mejor conocidos; son sustancias formadas por 2 ó 6 moléculas de glúcidos, y existen tres tipos:

1. Sacáridos no nitrogenados,quecontienen glucosa, galactosa y una metilpentosa: la fucosa. La ginogalactosa y la alolactosa son mezclas de estos sacáridos. 2. Sacáridosquecontienen un azúcarnit,rogenado, la Nmetilglucosamina. Poseen actividad biológica como factor de crecimiento del Lactobacilus bifidus (flora intestinal de los lactantes alimentados con leche materna, cap. XII) y actividad serológica (antihemaglutinación). La leche de vaca posee escasa cantidad de estas sustancias; silaactividad de lalechehumanaseexpresacomovalor 100, se tendrá para elcalostro de vaca 40 y para lalechede vaca 2 a 4. Esta es una de lasrazones de lasuperioridad de la leche materna humana.

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52

CIENCIA DE LA LECHE

3. Sacáridos que contienen ácido neuramínico o lactamínico bajo formas acetiladas sobre el nitrógeno o sobre el oxígeno, y que reciben el nombre de ácidos siálicos (fig. 3). Son ácidos fuertes (pH próximo a 2-2,5), quecristalizan bajoformascaracterísticas(fig. 6).

Figura 6. - CristalesdedcidoN-acetilneuramínico ( u O-siálico)extraído de la caseína de la leche de vaca (Foto Ribadeau-Dumas, I.N.R.A.)

A los sacáridosque contienen ácidos siálicos se les han atribuidodiversasactividades biológicas. La actividadinhibidora del crecimiento de determinadasbacterias (Escherichiacoli,StaphiloCOCCUS aureus) mostrada por diversas secreciones corporales, parece estar ligada a lapresencia de estos ácidos; esta actividad se ha demostrado en la leche humana. El grupoprostético de la caseína X contiene ácido O-siálico queprobablemente influye en las propiedades específicas deesta proteína (cap. VI).

CAPITULO V

LIPIDOS MATERIA GRASA Y CREMA

I. - Generalidades. 11. - Composición de los triglicéridos. 111. - Proporciones de los ricidos grasos. Métodos analíticos. IV. - Acidos grasos saturados. V. - Acidos grasos insaturados. VI. - Propiedadesfísicasde la materia grasa. VIL - Fosfolípidos de la leche (lecitinas). VIII. - Lipolisis y enranciamiento. IX. - Oxidación de la materia grasa y fenómenos afines. X. - Factores que estimulan la oxidación. XI. - Condiciones antagónicas de los fencimenos de oxidación. Antioxidantes. AII. - Glóbulos grasos. XIII. - Formación de la crema. Homogeneización. XIV. - Modificación del estado globular. - Incorporaciónde aire. Butirificación (mantequilla y margarina). XV. - Sustancias asociadas a la materia grasa (esteroles, carotenoides, tocoferoles). XVI. Principios de la determinación de l a materia grasa.

-

I. - GENERALIDADES

En la leche se encuentran tres clases de sustancias asociadas: 1. La materia grasa propiamente dicha, constituida por triglicéridos, que supone alrededor del 98% del conjunto. 2. Los fosfolípidos(grasasfosforadas): 0,5 a 1%.

54

CIENCIA DE LA LEC H E

3. Otrassustancias“insaponificables”diferentesde dentesdesde el punto de vistaquímico,peroinsolubles y solubles en las grasas: alrededor del 1%.

las preceen el agua

Las sustancias de estos dos últimos grupos se encuentran en pequeñascantidades;apesar de ello tienenunagranimportancia en lo que concierne a las propiedades física.s (fosfolípidos) o biológicas (insaponificables)delagrasa de la leche. Los lípidos se encuentran dispersos en la leche en forma globular. Esta dispersiónesinestable, y lassustanciasquelacomponen son las más fáciles de extraer de la leche sin modificar los otros componentes. De esteestadosederivanconsecuenciasprácticasimportantes. Los problemas que se presentan en el estudio de la materia grasa de la leche son de dos tipos: o

1. Problemasquímicos componentes.

y biológicos relativosa

los distintos

2. Problemas físicos relativosal estado globularya bles modificaciones. Ambos problemasseestudiaránoportunamente.

sus posi-

Hemosvisto anteriormentequeunapartede lamateriagrasa se sintetiza en la glándula mamaria a partir de los ácidos grasos volátiles,sobretodoen los rumiantes;elrestoseformaapartirde los ácidos grasos que se encuentran en la sangre. El régimen alimenticiotiene, por consiguiente, una influenciaconsiderablesobre la composición dela materiagrasade la leche. Porotraparte,esta Última difiere por su composici6n delas otras grasas del cuerpo. La materiagrasaes el componentede la leche que varíaen mayorproporción. Diversos factoresinfluyen sobre el “porcentaje graso” (cap. XV). Durante mucho tiempo la grasa ha sido elÚnico componente de la leche determinado sistemáticamente con objeto de estimar el valor del producto y las aptitudes del ganado lechero; sin embargo, esta simplificación es excesiva, puesto que la relación entre el porcentajedemateria gra.sa y el de los otros elementosno es estrecha, sobre todo en lo que se refiere a las materias nitrogenadas. La materiagrasasealteramáslentamentequela lactosa.; sus modificaciones no provocan grandes cambios en la estructura físicoquímica de la leche, pero son importantes por ser causa de la aparición de saboresdesagradables.

11. - COMPOSICION DE LOS TRIGLICERIDOS Los triglicéridos son ésteres del glicerol y de ácidos grasos alifáticos. Los radicales ácidos R pueden ser idknticos o diferentes (gli-

55

LÍPIDOS

cCridos mixtos).Estosésterespuedendejarlibressuscomponentes por hidrólisis, con fijación de tres moléculas de agua:

CH, - O - CO - R

CH, - OH

CH, - O

CH, - OH

I I CH - O - C O - R + ~ H H , . O = C H - 0 H f 3 R " C O O H I I - CO -.

R

(triglicérido)

(glicerol)

La hidrólisispuederealizarse que podemos señalar:

(ácido graso)

de diferentes ma.neras, entre las

- la acción diastásicadelaslipasasqueintervienen

especia.1mente en el enranciamiento; - los mediosquímicos,principalmentela acción de los álcalis; enestecasola reacción sedenomina saponificación, ya que la sal R-COONa es un jabón; se utiliza como método analítico.

La naturaleza de los ácidos grasos R y sus proporciones respectivas diferencian los diversoscuerposgrasos y determinansuspropiedades. La materia grasa de la leche presenta tres caracteres distintivos:

1. Granvariedad de ácidosgrasos;sehanidentificadounos sesenta. 2. Proporcióndeácidos saturados igual a y3 y de ácidos no saturados 1 / , como término medio. 3. Proporción elevada deácidos volátiles de bajo peso molecular y, en especial, de ácidobutíricoenla leche de los rumiantes; como consecuencia, el índice de saponificación es alto. (Cuadro 7). En el seno de una misma especie, la composición de la grasa de la leche varía pocosegún lasrazas y muchosegúnlanaturaleza de l a alimentación. Sin embargo, los caracteres fundamentales citados no semodifican. Si se conocen sesentaácidosgrasos,existeunnúmeromucho más grande de glicéridos, debido a la existencia de glicéridos mixtos. Se identifican fácilmente separando, por presión, la parte líquida de la parte sólidaadiferentestemperaturas;enlapartesólida,se encuentra el ácido butírico; como seaquela tributirina es líquida, ese ácidosehallainvariablementeasociadoaotrosácidosgrasos de puntodefusión elevado. Elglicérido mejorrepresentado *es el que se expresa en l a fórmula:

CH,

I CH I

CH,

- (oleico) -

(palmítico)

-

O - CO - R

R es un ácido de bajo peso molecular

(Cq

a CI~).


56

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LÍPIDOS

57

58

LACIENCIA DE

LECHE

La glicerina no existe en estado libre en la leche; por el contrario, seencuentraun ligero exceso de ácidosgrasos (0,5% enácido oleico); por este hecho, la grasa presenta siempre una ligera acidez, aún antes de iniciarse la hidrólisis. 111. - PROPORCIONDEACIDOSGRASOS METODOS ANALITICOS El cuadro 6 presentalosprincipalesácidosgrasosdelaleche de vaca clasificados segím su estructura química,diferenciándose principalmente los ácidos saturados de los nosaturados. Lo mismo que ocurre en numerosas grasas alimenticias naturales, existe un notable predominio de un ácido en cada uno de los dos tipos, el palmític0 saturado en C,, y el oleico insaturado en C,,, cada uno en un porcentaje próxima al 30%. La determinación metódica de los ácidos grasos por medios químicos es difícil. El químicoidentificahabitualmentelasgrasas medianteindicesanalíticosfácilesde determinar siguiendotécnicas de rutina. Los indicesmás significativos seindicanen el cuadro 8. Muy empleadasanteriormentepara la investigación defraudes,las pruebas químicas son cada vez menos utilizadas en favor de los métodos físicos. Los métodos modernos de análisis: espectrofotometría en ultravioletayen infrarrojos, y sobre todo, la cromatografía en fase gaseosa, han permitido grandes progresosen el estudio de los ácidos grasos,que han llevado aldescubrimientodecomponentes de la grasa de lalechequesolamenteexistencomoindiciosyque no es posible identificar por los métodos químicos ni por la técnica de la destiiación fraccionada. El cuadro 7 presenta los resultados de un estudio comparativo de la leche de cinco especies distintas, aplicando el mismo método: la cromatografíaenfase gaseosa. Para efectuar este análisis se separa la materia grasa y se forman los ésteres metílicos de los ácidos grasos (por acción de metano1 y potasa cáustica); la mezcla de ésteres se fracciona en la columna de croma.tografía a 200°; un dispositivode detección con registrador proporciona gráficas, como las que se muestran en la figura 7, que permiten calcular las proporciones relativas. Es de notar que este método davalores muy bajos para el ácidobutírico. Dicho cuadro 7 indicatambiénqueseencuentran los mismos tipos de ácidos grasos en las diferentes leches examinadas, pero con unadistribucióncaracterísticaparacada especie. La materiagrasa de los monogástricos es mucho más rica en ácidos mono y poliinsaturadosymáspobreenácidos volátiles (de C4 a G O ) que ladelos rumiantes.Resalta el elevado contenido en ácidocápricodelas leches de oveja y cabra, de ácido láurico en la leche de mujer y de ácidopalmitoleico (CI6: enlaleche de cerda. Aparte los ácidos grasos mencionados, en la materia grasa de la leche de vaca seencuentranpequeñasproporciones de ácidoscon

59

L~PIDOS

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15

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20

Andisis,mediantecrornatografíaenfase rnetílicosde ácidos grasos (columna de 305 x 0,63 cm. 2 2 8 ) A ) Leche de vaca (Según S. KUZDZAL-SAVOIE) Figura 7.

I

25 m gaseosa, de ésteyes

B ) Leche humana Laib Clichés ((Le

númeroimpardeátomosdecarbono(principalmenteácidomargárico, de CU), ácidos ramificados (ácidos “iso.. .”), ácidos saturados, de alto peso molecular (CU y más: ácidos behénico, lignocérico, etc.) isómeros de e los ácidos insaturados más conocidos. La realizacióndeestudios más profundossobrela composición de los ácidos grasos menores suministrarán sin duda informaciones útiles para la tecnología lechera. Se debe recordarque las alteraciones habitualesdelamateriagrasa, como por ejemplolaoxidación,no alcanzanmásqueaunapequeñaproporcióndeácidosgrasos.

IV.

- ACIDOS

GRASOS SAT‘IJRADOS

Casi todos los ácidos grasos saturados tiene un número par de átomos de carbono, y el punto de partida de su síntesis es el ácido acético (CZ).Los ácidosdenúmero impar deátomosdecarbono tienen probablemente su origen en el ácido propiónico (C3); a causa desu esca.sa proporcióninfluyen poco en las propiedadesquese citan a continuación. Estaspropiedadesvaríanprogresivamentecuando se los clasifica según sus pesosmolecularescrecientes (cuadro 6). Los cinco primerostérminosson“volátiles”,ellosignificaenrealidad que son arrastrados porelvapordeaguacuandosedestilalamezcla, tras saponificación y acidificación. El quinto, el ácidoláurico,se encuentra prácticamente repartido entre este grupo y el de 10s ácidos

fijos. Los dosprimerosácidosgrasosvolátilesson solubles enagua (el ácidocaprílico muy poco);norepresentanmásqueun 5% del conjunto, pero sin embargo constituyen la parte mris característica de la leche de los rumiantes. La acidez volatil soluble se expresa en laprácticapor el índicede Reichert-Meissel. El cuadro 8 muestra las diferencias importantes entre la grasa de la leche de los rumiantes, la leche humana y las otras grasas comunes. Esta circunstancia constituye un medio para la investigación de los fraudes realizados en la grasadelaleche y lamantequilla, ya quelas otrasgrasas utilizablesnocontienenmásque muy pocacantidaddeácidosde esta fracción. Antes seadmitíaqueestosácidosgrasoseranproductosdela degradacióndeácidossuperiores,peroactualmente se consideran como productos metabólicos intermedios que permanecen bajo forma de ésteres en el curso de una secreción rápida. En los no rumiantes, donde la utilizaci6n del ácido acético en la mama es mucho menos intensa, la proporción de estos ácidos volátiles es pequeña. L a proporción de ácidos volátiles solubles influye un poco sobre el punto defusióndelagrasa, ya que sus glicéridossonlíquidos; cuantitativamentenorepresentan más queunapequeñapartedel conjunto deácidossaturados(menosde 1/10). El restoforma !a masadeácidossólidos. El olor de estosácidosvolátiles es muy fuerte y caracteriza el enranciamiento. El olor disminuye rápidamente cuando se pasa a los homólogos superiores.

*

62

i

CIENCIA DE LA LECHE

Los dosácidossiguientes,caprílico y cáprico, con unaparte del Bcido lBurico, constituyen la parte esencial de la fracción de los ácidos grasos insolubles enagua;sepuedenexpresar en % o por el índice de Polenske. En la lechede vaca seobtienenvalores bajos en relación con los de las leches de cabra y oveja: en efecto, la materia grasa de estas especies se distingue por su contenido más alto en ácidos caprílico y cáprico, propiedad esta que se utiliza para el descubrimiento de la mezcla de leche de vaca con estas otras leches, cuyo valor comercial es mBs elevado por su utilización en quesería. Un fraude, que afortunadamente es cada vez mBs raro, consiste en mezclar a la mantequilla grasa de coco o de copra; el resultado se caracterizapor un contenidoen Bcidos grasosvolitilesinsolubles alrededor de 10 veces mayor que el de la mantequilla de vaca, lo que permite su descubrimiento. Debe tenerse en cuenta que la utilización de una importante proporción detortasdecopraen lasracionesdelasvacaslecheras aumenta elcontenido en Bcidos voltiles insolubles,especialmente el de Bcido1Burico; sin embargo, para la mantequilla de tipo industrial que procede de la mezcla de cantidades de crema de diferentes orígenes, esta reserva tiene poca importancia. Desde el punto de vista de sus propiedades químicas, los ácidos saturados son poco reactivos. Se han estudiadodos modificaciones que se pueden experimentar en los productos lácteos. a) Bajolaacción de los mohos: oxidación sobre el grupo metil+ y descarboxilacih con formación de a-metil-cetona (y pdrdida de un carbono): R-CH~-CH~-COOH

"*

R-CH0H"CH~"COOH

"*

R"CO"CH3

Estas cetonassonlíquidosvolátiles muy olorososyprobablemente se producen en la maduración de los quesos "azules"; por otra parte, pueden ser lacausade la "rancidezcetdnicu" delasmantequillasenmohecidas. b) Los Bcidos saturadospueden desaturarse o deshidrogenarse bajo la acci6n de bacterias y mohos, con aparición de dobles enlaces. Este fen6meno se produce en las mantequillas alteradas y, tal vez, en ciertos tipos de quesos madurados.

V. - ACIDOS GRASOS INSATURADOS Se encuentran en gran variedqd en la leche y presentan de 1 a 6 dobles enlaces (de monoeno a exaeno), pero tan sólo uno se presenta en proporción importante: el Bcido mono-insaturado de CIS,o Bcido oleico, queconstituyelas 3/s partes de los Bcidos de esta categoría (cuadro 8). L a proporcidn de Bcidos insaturados varia con la alimentación. Son los lípidos vegetales los que constituyen la fuente de los ácidos

LfPIDOS

63

con CIS o menos;lagrasadelahierbaestáformadaaproximadamente por el 60% de ácido linoleico (trieno) que, en gran parte, se hidrogena en el rumen en dieno y monoeno, produciéndose principalmenteácido oleico, que tiene forma“cis” y también, en menor proporción, un derivado “trans” o ácido vaccénico que tiene propiedades muy diferentes,pues es sólido, mientrasque los derivados “cis” son todoslíquidos. El tetraeno,ácidoaraquidónico,noexiste en los alimentos de la vaca, y procede del ácido linoleico por transformación en el organismo animal. El período de lactación y la edad de la vaca tiene una influencia menos acusada: a medida que uno y otra avanzan, se eleva la insaturación de la grasa. Al parecer existen diferencias raciales. Los enlacesetilénicosconfieren una granreactividad. Especialmente importantes son dos reacciones: a) fijación de oxígeno,con formación de óxidos de sabor muy desagradable; b) fijación de yodo; queconstituye el principio del método usual para expresar el grado de insaturación; el índice de yodo varía sensiblemente en relación con la proporción de ácidos insaturados. Los ácidos insaturados que poseen dos dobles enlaces en posición conjugada, (estructura eriténica) -CH =CH--CH =CH-, tienen propiedades especiales. Presentanunaabsorcióncaracterísticaen el ultravioleta; se los puede valorar por espectrofotometna. Los ácidos poliinsaturados no conjugados se isomerizan en medio alcalino, adquiriendo de esta manera la propiedad anterior. Los glicéridos insaturadosdeforma“cis”,queconstituyen los 4/5 del total insaturado, tienen un bajo punto de fusión; cuanto más abundantes, tanto más blanda es la grasa, lo cual es muy importante con respecto a las propiedadesreológicasde la mantequilla. El régimenalimenticiotienenotableinfluencia sobre latexturadela mantequilla, a causa del contenido en ácidos insaturados que determina. La alimentaci6n con hierba fresca o ensilada contribuye a la producción de mantequilla blanda. Por el contrario las dietas ricas encelulosa o glúcidos contribuyen a laproduccióndemantequilla dura, por aumentar la producción de ácido acético y la sintesis de ácidos saturados sólidos. El índice de yodo de la grasa de la leche del ganado que vive en el pasto varía poco; en Normandía, por ejemplo, oscila entre 38 y 40. En el caso de animales que viven estabulados durante el invierno es bajo (30), pero en la época de salida al pasto se eleva bruscamente hasta 40, manteniéndose con un valor alto hasta el retorno a la estabulación. En el primer caso la mantequilla tendrá una consistencia bastante regular en todaslasestaciones del aíío (casode lamantequillanormanda),en el segundocaso,serágeneralmente dura en invierno y blanda en verano. Algunos de losácidosgrasospoliinsaturados no conjugados se hanconsideradocomoesencialesalorganismoanimalenrazónde queestenopuedesintetizarlos(tienenelpapeldevitaminas).El

64


estado actual de los conocimientos al respecto, parece indicar que el Único ácido graso indispensable es el linoleico. Por otra parte, estos ácidostieneactividadbacteriostática,especialmentesobre los gérmenes de la putrefacción. Los quesos desnatados, que no tienen esta protección, entran enputrefacción más fácilmenteque los quesos grasos del mismotiposometidosalasmismas condiciones de conservación.

VI. - PROPIEDADESFISICAS

DE LA MATERIAGRASA

Su variabilidaddemuestraperfectamenteque mezcla devarioscuerpos(triglicéridos): Densidad (15") . . . . . . . . . . . Punto fusión de . . . . . . . . . . . Punto de solidificación . . . . . . . . Indice de refracción . . . . . . . . .

setrata

deuna

0,936 a 0,950 29 a 340 24 a 1 9 O 1,453 a 1,462

No hay un punto de fusión ni de solidificación bien determinados. El cambio de estado se produce con un margen de temperatura de unos 5". Además, las temperaturas de fusión y de solidificación no coinciden (las materias grasas puras se comportan de diferente manera). La fusión y la congelación no son los únicos fenómenos que se observan. En la grasa de la leche hay glicéridos en estado líquido a 0" y otros que no funden más que por encima de 6@; el conjunto es una disolución de grasas de alto punto de fusión en las grasas líquidas. La temperatura a la cual la licuación es total no puede considerarse como punto de fusión, ya que el punto en que las grasas menos solubles se disolverán en el líquido formado, tiene una temperatura másbaja.Sucede lo mismo con lacristalizaciónenelcurso de la refrigeración. El índice de refracción es un valor interesante a pesar de sus variaciones, ya queel restodelas grasascomunestienen,en su mayor parte, indices muy diferentes de los de la man;equilla (cuadro 8). La refractometría se emplea para investigarlas falsificaciones. En la práctica se mide la refracción relativa mediante el oleorrefract6metro por comparación con un aceite tipo (aceite de pata de cordero). La materiagrasapura es blanca; el color amarillodelagrasa de la leche se debe a los carotenos. Como todas las grasas ordinarias, la de la leche es insoluble en agua, poco soluble en alcohol y muy soluble en los disolventes orgánicos, éterordinario,éter depetróleo, benceno, acetona,etc.Pero estos disolventes no alcanzan a la grasa en su estado globular nativo, que estudiaremos más adelante.

65

LÍPIDOS

VII.

- FOSFOLIPIDOS

DE LA LECHE (lecitinas)

La leche contiene pequeña cantidad de grasas fosforadas y aminadas(estoscuerpos pertenecenaungrupoimportantedelaquímica biológica y se encuentran en todas las células vivientes, especialmente en las células nerviosas). Estos glicerofosfátidos constituyen loquese llama“lípidospolares”poroposiciónalostriglicéridos, queforman los “lípidosneutros”. La fusióndelamantequillapermite separarlos; el aceite de mantequilla, obtenido por centrifugación delamantequillaa 50-60°, no contienefosfolípidos. Su estructura se aproxima a la de la materia grasa propiamente dicha, pero una de las funciones del glicerol está esterificada con el ácidofosfórico, el cuala su vez, está ligado a unabaseorgánica nitrogenada. La lecitina contiene colina: CH,

I (:H

-CO

-O

- CO - R,

(lecitina)

12)

(cefalina)

Enlalecheseencuentran siguiente proporción media:

tres sustancias de estetipo,

con la

esfingomielina = 25

cefalina = 45

Iecitina = 30

“R,

-O

Los ácidosgrasos R, o R2 puedesersaturados o no, pero son siempre de C,, o más. Enelaspectofísico,estoscuerpostienenunapropiedad excepcional:aunquedenaturalezagrása,sonintensamente hidrófilos (fuerte capacidad de absorción de agua, en la cual se hinchan). Forman un puente entre las fases grasa y acuosa y se encuentran en la leche desnatada y en el suero de manteca, así como también en la crema y en la mantequilla (cuadro 9). CUADRO 9 Contenido en Iecitina

Leche entera (vaca ........................... Leche descremada ........................... Crema (40 YO de M.G.) ........................ Mantequilla ....................................... Suero de mantequilla (0,7 % de M.G.). . Lecheenpolvo completa ..................

% dela materia grasa

Yo

Producto

del producto

I

0,03

-

0,65 1,O5

- 0,04

0,015 - 0,018 0,15 -0,25 0,12 - 0,18 0,11 -0,18 024

0,3 -0,s 02

1

20

66


La lecitina es un excelente agente emulsionante; en la leche contribuyeahacermásestablelasuspensióndelamateriagrasa: es unode los componentesdelapelículaadsorbida en lasuperficie de los glóbulos grasos. Al destruirse una parte de esos glóbulos en el curso de la formación de la mantequilla, la proporción de lecitina en la materia grasa de la mantequilla es menor que en la crema. La lecitinaquepasaalsuerodemantequilla le comunicaun sabor fuertecaracterístico. Debe señalarsequeelaceite de mantequilla (partelíquidaseparadapor centrifugacióndelamantequillafundida) no contienefósforo. La lecitina posee ungrupoácido " O H libre y ungruponitrogenadobásico.Sepuedecombinarconsustanciasácidas o básicas diversas. En la leche, la lecitina se une a las proteínas y al colesterol.

VIII. - LIPOLISIS Y ENRANCIAMIENTO La hidrólisis de los triglicéridos, con liberación de ácidos grasos, es el resultado de una ación enzimáticaquepuedeaparecerentodos los productos lácteos y es lacausadeunode los dos grandes defectosquepuedepresentarlamantequilla:elenranciamiento o rancidezhidrolítica. En las condiciones habituales, la lipólisis es muy parcial, ya que laacumulacióndeácidossolublesinhibe la acciónenzimática,no obstante, son suficientes cantidades pequeñas de ácido but'rico para que el olorarancioseacuse.Elmecanismodelfenómeno es sin duda menos simple que una hidrólisis; el glicerol y los ácidos libres deben experimentar con seguridad cambios ulteriores. Normalmente entran en juego dos clases de lipasas; las que existen en la leche y las producidas por determinados microorganismos. Es difícil diferenciar su acción; las lipasas microbianas son probablementemásactivas. Las vacas con alteracionesováricasproducen leche que contiene una lipasa anormal. La actividad de la lipasa normal de la leche es aún notable a la temperatura de P; porelcontrario,estaenzimasedestruyeen el curso de la pasterización (algunos segundos a 70"). Las mantequillas decremaspasterizadas,conservadasenfrigorífico,difícilmente se enrancian. La actividad lipásica se mide mediante valoración acidimétrica; elíndicede acidez representaelnúmerodemilílitrosdeálcali normalutilizados paraneutralizar 100 gdegrasa.Elvalor norma1 es de 0,s en la leche; cuando se eleva por encima de 1,5, el sabor a ranciosehaceperceptible. Enla leche, laacción de laslipasassehallalimitadaporla protecciónqueofrece lamembranaglobular. Los tratamientosque la alteran favorecen el enranciamiento: homogeneización, agitación, cambiosbruscos y repetidosdetemperatura. La dispersión de materia grasa en 1a.s leches desnatadas, produce glóbulos de superficie

LiPIDOS

67

más permeable, de modo que estas leches reconstituidas experimentan fácilmente una lipólisis acusada. Es de gran importancia suministrar a las industrias lácteas, sobre todo a lasmantequeras,leches y cremas con escasoíndice de acidez grasa. Sehancomprobadograndesvariacioneseneldesarrollode la rancidez, según elorigen de la leche. La procedente de vacas diferentessometidas a indénticascondiciones de explotacióntienedistinta facilidad para el enranciamiento. Este fenómeno no parece, que tenga relación con la raza ni con la estación del año; por el contrario, algunos regímenes alimenticios favorecen la lipólisis. Las leches del final de lalactación,“lechesviejas”, son mássensibles a la acción de las lipasas. Los alimentos verdes tienen tendencia a impedir la acción lipásica.Existeunantagonismo entre eldefectoenzimáticodelarancidez y el defecto químico de la oxidación. Así, la acidez, el oxígeno disuelto, los metales Cu, Fe, etc., tienen una acción retardadora sobre la Iipblisis, pero favorecen la oxidación. La liberación de los ácidos grasos provoca una reducción de la tensión superficial (el grado de hidrólisis se determina por esta medida); por lo tanto, la aptitud para la produccih de espuma aumenta. En lascremas es causa de quesepresentendificultades parael batido. En los quesosmadurados la lipólisises un procesonormala causa de las lipasas microbianas y fúngicas, que influyen en el aroma. La proporción de ácidos grasos libres, que normalmente es de 0,2596 enlagrasade la leche, puedeelevarse hasta el 6% en los quesos madurados con mohossuperficiales (tipoCamembert);porel contrario,aumenta poco en los quesos noenmohecidos(Saint Paulin, Gruyere, etc.). La hidrólisisliberapreferentementeácidosinsaturados. 1X.-OXIDACIONDE LA MATERIAGRASA Y FENOMENOS AFINES Este fenómeno ha sido ampliamente estudiado, ya que tiene como consecuencia la aparición de trascendentes anomalías en la leche y productos lácteos. Se trata principalmente de un proceso de orden químico; sin embargo, pueden intervenir algunas enzimas microbianas,comolas lipooxidasas. Existen, porunaparte, reaccionesquímicas complejas de conocimiento reciente y por otra, la apreciación subjetiva de la anomalía. Ambos factores son difíciles de relacionar; para el segundo no existe un sabor a oxidado bien definido, y para designarlosehanutiiizadonumerosostérminos en generalimprecisos, como: sabor aceitoso, acartón,metálico,seboso,etc,que corresponden, aproximadamente, a grados crecientes en la intensidad del defecto de la oxidación. El sabor a pescado podría corresponder a unfenómeno especial. Seempleatambién,aunquedeforma impropia, el término: rancidez por oxidación.

68


Estas anomalíasno se debenaunasimple grasa;estádemostradoqueintervienenasimismo no grasos. A)

modificaciónde la los componentes

Oxidacibn de los Pcidos grasos insaturados

Es lareacciónprincipal.Anteriormenteseladescribía de una forma dudosa: formación de un peróxido (1) -por fijaciónde dos Btomos de oxígeno sobre el doble enlaceque se descompondría en óxido (2):

“ C H = CH-+-CH-CH-+-CH-CH--.

I

0-0

I

(1)

\ 0/

(2)

con liberación de un O y, enunasegunda fase, seescindiríanen moléculas más pequeñas: aldehidos y cetonas: -

Aldehtdo malónico

-

Epihidrina

CHO - CI-1,- CHO

CH, - CH

\ O/

- CHO

No se hademostradola presenciadeestassustanciasenla materia grasa oxidada; se las supone por analogía de reacción coloreada y porelhechodehaberseencontradopequeñascantidades de compuestos epoxi tras calentamiento del ácido oleico a altas temperaturas. La reacción más importante es la formación de hidroperóxidos, fuera del doble enlace. Se han aislado e identificadocuerposde la forma:

- C.H - CH = CH

-

I 1

O

-

OH

talcomoel alfa-hidro-peróxih-oleato, producidosporuna reacción cíclica de auto-oxidación. Se ha demostrado también que posteriormente se forman compuestos con el radicalcarboniloen posición a o P en relación con el doble enlace: -CH=CH-CO-, y que estos cuerpos,aldehidos o cetonas,son los principalesresponsablesdel sabor“aceitoso”,(la acroleína es el más simple de los cuerpos de la serie CH,=CH-CHO). La conservación del doble enlace parece sorprendente, sin embargo ha sido perfectamente demostrada. La velocidad de la oxidación crece con el número de dobles enlaces; aproximadamente se duplica por cada doble enlace supletorio. Existe una relación positiva entre la aptitud para la oxidación y el contenido en ácidos fuertemente insaturados en Cl8, sobre todo aquellos con dobles enlaces conjugados “ C H =CH-CH = CH-.

L~PIDOS

69

En la leche, los ácidosgrasosinsaturados de lalecitina se oxidanen primer lugar y más rápidamente que los triglicéridos. Es probable que la oxidación comience en la capa de contacto entre la materia grasa y el agua. La oxidación seproduceendosfases:

1." Períododeinducción. La absorción deoxígeno eslenta y limitada, no ha.y aparicióndeldefectoorganoléptico y SU duración 5s variable, según la composición enácidosgrasospoliinsaturados y segúndiversosfactores que veremos más adelante. 2." Períodode

oxidación activa

B ) Saborapescado La aparición del sabor a pescado se ha atribuido a la oxidación de la colina contenida en la lecitina, cuerpo que se descompone fácilmenteen glicol y trimetilalnina, N(CH,),. Estasuposiciónnoes exacta,pues los cuerposcausantes del sabor apescadoson los derivados de la oxidación de los ácidosinsaturados de lalecitina y de la grasa propiamente dicha. Este defecto seencuentrasobretodoen la mantequilla y en las leches enpolvo. La aparicióndelsaborapescadopuedeproducirsecomo consecuencia de la alimentación con a.bundancia de productos que contienen betaína (remolacha y pulpa). La betaína, COOH-CH2-N(CH3)30H, se comporta como la colina y se difunde en la leche. Consecuencia práctica: el suministro de estos alimentos no debe hacerse antes del ordeño, sino durante el mismo o inmediatamente después. C ) Reaccionesdeoxidación

afines

Las reaccionesde oxidación estudiadasanteriormentenoson, probablementelasmismasentodos los casos. La lechetotalmente desnatada bajo l a acción de la luz, puede adquirir el sabor oxidado que algunos denominan "sabor a cartón". Se sabe que la leche descremada contiene fosfolípidos que se pueden oxidar, pero es probable que también sea atacada una parte de las sustancias nitrogenadas (capítulo VI). Reconstituyendo la leche completa por emulsión de la grasa oxidada separadamente, en l a leche desnatada, se obtiene el sabor oxidado típico. Corrientemente existen por lo menos dos cornponentes que intervienen en el defecto de oxidación. D)

Fluctuacióndelaaptitud

para la oxidación

Este es un hecho de importancia práctica reconocida. En idénticascondiciones,lasgrasas de diversasleches no se oxidan a la misma velocidad; estas variaciones individuales son a veces difíciles de explicar.

70


Aparte de los factores que veremos más adelante, se distinguen tres principalesqueinfluyenenelfenómeno: a) Elciclodelactación. Al principio,lasensibilidadala oxidaciónes,engeneral,más gra.nde "aunque elcontenidoengrasa sea más baje" que al final del ciclo.

b ) Las influencias estacionales son consecuencia de la influencia de la temperatura y, sobre todo, de la alimentación. c) La influencia de la alimentación es la más acusada y compleja, ya que puede manifestarse de dos maneras con efectos opuestos: 1. Influencia sobre la proporción de ácidos grasos insaturadossusceptiblesdeoxidarse; dgunos alimentos,tales como la soja, el lino e igualmente los alimentos verdes, provocan un aumento del contenido en ácidos poliénicos; 2. Influenciasobre el contenidodecuerposreductoresque retardan la oxidación.

Las leches de invierno son, en general, las más susceptibles a la oxidación, ahora bien, el porcentaje de los ácidos grasos insaturados es relativamente bajo en esaestación, y probablementeelsegundo factor de los citados es el que tiene más importancia. Por el contrario,enloqueserefierealamantequilla, y enalgunospaíses,se compruebaquelaoxidaciónseproducemásfácilmenteenverano; espor lo tanto el primerfactor, el quepredominaenestemedio muy concentrado en lípidos.

E ) Determinacióndelgradodeoxidación Existennumerosasreaccionesquepermitendeterminar tipos de sustancias responsables.

los dos

a)

Los peróxidos: - liberacióndel yodo delyoduropotásico; el yodo esfácilde valorar, y se obtiene así el índice de peróxidoexpresado en miliequivalentes de oxígeno absorbido por 1.000 g de grasa. Por encima de 0,3 es perceptible el sabor oxidado (método de Lea); - conversión de una sal ferrosa en sal férrica, que se determina por el sulfocianuro amónico; método muy sensible para seguir el proceso de oxidación. b ) Los gruposaldehídicos

y cetónicos:

- reacción del ácido tiobarbitúrico (T.B.A. test); - reacción con la 2-4-difenilhidracina (D.P.N.H.). Estosdiversosmétodosnotienenunasensibilidadsuficiente como para poder detectar el defecto de sabor antes de hacerse aparente para los sentidos.

LfPIDoS

71

X. - FACTORES QUE ESTIMULAN LA OXIDACION

1. La luz ejerce un efecto fotoquímico debido a las radiaciones ultravioleta. El efecto de la luz solar es bien conocido, y debe tenerse muy en cuenta en el envasado y conservación de la leche y productos lácteos; el envase opaco es el más racional.

2. Los metalespesados,sobretodoel cobre, tienenunaacción cgtalítica. El hierro es menos activo que el cobre; el estañoy el aluminiosonprácticamenteinactivos.Elmaterialdechapa o decobre estañado se encuentra en vías de desaparición, ya que la protección de la capa de estaño es efímera, porque el metal se disuelve rápidamenteenlalechecuandoseformaunpareléctricoentrelosdos metales en las zonas de desgaste. Las proteínas y las lecitinas se com. binan con el metal, favoreciendo su solubilización y poniendo en contacto directo el cobre con los glóbulos grasos. El acero inoxidable o las aleaciones especiales de aluminio son los materiales óptimos para la construcción de cualquier aparato u objeto cuyas superficies deban estar en contacto con la leche y la crema. Normalmente, la leche no contiene más que escasos indicios de cobre: 0,12 p.p.m. Cuando esta cantidad se eleva a 1,s p.p.m. existe peligrodeoxidaciónrápida. Las mantequillas con másde O,2 p.p.m. dehierro o 0,07 decobre,sonpropensas al defectodeoxidación (p.p.m. = partes por millón o milígramos por kilógramo). 3. El pH es un factor importante en el caso de la crema y de la mantequilla. La acidez favorece la oxidación (acidez procedente de un principio de lipólisis o de la fermentación láctica). Las mantequillas decremasácidas(mantequilladegranja,mantequillasconmucho aroma) tienen,engeneral, un pHinferiora 5 y sonmássensibles a la oxidación que las de crema neutra o neutralizada. Las primeras no pueden almacenarse. La influencia de la acidez sobre la oxidación puede que sea solamente indirecta, en relación con el desarrollo microbiano (que es más intenso en medio neutro) y el potencial redox (ver más adelante), pero no se puede descartar una influencia directa sobre la velocidad de las reacciones de oxidación. 4. El oxígeno del aire disueltointervieneen las reacciones.En efecto,lascondicionesquefavorecenlaconservacióndel oxígeno disuefto acusan los defectos de oxidación. El frío actúa de la misma manera. Se sabe que en el caso de la leche estos defectos son más frecuenteseninviernoqueenverano;perosesuperponenotras causas, como por ejemplo la alimentación.

5. La sal (NaC1) tieneunaacciónoxidante,sobretodoenlas mantequillas saladas de cremas ácidas. Esta acción es propia de los halogenuros. Los sulfatos y fosfatos son inactivos. 6. Por su estadodedispersión, el agua influyesobrela velocidadde oxidación. La mantequillase oxida másfácilmentequela grasa deshidratada.

72 XI.


- CONDICIONESANTAGONICASDELOSFENOMENOS

DE

OXIDACION. ANTIOXIDANTES A)

Reductores y antioxidantes

Los cuerpos más sensibles a la oxidación que la grasa se oxidan en primer lugar y la protegen de dicho fenómeno, al menos pasajeramente. La leche contienefactoresreductoresquese oxidan a un potencia2 redox (Eh) más bajo que aquel por el cual se produce la fijación del oxígeno activadosobre los ácidosnosaturados.Estos cuerposactúancomoantioxidantes,perono sobreviven alasreacciones; no son catalizadores negativos. Son responsables del período d e inducción. En el ca.pítulo VI11 veremos que la leche contieneunsistema reductor enzimático (reductasa de Schardinger),ademásdeotras sustanciasreductoras:ácidoascórbico,flavinas,tocoferoles;estas sustancias son vitaminas. La existenciade nivelescríticosdepotencialredox sepone en evidencia por el estudiodela oxidación del ricido ascórbico en la leche. Cuando se ha oxidado el 40 % de la cantidad de esta sustancia presenteoriginariamenteenlaleche,aparece el malsabor debido ala oxidación delasgrasas;perosise oxida bruscamentemás alládel 70% (por ejemplo,añadiendo un oxidante como el agua oxigenada), el sabor a oxidado no aparece. Por lo tanto, para impedir la aparición del defecto puede utilizarse, tanto un agente oxidante como uno reductor; cuando el potencial redox alcanza bruscamente un nivel elevado, probablemente se forma un cuerpo muy oxidado insípido. Es de notar que en proporción elevada, el ácido ascórbico, que es un reductor, protege a las grasas de la oxidación. En América, el producto de síntesis se utiliza para este fin. Se ha intentado mejorar la conservacióndelamantequilla y deotrasgrasas alimenticias mediante la adición de antioxidantes; para ello han ensayado numerosas sustancias reductoras, sobre todo compuestos fenólicos con un grupo hidroxilo en posición orto. En Francia están autorizados cuatro antioxidantes: los galatos de propilo, octilo y dodecilo y el BHT (dibutil-terciario-paracresol);puedenañadirse a. la mantequilla (en los paquetessuperioresa los 500 g)destinadaalasindustrias alimenticias. En el curso de la oxidación de las grasas, el craroteno, que es un pigmentoamarillo,setransformaenunderivado oxidado incoloro. La materia grasa se blanquea. B ) Condiciones reductoras

Los efectos protectores contra la oxidación se deben a la aparición de sustancias reductoras que aparecen en el calentamiento y en la proliferación microbiana.

73

LÍPIDOS

El calentamiento de lalecheporencimadelos 800 la vuelve prácticamente insensible a la oxidación. Un sistema redox nuevo se formabajolaaccióndelcalor,pordegradacióndeunafracción proteica: la 0-lactoglobulina. Apa.recen sustancias que poseen el grupo tiol, muy lábil, que actúan como antioxidantes o que regeneran a los antioxidantes destruidos.

R-S 2R-SH

+O*

R-S

I

-+K O

Estasmismassustanciassonen parte responsables del sabor a cocido; existe por lo tanto un determinado antagonismo entre ambos defectos. La contaminación bacteriana frena los procesos de oxidación, por una parte absorbiendo oxígeno (fenómeno de respiración que rebaja el potencial redox), por otra produciendo sistemas reductores propios de las bacterias.Algunas de éstas, presentes sinexcepción en las leches obtenidas sin cuidado, tales como las bacterias coliformes, son eficaces desde el punto de vista de su actividad reductora. Evidentemente, éste no es un remedio para los defectos de oxidación. Durante el período de vida activa de los fermentos lácticos, presentes en la crema y la mantequilla, el potencial redox se mantiene dentro de unos valores negativos que se oponen a la oxidación de la grasa. Es precisoevitar una acidificación muy rápida y acentuada de la crema, ya que es perjudicial para las bacterias. Nota. - Los fenómenosdeoxido-reducciónseestudiaránen el capítulo IX.

C) Los peróxidos son sustancias inestables Endeterminadascondicionessedescomponenrápidamentetras su formación. Es lo que ocurre especialmente enlos productos rancios ~ .. . ~ que contienen acidos grasos libres; se sabe que existe un antagonismo entre las dos anomalías.

XII. - GLOBULOSGRASOS

A)

Dimensión y estructura

La materia grasa se encuentra dispersa en la leche bajo forma de glóbulos esféricos, visibles al microscopio, de un diámetro de 1,5 a 10 micras; como término medio de 3 a 5 (igual al diámetro de las levaduras). Tienen tendencia a reunirse en racimos. Sudiámetrovaría con lasespecies. Los glóbulos grasosdela leche de cabra son más pequeños que los de la leche de vaca.

124062 74

LACIENCIA DE

LECHE

En general,lasrazasbovinasqueproducenunalechericaen grasa, dan una elevada proporción de glóbulos grasos grandes; a la inversa, aquellas que producen una leche pobre en grasa dan, sobre todo,glóbulospequeños.Eldiámetromediode los glóbulostiende a disminuir a medida que ava.nza el ciclo de lactación. En el curso de un ordeño, las primeras porciones contienen glóbulos más pequeños que en las últimas recogidas. Los glóbulos no parecen ser físicamente homogéneos. El examen a la luz polarizada demuestra la presencia de cristales dirigidos tangencialmente a la superficie globular. La dispersióndelamateriagrasatienecomoconsecuencia importante el presentarla con unasuperficie muy considerable; los glóbulosgrasosde un litro delecherepresentanunasuperficiede unos 80 m2. Los glóbulos grasos de la leche parecen gozar de una cierta independencia. Los disolventes de las grasas puestos en contacto con la leche no extraen sensiblemente la materia grasa y no modifican los glóbulos. Anteriormenteseadmitíaqueestabanenvueltosenuna verdadera membrana; realmente se trata de una película protectora muy fina, formada por el fenómeno de adsorción, que impide la reunión de los glóbulos grasos en una fase continua. Este fenómeno está muy generalizadoentodos los sistemasconstituidosporpequeñas partículas de materia en contacto con líquidos o gases, a condición de que su diámetro sea lo suficientemente pequeño para que la superficie exterior alcance un determinado valor por unidad de peso. Se crean así considerables fuerzas de superficie que son las responsables delaadsorcióndemoléculas;losglóbulosgrasossongigantescos comparados con las moléculas.

B) Película protectora (Membrana) Tiene una composición compleja;está formada poruna asociación de tres tipos de sustancias:

- triglicéridos de alto punto de fusión; - fosfolípidos; - prótidos; junto a las enzimas (fosfatasa alcalina, oxidasa, aldolasa) y riboflavina (vitamina Bz), se encuentran en fuerte proporciónglicoproteidos (proteínas delafracciónproteasapeptona,quecontienenalrededorde un 6% deglúcidos; capítulo VI). Estos dos últimos tipos de sustancias están ligadas entre sí y se encuentran en equilibrio con el plasma que las contiene. Hay alrededor de dos veces más proteínas que fosfolípidos. De la "membrana" protídica se han separado dos fracciones, una solubley otra insoluble en las soluciones acuosas.

LÍPIDOS

75

La película protectorano esfísicamente homogénea, sinoque contienepequeñaspartículas cuyo diámetro medioseacerca a las 10 milimicras, o sea aproximadamente 1/500 del glóbulo graso medio. Estas partículassonmicrosomasqueproceden de losacinis de la mama;tienencoloroscuro yestáncompuestasprincipalmentepor fosfolípidos. A causa del equilibrio existente entre la película protectora y el plasma, la composición del primero puede modificarse, especialmente en el curso de los cambios de temperatura que modifican el estado físico de la materia grasa. La película normal es aquella que se forma sobre los glóbulos grasos semisólidos a las temperaturas medias. El calentamiento, que licuala materia grasa,reducelaadsorción de sustancias nitrogenadas. Esta película puede constituir la sede de acciones químicas vivas; lo que la aleja de la vieja concepción que la consideraba como membrana inerte. Así, con vestigios de metales pesados se puede formar un lecitino-proteinatoque lleva elmetal a lasuperficieglobular; hemos visto que ello es el origen de una catálisis de los procesos de oxidación. Emulsionando, por medios mecánicos enérgicos, materia grasa en lechedescremada,sepuederehacer la película deadsorción, pero en este caso la materia grasa es más accesible a la acción de diversos agentes;enespecial,el tratamiento con benceno extrae el 80 % de la grasa, mientras que en la leche natural, este disolvente no extrae más que vestigios. Nota. - Se pueden obtener cremas reconstituidas emulsionando mantequilla en leche, procedimiento interesante cuando el aprovisionamiento de crema fresca es imposible y la mantequilla y la leche en polvo pueden conservarse durante largo tiempo.

XIII. - FORMACION DE LA CREMA. HOMOGENEIZACION A)

Separaciónde

la fase globular

Al tener los glóbulos grasos una densidad inferior a la del líquido en el que se encuentranemulsionados,tienden a elevarsehacia la superficie,dondeforman unacapallamadacomunmentecrema o nata. Es un efecto de la fuerza de la gravedad. Se dice, en este caso, que se trata de un desnatado espontáneo. La crema se forma también por aplicación de otra fuerza, ésta de tipo mecánico, la fuerza centrífuga. Se dice entonces que se trata de un desnatado centrífugo. La velocidad deascensiónde los glóbulos depende de varios factoresqueseresumen en lafórmulaclisica de Stokes, de fácil interpretación:

v =

2r2 ( d m - d l ) g

9n

76


La velocidad esproporcionala la dimensiónde los glóbulos ( r = radio),aladiferenciaentreladensidaddelmedionograso ( d m ) y ladelagrasa ( d l ) y alafuerzaaplicada ( g = aceleración provocada por lagravedad;enParís: 981 cm/s/s). Es inversamente proporcionala la viscosidad ( n ) quefrena los movimientosde las partículas. Ahora bien, en la práctica, esta regla no puede comprobarse por existir un desacuerdo entre V calculada tomando como base el diámetro medio r de los glóbulos y la duración real del desnatado. Esta sepuedemediren horas,mientrasque V correspondeadías.Por otro lado, el efecto de la temperatura es contrario a las previsiones teóricas. En efecto, la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura,mientrasquela diferenciadm-dl aumenta(la densidaddela grasadecrece másrápidamentequeladelmedio);estasdosvariaciones deberían tener como consecuencia una aceleración del desnatad0 espontáneo por elevación de la temperatura. Pero, en la práctica, secompruebaque&tese favorece con temperaturas relativamente bajas, 5 a IOo. B ) Aglutinación La aglutinación espontánea de los glóbulosgrasos en forma de racimos que agrupan numerosos individuos (varios centenares) explica las anteriores anomalías. La formación de la crema tiene lugar en dos fases:

- formación de racimos enormes en relación

con el glóbulo aislado; - ascensióndeestosracimos,muchomásrápidamenteque los glóbulos a.islados. Teniendo en cuenta las dimensiones de estas masas, se comprueba bien la regla de Stokes. La temperatura de 7 - 80 es favorable para la aglutinación, y es este factor el que domina sobre los otros cua.ndo seconsidera el efecto de la temperaturasobre el desnatadoespontáneo. LOS racimos son de forma y dimensiones irregulares. Su tamaño depende también de la cantidad de plasma retenida; a baja temperatura (7 - 8 O ) , los racimos son voluminosos y firmes porque retienen más plasma; la capa de crema obtenida es gruesa. A mayor temperatura los racimos son más pequeños y compactos. La aglutinacióndesapareceprogresivamentecuandosecalienta la leche por encima de los 60". A estas temperaturas, las proteínas solubles se modifican; una parte de ellas, probablemente una globulina que.forma parte dela película de adsorción, constituye una verdadera aglutinina, que puede desnaturalizarse por el calor. El cuadro 10 muestra la relación entre la disminución de la ca.pacidad de desnatado y la desnaturalización de las proteínas solubles. Sobreestapropiedadsebasaunapruebaparala investigación del calentamiento.

77

LfPIDOS

CUADRO 10

Formación de la crema a diferentes te:mperaturas de proteínas solubles desnaturalizadas %

Capadecrema (4 h. a 15”) Leche cruda .....................

12,3 mm

Leche calentada (30 min.): a 57,Y ........................... a 61,5” .......................... a 65” ........................... a 70” ........................... a 80” ...........................

13,3

14

5,3 2 2

I

O 2,7 7,4 15,6 33,4 99,l

Según S. J. ROWLAND. La aglutinina se adsorbe en la superficie de los gl6bulos grasos en estado semisólido, pero no sobre los que se encuentran en estado líquido. Por tanto, a temperaturas elevadas no se produce la agregaciónde los glóbulos grasos. En consecuencia,ciertastransformaciones, como la incorporaci6n de aire en el batido y la fabricación de mantequilla, no pueden llevarse a cabo. Las aglutininas explican, en parte, la existencia de fuerzas responsablesdelaatracciónde los glóbulos entre sí. Estasfuerzas son proporcionales a la superficie expuesta. La acidificación de la leche acelera la aglutinación debido a que el descenso del pH lleva consigo una disminución de las cargas electronegativas de la membrana. C) La homogeneización

La hornogeneización mecánica dela l a t e r i a grasadela leche (realizadageneralmenteporpasebajofuertepresiónpororificios estrechos), dispersa los glóbulos grasos en fra.gmentos muy pequeños que no vuelven a aglutinarse en las condiciones normales. En la leche hornogeneizada, la crema se forma muy lentamente. Pero si se homogeneiza separadamentelacrema o la lecheenriquecidaenmateria grasa ( a más del 10 %), se comprueba un aumento de la tendencia de la aglutinación. Si se diluye esta crema en leche desnatada para obtener el porcentaje medio habitual del 4 % de grasa, se comprueba que la capa de crema que se forma rápidamente es más gruesa que en las condiciones normales y está constituida p0r racimos muy irregulares que retienen mucho plasma. Este aumento de la tendencia a la aglutinación no se produce más que cuando el contenido en materia grasa es bastante elevado, es decir, en condiciones tales que los glóbulos fragmenta.dospor homogeneización se encuentran muy próximos los unos a los otros, lo que hace posible que puedan actuar las fuerzas de atracción antes de que se produzca una adsorción abundante de moléculasdiversasenlasuperficieglobular.

78


Allí donde los consumidores busca.n la presencia de una atractiva capa de crema en la leche, se practica la homogeneización separada de la crema, la cual se dispersa de nuevo inmediatamente en la leche desnatada. D) Desnatadocentrífugo La fuerza de la gravedad se reemplaza por la fuerza céntrifuga y seaplicalafórmuladeStokes. La separacióndelamateriagrasa debe ser rápida y completa, no realizándose la operación en las condiciones de temperatura que favorezcan la formación de gruesos racimos de glóbulos (7 - go), ya que éstos se rompen con la gran velocidad de giro, provocando una homogeneización parcial. Deben buscarse las condiciones que aumentan la velocidad de separación, según la fórmulaindicada. La diferenciadedensidad dm-dl y laviscosidad del plasma son más favorables entre 32 y 380 C. Es, pues, entre estas dos temperaturas a las que se calienta la leche antes del desnatado. El desnatado de la leche a temperaturas más bajas da una crema másviscosa,perosequedamuchamateriagrasaen la leche desnatada. Nota. - La crema se estudiará ELI el capítulo XX. XIV. - MODIFICACIONDELESTADOGLOBULAR. INCORPORACION DE AIRE - BUTIRIFICACION (Mantequilla y margarina) En determinadas condiciones de concentración en materia grasa y temperatura, la agitación viva (batido para obtener la crema montada o para la elaboración de mantequilla) provoca primero la formación de una espuma firme, y, si se prosigue esta agitación, se llega a la destrucción de la espuma con separación de la grasa en forma de mantequilla.Se trata defenómenosfísicoscomplejos; cuya explicación más aceptable es la siguiente: 1. La agitación provoca la incorporación de burbujas de aire; se forma entonces una fase gaseosa discontinua gracias a la adsorción de sustancias protéicas que forman una fina capa protectora en la interzona airellíquido, que se vuelve estable cuando las burbujas de aire incorporadas se subdividen formando pequeños núcleos, alrededor de los cualesseagregan los racimosdeglóbulosgrasos. Consecueacia: el volumen y la viscosidad aumentan. formándose unaespumasólida s i el conienidoenmateriagrasa'essuperior al 30-35%.

2. El aumento de las microburbujas de gas incorporadas bajo la influencia de la agitación prolonga.da, provoca una fuerte compresión de los glóbulos grasos. Una parte de &os se destruye; la película de adsorción se rompe y las sustancias que la componen se disuelven; por este hecho la mazada o suero de manteca se enriquece en lecitino-

79

LÍPIDOS

proteínas. La materiagrasaliberadaformaunafasecontinua,un cemento que envuelve a las gotitas acuosas y a los glóbulos grasos intactos. Consecuencia: los granosdemantequilla se separandelplasma que constituye el suero de manteca. Se produce una inversión parcial; el tipo de emulsión original “grasa en agua” se sustituye por e l de “agua en grasa“, propio de la mantequilla (fig. 8).

leche, crema (emulsión tipo grasa en agua)

en grasa con más o menos. glóbulos grasos intactos)

O O O

Gotitas acuosas Fase grasa continua

Glóbulos grasos con película de adsorcidn Figura 8. - Inversidn de fases en

la fabricación de mantequilla

La fase grasa continualleva también materia grasa en fase discontinuaquehaquedadoenformaglobular y cuya proporciónvaría según la forma en que se ha tratado la crema {cuadro 11). En el procedimiento de batido clásico, aproximadamente la mitad de la materia grasa permanece en estado globular: la otra mitad forma la fase continua,o “cemento”, que engloba los glóbulos intactos y las gotitas de agua, así como un poco de aire. En los procedimientos modernos más difundidos de “fabricación continua” (derivados del sistema FRITZ),la elaboración de la mantequillaseproducetambién por agitaciónde la cremaenpresencia de aire; ahora bien, esta agitación es muy intensa y la transformación rápida, destruyéndose más de los 213 de los glóbulos grasos.

80


CUADRO 11 ~~

Procedimiento de butirificación

1

Oh de materia grasa que

permanece en estado globular

Clásico (batido) .......................................... Procedimientocontinuo (Fritz) .................. Procedimientodedobledescremado(Alfa). Procedimiento “Golden-flow” (aceite de mantequilla; Cherry-Burell) ...........................

50 30 80

O

En el método clásico para la obtención de margarina se sigue un proceso análogo, pero la emulsión grasa es artificial; se trata de una. mezcla degrasasanimales o vegetales, elegidas para que den las mismas propiedades físicas que la materia grasa de l a mantequilla, quese emulsionanenlechedesnatadayse tratan acontinuación como la crema. Se utilizan también aceites normalmente fluidos (de ballena, de soja) que se hidrogenan por procedimientos de química. industrial (catálisis mediante metales). El producto es un sucedáneo artificialdelamantequilla,quedeningunamanerapuede considerarse comolácteo,apesarde los argumentosdesuinventor,el francés MOURIES,en 1870. Este creyó quehabíaobtenidouna“verdadera mantequilla tomada de su fuente originaria”, que en realidad era grasa de buey, si bien es cierto que añadía extracto de mama a la mezcla.

Elaboración de mantequilla en ausencia de aire. En algunos procedimientos poco empleados en Francia, la formación delamantequilla seproducesinincorporación8eaire; los fenómenos físicos que intervienen en este caso son diferentes. Eltratamientodecremas muy concentradas (Alfa, Meleshin) provoca una inversión limitada si latemperatura es lo suficientemente baja para que los triglicéridos cristalicen totalmente. En estas condiciones, y bajo agitación moderada, se libera una parte de la grasa. En el procedimiento que parte del aceite de mantequilla (“Golden Flow”), no ha? inversión de fases propiamente dicha. La destrucción delestadoglobularescompletaysesepara un aceiteexentode lecitino-proteínas.

Nota. - Estos procedimientos se describirán en el cap’tulo XX, al estudiar las propiedades de l a mantequilla. Es preciso afiadir que el estado globular puede modificarse por las lecitinasas bacterianas quedisgreganla membrana y provocan la ruptura de la emulsión (ver pág. 260).

LfPIDOS

XV.

81

- SUSTANCIAS ASOCIADAS

A LA MATERIA GRASA (INSAPONIFICABLES)

(Algunas de estassustanciastienenlaspropiedadesdelasvitaminas liposolubles, que se estudiarán en el capitulo VIII.)

A) Esteroles (fig. 9) Como entodaslasgrasasanimales,en la, grasadelaleche se encuentrael colesterol, acompañadodesustancias muy semejantes. Los esteroles (o alcoholes solidos) se caracterizan por un núcleo policíclico que lleva una función a-lcohol,la cual se encuentra en otras sustanciasimportantesdelabioquímica:ácidosbiliares,hormonas sexuales,etc. Ligeras variacionesenlaordenaciónquímicadeeste núcleotienen como consecuenciapropiedadesbiológicas muy diferentes. La grasa de la leche contiene alrededor de un 3 % de colestero1 (unos 0,l g por litro de leche), probablemente esterificado con ácidos grasos. Los esteroles de la leche parecen estar estrechamente asociados a la lecitina, reguhndo su poder hidrofílico. Esta asociación tiene un importantepapelenlaestabilización del estadodeemulsióndela materia grasa. El colesterol tiene un efecto inhibidor sobre la acción de las lipasas. Algunos esteroles son precursores de las vitaminas D; la transformación se efectúa por irradiación (rayos ultravioleta). La leche irra-

COLESTEROL (C27H450H) (C27H430H)

DEHIDROCOLESTEROL VITAMINA D3 (C27H43DH)

Figura 9. - Los esteroles

82

LA CIENCIA DE

LECHE

diada adquiere acusadas propiedades antirraquíticas. Como sea que el colesterol puro no se transforma en vitamina, es evidente que la lechecontieneotrosesteroles,probablmentedehidrocolesterol y tal vez ergosterol. B ) Carotenoides (fig. 10) Soncolorantesamarillos o rojos,solubles en lasgrasas, muy difundidos enel reino animal; su fórmulasecaracterizaporuna cadena que tiene por unidad el isopreno (se le encuentra en numerosas sustancias naturales, desde los terpenos al caucho). En la leche se encuentran principalmente los carotenos isómeros a y 0, la vitamina A que deriva de ellos, y pequeñas cantidades de xantofila, escualeno y licopeno. La fórmula del caroteno se deriva del licopeno, el colorante del tomate, por ciclación de sus dos extremos. Los carotenoides se encuentran probablemente ligados en la leche a una proteína, bajo forma de lipoproteínas. El caroteno es el colorante d e la grasa de la leche. Por su alto gradodeinsaturaciónesuncuerpofácilmenteoxidable; ya hemos visto que desaparece al principio del proceso de oxidación de la grasa. El caroteno es el precursor de la vitamina A, en la que se convierte por hidrólisis en el organismo, con escisión en dos moléculas y fijación de HzO. Debe notarse que el caroteno 0 da estas dos moléculas de vitamina, en tanto que el isómero a no da más que una, a causa de una ligera variante en la fórmula (posición del doble enlace). La leche de cabra no contiene nunca @caroteno. En esto se basa un método de investigación de la leche de vaca aña.dida a la de cabra. Por el contrario, el calostro de cabra puede contenerlo. La cantidad de caroteno existente en la leche depende estrechamente de la alimentación, de aquí las amplias variaciones observadas de una estación a otra en la mayor parte de las regiones. En invierno, el nivel de carotenoesmínimodebidoalacarenciadealimentos verdes. Puede elevarse con una alimentación adecuada, por ejemplo con ensiladodehierba melazada o hierbasecadaartificialmente,y mantenerlo durante todo el año en un porcentaje suficiente. En general, el contenidoencarotenoesdos veces más elevado en verano que en invierno; como término medio de 0,s mg a 1 mg por 100 g de grasa de la leche. Parece ser que determinadas razas son más aptas que otras para dar un nivel de caroteno más alto, tal es el caso de la raza anglo-normanda de Guernesey (0,85 a 1,65 mg). Observación. Un carotenoide vegetal es el pigmento de una materia colorante roja que puede añadirse a las mantequillas de invierno y a los quesos; es la bixina de bija (extracto de bija, Bixa orellana). El empleo de esta sustancia está autorizado legalmente. C) Tocoferoles Estoscuerpostienenalgunasanalogías de estructura con los carotenos; su parentesco es más próximo con el fitol, componente de

83

LfPIDOS

Ia clorofila,a partir delcualse ha realizado su síntesis.Presentan una función fenólica por la que se forman ésteres. El isómero a es la vitamin%E. Hemos visto que los tocoferoles son cuerpos antioxidantes. Protegen a las grasas y también a los carotenos de la oxidación hasta su propiadesaparición.Sonsensiblesalaaccióndestructoradelos

Y

Vitamina A o Axeroftol (CzoH290H)

Figura 10.

I

-Corotenoides y

tocoferoles

84


rayosultravioleta. En ausencia de oxígeno, resisten bien el calentamiento. Su contenido en lalecheparece ser muy variable,de 0,2 a 1,2 miligramos por litro. Es interesanteobservarquela leche humana es mucho más rica: 5 a 35 mg/litro.

XVI.

A)

- PRINCIPIOS DE

LA DETERMINACIONDE LA MATERIAGRASA

Medida de la cantidaddemateriagrasaseparada

Parapodersepararlamateriagrasadelalecheesnecesario destruir el estado globular o extraer aquélla por medio de un disolvente. Como se sabe, la emulsión es frágil . y pueden destruirla reactivos muy diversos; los ácidos concentrados y calientes son los más empleados, lo mismo para la leche que para sus productos derivados: crema,queso,helados,lechesconcentradas,etc. De estamanerase logra, además de la destrucción de la “membrana”globular, la disolución total de la caseína y una buena separación de las dos fases. Este tratamiento enérgico puede provocar una degradación parcial de los glúcidos presentes, con formación de sustancias solubles en las grasas y en sus disolventes,como se ha vistoen el capítuloanterior. Los métodos que utilizan ácidos concentrados y calientes dan, en general, resultados más elevados que los otros, sobre todo en 10s productos que contienenazúcar(cremahelada, leche condensada con azúcar), ya que en las mismas condiciones, este azúcar se degrada más intensamente que la lactosa. Para la determinación de la materia grasa libre, se utilizan dos tipos de métodos:

1. Métodos volumétricos. Se mide simplemente el volumen de la fase grasa, separada de la fase acuosa por centrifugación, en aparatos graduados especialmente llamados “butirómetros”. Son métodos de rutina, de e$cución rápida y lo suficientemente precisos en la práctica. El mktodoácido-butirométrico,de GERBERen Europa y BABCOK en América, sigue siendo el más utilizado para el análisis de la leche, apesar del empleodeunreactivopeligroso, el ácidosulfúrico. El sistema está respaldado por una experiencia muy larga y numerosas mejoras para su estandarización. Ha hechoposiblegrandesprogresos, tantoenla explotación del ganadovacuno,gracias alcontrol lechero, como en la industria láctea. Su aplicación se ha extendido a lacrema(método de KOHLERy métodosderivados) y alqueso (método de VAN GULICK);para este último producto se emplea también el ácido clorhídrico con cloruro de estaño (método de ROEDER). Se han propuesto también reactivos menos peligrosos: productos alcalinos (métododeHOYBERG);detergentesdesíntesis(butirome-

L~PIDOS

85

tría “sinácido”, con tergitol,tritón, etc.). Sin embargo, no han logrado sustituir al ácido sulfúrico.

2. Métodosponderales. La grasa se extrae mediante disolventes, en general el éter ordinario, ya sea de una manera discontinua, por decantaciones sucesivas entubos, o deunamaneracontinuaenaparatos especiales hasta agotamiento, como el “Soxhlet” o el “Extractor B.B.S.”. Tras la evaporación del disolvente, que no es más que un vehículo transitorio, se pesa la grasa. Son métodos precisos, pero de ejecución relativamente larga. El reactivo empleado para liberar la grasa varía con los métodos empleados. En el caso de la leche se utiliza el amoníaco (método de ROSE-GOTTLIEB), elácido acético (método del “Laboratorio Municipal de París”, con extracción de la grasa del coágulo formado por la caseína), el metilal y elmetano1 (el metjlal o dimetoximetano, CH, = (OCH,),, se descompone en ácido fórmico), etcétera. El métodointernacional para el análisis de los quesos (método “S.B.R.”, de SCHMIDT, BONDZYNSKI y RAZTLAFF)prescribeel ácido clorhídrico concentrado y caliente para disolver la caseína, antes de la extracción con la mezcla de éteres.Sehanestablecido diversas variantes de este método para eliminar el error debido a los productos de descomposición de los azúcares. B) Métodosbasados en determinadaspropiedades bulos grasos o de los triglicéridos

de los g16-

1. Turbidimetría.

Los glóbulos grasos dispersan la energla luminosa, según veremos enelcaptulo IX, dedicado a las propiedades físicas. Cuando un rayo de luz, cualquieraque sea su longitud de onda,atraviesa una capade leche, se produceunapérdidade energía por difusión, que es la causa de la turbidez. Esta pérdida no depende sólo de la cantidad de materia grasa, sino ta.mbi5n de la dimension de los glóbulos; ahora bien, sabemos que esta última es variable (la caseína también interviene, pero su influencia puede eliminarse por d’estrucción del estado micelar). Por ello la determinación de la maleria grasa por l a medida de la luz transmitida, presenta serias dificultades. Una simple lectura fotométrica sería directamenteproporcional alcontenidograso si la emulsión estuviese monodispersada (glBbulos grasos del mismo diámetro), o si la distribución de los glóbulos según sudiámetro fuese invariable. Parece que la materiagrasa residual en la leche descremada responde a estas exigencia.s; por el contrario, no ocurre lo mismo con la leche entera, a6n después de la homogeneización. Por lo tanto, se necesitan dos mediciones independientes para resolver este sistema de dos variables: la de la luz total transmitida y la de la luz transmitida en una dirección dada; este es el principio del método de Haugaa.rd y Pettinati.Se ha comerciali-

.

86


zado con éxito un aparato para la determinación rápida de la materia grasa de la leche, basado en el principio de la turbidimetría (“MilkoTester”, de la Foos Electric) de gran difusión en el momento actual.

2 . Absorciónderadiaciones. Los triglicéridoscontienen núcleos carbonilosproductores de unabandadeabsorcióncaracterística en los infrarrojos,hacia los 5800 mp (capítulo IX). En Inglaterra se ha creado un aparato especial para el análisis rápido y en serie de la leche, basado en este principio(analizador “Irma” de GOULDEN), quesedescribirámás adelante.

3. Ondasultrasonoras. La velocidad de propagación de los ultrasonidosdependede la concentración de lassustanciasensuspensión.Bajoesteprincipio, otro aparato especial, el “Darison”, se ha puesto en uso enlos EE.UU. (capítulo IX). Las determinaciones son muy rápidas. 4.

Reaccionesdelenlaceéster.

Para la determinación de la grasa por colorimetría, puede utilizarse una reacción simple, la de la hidroxilamina, NH20H. Este reactivo rompe el enlace éster en los glicéridos y forma, con los hcidos grasos, un hidroxamato: -CHZ-CO-NHOH. El cloruro férrico reacciona con los hidroxamatos, dando un cuerpo coloreado. Cuando se desea hacer una valoración cuantitativa de los ácidos grasos por este medio, se tropieza con dos causas de error: por una parte, la coloración varíaligeramente con lanaturalezadelácidograso,por otra, el número de Bcidos grasospresentesenun peso dado de materia grasa no es invariable. A pesar de ello, se ha ensayado un método de este tipo, pero no se presta a operaciones automáticas y no parece que se utilice en la práctica.

CAPITULO VI

PROTIDOS CASEINA Y FENOMENO DE LA COAGULACION I. - Generalidades. 11. - Composición de las proteínas de la leche. 111. - Estructuradelasproteínasde la leche.Desnaturalización. IV. - Propiedades iónicas. Electroforesis. V. - Propiedades físicas de,las proteínas de la leche. VI. - Reacciones diversas. Hidrólisis. VII. - Polimorfismo hereditario de las proteínas. VIII. - Caseína entera. IX. - Reactividad de la caseína. Caseinatos. X. - Composición de la caseína entera. XI. - Caseínas sensibles al calcio: caseína as y caseína 9. XII. - Caseínas insensibles al calcio: caseína x. XIII. Formacidn de complejos y polímcros de la caseína. XIV. - Caseína nativa. XV. - Estabilidad de las micelas. Acción de los dcidos. XVI. - El cuajo y su acción sobre la caseína. XVII. - Acción del cuajo sobre lacaseína x. El caseino-glicopéptido. XVIII. - El fenómeno de la coagulación. XIX. - La coagulación propiamente dicha. Leches de coagulación defectuosa. XX. - Proteínas del lactosuero. Globulinas, albúminas y proteosas-peptonas. XXI. - Materias nitrogenadas no proteicus. XXII. - Principiosdedeterminacióndelasmateriasnitrogenadas.

-

88

CIENCIA DE LdLECHE

I. - GENERALIDADES Las sustancias nitr0genada.s forman l a parte más compleja de la leche y la peor conocida en su constitución y en las transformaciones que pueden experimentar. Los nuevos métodos de examen y análisis (microscopio elcctrónico, electroforesis, métodos inmunológicos, cromatografia, ultracentrifugación, difusión de la luz, etc.), han aportado un gran número de resultados que mucha.s veces son difíciles de interpretar. La caracterización de sustanciasrecientementedescubiertas suele ser incompleta; ello es motivo de cierta confusión en lo referente a su nomenclatura. La importancia de la pa.rte protídica de la leche es muy grande por varias razones: 1. Las sustancias nitrogenadas se encuentran entre las más abundantes y aunque en l a leche de los rumiantes los lípidos se hallan aproximadamente en la mbma proporción, en las otras leches constituyen la fracción dominante. 2. Las propiedades físico-químicas másimportantes de la leche, especia.lmente las relacionadas con su estabilidad, derivan de la presencia deprótidos. 3. Desdeel punto de vista nutritivo, los prótidos constituyen la parte más importante de la leche (capítulo XXIII). 4. Algunas proteínas del lactosuero tienen actividades biológicas: enzimas, inhibidores,anticuerpos. Las proteínasdela leche, como las de la. sangre, son características de cada especie por sus propiedades inmunológicas.

Las sustanciasnitrogenadasencontradas en la leche sonmuy numerosas y variadas. Anteriormente se las clasificaba según SU comportamientofrente adiferentesagentesprecipitantes: caseína, globulina, albúmina, proteosa-peptona sustancias y nitrogenadas no proteicas.Estassustanciasaparecen en lafigura 11, donde se han resumido tres métodos de fraccionamiento en el laboratorio, a.sí como un procedimiento práctico quepuedeutilizarsetambiénparadicho fraccionamiento.Estosprocedimientos no llevan a l a obtención de cuerpos puros, sino a fracciones complejas.Estudiaremoseneste capítulo los métodos más eficaces. Las sustancias que se estudiarán en este ca.pítu1o son: A)

Las proteínas Estas suztancias se caracterizan por un elevado peso molecular, comprendido entre 15.000 y 200.000, y por un conjunto de propiedades que se derivan de esta característica y de la estructura peptídica. No atraviesan las membranas dializables y se precipitan fácilmente de SU solución por diversos reactivos, especialmente los ácidos tricloroacétic0 y fosfotúngstico, así como las sales minerales a concentración elevada. 1. La “caseína enteya”.Es un complejo de proteínas fosforadas v constituye l a parte nitrogenadamáscaracterística de la leche; no

PR6TIDOS

89

(1)

+ dcido rridoroacitko

A.

p
\ sue. NZ(sustanc1as

n~trogenadarno-proleicas)

LECHE

Nota.

[m.= precipitado

sue.

= suero

Figura 11. -Separación de los prótidos de la leche (Los sulfatos de magnesio y de amonio se adicionan hasta saturaci6n)

existe ninguna sustancia parecida, ni en la sangre ni en los tejidos. La caseína precipita sólo cuando se acidifica la leche hasta pH 4,6 o cuandoseencuentrabajo la acción de una enzimaespecífica:el cuajo.Porellose la ha llamado “proteína insoluble”dela leche. Es la fracción nitrogenada más abundante en la leche, sobre todo en la de los rumiantes.

2. Las “proteínasdellactosuero” o proteínassolubles.Se trata de una mezcla de holoproteínas (que no contienen más que aminoácidos) y de glicoproteínas (que contienen también glúcidos). Las más abundantes tienen las propiedades de las albúminas y de las globulinas. Se insolubilizan por el calor antes de los 1000 C. Una parte de estas proteínas no se sintetiza en la glándula mamaria; normalmente se encuentran en muy pequeñascantidades (0,6-0,8 gfl, en la leche de vaca). 3. Las “proteosas-peptonas”.Son sustancias con un volumen molecular intermedio entre el de las proteínas y el de los peptidos. En la leche abunda poco. B) Sustancias nitrogenadas no proteicas Constituyenuna parte escasa,peroquecomprendeungran número de sustancias con peso molecular inferior a 500. Estas sus-

90

DE

CIENCIA

LA L E C H E

tancias son dializables, y permanecen en solución en las condiciones enqueseproducelaprecipitación de lasproteínas.Suestructura química es muy variada: junto a los aminoácidos Iibres se encuentra urea,creatina,nucleótidos,etc. No parecequeexistanpolipéptidos en la leche. L a s proporciones relativas de estas diversas sustancias son característicasdecadaespeciedemamiferos.Enlaespecie bovina, las variacionesindividualesparecequesonde poca importancia, en lo que a la leche normal se refiere; en las leches fisiológicamente anormales y en las patológicas, la distribución de las sustancias nitrogenadas se encuentra alterada. El cuadro 12 presenta los valores medios para la leche de vaca. CUADRO 12

Distribución de las principales sustancias nitrogenadas

de la leche de vaca

I I Proporciones gramos por litro Prótidos totales ................................. Caseína entera .............................. Caseína as ................................. Caseína p .................................... Caseína X .................................... Diversos ..................................... Proteínas del suero ........................ 8-lactoglobuiina ........................... a-lactoalbúmina ........................... Globulinas (inmunes) .................. Sero-albúmina ............................. Proteosas-peptonas ...................... Sustancias nitrogenadas no proteicas ..............................................

11.

32 25

10,o 7,s 3,8 3,7

15 17

100 50

5,4

22

12

2,70 120 0,65

5

O25

10

0.60

- COMPOSICION DE LAS PROTEINAS DE LA LECHE

En la leche seencuentranvariostiposdeproteínas. Las más simples son las holoproteínas, que no contienen más que ácidos alfaaminados bajo forma 1-, como son las dos proteínas más importantes del lactosuero, @-lactoglobulinay a-lactoalbúmina. Las fosfoproteínas contienen ácido fosfórico, ligado a un hidroxiaminoácido, y las glicoproteínas contienen una parte prostética glucídica. Las dos proteínas más abundantes de la leche de vaca son fosfoproteínas: caseína as y caseina @; la caseína x es una fosfoglicoproteína, y las globulinas inmunes son glicoproteínas. Entre los 20 aminoácidosque entran enlacomposición de la mayor parte de las proteínas se destaca la ausencia de hidroxiprolina

.

.

PRÓTIWS

91

enla leche. Elcuadro 13 muestra la composición enaminoácidos de las principales proteínas de la leche de vaca. Las propiedades de las proteínas dependen de las proporciones deaminoácidospertenecientes a diferentescategorías, según la naturaleza de la "cadena lateral" (parte de la molécula exterior o núcleo fundamental"CH(NH2)"COOH). La figura 12 presenta la fdrmula de los aminoácidos que se encuentran en la leche. Los aminoácidos neutros, o no polares, tienen una cadena lateral constituida por grupos " C H r - y "CH3, que son hidrófobos; influyen sobre la solubilidad de la proteína si se encuentran en contacto con e! agua; cuanto más numerosos son menos soluble es la proteína.Además, estas cadenas no polarespermiteninteraccionesque intervienenen la estructura.Eltriptófano y lametioninase comportan como aminoácidos neutros. Los otros aminoácidos llevan grupos polares. LOSgrupos carboxílicos y aminados influyen sobre el carácter ácido o básico, y por lo tanto sobre el punto isoeléctrico de la proteína, pero una parte de los grupos carboxílicos puede encontrarse bajo forma de amida no disociable, "CO"NH2. Los gruposhidroxilosnose ionizan en las condicioneshabituales, y constituyenfactoresdesolubilidad. Los grupos sulfhidrilos de la cisteína son importantes por su susceptibilidad de oxidarse para dar puentes disulfurados que originan enlaces intramoleculares. Nota. - En el cuadro 13, los aminoácidos están clasificados con arreglo al orden de su separación, tal como se produce en el curso del análisis por medio del moderno método automático de cromatografíaencolumna. No figuraelamoníacode los grupos amidados, ya que no puede determinarse con precisión; en el curso de la hidrólisis ácida total se forma un poco de amoniaco a expensas de ciertos aminoácidos.

III.

- ESTRUCTURADE

LAS PROTEINAS DE LA LECHE. DESNATURALIZACION

1. Estructura primaria.

Como todas las proteínas, las de la leche están constituidas por cadenas polipeptídicas más o menos largas. El enlace peptídico (enlace de covalencia) confiere una gran solidez a la estructura primaria.

92

CIENCIA DE LA LECHE

1

93

PR6TIWS

Aminoácidos (neutros) R = 0 ( G ) glicocola (glicina) 1 alanina 3 valina 4 leucina e isoleucina

NH, S)

R

- CH( COON

NH,

- CH/

-CH.

triptófano

'COOH

Di-aminoácidos (ácidos) (x) HOOC

pK = 3 3 pK = 4.1 (,) (carboxilo)

n = 1 ácido aspáttico

NH,

- (CH.). - CH'

2

ácido glutbrnico

'COOH

Aminoácidos blisicos (X)

HaN

- CH,

- (CH.), - C H - (CH.),

'NH

- CH'

1.1

)1.

II

I

arginina

= 10.5 ( x ) (E -amonio)

-pK

i p

12.5 ( x )

(guanídico)

\COOH NII,

- CH/

N - C -CH.

-pK

histidina

'COOll (0)

pK

I

6

Ixl

(irnidazol)

nobásico

Ctvl'

NH

Aminoác'idos alcoholes (no ionizados en las condiciones habituales) tIO

- cH,

NH,

- cH/

serina

H,C

- C t(lO H )

'COOH

- CI1, S - CH. S

NH.

1

cisteína / cistina

CH, -CH/ 'Cool,

H,C.

- S - CH, - CH.

treonina \OOH

Aminoácidos sulfurados b) HS-

NH,

- CH'

pK

E

10.3 { P I

fiH

C '0 d i . l

- CH/

Figura 12.

rnetionina

- Aminodcidos

presentes en la leche

94


No se conoce el encadenamientocompletodelosaminoácidos para ninguna de las proteínas de la leche. Se conocen los aminoácidos N- y C- terminales de algunas de estas proteínas, y se tienen datosparcialessobre el encadenamiento en lacaseína X. 2. Estructurasecundaria.

La estructura más estable es la unión de los aminoácidos según una hélice quecomprendemásde 15 unidades;lasespirales consecutivas están unidas por enlaces de hidrógeno intercalados entre el hidrógeno de -NH o de “ O H y el oxígeno de -CQ-. Esta conformación sólo la adoptan una parte de los aminoácidos;los otros se unendeformaindeterminada.Exceptoenloqueconcierneala 0-lactoglobulina,sehanrealizado pocos estudiossobreestaestructura en las proteínas de la leche. 3. Estructura terciaria. Las proteínaspuedentambiénestarformadasporunacadena ímica replegada sobre sí misma, o porvariascadenas; su rigidez suele estar asegurada por puentes bisulfurados. En las caseínas, que no contienen cistina o muy poca, es probable que intervengan interacciones entre grupos no polares. 4.

Estructuracuaternaria. Se refiere a la reunión de monómeros (o infra-unidades moleculares) por enlaces de débil energía. Si los monómeros son diferentes, la estructura es heterogénea (complejo). Debe resaltarse el hecho de que lospolimeros y complejosestudiadosaquíseencuentranen equilibrio con los monómeros. Esta estructura es relativamente frágil y diferente de la de los polimeros conocidos en química orgánica. 5. Estadonativo y desnaturdización. En la leche, lasproteínastienenunaestructuradefinida,que puede modificarse bajo la acción de diversos tratamientos aplicados en ellaboratorio o en laindustria. La “desnaturalización”esuna modificación limitada, sin ruptura de 10s enlaces covalentes, ni separacióndefragmentos;consisteenuna ruptura de enlacesqueasegura las estructuras secundarias y terciarias, seguida de un reagrupamiento que conduce a una nueva conformación. Las proteínas de! lactosuero se desnaturalizan fácilmente por el calor y se insolubilizan. Las enzimas pierden su actividad tras la desnaturalización. IV. - PROPIEDADES IONICAS DE LAS PROTEINAS DE LA LECHE. ELECTROFQRESIS

A ) Disociación. Punto isoeléctrico Las proteínas son electroIitos anfóteros, lo mismo que los aminoácidosquelascomponen.Elestudiodeladisociación de unami-

95

PRdTIDoS

noácido neutro demuestra que pueden existir tres especies ionizadas con estetipode dipolo: Reacciones de disociación

Con valores bajos de pH se encuentra el catión (11; cuando el pH se eleva, el equilibrio (1-2) se desplaza hacia la derecha y aparece el ion híbrido; con valores elevados de pH, predomina el anión (3). Las reacciones de disociación se caracterizan por el pK, que corresponde al valor de pH en el cual la proporción de la forma ionizada se eleva al 50 %; estevalordependedelosgrupospróximos. Pa,ra los aminoácidos neutros, pKa, se encuentra cerca de 2,3 y pKa, de 9,6. El punto isoeléctrico es iguala la media ,de estosdosvalores y corresponde al ionhíbrido,esdecir, a unacarganetanula(en ausencia de sales se obtiene el punto “isoiónico”). Paralosaminoácidosquetienen un grupo ionizablesuplementario,existeuntercerequilibrio, cuyo pK:se mencionaenla figura 12. La figura 13 muestralacurvadevaloracióndeunaminoácido nopolar(curva b); elcentrodelejemediocorrespondealpunto isoeléctrico.

i f

O Princip J

de la fenolftalet’na

o

I

O

2

4

6

8

10

1 12

Figura 13. - Valoración de un aminoácido no polar (solución 1 molar) ( a ) en presenciadeformo1 (10 %) - (14) en agua. Enordenadas: 1 equivalentede ácido o debase

96


Las proteínassoneIectrolitos muy complejos y su punto isoeléctricodependedelaproporcióndegrupos ionizables; se les puede también designar según la curva de valoración de la proteína. En lasfosfoproteínas,intervienen los grupos ácidos fosfóricos, que contribuyen a lafijación del punto isoeléctrico a un valor relativamente bajo en las caseinas.

a

I

C

V

C

V

Figura 14 lacaseínadevaca (v) y de la de coneja ( c ) , e n condiciones distintas (a) Sobre papel; solución tampón pH 8,6 ( b ) Sobre bandade acetato de celulosa; solución tampón pH 7, en presencia de urea (Según C. ALAIS y P. JOLLES)

Diagrama electroforéticode

PR6TIDOS

97

B) Electroforesis Esunode los métodosmásutilizadosparalaidentificación y separacióndelasproteínas;sebasaenla movilidad delosiones en un campo eléctrico. A un valor dado de pH, cada proteína tiene unacargapropia,porlasrazonesantesindicadas. Enuna mezcla, lasproteínasemigranindependientementeunasdeotras, según su carga y el tamaño de la molécula. Existennumerososmétodosdeelectroforesis. Uno quepermite medir con precisiónla“movilidad”, es laelectroforesis en fase liquida, de TISELIUS;la migración se sigue en función del tiempo mediante un procedimiento óptico. La electrofaresis de zona sobre soporte (banda de papel o de acetato de celulosa, gel de almidón, etc.), permite poner de manifiesto las fracciones proteicas gracias a coloraciones específicas; la manipulación es mucho más simple que en el método precedente y exige menos cantidad de sustancia. La movilidad electroforética es una característica importante de laasproteínas; en general, se determina a pH 8,6 en solución tampón de veronal ( f i = 0,l); de esta manera se clasifican las proteínas del lactosuero, como veremos más adelante. Este método no es adecuado para las caseínas (apartado X). Las condiciones de laelectroforesis, como pH,gradientede potencial,naturaleza del tampón,concentracióndesal,presencia dereactivosdisociantes y otros, influyenenformanotoriaen los resultados. En la figura 14 se ve que ante la presencia de urea, se alteraprofundamenteeldiagramaelectroforéticodelacaseína, puesesereactivorompelosenlacessecundariosqueproducenla asociacióndeloscomponentes entre sí.

V.

- PROPIEDADES FISICAS DE A ) Estabilidadde

LAS PROTEINAS DE LA LECHE

las soluciones

La afinidad de las proteínas por el agua. depende mucho de las condicionesfisicoquímicas.Sussoluciones no poseen la estabilidad de las soluciones de sustancias de moléculas pequeñas, como la lactosa.El pH tieneunagraninfluencia;en el punto isoeléctrico,la carga neta es nula y cesa la repulsión de las moléculas, con tendencia a agregarse o a flocular. En las condiciones de concentración en que sehallanlasproteínas y lassalesdela leche, solamentelasproteínasqueformanlacaseínaprecipitan por uncambiodepH (hacia 4,6). Las salesaiiadidas a lassolucionesde:proteínastienenefectos variables según su naturaleza y concentración. Si la concentración es débil,lassales no desnaturalizantes,sedisocianenionesquese ligan a lamoléculaproteica,aumentándoseasí su afinidadpor el agua.Por el contrario,unafuerteconcentracióndesalprovocala floculación delasproteínas;eselfenómenode“ensanchamiento”, debido a la modificación de la actividad del agua. 4.

98


Estas propiedadesse utilizan pa.ra separarypurificar las proteínas de la leche, puesto que .la floculación o la solubilización no se producen en las mismas condiciones para cada una de ellas. B ) Densidad La densidad de las proteínas de la leche es, aproximadamente, de 1,3. Debido a la carga de las moléculas, hay una contracción de volumenen el curso de la disolución, que varía del 5 al 8 %. Para la caseína, el volumen específico pasade 0,774 a 0,731; lo quecorresponde a densidades de 1,292 (sólida) y 1,367 (solución).

C) Propiedades físicas que tienenaplicacionesanalíticas 1. Las proteínasdela leche nopresentanbandasde absorción enelespectro visible (sonincoloras), salvo un componentemenor, la “proteína roja”. Por el contrario, presentan bandas características en los espectrosultravioletae infrarrojo; lamásinteresante es aquella en que su punto máximo se sitúa hacia 280 mp, y se debe a los aminoácidos delaseriearomática,tirosina y triptófano.Esta propiedad permite valorar las proteínas por espectrofotometría, con rayos ultravioleta; pero es preciso anotar que el coeficiente de extinción varía según la composición de los aminoácidos.

2. Porlamisma razón (presencia de aminoácidosaromáticos) lasproteínasdela leche son fluorescentes; con una activación a 280 my, la radiación fluorescente alcanza su máximo hacia 340 mp. La medición es rápida y sumamentesensible, no obstante la intensidad de la fluorescencia depende de numerosos factores, difíciles de controlar. 3. El índice de refracción varía proporcionalmente a la concentración en proteínas; lo mismo ocurre con la desviación del plano de po1ariza.ción. Las valoraciones refractométricas y polarimétricas se usan poco. VI. - DIVERSASREACCIONESDE LAS PROTEINAS DE LA LECHE. HIDROLISIS A ) Reacci6ncon

las bases

Se forman los “proteinatos”, que se han comparado con las sales, pero se encuentran poco disociados; se trata más bien de complejos detipo“quelato”. La caseina tienepropiedades especiales debidoa la presencia del radicalfosfórico; más adelante estudiaremos los caseinatos. Las proteínasincrementanla solubilización de los metales pesados por secuestro del ion metálico que se encuentra en solución; por este hecho se desplaza el equilibrio entre el metal y el ion: M + M + + e

PRdTIDOS

99

Algunos metales, como el hierro y el cobre,sonprácticamente insolublesenelagua,peroen un medioricoenproteína, -y la lechelo es-, la solubilizaciónesnotable; ello explica la corrosión delmaterialdelechería,porunaparte, y lacatálisisdeciertas reacciones en la leche, por otra.

.

.

i

"2

'L

"S

*-

(8:. 1 2

L.

B) Reacción con los ácidos y colorantes

.,

2

'41

~

Se conocen muy poco laspropiedadesdelas"sales"asíformadas, en las cuales la proteína constituye e1 catión. La caseína, insoluble en el punto isoeléctrico, se disuelve tanto en los ácidos, como enlas bases.Peroesprecisoobservarqueciertosácidosposeen propiedades desnaturalizantes especiales, y por ello precipitan a las proteínas. Una reacciónespecialmenteinteresante e s lade los colorantes ácidos. A un valor de pH suficientemente bajo para que las proteínas se encuentren en estado de catión, estos colorantes se combinan con ellas y, en el caso de la leche, las precipitan. Dos colorantes sulfónicos, el negro amido y el naranja G (figura 15) se utilizan para la valoración rápida de las proteínas de la leche, basándose en aquella propiedad.

Ivegro amido (Amidoschwarz, Buffaloblack) C1,H,.O,N,SINa,, PM = 616

Colarantessulfónicosutilizadospara

C)

Reaccióncon

Figura 15 la valoracióndelasmateriasnitrogenadas totales

el formo1

Se trata de la reaccióndeSorensen,porlaquese formaun producto de adición sobre los grupos aminatlos o iminados no ionizados.Seproduce un desplazamientodelequilibriodedisociación delcatión -NH3+, con liberacióndeunprotón y disminución del

'

i:.

5. A':..P

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1 '

>

1 O0

CIENCIA LA DE

LECHE

pH. Una solución neutra de proteína presentará una reacción ácida tras laadicióndeformol. La figura 13 muestraeldesplazamiento de la curva de valoración (curva a), -OX

- R - NH, -0OC

+ 2 HCHO

- R - NH,+

-0OC - R - N(CH20H)Z

-0OC - R - NH,

+ H-

Esta reacciónseaprovechaenlapráctica para lavaloración rápida de las materias nitrogenadas de la leche, mediante una simple acidimetría.Sinembargo,lassustanciasnitrogenadasnoproteicas también intervienen en esta reacción, por lo que los datos obtenidos no son precisos. D) Hidrólisis Es la degradación consecutiva a la ruptura de enlaces disulfurados o peptídicos;por lo tanto, existeunaliberación de fragmentos moleculares más o menos largos. Los agentes desnaturalizantes pueden provocar la hidrólisis si se les hace actuar de una manera más intensa o más prolongada. El calentamiento a alta temperatura, así como losácidos y basessuficientementeconcentrados,ejercenuna acción hidrolítica. La hidrólisis total, por ácido clorhídrico 6 N a 1100 se utilizaen el laboratorioantes de ladeterminación de los amioácidos. Las proteasasproducenlahidrólisisenzimática,especialmente las del sistema digestivo: pepsina, tripsina y quimotripsina. Cada una deellastienepreferencias por la ruptura dedeterminadosenlaces peptídicos. El cuajo es una proteasa de alta especificidad. Una faseesencial de la fabricaciónde los quesoseslaproteolisis parcial de la caseína durante la “maduración”; la proteína insípidaeinsolublese transforma enproductossápidos y solubles;la proteolisis se complica con degradaciones secundarias (el primer productodeladescomposicióndeunaproteínafueaislado del queso madurado por Proust en 1818, y se le dio el nombre de “óxido caseoso”, llamado luego leucina).

VII. - EL POLIMORFISMO HEREDITARIO DE LAS PROTEINAS En los tejidos animales se han descubierto proteínas muy semejantes entre sí por su composición y propiedades; representan varias formasgenéticasdeunamismaproteína,esdecir,se trata de “variantes’’ cuya síntesis está gobernada por un gen particular. La existencia de tales variantes se ha demostrado, por primera vez, con las hemoglobulinas A y S . Posteriormente se ha demostrado que 5 proteínas de la leche se presentan bajo 2 ó 3 formas genéticas: D-lacto-

PRdTIDOS

101

globulina, a-lactoalbúmina y caseínas as, 8 y y; probablemente ocurre lo mismo con otra proteína importante de la leche, la caseína x. Las variantes genéticas se designan por las letras A, B, C . Existen individuos homozigotes: AA, BB, CC, que producen una sola variante,porelcontrario,lalechedelosindividuosheterozigotes contieneuna mezcla dedosvariantes: AB,AC, BC. En la especie bovina, lafrecuenciadelostiposgenéticosvaríaconlaraza.Por ejemplo, en lo que se refiere a la caseína p y las razas explotadas en Inglaterra,eltipo AA es con muchoelmásextendido y el Único encontrado en las razas Shorthorn y Ayrshire; el tipo C, solo o mezclado, no se ha encontrado más que en la raza Guernesey. En cuanto a la caseína as, un largo estudio realizado en EE. UU. sobre cerca de 1.400 vacas pertenecientes a cinco razas, demostró un predominio sorprendente del tipo BB (72,s %); posiblemente por ciertas mejoras efectuadas en la selección del ganado. Los variantes de una proteína determinada no se distinguen más que por mínimas diferencias de composición en aminoácidos, como muestrael cuadi-o 13, paralas8-lactoglobulinas A y B; paralas caseínas as, se observan igualmente pequeñas variaciones en el contenido de fósforo. En cuanto a las propiedades fisicoquímicas, también se derivan ligeras diferencias; la carga neta de la molécula no es exactamente la misma, por cuyo motivo se pueden descubrir los variantes por electroforesis. Su separación por los métodos operantes habituales es difícil;losmejoresresultados se obtienen por cromatografíasobrecolumnasdeintercambio iónico. Las variantesgentticas encontradas en la leche tienen el mismo peso molecular y los mismos grupos terminales. Eldescubrimientodelasvariacionesgentticasha traído como consecuencia la reconsideración de las teorías anteriores y ha abierto nuevos campos a la investigación. Los datos físicos y químicos deben establecerse de nuevo, a partir de preparaciones procedentes de individuos homozigotes. La existencia deformas genéticamentedeterminadas,conpropiedades diferentes y en proporción variable en la leche, puede que sea la causa principal de las diferencias que se observan en el curso de los tratamientos industriales de la leche; citemos por ejemplo la estabilidad durante el calentamiento y la ca.pacidad para la coagulación con el cuajo.

VIII. - CASEINA ENTERA La caseína enteraes elcomplejoproteicoqueprecipita enla leche a pH 4,6. Seladesignaigualmente con lostérminoscaseína isoel&trica y “caseína de Hammarsten” (aunque el primero que describió claramente su preparación fue Q U ~ V E N N E ,en 1841). La preparación de la caseína es muy, simple, tanto en el laboratorio. como en la industria. Se precipita,’la leche desnatada median-

102

DE CIENCIA

LA L E C H E

teun ácido común (acético,clorhídrico,sulfúrico,etc.),quese añade lentamente, bajo agitación fuerte; se separa la caseína pulverulenta, sela lava yse seca. La industriaproducetambién caseína láctica, por acidificación espontánea de la leche (capítulo XXII). Desde hace mucho tiempo se ha considerado lacaseína isoeléctrica como una proteína pura y homogénea, en razón de la constancia de su composición elemental: C = 52,96, H = 7,05, N = 15,65, P = 0,85, S = 0,72 y por diferencia, O = 22,78%. En realidad, es una sustancia muy heterogénea, como veremos másadelante. A pesarde ello, la caseína entera, sobre todo la de vaca, tiene mucha importancia tanto desde el punto de vista científico como desde el práctico, por dos razones principales. 1. Es unaproteínadepreparación fácil; obtenidaen condiciones definidas, a partir dela leche devarios animales, presenta una composición y propiedades constantes; se puede pensa.r que su constitución (en las fracciones as, fJ y X ) debe ser también poco variable;se utiliza muchoen el laboratorioyenla industria. Por el contrario, sus componentes, difíciles de purificar, son aím sustancias rarísimas. 2. La proporción de caseína entera es fácil de determinar por medios analíticossimples, lo que no ocurre con sus componentes.Enla leche, la caseína seencuentraincluidaen forma de complejo salino en estado “micelar”, que se comporta como sustancia homogénea en la electroforesis en medio líquido; más adelante estudiaremos estas micelas. La caseínaabundaconsiderablementeenla parte protídica de la leche de los rumiantes. Su contenidomedio es de 27 g/1 enla leche de vaca. Puede variaren valor absoluto(mucho menos que la materia grasa), pero se admite generalmente que la proporción de caseína del total nitrogenado varía muy poco; en las leches normales suele ser alrededor del 78 %. Se ha establecido un “índice de caseína”, cuyo valor desciende pordebajo del 77 % enlas leches anormales, especialmente en las leches mamíticas. La caseína es la fosfoproteína más extendida, junto con la vitelina del huevo. Contiene un grupoprostéticoformadoporeléster fosfórico de la serina o de la treonina:

, COOH

POSH, - O - CHZ - CH

\NH, Fosfoserina

La forma monoéster ortofosfórico es la única que parece existir en la caseína. Las fosfatasas puras, exentas de proteasas, no liberan másqueácido fosfórico, peronosustanciasnitrogenadas. La desfosforilización se produce igualmente en medio muy alcalino y bajo l a acción del calor;la consecuencia de esta modificación esla elevación del punto isoeléctrico. La accidn de las enzimas proteolíticas no varía.

103

PRdTIDoS

La composición de la caseína varía de una especie a otra, como se puede ver en los cuadros 13 y 14. En particular, la caseína humana es más rica en azufre, en cistina y en glúcidos que la caseína de vaca. Este hecho se considera como una de las causas de la superioridad de la leche materna en la alimentación de los recién nacidos. Todas las caseínas enteras que se han analizado contienen una parte prostéticaglucídicacontrestiposdeglúcidos(cuadro 14); en lo que se refiere a la caseína de vaca, se encuentran ligados a una sola fracción: la caseína x (parte XII). CUADRO 14 Composición de diferentes caseinas enteras ( % en producto seco)

geno De vaca ......... De oveja ........

De cabra ....... Humana ........

15,70,72 15,8 15,7 15,O

Fósforo

Azufre

0,85

0,86

0,77

0,60

(1) EnácidoN-acetilneuramínico,

1,lO

0,38 0,33 0,130,139 2,5

0.24 0,31

0,09

0,80

PM = 309.

Como todaslasproteínas,lacaseínapuedeexperimentarla acciónhidrolizantedediversasproteasas.Apartelaacción muy específica del cuajo, que estudiaremos más adelante, merece destacarse ladelatripsinapordosrazones: l.a Sehanestudiadofragmentos quecontienencasitodo el fósforo de lacaseínaoriginalyde los aminoácidos neutros y ácidos, a los que se ha denominado “fosfopeptonas” o “fosfopéptidos”; resisten una acción posterior de las proteasas del sistema digestivo, y uno de ellos contiene cerca del 6 % de fósforo ( o sea 15 % deresiduosfosfóricos);elementosparecidosse obtienen por acción de la tripsina sobre las fracciones a y p. 2.a Un péptido resultante de la hidrólisis trípsica posee propiedades como factordecrecimientoparalos Lactobacillus; sele ha denominado “estreptogenina”, y no contiene fósforo. En lo que se refiere a la acción del calor, la caseína es una proteína muy estable, en comparación con las proteínas del lactosuero. La desfasforilización y la liberación de fragmentos nitrogenados solubles noseproducemásqueen elcurso del calentamiento bajo presión,másalláde los 1200 y duranteun tiemposuficientemente largo;pero no hayfloculación (ocurre todolocontrarioparala caseína nativa, en la leche).


104

IX. - REACTIVIDAD DE LA CASEINA. LOS CASEINATOS

Más de la mitad de los aminoácidos de la caseína entera tienen grupospolareslibres.En 100.000 gramos,seencuentranalrededor de 100 gruposbásicos(arginina,lisina,histidina), 90 gruposdeácidos orgánicos (glutámico y aspártico), 28 x 2 grupos de ácido fosfó-

Caseína % ~

~~

50

O Figura 16.

- Viscosidad de

~~

~~~

Temperatura

100°C

las soluciones de caseína

(Según H.CHICK y C. J. MARTIN)

PR6TIDOS

105

rico (pK 2,2 y 7,O) y más de 30 grupos fenólicos débilmente ácidos de la tirosina. Por lo tanto, en la molécula de caseína existe un notable exceso de grupos ácidos que tienen un papel importante en la valoración de la acidez de la leche (capítulo IX). La curva de valoración de la caseína presenta puntos de inflexión quereflejanla disociación de sus componentes,principalmenteel ácido fosfórico, pero no acusa los característicos valores de pH debidos a laexistenciadedeterminadassales. No puedeconsiderarse la caseína como un poliácido, ni hablar de caseinato mono-, di-, tricálcico, etcétera. No existen puntos de neutralización precisos. Cuando se valora la solución de caseína en presencia de un indicador, se realiza el ajuste a un pH arbitrario. Por otra parte, la curva de valoración depende en gran manera de la presencia de sales, aunque no posean poder tampón. Así, cuando se valora por segunda vez un caseinato alcalino con ClH, la segunda curva no se superpone a la primera, sino que está modificada por la presencia de los iones Na+ y C1-. Por tanto, la caseína se comporta como un ácido; desplaza el COZ de los carbonatos,se disuelve fácilmente en lasbasesdiluidas y también en las sales alcalinas, como boratos, fosfatos, etc. Para pre. pararuna solución neutra de caseinato, a pH 7, senecesita 0,67 miliequivalentes de álcaliporgramo de caseínaseca, o seaunos 6 a 7 cm3 de sosadécimonormal;pero la caseínapuede absorber hasta 1,83 miliequivalentes de álcali por gramo. Las soluciones de caseinatos alcalinos son transparentes; las de los caseinatos alcalinotérreos tienen apariencia lechosa. Las soluciones concentradas de caseína san muy viscosas. Esta viscosidad depende del pH; para una concentración del 9 % en caseína,elmáximode viscosidad sesitúa hacia pH 9,O; másallá, la viscosidad decrececomoconsecuencia de la hidrólisis;eldescenso esmás rápido con sosaque con amoníaco. La viscosidad delas solucionesdecaseinato aumentarápidamenteparaconcentraciones superiores al 5 %, y disminuye cuando la temperatura se eleva (figura 16). Las solucionesconcentradasdecaseinatostienen unagran importancia práctica; constituyen excelentes colas y adhesivos, utilizados en la industria (capítulo XXII). Por otra parte, las soluciones de alta viscosidad puedenhilarsemediantepresión a travésde una hilera, seguida de coagulación en baños ácidos formolados. Se obtiene así una fibra textil llamada “lanital”.

X.

- COMPOSICION

DE LA CASEINAENTERA

La extremasimplicidad de los sistemas queconducenalaislamiento de la caseína denuncian su heterogeneidad; en un medio tan complejo, la simple acidificación no es unprocedimiento eficaz de fraccionamiento.

106


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PR6TIDOS

107

Tal heterogeneidad se puso primeramente de manifiesto al estudiar la solubilidad de la caseína en alcohol y ácidos diluidos. El uso delmétododeelectroforesisenfaselíquidaen el laboratorioconfirmó y precisó esta observación; sin embargo, los tres componentes descubiertospor MELLANDER, lascaseínas a, p y y, norepresentan másqueunaetapa. Los procedimientosdefraccionamientoutilizados enaquella época (precipitaciónenmedioácidoadiferentes temperaturas, dilución de la solución de casedna en urea concentrada), permitieron descubrir sustancias complejas, sobre todo la fracción a, que actualmente no tiene más que un interés histórico. Los perfeccionamientos del método electroforético han permitido diferenciarungrannúmerodefracciones (hasta 20). Estosperfeccionamientosserefierenalempleodesoportesconaltopoderde resolución, como el gel de almidón y los reactivos que provocan la dispersiónmoleculardecomponentesfuertementeligados entre sí, como laurea. Los métodosmodernosdecromatografíasobre columna de intercambio iónico han hecho también proliferar las fracciones de la caseína. No todos los componentes descubiertos o separados se han purificado, caracterizado ni denominado; para identificarlos se les designa por un número o por su movilidad relativa. En la actualidad la situación es confusa. Se han creado prematuramente especies nuevas en el curso del estudio de fracciones, cuya homogeneidad no era segura.. Variasdeentre:ellasrepresentan, sin duda, partes de una misma proteína en diferentes grados de pureza. Esprecisotambiéntenerencuentalasvariantes genética3; probablemente no se conocen aún todas. En fin, no se debe descartar la posibilidaddelapresenciadeformasmodificadas o degradadas, como consecuencia de la ruptura de enlaces secundarios y, eventualmente, de enlaces oxídicos frágiles, en 1a.s condiciones experimentales. El cuadro 15 presenta la clasificación de los componentes de la caseína entera de vaca que parece más lógica en el estado actual de lasinvestigaciones.Seha diferencia.do el grupomayor de lascaseínaspropiamentedichas del grupo de otros componentes cuyas propiedades son divergentes. A)

Caseínas:Proteínas

fosforadas deba,jo

punto isoeléctrico

Estas proteínas constituyen la mayor parte de la caseína entera (alrededor del 90 % ) y su síntesis tiene lugar en la glándula mamaria. Las caseínas tienen carácter fuertemente ácido debido a la abundanciadegruposcarboxílicoslibres (“COOH) en los gruposaminados y a lapresenciaderadicalesácidosfuertesenla molécula (fosfórico y, en algún caso, siálico). Por lo tanto, son electronegativas en los ensayos habituales, emigran hacia el ánodo en el curso de la electroforesis, y puedensepararsepor cromaSografía sobrecambiadoresdeiones, como la DEAE-celulosa. Forman entre sí complejos relativamente estables.

108


Existen tres clasesbiendefinidasdecaseínas,alasquepuede añadirse un grupo de componentes menores mal definidos.

1. Caseína as caseínas“sensiblesalcalcio”(parte XI) 2. Caseína. p 3. Caseína x (Kappa), “insensible al calcio” (parte X I I ) 4. Componentesmenores. Según 1a.s proporcionesindicadas en el cuadro 15, las tres caseínas precedentes forman alrededor del 85 % de la caseína entera; en el resto se encuentran sustancias de naturaleza poco conocida que se comportan como caseínas; son de dos tipos: Fracción que acompaña a la caseína as, y puede separarse por cromatografía. Fracción “insensible al calcio”, que acompaña a la caseína x. La caseína h y la caseína “ m ” corresponden a esta fracción.

B) Proteínasde

punto isoeléctrico elevado

Se trata de proteínas semejantes a las del plasma sanguíneo, y, probablemente,no se sintetizanenlaglándulamamaria. Debido al valor relativamente elevado de su punto isoeléctrico, no se comportan como las caseínas en los ensayos habituales. En estas proteínas se han encontrado pequeñas cantidades de fósforo; para una de ellas (la lactolina) el autor de su descubrimiento llega a la conclusión de que es una impureza; es posible que ocurra lo mismo con las otras, ya que se extraen en pequeñas cantidades de una masa de proteínas relativamente ricas en fósforo; por otra parte, las proteínas plasmáticas, a las que se parecen, están desprovistas de fósforo. Por tales razones estos componentes pueden considerarse como impurezas de lacaseína.Seignoralanaturalezadelasinteraccionesexistentes, entre estas proteínas y lacaseína,quedeterminansuprecipitación conjunta a pH 4,6, de una manera constante. 1. La “caseína y”.

Es unode los primeroscomponentesdelacaseína entera que se han identificado. Se le ha atribuido el carácter de globulina por su semejanza con las globulinas inmunizantes del calostro, pero no parece que sea idéntica a ellas. Tampoco se la debería considerar como caseína, a pesar de la presencia de algo de fósforo. Es preciso hacer constar que esta sustancia se ha revelado como heterogénea; en efecto,muchascaracterísticassondivergentes,sobretodoelhechode que no se sintetiza en la mama, como ha demostrado su estudio por medio de radioelementos.

2. Proteínas básicas. Se han aislado dos componentes de este tipo de la caseína entera, en la que se encuentran en escasa proporción. La “proteína roja” es una metaloglicoproteína que debe incluirse en el grupo de las trans-

109

PR~TIJMS

ferrinas o siderofilinas, que fijan reversiblemente átomos de hierro. La "lactolina" es unaholoproteína quese haobtenidoenestado cristalino. A pesar de las dificultades de su preparación (para obtener 1 gdelactolinasenecesita tratar unos 1.000 1 deleche),estas proteínas básicas se encuentran entre las mejor conocidas de laleche. Nota. -Algunas enzimas sonfuertementeadsorbidassobrela caseína,enespecialunaproteasa y unalipasa,queseencuentran después de varias precipitaciones a pH 4,6. Caseínade diferentes especies animales La electroforesis en medioconcentradodeurea (que posibilita ladisociaciónde los complejos) y enpresenciademercaptoetanol, sustancia reductora que disocia los pol meros de caseína kappa, evidenciaunaafinidad o semejanza entre lascaseínasderumiantes, como se ve en la figura 17. Con las caseínas de monogástricos sucede

+ v C

H

Cb

O

Figura 17. - Diagrama electroforético de caseína de diferentes especies animales con pH 8.6, enpresenciadeurea 7 M y mercaptoetanol 0,03 M. V , vaca; C, coneja; H, humana; Cb, cabra; O, oveja (Según C . ALAIS y P. JOLLES)

110

DE CIENCIA

LA L E C H E

al revés, ya que tienen unaconstitucióndiferente y no se observa concordancia en cuanto a la posición y colocación de las bandas. Sólo las caseínas enteras de vaca, cabra y oveja, han sido hasta el momento fraccionadas en sus componentes, de una manera satisfactoria. Movilidad electroforética de los componentes de la caseína Se la define habitualmente por rela.ción con una banda neta, elegida como punto de referencia(movilidad = l ) , sobre el diagrama electroforético en gel de almidón, en presencia de urea 7 M y a pH 8,6. Los siguientes valores corresponden a los tres componentes principales y a sus variantes:

as A as B as C

1,18 1,lO

0A

OJO

0 B

1,07

p C

0,76 0,70

X;

de 0,65 a 0,40 (mancha alargada)

XI. - CASEINAS SENSIBLES ALCALCIO. CASEINA as Y CASEINA p

A) Caseína as Es lamás móvil deentre los componentesimportantesde la caseína entera, y lamásricaenfósforo;estambiénlamásabundante. Su propiedad más señalada es la de ser insoluble en presencia de pequeñascantidadesde calcio ionizado (por ejemploa 0,03 M, concentración media en calcio de la leche de vaca), lo mismo a baja tempera.tura (hacia 00) que a temperaturas medias (20 a 40"). La simpledenominación a, seríalamejor si noseprestasea confusión con la primera fracción de MELLANDER, que contiene varios componentes como as y x. Sehademostradola existencia de tres variantes genéticas: A, B y C. Como diferenciaanalíticano se conoce enestosmomentos más que el contenido en nitrógeno, 15,lO - 15,34 - 15,40 respectivamente y ligeras diferenciasen su contenidoen aminoácidos. Los sub-componentes, as1 y as2 de WAUCH,parecenserlasvariantes B y C. Otrascaseínas sensibles al calcio acualquier temperatura son la al y UR, probablemente idénticas a la as, a pesar de las diferencias analíticas,queson poco significativas. La caseína as se prepara por fraccionamiento de la caseína enteramedianteclorurode calcio, precipitasolaabaja temperatura y a continuación se purifica por cromatografía. Se la puede obtener tambikn por fraccionamiento con urea. Se han dado dos valores diferentes para su peso molecular, 27.000 y 23.700, a pesar de utilizarse los mismos métodos de medida. Su estructura sólo se ha revelado en parte; la arginina es el Único aminoácido M-terminal y la secuencia

PR6TIDBS

111

C-terminal es: (triptófano, 1eucina)-tirosina-OH.No contiene glúcidos y la cistina estaría ausente; sin embargo, se ha publicado un análisis completo de los aminoácidos de la caseína a con 0,2% de cistina. B ) Caseína p Presentaanalogías con laanterior:su pesomoleculares del mismo orden (24.200 a 25.000); está desprovista de glúcidos y cistina, y existe bajo tres formas genéticas: A, B y C. Porelcontrario,la caseína p noessensiblealcalciomásqueporencimadelos 20°; a bajatemperatura, permaneceensoluciónenlasmismascondicionesenqueprecipitalacaseína as. Además, lacaseínacontiene menos fósforo; su punto isoeléctrico es más elevado y su movilidad electroforética más débil. Por cromatografía sobre DEAE-celulosa, se obtiene la caseína B pura; cosa que no ocurría con el antiguo método de fracionamiento por la úrea.

XII. - CASEINAS INSENSIBLES AL CALCIO. CASEINAKAPPA La caseína x es, como lasprecedentes,unafosfoproteína de carácter ácido, pero difiere mucho por su composición y propiedades. Las característicasmássobresalientesdeestaproteínason:

1. Una gransolubilidad,aúnenpresenciadecalcioa traciónrelativamente elevada (0,4 M). 2. Poderestabilizante,

frente al calcio, para. lasotras

concencaseínas,

a las que incluye en un complejo soluble.

3. Substrato específicodelcuajo. Más adelanteseinsistiráenlasdos ÚItimas propiedades, en razón de su gran importancia teórica y práctic:a. La caseína x es una glicoproteína que contiene en proporciones sensiblementeequimoleculares tres tiposde glúcidos: un azúcar reductor neutro, la galactosa; un azúcar aminado, la galactosamina; y unglúcidoácidocomplejo,elácidosiálico(cap. IV) enlasproporcionesmediasde 1,3-1,4 y 2,3, respectivamente.Porestemotivo, elcontenidoennitrógenodelacaseína x (14,3%) es netamente inferior al de las otras caseínas (alrededor de 15,6%). La determinación de los aminoácidos pone de manifiesto la presenciadecistina y unaproporciónelevadadehidroxiaminoácidos (12,3%). Porlo tanto, enlacaseína x existeunaacumulaciónde grupos "OH hidrófilos, lo que explica su gran solubilidad. La caseína X contiene bastante menosf6sforoquelascaseínas sensibles al calcio; sin embargo, su punto isoeléctrico es del mismo

112


orden,enrazóndelapresenciadevariosresiduosdeácidosiálico en la molécula, cuyo pK es bajo (alrededor de 2). La caseína x no se comporta como las anteriores en el curso de la electroforesis de zona,ni da unabandabiendelimitada,sinounamanchaalargada (figura 17). Enausenciadeurea,lacaseína x emigra con la as; en presencia de urea, se separa de la a s y se situa tras la fracción p. La estructura de la caseína x se conoce con mayor exactitud que la de las otras caseinas, gracias al estudio de la acción de diferentes enzimas, como elcuajo y aluso de reactivosespecíficos, como el hidroboruro de litio. Se ha establecido un esquema estructural provisional(figura 18), queponedemanifiestoel Único enlaceque rompe el cuajo. Por los métodos habituales, no ha sido posible demostrar laexistenciadeunaminoácidoN-terminal. En lo quese refiereal o a los gruposprostéticosglucídicos, el ácidosiálicose encuentraenposiciónterminal,delantedelagalactosaminayla galactosa. Recientesestudioshandemostradoqueexistenpor lo menos dos variantes geneticas (A y B) de la caseína x. Cada una de ellas estaríaformadaporvarioscomponentesidénticos en suparte peptídica (una solaproteína),pero con más o menosrestosglucídicos, lo que explica la presencia de varias bandas electroforéticas de movilidad diferente; la más lenta corresponde a la proteína desprovista de glúcidos. Todos estos componentes tienen las mismas propiedades en lo que se refiere a la acción del cuajo y al poder estabilizador. El monómero de la caseína x tiene un peso molecular próximo a 19.000. En el curso de los exámenes físicos se observa con frecuencia un polímero, cuyo peso molecular se aproxima a 60.000. Se han descrito otras fracciones “insensiblesal calcio”. La caseína aJes similar a la caseína x; contiene glúcidos y posee poder estabilizador.Bajolostérminoscaseína y y caseína “m” sehandescrito someramente unas fracciones que se encuentran en las preparaciones impuras de la caseína x y que se sedimentan más difícilmente que esta última.. A lacaseína y se le suponeuncontenidoenfósforo de 1,2 %, loqueparecesorprendente;notienepoderestabilizador. La proporción de caseína x en la caseína entera, procedente de mezclas de leche de vaca, se acerca al 15 %. Según el contenido de ácido siálico, parece que la proporción de caseínax puede variar bastante ampliamente en las caseínas individuales. La caseína del calostro de vaca parece ser mucho más rica que la leche perfecta. Como se ha precisado anteriormente, la caseína x descrita corresponde a la leche de vaca. También puede aislarse de la leche de oveja una fracción que posee las propiedades características de esta proteína. Es probable que la leche de otros rumiantes la contengan también en razón de su comportamiento semejante frente al cuajo. En lo que se refiere a la leche de otras especies, cuyo comportamiento es diferente, no se ha demostrado aún la existencia de un componente comparable a la caseína x; sin embargo, ciertos resultados hacen suponer que la caseína humana la contiene.

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114


XIII. - FORMACIONDECOMPLEJOS Y POLIMEROSDELASCASEINAS En el apartado I11 se ha precisado que la caseína posee estructura cuaternaria. Una de las propiedades más sobresalientesde las caseínas a s , p y x es la de poderse asociar para formar polímeros (asociación demoléculas idénticas) o compIejos (asociacióndemoléculas diferentes).Enpresencia de calcio iónico, estoscomplejossereúnen para formar agregados heterogéneos y que suelen llamarse “micelas”. En solución a temperaturaordinaria, lascaseínasaisladasse hallanpolimerizadas, salvo hacia pH 12, dondepuedenobservarse monómeros.Cuando se mezclan, se asocian entre ellas. Parece que la asociación más rápida, la más fuerte, se produce entre la a s y la x, para formar un complejo estequiométrico, en una relación mal conocida (la relación molecular 3/1 indicada en un principio no es cierta) que probablementedependede los ionesmineralespresentes;este complejo se comporta en ¶a ultracentrifugación analítica como una sustancia homogénea, que parece constituir el núcleo de otros complejos secundarios y micelas; a su vez, puede ligarse a la caseína p o a componentes menores. Se forman igualmente asociaciones entre las caseínas as y p y entre x y p. Estas asociacionesse forman graciasaenlaceshidrogenados y a las interacciones de grupos no polares especialmente abundantes en las caseínas. Las fuerzas del tipo de las de V A N DER WAALS son aquí probablementelasmás activas. La estabilidadde los complejos no parece se deban a los enlaces iónicos, ya que subsisten a valores de pH para los cua.les la carga neta de cada uno de los componentes es negativa. La urea disocia estos complejos, por su aptitud para romper undeterminadonúmerode enlaces secundarios.Hemosvistoque esta propiedad s e utiliza en los exámenes electroforéticos. En presencia de calcio iónico, intervienen otros enlacesquese establecen entre los complejosprimarios y las moléculas aisladas. El calcio divalente parece formar puentes entre los pares de grupos áciclos serina-fosfórico y ta.mbién entre los aminoácidos dicarboxílicos. Algunas experiencias han llevado al descubrimiento de la existencia de dos tipos de enlaces para Ca++; un fuerte en!ace uniría el complejo as-%con p en proporciones constantes, y otro débil aseguraría la reunión de las micelas primarias en agregados de dimensiones diversas. En ausencia de caseína x y en presencia de calcio, no se forman micelas con las otras caseínas; los caseinatos insolubles precipitan. La caseína X actúa como coloide protector; se dice que tiene “poder estabilizador” impidiendo la precipitación de la caseína as hasta la relación x j a s = Elfósfom no intervieneen el poderestabilizador de lacaseína x, por lo que la caseína a s desfosforiladanosepuede estabilizar con caseína x. El ácido siálico influye sobre este poder estabilizador; cuando se le separa, este poder disminuye, pero no desaparece. El calcio contribuye a la formación de micelas cuando está presente en pequeña proporción, como en la leche (0,03 M). Una concen-

PR~TIDOS

115

tración 10 veces mayor,provoca,porelcontrario,ladisolución de1 complejo Ca-as-p-x, y laprecipitacióndelascaseínassensibles al calcio. Las temperaturasbajas favorecenladisociación, ya quela estabilidad de los diferentes complejos se reduce hacia 0-50. XIV.

- CASEINANATIVA

A ) Estado de equilibrio

En la leche, las caseínas no se encuentran totalmente en estado “micelar”; del 5 al 10 % de las caseínas se encuentran bajo forma de monómeros o de pequeños agregados; es la “caseína soluble”. Las micelaspuedensepararseporultrafiltraciónconmembranas o por ultracentrifugación,esdecir,mediantecentrifugaciónen un campo de muy elevada velocidad y , durante larga duración, por ejemplo 35.000 v. durante 90 minutos. Existe un equilibrio entre los componentes de las micelas y :as mismassustanciasensolución;dicho‘deotraforma,lascaseínas pueden hacerse pasar de una manera reversible de un estado a otro. Los ionescálcicosdesplazanelequilibriohacialaformamicelar; por este motivo, toda la caseína puede separarse por sedimentación cuando la concentración en calcio se aproxima a 0,08-OJO M. Inversamente, si se reduce la concentración de estos iones, se observa una disociación de las micelas, que se traduce en una disminución de la opacidad;seobtieneesteresultadoinsolubilizandoelcalcio (por ejemplo, por adición de un oxalato soluble) o formando un complejo (por ejemplo, por adición de citrato, versenato, etc.); la dilución tiene el mismo efecto. Elionfosfóricotiene un efecto contrario al delion calcio. La adicióndeunfosfatoinorgánicoprovocaunaumentodela parte soluble. La case’na y losionesfosfóricossecomportande forma semejante frente al calcio.

B) Micelasde

la leche La figura 19 muestra unas fotografías, tomadas a través del microscopioelectrónico,demuestrasdelechedesnatadadetresespecies. Las micelas se encuentranbajoforma de partículasesféricas cuya dimensión no es uniforme. En la leche de vaca, el mayor número de partículas tiene un diámetro comprendido entre 50 y 100 my; el mínimo no puede precisarse. El grado de dispersión puede variar con los individuos, pero las diferenciassonmássensiblesdeunaespeciea otra. Enlaleche humana, la caseína nativa se encuentra finamente dispersada; en la leche de cabra, por el contrario, las micelas son más gruesas que en la leche de vaca. Estas variaciones se hallan probablemente en relación con el contenido de la leche en caseína x y calcio. Una modificación del contenidodecalcioionizadosetra.duce por un cambio del grosorde las micelas;éstevaríaenelmismo sentidoquelaproporcióndecaseínaenestadomicelar.

116


al Leche de vaca

b ) Leche de cabra

Figura 19.-Partículas d e caseína nativa en la leche * Fotografías con microscopio electrónico por H. HOSTETTLER y K. I M H O F

* Aumento: x 8.000.

c)

Lechehumana

C ) Constitución de las micelas

Se han publicado resultados contradictorios en lo que se refiere alaproporcióndelosdiferentescomponentesenlasmicelasde diversos tamaños y en la parte soluble. Para algunos autores, existe una proporción constante; para otros, la parte soluble es la más rica en caseína x , y las pequeñas micelas la contienen en mayor proporción que las gruesas. La caseína x es tal vez el factor que limita el tamaño de las micelas, siseadmitequelasmásgrandespuedenconstituirsea partir de las pequeñas; lo que es posible, dado el estado de equilibrio.

117

PRdTIDoS

Poco se conoce acerca de las micelas, si se exceptúa la situación delasmoléculasde case’na x; éstas se encuentran en la superficie de lasmicelas o bienuna parte de la moléculadebesobresalirde maneraquepermitalaaccióndelcuajo,elcualrompeunenlace sin destruir las micelas. Si las moléculas de caseína x forman realmente la capa externa de las mice!as, está claro que las más pequeñas son las más ricas en caseína x, puesto que la relación del volumen de la esfera con su superficie varía con el radio.

D) L a cargamineral.El fosfocaseinato Todas las micelas contienen calcio y fósforo, pero las proporciones deestosdoscomponentesvarían con el diámetromicelar. Las primerasfraccionesseparadasenlaultracentrifugaciónpresentan relaciones Ca/N y P/N más elevadas que las últimas. En la leche, la caseína entera se encuentra bajo forma de “fosfocaseinatoácidodecalcio”;unlitrodelechede vaca tiene, como término medio: (27 g de caseína

+ 0,37 g de CaO) + 1,7 g de fosfato de

Ca.

A pH normal de la leche, alrededor de un tercio de los grupos de la caseína permanecen libres. El fosfato es probablemente tricálcico. Cuando se añade oxalato potásico a la leche, se aprecia una reducción de la acidez valorable que se explica en la reacción:

(PO,),Ca, +

3 (COO),K,

= 3 (COO),Ca (precipitado)

+2PO& (sal de reacción alcalina)

La forma de asociarse el fosfato ala caseína no se ha determinado con certeza; puede tratarse de una inclusión mecánica, de una combinación de naturaleza física (tensiones superficiales) o de una unión química. La combinaciónquímicaparece ser lamásprobable;en efecto, cuando se neutraliza la cal con ácido fosfhrico, en presencia de una proteína, se forma un fosfato soluble; en ausencia de proteína, el fosfato precipita. Se ha demostrado que la caseínax es la que tiene mayor aptitud para fijar el fosfato; lo que confirma el papel central que tiene esta proteína en la constitución de las micelas. Según un trabajo reciente, realizado con cambiadores de iones, la estructura de la caseína sería la siguiente en lo que se refiere a las combinaciones iónicas:

Cas.-COO-Ca-HPOd-Ca-OOC-Cas. Esta fdrmula (BOHRENy WENNER)excluye el fosfato tricálcico. Desdes luego quelascosassesimplifican no mencionandomás quelosiones cálcico y fosfórico; pero la leche contienetambién magnesio y citratos que probablemente intervienen en la constitución de las micelas. Según PYNE,la parte mineral coloidal es un fosfoci-

118

CIENClA DE LA L E C H E

trato. Se ha dicho,por otro lado,quesobrelacaseínaquedarían retenidas sólidamente pequeñas cantidades de ácidos orgánicos, mediante enlaces tipo éster; estos componentes contribuirían a la estabilidad de la micela. El fosfocaseinato sedimentado sobre las paredes de la ultracentrífuga se presenta bajo la forma de un gel traslúcido y el lactosuero es claro. Sin embargo, el aspecto blanco opaco de la leche se debe a la suspensión del fosfocaseinato, y resulta de la reflexión total de la luz sobre las partículas. Se pueden producir fácilmente fosfocaseinatos artificiales por el método de PORCHER: se disuelve la caseína entera en agua de cal y se lleva el pH a 6,7 por adición de ácido fosfórico. Este sistema es de utilidad en los estudios de química lechera.

XV. - ESTABILIDAD DE LAS MICELAS. ACCION DE LOS ACIDOS Para los biofísicos, las micelas de caseína son sumamente estables. Es cierto que persisten en la leche tras una larga conservación y los tratamientos térmicoshabituales(pasterización,esterilización);sin embargo, es preciso hacer constar que el estado micelar puede destruirse fácilmente;se trata, de hecho, de una estructura frágil. Las principales causas de inestabilidad son: 1. El calenta.miento bajo presióna temperatura elevada, por ejemplo a 130” durante 10 ó 15 minutos. La figura 20 muestra la relación entre la temperatura y la duración del calentamiento que provoca la floculación de la caseína nativa, en la leche de vaca normal.

2. La presencia de iones minerales a una concentración crítica, que puede ser relativamente baja. Hemos señalado anteriormente el efecto del aumento de la concentración en iones calcio. Ciertas leches puedencontenernaturalmentemucho calcio iónico;por esta razón no pueden calentarse, ya que floculan, aunque tengan un pH y una composición proteicanormal(anomalía 1lama.da “deUtrecht”). El remedio para este inconveniente es el citrato sódico, añadido a laleche inestable o inyectado al animal. Durante la concentración de la leche puede llegarse a los niveles críticos; por esta causa, la leche flocula a las temperaturas de tratamiento. El “balance” mineral Ca + Mg yfosfato citrato, influye sobrelaestabilidaddelacaseínanativa. Es un punto muy importante sobre el cual tendremos ocasión de insistir. En la fase no gelificada de la leche congelada también existe una concentración elevada desales; ya hemosseñalado esta causa de inestabilidad en el capítulo IV. A concentraciones relativamente débiles (hacia 0,2 M), el cloruro sódicodestruyelas micelas y precipitaparciaJmentelacaseína, sin fraccionamiento, a la temperatura ordinaria.

+

3. Eldescenso de latemperatura disminuye laestabilidadde las micelas; el enlace de la caseína p es el más frágil.

119

PRÓTIDOS

Figura 20. - Floculación de la caseína nativa, e n f u n c i h de las condiciones de calentamientode Za leche (leche devaca fresca y normal, valores medios)

4.

Descenso del pH. Acción de los ácidos

La acidificación de la leche provoca la destrucción de las micelas sin fraccionar la caseína, cuya precipitación es total hacia pH 4,7. El fosfocaseinatoexperimentaunadegradacióndoble,conmigración progresiva de! calcio coloidal hacia l a solución. La caseína isoeléctrica está completamente exenta de calcio, y no contiene más que fósforo proteico.Esta"desmineralización" es lacaracterísticaprincipalde la caseína precipitada por acidificación, en comparación con las sustancias precipitadas por el cuajo.

1. caseinato-Ca (insoluble) láctico) (ácido(coloidal) 2. (I'O,),Ca, (coloidal)

+ 2 CH,-CHOH-COOH

+ 2 CH,"CHOH"COOH

= caseína

+ (CH,-CHOH--.C00)2

Ca

(sollrble) = (CH,-CHOH--COO),Ca

+ (P04),CaH, (fosfato

monocálcico soluble)

Si la acidificación se desarrolla progresivamente en el medio, se forma un coágulo homogéneo a causa de la fermentación láctica. El mismo resultado puede también obtenerse por vía química, mediante la hidrolisis lenta de cuerpos de tipo láctico.

120


Los efectos de la acidez y del calor se suman. La floculación de la caseínatienelugara un pH tanto más elevado cuanto más alta es la temperatura. A las temperaturas de esterilización, es suficiente un descenso del pH de algunas décimas de gradopara que laleche flocule (ha.cia pH 6,4). Por el contrario, a baja temperatura, entre O y 5 O , la floculación no seproduce. En efecto,siala leche refrigeradaseañadeácido clorhídricoconcentradoencantidadsuficientepararebajar el pH a 4,5, la leche nose coagula: se observasolamente un aumento de viscosidad; s i la temperatura se eleva a 200, la floculación se produce sindemora.Estapropiedadeslabasedeunnuevoprocedimiento para la fabricación de cuajadas ácidas, como el “Cottage cheese”, en los Estados Unidos. Llegamos aquí a la nociónde unconcepto muy importante, lo que puede llamarse “punto isoeléctrico aparente” de la caseína nativa, que en su medio natural varia considerablemente en función de la temperatura. 5. Acción de las enzimasproteolíticas

No se trata aquí de modificaciones físico-químicas, sino que interviene una degradación de la propia proteína, que tiene como consecuencia la coagulación (sin cambio del pH) y, en la mayor parte de los casos, la destrucción de las micelas. En los apartados siguientes estudiaremos especialmente la acción delcuajo, ya quees labasedelafabricacióndelqueso;perola pepsina y las proteasas bacterianas tienen también un interés práctico, que señalaremos en su lugar. XVI.

- EL CUAJO Y

SU ACCION SOBRE LA CASEINA

A ) Laenzima

1. El cuajo es una enzima proteolítica secretada por el estómago de los rumiantes jóvenes, bajounaforma inactiva,el “pro-cuajo”, que se transforma en cuajo por un fenómeno autocatalítico de activación; acelerado por los iones H f , como en el caso del pepsinógeno. En el curso de la activación, los péptidos ricos en tirosina que forman la parte N-terminal, se separan de la pro-enzima, y el punto isoeléctrico desciendede 5,O (pro-enzima) a 4,7 (enzima). La activación es casiinstantáneaa pH 2,O. Elestudioelectroforéticohapuestode manifiesto la existencia de dos componentes del “pro-cuajo”: A y B. Tras su activación, el cuajo contiene los dos componentes A y B, más un tercero C, cuyo origen no se conoce. Estos tres componentes no se diferencian, en el estado de los conocimientos actuales, más que por su actividad coagulante específica: la más alta en A y la más débil en C. 2. El cuajo se segrega en el cuarto compartimiento del estómago de los rumiantes, el abomazo, vulgarmente llamado “cuajar”. General-

PR6TIDOS

121

mente se admite que la secreción se detiene en el momento del des-. tete,cuandoseincorporanalimentossólidosalaración;entonces se reemplaza por la pepsina. Sin embargo, la iniciación de la secreción del cuajo no depende de la alimentación, ya que el estómago del feto lo contiene mucho antes del nacimiento; además, la secreción no parece estar estimulada por la alimentación láctea. 3. El extracto bruto de los cuajares puede purificarse por precipitacionessucesivasmedianteclorurosódicosaturado; se llega de esta manera, a obtener un cuajo puro cristalizado. La figura 21 muestra los cristales cúbicos del cuajo. El ,cuajopuro es unaholoproteína,desprovistademetal,que contiene el 15 % de nitrógeno; su peso molecular se acerca a 40.000. La composición del cuajo en aminoácidos es netamente diferente a la de la pepsina, como lo son igualmente el pH cjptimo de su actividad proteolítica (cuajo 3,8 a 4,O y pepsina 1,8 a 2,0), y el pH límite de la actividad coagulante (cuajo 7,3-7,s; pepsina 6,6-6,7).

Figura 21. - Microfotografía de cristales de cuajo (Foto C. ALAS)

El cuajo es muy sensible a lasvariacionesdelpH. No llega a coagularlalecheligeramentealcalina(haciapH 7,4) y seinactiva irreversiblemente a pH 8,O (mientras que laproenzima resiste pH más elevados). El cuajo conserva s u actividad proteolítica en medio ácido, pero por debajo de pH 4,8 es poco estable.

122


Más adelante estudiaremos la reacción específica del cuajo sobre la caseína x. En otros casos, el cuajo tiene una actividad proteolítica másreducida,querecuerdaladelapepsina y no seobservamás que con dosis de cuajo relativamente elevadas. Nota. - Enfrancés y enespañolseempleahabitualmenteun solo nombre para designar la enzima pura y los preparados comercialesimpuros, “Presure” y “Cuajo”, respectivamente (en inglés se designan por “Rennin“ y Rennet”, en alemán “Chymosin” y “Lab”). En el capítulo XXI, dedicado al queso, expondremos los problemasprácticosreferentesalcuajo:mododeextracción,medida del tiempo de coagulación, etcétera.

B) Acci6n del

cuajo sobre la caseins

Desde las investigaciones de HAMMARSTEN(1812) se sabe que la coagulacióndelalechepor el cuajo,tal como ocurreenquesería, es consecuencia deuna reacción proteolítica limitada, donde la caseína constituye el substrato. El lactosuero separado de la cuajada contiene una sustancia soluble nueva, denominada “proteosa de Hammarsten”querepresentaalrededordel 6 % de la caseínaoriginal. La reacción se representa habitualmente de la siguiente manera:

+ cuajo fosfocaseinato d e Ca (“ soluble ”)

-

fosfo-paracaseinato de Ca (insoluble : cuajada)

f

proteosa (soluble)

La caseínamodificadase ha denominado“paracaseína”, y se distingue de la caseína entera por su insolubilidad en presencia de pequeñascantidadesde calcio. La figura 22 ponedemanifiestola gran diferencia de sensibilidad a los iones calcio de las dos proteínas. Hasta que pudo estudiarse la acción del cuajo sobre los componentesdelacaseínaentera,nosehabíanobservadodiferencias notables, desde el punto de vista de su composición química, entre laproteínaoriginal y laproteínamodificada;peroactualmenteha podido comprobarse que el complejo fosfo-paracaseinato de cal lleva unacargamineralmásfuertequeelcomplejooriginal;sobreeste últimosefijan, a la vez, calcio y fósforosolubleen el curso de l a coagulación de la leche. Sisehacereaccionarelcuajosobreunasolucióndecaseinato sódico a pH 6,7, la paracaseína formada permanece en solución. No hay floculación en ausencia de calcio o de otro ion bivalente. La proteasadeHammarstennoesunasustanciahomogénea; contiene las sustancias no proteicas que resultan de dos reacciones:

1. La reacción “primaria” específica, cuyo sustrato es la caseína x. 2. La reacción proteolítica general, no específica (corresponde a la proteolisis lenta de la caseína, que se ha llamado “fase terciaria”).

123

PRÓTIDOS

Las características esenciales de estas reacciones se resumen en el cuadro 16. E s preciso resaltar el hecho de que la reacción específica se manifiesta a una elevada velocidad, con una proporción de enzima extremadamente pequeña.

d

o

0,o1

8 Figura 22.-Solubilidadde

-

0,02

0,03

0,04

0,05

0.06

moles CaCI, por litro

la caseínaentera

y de la paracaseínaenpresencia

de calcio

(Según Hs. NITSCHMANN y W. LEHMANN)

Se puede seguir el curso de estas reacciones, mediante la determinación del nitrógeno no proteico, o (N.P.N.),, soluble en 2 y 12 % deácidotricloroacético (TCA). La figura 23 presentalascurvasde proteolisis obtenidas con la caseína entera de 'vaca como substrato. Con el 12 % de TCA, la reacción primaria se manifiesta sola y se traduce en una curva de aspecto característico; la velocidad es máxima al principio y a continuación va disminuyendo y se vuelve prácticamente nula; entonces se alcanza un valor final de la proporción de nitrógeno no proteico;estevalorcorrespondealasolubilización de un 1,5 % del nitrógeno de la caseína, en el caso de la leche o en el de soluciones de caseína de vaca, en la que la concentración es del mismo orden que la de la leche. Si se añade una nueva cantidad de cuajo a la mezcla en reacción, no hay más. formacibn de nitrógeno no-proteico.Enpresenciadecalcio y auna temperatura favorable,

124

LEC

CIENCIA LA DE

HE

la coagulación sobreviene tras un tiempo cuya duración corresponde aproximadamente al tlrmino de la reacción, mientras que el NPN-12 p. 100 no aumenta o lo hace muy poco. CUADRO 16

Actividad del cuajo Reacciónprimaria

Reacciónproteolítica general

I;

Caseína X Un soloenlace,pro. bablementedeltipo éster

Xversasproteínas Varios enlacespeptídicos (especificidad comparable a la de la pepsina) Velocidad de la. reac-1 Muy rápida, proteoli- Lenta, continúa más allá sis limitada, termi. delacoagulación de ción a pH 6,7 (con nadaantesde la la leche 0,3 pg/c.c.decuajo coagulación de la cristalizado) leche Solubilidaddela parte no proteica en: - 12 Y O deácido triSoluble Insoluble cloroacético - 2 VO deácido triSoluble Soluble cloroacético Varios péptidos, sin glú Composición de la par- Un sólocomponent6 rico en glúcidos: cidos te no proteica “casseinoglicopépti do” 1/50 a 11200 1/10.000 a 1/100.000 Relación enzima-substrato enlos estudios bioquímkos

Substrato Enlacesrotos

i

La reacción específica del cuajo es una reacción deproteolisis limitada, con cierto parecido a las reacciones de activación de las proenzimas (pepsinógeno, tripsinógeno, etc.); presenta una gran similitud con la reacción delatrombinasobre el fibrinógeno,quees responsable de la coagulación de la sangre; en esta última reacción se liberan dos “fibrinopéptidos”. Las dos reacciones aparecen en la curva de proteolisis con el 2 % de T.C.A. La segunda parte es uca recta cuya pendiente es proporcional a la concentración de la enzima; refleja el curso de la reacción de proteolisis general. Esta reacción se producetodavía a pH 2,O; mientrasquela reacción primariaesinhibida;deestamanerase pueden disociar las dos reacciones. Con la leche como substrato se obtienen las mismas curvas que con la caseína entera, excepto para el N P N natural de la leche (apart. XXI).

125

PR6TIDOS

La caseína entera de cabra se comporta como la de vaca; por el contrario, la de oveja da dos veces más NPN soluble en el 12 % de TCA, en las mismas condiciones. La caseína humanasecomporta de una manera irregular: de cinco muestras estudiadas, solamente en dos se consiguió la liberación del NPN, bajo la acción del cuajo.

TCA

2%

2 .3: V

TCA 12%

O

60

I 20

WO

Minutos

Figura 23 Liberacióndelnitrógeno no proteico ( N P N ) durantelaaccióndelcuajocristalizado (0,3 pg/c.c.) sobre la caseínaenteradevaca (3%), a 2 9 y con pH 6,7 (1) 0,4 pgde cuajo/c.c. (2) 1,6 pg de cuajo/c.c. (3) 4,O pg de cuajo/c.c. (Según C. ALAS)

Los métodos de valoración usuales para determinar elnúmero de grupos ácidos o básicos aparecidos, no permiten seguir la reacción primaria. Por el contrario, el método de titulaciónapHconstante con el empleo de un pH-patrón de gran sensibilidad (“pH-stat”) permitelamedida del número de protones H + liberados,correspondientes a los grupos ionizables aparecidos tras la ruptura de enlaces en la molécula del substrato; se obtienen de esta manera curvas paralelas a las curvas del NPN.

Nota. - La pepsina da una curva de proteolisis semejante a la del cuajo; con otras proteasas, la reacción primaria apenas es visible, ya que la reacción general es mucho más intensa.

126

LA CIENCIA DE

LECHE

XVII. - ACCIONDELCUAJO SOBRE LA CASEINAKAPPA. EL CASEINO-GLICOPEPTIDO A)

El sustrato específico Si se hace rea.ccionar el cuajo sobre los tres principales componentes de la caseína entera de vaca, se comprueba que sólo la case’na x da lugaralaformación de sustanciasnitrogenadasnoproteicas solublesen el 12% de ácidotricloroacético. Las caseínas a s y @ no experimentan l a reacción primaria. Segím puede verse en las curvas de la figura 24 (lacaseína a contiene las fracciones a s y x), l a caseína x da unas cinco veces más NPN que la caseina entera de que procede. Por lo tanto, la caseína x es el sustrato específico de la enzima en la reacción primaria,queprecedesiempre ala coagulación dela caseína entera (en presenciadel calcio). Pero posee otra propiedad singular: la solución de caseína X pura (en ausencia de calcio) da un gel cuando se somete a la acción del cuajo; este gel se transforma en un precipitado fibrilar, por sinéresis. Esta propiedad es 4nhibida por las otras caseínas; en efecto, bastan pequeñas cantidades de caseína a s y caseína p para que la caseína X no precipite bajo la acción del cuajo. Nota. - La denominación “paracaseína” debe reservarse para la sustancia precipitada por el cuajo al actuar sobre la caseína X sola.

! f

rcI

60

90 4

Figura 24. -Liberación

120

minutos

del nitrógeno no-proteico, soluble en 12 % de ácido tricloroacético, a partir de diferentes fracciones de la caseína de vaca

127

PR6TIWS

B ) El caseineglicopCptido

El filtradotricloroacético (al 12 % de TCA) contieneunasola sustancia,denominadapor ALAE y JOLLEScaseino-glicopéptido,en razón de su composición. Esta sustancia representa alrededor del12 % de caseína X en peso seco; como la proporción de NPN no es más que deun 9 %, sededuceque el contenidoennitrógeno del caseinoglicopéptido es netamenteinferioral de lacaseína x original. El análisis químico revela, en efecto, la presencia de una parte glucídica enproporciónelevada, 23 a 28 % según las muestras, que contiene tres componentes: Oalactosa . . . . . N-acetilgalactosamina . Acido N-acetilneuramínico

. . .

. .

.

. . .

. . .

6,O a 7,4 % 6,s a 7,0 % 10 a 14 %

. .

.

Se trata por lo tanto de un mucopéptido que contiene una gran parte de los glúcidos de la caseína (de 75 a 100 % según los autores). De esta manera, la paracaseína insoluble apenas contendría glúcidos. El contenidodeaminoácidosen el caseino-glicopéptido es muy diferente del de la caseína original,como puede verse en el cuadro 17. Se comprueba la ausencia de aminoácidos sulfurados, aromáticos y básicos, salvo la lisina. Por el contrario, la proparción de los hidroxiaminoácidos es manifiestamente alta, más del 25 % de la parte peptíCUADRO 17 Contenido de aminoácidos\ en los caseíno-glicopéptidos % dela parte peptídica

+

r, relaciones moleculares

I Aminoácido I

I 1 I

ASP

Treo Ser Glu Pro Gli

Ala Val Ileu Leu Lis

Vaca Caseína entera y caseína X

8,15 16,l 9,8 19.8

4 9

Cabra

Caseína entera

Caseína entera

i

6 9 7 1 5 10 5

5

1 3

His

O

Fen,Arg,

O

Cis, Met,

Oveja

I

(Según P. JOLLESy CH. ALAIS)

10,7

O

12,o 72 8,7 03 4,95 1,3

O

7 O

10,6 11,5

10

5 5-6 0,5 3 1

O

-

6,05 2,05

3 1

O

O

128


dica. La gran solubilidad del caseíno-glicopéptido se deriva del considerable número de grupos hidroxilos de los glúcidos y de los hidroxiaminoácidos presentes. El cuadro 17 muestra igualmente que el caseíno-glicopéptido obtenido a partir de la caseína entera, tiene la misma parte peptídica que elqueprocededelacaseína X , lo que confirma su origen común. Los caseíno-glicopéptidosqueprocedendelascaseínasenterasde cabra y oveja son muy parecidos al anterior, salvo algunas diferenciasdecomposición,principalmentereferentesala glicina ehistidina; además, contienen un segundo ácido siálico, el ácido N-glicolilneuroamínico. El peso molecular del caseíno-glicopéptido de vaca es muy elevado para una sustancia tan soluble, alrededor de 8.000. Por otro lado, a pesar de su gran solubilidad en el agua, esta sustancia nodializable. es Tras la acción del cuajo, la parte que sobrenada separada del precipitadodeparacaseína X , contieneunasdos veces mássustancias solublesqueelfiltradotricloroacético;apesardeello,elcaseínoglicopéptido forma casi la totalidad de estas sustancias, del80 al 90 %, (en realidad, los péptidos menores que lo acompañan no proceden de la reacción enzimática). La solubiIidad del caseíno-glicopéptido en el ácido tricloroacético es limitada, y una parte precipita con la paracaseína.Entotal, el caseíno-glicopéptidorepresenta entreel 20 y el 22 % de la caseína x (en peso). El caseíno-glicopéptido tiene la misma secuencia C-terminal que la caseína x ; (Ser, Treo, Ala). Val-OH; por otra parte, la paracaseína x presentalaleucina y fenilalaninacomoaminoácidosC-terminales. Enfin,enningunadeestastressustancias ha podidoponersede manifiesto un aminoácido N-terminal. Estascaracterísticasestructurales(figura 18) implicanque el caseíno-glicopéptido se encuentre en el extremo de la molécula de caseína x que lleva el grupo “COOH, donde se encuentra la parte prostética glucídica, con el ácido siálico en posición terminal. Siseadmitelacomposicióndelacaseína X presentadaenel apartado XII, el elemento desprovisto de glúcido debe dar origen, tras laacción del cuajo,aun“caseíno-glicopéptido”.Probablemente es este último el que es insoluble en el ácido tricloroacético al 12 %.

C) Enlaces rotos por el cuajo El número de enlaces rotos en el curso de la reacción primaria es en verdad muy escaso dado el tamaño molecular de los productos formados y el hecho de que no se puede revelar un aumento de los grupos ácidos o básicos por los métodos volumétricos usuales. Por el método de va lo ración^ a pH constante (“pH-stat”) sólo se pone de manifiesto un grupo carboxílico por cada 55.000 g de caseína X ; el valor depK corresponde más a un enlace éster que aun enlace peptídico. El estudio de la acción reductora del hidroboruro de litio estaría también a favor de un enlace éster. Pero, recientemente, ha podido demostrarse que la paracaseínax está terminada por la fenilalanina (C-terminal) y el caseíno-glicopéptido por la metionina (N-ter-

129

PR~TIDOS

minal). Por lo tanto, es probable que el enlace roto por el cuajo en el cursode la reacción primaria, es un enlace peptídico Fen. Met., muy débil.

XVIII. - EL FENOMENO DE LA COAGULACION A)

Las dos fases de la acción delcuajo

Todos los trabajos científicos recientes apoyan la vieja hipótesis de la alteración enzimática realizada por el cuajo sobre un componente de lacaseínaoriginal,que actuaría cclmo coloide protector frente a los otros componentes. Tras esta alteración perdería sus propiedades protectoras y el conjunto precipitaría en presencia de calcio. BERRIDGE ha diferenciado dos fases sucesivas: a) Fase enzimática, o “reacción primaria”, en el curso de la cual el cuajo ataca a la caseína y solubiliza una pequeña pa.rte. El coeficiente de temperatura, Qlo, (aumento de la velocidad de reacción para una elevación de temperatura del 10%) se acerca a 3; la reacción no exige la presencia de calcio iónico, y a Oo se produce todavía a notable velocidad.

b ) Fase de coagulación o fase “secundaria”, que atacaa la mayor parte de las sustancias que proceden de la reacción primaria; posee uncoeficientede temperatura elevado; alrededorde 1,s porgrado, que es característico de las reacciones de desnaturalización. A temperaturasinferiores a 150, se vuelve extremadamentelenta(aparentemente, la leche ya no se cuaja) y se precisa la presencia de calcio iónico. La coagulación no se produce nunca sin la previa reacción enzimática. La complejidad del fenómeno de la coagulación de la leche es de todos conocida, y su explicación permanece oscura todavía. El esquema expuestocomprendeunaseriedetrans€ormaciones con posibilidad de superponerse entre sí; actualmente pueden concebirse dela siguiente manera: 1. Hidrolisisenzimáticalimitadadela seína x.

ca-

- reacción “primaria”

2. Modificaciónde las micelas y quizá degradacióndeéstas,seguidadeunareconstituciónde nuevas micelas, con la intervención del fosfato de calcio. 3.

Enlace de micelasyformación @lo.

del cob-fase“secundaria”

4. Sinéresis del coágulo.

5. Proteolisislentade la caseína. 5.

los componentesde

-fase“terciaria”

130


B ) Relación entre las dos fases

Diversas experiencias han demostrado que l a fase enzimática es indispensable para que llegue arealizarselafase de coagulación, y que ésta no exige la presencia de la enzima. La figura 25 esquema.tiza los resultados de una experiencia muy sencilla que pone de manifiesto la relación entre las dos fases. Se hace reaccionar el cuajo sobre l a leche a 2 O , con lo que sólo tiene lugar la fase primaria. A cada. toma para la valoración del nitrógeno no proteico liberado, se toma t a m b i h un pequeño volumen de leche que se lleva bruscamente a 400. Los trazos horizontales representan el tiempo de coagulación, que,seg6npuedeapreciarse,decreceparalelamente a.1 aumento del NPN y es prácticamente nula cuando la reacción primaria termina. Igualmentepuededeterminarse el aumento de la cantidadde caseína precipitable por el calcio, tras haber inactivado la enzima por medio del formo1 o por calenta.miento a 80-900. Se encuentra un paralelismo con la liberación de N.P.N.

Minutos

Figura 25. -Liberacióndenitrdgenonoproteico(NPN) a 2" y reducción del tiempo de coagulación a 4 0 , durante la acción del cuajo sobre la leche de vaca (NPN soluble en 12 Yo de ácido tricloroacitico) (Según CH. ALAIS)

C)

Substratodelacoagulación.Papel

del fosfato de calcio

Se puede observar lacoagulación bajo la acción del cuajo con tres tiposde substrato;pero solamente con uno se forma el gel característico. 1. La caseína X pura da un coágulo homogéneo, pero frágil, que por agitación se transforma rápidamente en un precipitado fibroso.

PRÓTIDOS

131

El precipitado de paraca,seína x se disuelve en la urea 6 M. Se trata probablemente de un polímero cuyas unidades están reunidas mediante enlaces secundarios, como los enlaces hidrogenados.

2. El caseinato de calcio, obtenido a partir de la caseína entera, flocula pero no da gel.

3. Tal como existe en la leche, el complejo fosfo-caseinato de cakio, forma un gel que ocupa todo el volumen inicial. Este gel es bastante estable; se retrae lentamente (sinéresis) a pH 6,7 y a la temperatura ordinaria. La formación del gel ca.racterístico depende de la presencia de la caseína X, del calcio iónico y del fosfato de calcio coloidal. La finalidad esencial de este último fue descubierta por PYNE. La sensibilidad del paracaseinato a los iones de calcio, depende de la cantidad de fosfato presente. El tiempo de coagulación para una concentración dada en iones calcio, así como lacantidadde iones cálcicos necesaria para obtener la coagulación en un tiempo determinado, son inversamente proporcionales al contenido en fosfato cálcico. Los caseinatos a y P de calcio fijan muy poco fosfato cálcico: por el contrario,la caseína X puedesecuestrarcantidadesimportantes. El complejo formado a partir de la caseína X da un gel, bajo la acción del cuajo, cuya velocidad de formación es tanto mayor, y la consistencia tanto másfirme,cuantomás elevada sea laproporción de fosfato. D) Papel de la caseína X La caseína x , que sólo experimenta la reacción primaria, es por tanto el “coloide protector” implicado en la teoría precedente, y tiene, con toda seguridad, un papel central en el fe:nómeno de la coagulación. El cuajo separa el caseíno-glicopéptido, cuya composición es muy especial. De estaseparaciónpuedendeducirsevarias consecuencias.

1. Liberación de grupos que permiten el establecimiento de uniones intermoleculares y la formación de polímeros. Puede suponerse la presencia de enlaces hidrogenados, como en el caso de la fibrina de lasangre (tras la acción delatrombinasobre el fibrinógeno, los grupos “OH delatirosinaseríanliberadossobreelmonómerode fibrina y se establecerían uniones gracias a un grupo polar de otro monómero); el precipitado fibroso de paracaseína X podría formarse de esta manera. Pero también puede concebirse la posibilidad de que otras partes se vuelvan accesibles a los iones c;ilcico y fosfórico. 2. Modificación profunda de laspropiedades físico-químicas de la caseína X exenta de una parte muy hidrófila, de lo que resulta una disminución de la solubilidad por descenso delahidratacióndela proteína residual. Por otro lado, al principio de la reacción del cuajo, se comprueba una brusca disminución de la viscosidad de las soluciones de caseína entera.Otra modificación en relación con laque antecede,esla disminución delas cargas. De estamaneraquedan afectados dos factores de estabilidad de la suspensión.

3 . Modificación de la formadela molkcula como consecuencia de la rigidez molecu1a.r.Según WAUGH,la caseína sería la molkcula más rígida y, en las interacciones, obligaría a los otros componentes a adoptar una conformaciónfavorable. Se sabeque el ácido siálico es la causa de la rigidez molecular de las muco-proteínas, pero solamente la caseína r. contiene este glúcido ácido y el cuajo 10 separa; por lo tanto, puede suponerse que tiene un papel relacionado con el poder estabilizador, pero no es &te el ímico elemento que interviene, ya que, si se le elimina de l a case na X, se conser1.a una gran parte del poder estabilizador. El cuajo no separa nxis que este cuerpo, y se ignora todavía siunaparte o la Totalidaddel caseíno-glicopkptido esresponsable del poderestabilizador,cuando se elimina la pa.racaseína. La participacidn de las caseinas as y (3 en l a fase secundaria, parece ser pasiva.

XIX. - LACOAGULACION A)

El cambiode

PROPIAMENTE DICHA

estado

La leche adicionada de cuajo a temperatura media (entre 20 y 40°) y abandonada a sí misma, se transforma en un gel homogéneo al cabo de un tiempo Tc, cuya estimación precisa es difícil; el coágulo ocupa el mismo volumen inicial. Si se observa una fina pelicula de esta leche concuajo deslizándose por una. pared, se comprobará la aparición de flóculos, tras un tiempo Tf. El tiempo Tf es más fácil de medir y más corto que el tiempo Tc. Si se suprime toda agitación, los flóculos se sueldan y forman un coágulo homogéneo. La floculación, o la coagulacibn, parece que surgen bruscamente. De hecho,se trata de dos puntosfijadosarbitra.riamente segím la agudeza de los sentidos. Las medidas físicas demuestran que el fenómenoes progresivo. Las curvasenfunción del tiempo transcurrido despuks de la adición del cuajo, trazadas con los valores de visc0sida.d. difusiónde la luz yturbidezencapa muy fina, no muestranuna modificación brusca que pueda corresponder a un cambio de estado. Estas curva.s presentan, tras l a adición del cuajo, una parte aproximadamente horizontal que corresponde a la reacción primaria, a continuación viene una parte de pendiente fuerte en la que se produce la floculación visible. La medición de la viscosidad acusa, unabrusca y brevecaída después de la adición del cuajo, que refleja los cambios producidos en el volumen y forma de las cadenas moleculares englobadas después de la reacción primaria., y que resulta de la descarga de las moléculas (efecto visco-eléctrico, según SCOTT-BLAIT); la reducción de la viscosidadpuedeobtenersetambiénporadiciónde caseíno-glicopéptido. El examen al microscopioelectrónicodemuestra que enlaprimera fase de la coagulación no hay deforma.ción o disolución de las micelas esféricas de la caseína nativa previamente existente. Las micelas se unenmediante fibrillas demanerairregular y después se

PR~TIDOS

133

formancadenas y masas con vacuolas que tienen suero(figura 26) paraconstituir finalmenteunared o reticula de tres dimensiones. Otras técnicas microscópicas hanpermitidoobservar igualmente esta red.

a)

Leche de vaca + cuajo antes de coagulación ( x 8.ooO)

!S

b ) Leche de vaca + cuajo en el momento d.e la coagulación ( x 8.ooO)

Figura 26. -La coagulaciónobservada al microscopio electrónico (Fotografíasde H. HOSTETTLER y K. I M H O F )

c ) Leche de vaca, coágulo ácido fresco ( x 5.000)

Nota. - La coagulación por acidificación s'e produce de manera muy diferente. La estructura micelarsedestruye; si se dispersa el coágulo en un líquido, no se encuentran micelas esféricas: mientras que éstas se observan cuando se dispersa elcoágulo formadopor el cuajo.


134 B)

Sinéresis

El coágulo fresco homogéneo representa un estado metaestable. La sinéresis eslaretracción del retículoregularformadoporlas proteínascoaguladas,que engloban los glóbulos grasos y el suero; esteúltimosesepara con más o menosrapidez, según los fa.ctores que intervengan(principalmentecambiosdetemperatura, acciones mecánicas y acidificación). C) Factoresqueinfluyen

en la coagulación de la leche

Son numerosos y complejos. Probablemente en este fenómeno es donde mejor se manifiestan las acciones mutuas y depencias internas que tienen lugar en la leche.

1. Dimensionesde las micelas. Existe una relación entre las dimensiones de las micelas y el tiempo de coagulación; cuanto más pequeño sea el diámetro medio, más largo será el tiempo de coagulación. Esta observación apoya la posibilidad de una acción de superficie del cuajo. En algunas leches de coagulación difícil, el diámetro medio de las micelas es más pequeño que en las leches de coagula.ción normal.

2. Calcio. Todas lascausas de disminución del contenido de calcio iónico tienen como consecuencia el retardar o impedir la coagulación. Algunas leches que proceden de animalessanos,sonpornaturaleza,pobres en calcio. El tiempo de coagulación es,aproximadamente, inversamente proporcional a la relación Ca/N de la leche. En las leches “lentas”, esta relación suele ser inferior a 0,20; en las leches normales, cercana a 0,23, y en las “rápidas” superior a 0,24. La coagulación no se presenta en la leche fuertemente calentada o tratada con un reactivo que precipite el calcio o forme complejos. La adición de cloruro de calcio devuelve la aptitud para la coagulación. El cloruro de calcio no actúa más que por la elevación del contenido en iones Ca++, y provoca un descenso del pH que puede llegar a 0,8 unidades,probablementedebidoauncambiode iones H + y Ca++sobrelaproteína,queactúa como unaresinacambiadora. Cua.ndo se añade cloruro de calcio a la leche, el tiempo de coagulación disminuye hasta cierto límite, más allá del cual una cantidad mayor provoca, por el contrario, un ligero aumento. 3. Calentamientoprevio d e laleche.

Es el factormásimportante y en elque los efectos son más complejos. Ha sido muy estudiado, por su relación con el uso de la pasterización de la leche en quesería. La leche calentada coagula más lentamente que la leche cruda, y el coágulo obtenido es menos firme.

135

PRdTIDOS

Las causas de la reducción de la aptitud para la coagulación son las siguientes: a ) Reducción de la forma ionikaada del calcio y de la forma soluble de los fosfatos y citratos. b) Disminución del diámetromediodelas micelas de fosfocaseinato, como se ha demostrado por el estudio de la sedimentación mediante la técnica de ultracentrifugación. c ) Modifica.ción delasproteínassolubles.Esprobableque el depósito de proteínasdesnaturalizadassobrelasmicelasdecaseína tenga por consecuencia una acción protectora.Perorecientemente se ha demostrado que la caseína X forma un complejo con la 0-lactoglobulina durante el calentamiento (capítulo 1x1)y que éste es menos sensible a la acción del cuajo que la caseína x original. Es preciso observar que los efectos del ca:lentamiento son poco acusados cuando la temperatura no rebasa la de pasterización, de la que se hablará más adelante. Es preciso igualmente hacer notar que laduracióndelaconservacióndela leche, adiferentestemperaturas,antes o despuésdelapasterización,tieneinfluencia sobre la coagulación. Estos son los puntos importantes en la práctica, que se discutirán en el capítulo XXI. 4.

Fosfato

de calciocoloidal.

Hemosvistola influencia quetienesobreladuraciónde la coagulación y sobrela consistencia del coágulo. El contenido de laleche enfosfato coloidal puedevariarnotablemente,según los individuos; expresado en (PO,),Ca, por 100 de caseína, puede variar de 4,4 en las leches “lentas” a 4,9 en las leches de coagulación normal y hasta 6 en las leches “rápidas”.

5. Temperatura. Hemosvistoque la coagulación esextremadamentelentapor debajo de 20”; cuando la temperatura se eleva, el tiempode coagulacióndisminuye;esmínimohacialos 40-42O; encuantoaumenta, lareaccióndeinactivación de la enzima se vuelve cada vez más importante y contrarresta el aumento de la velocidad de la reacción de coagulación. Con la leche de vaca normal,secompruebanlassiguientes variaciones medias: Temperatura 250 Númer6 proporcional1,15 1,4 1,7

300

350

400 1

4 50 1,11

500 2,o

6. Reaccióniónica - Acidez. Más allá de pH 7,5, la coagulación no se produce a causa de la inactivación de la enzima. Eldescensodel pH provoca unacortamientodeladuracióndela coagulación; por ejemplo, una leche que coagula en 200 segundosa pH norma.16,7, coagularáen 50 segundosa pH 6,l y en 30 segundosa pH 5,7.La acidez hacepasar

136


cada vez más calcio a la forma iónica. Sinembargo,cuando el pH tiende hacia el punto isoelkctrico, l a leche no coagula normalmente con el cuajo a causa de la degmdación del fosfato tricálcico ligado a la caseína en el estado coloidal. Ahora bien, este cuerpo es necesario para la formación del gel característico. 7. Concentración del cuajo.

La “regla de Storch y Segelke”, dice que el tiempo de coagulación T es inversamente proporcional a la cantidad de enzima E: T

K-

1

E Esta reglaes solamente válida dentro de unos estrechos límites de temperatura, alrededor de 3S0, para la leche normal y para concentracionesde enzima. capaces de provocar la coagulación entre unos 3 y 30 minutos. Para las leches “lentas”, no se encuentra ninguna proporcionalidad. La ecuación de Holter es más exacta, ya que hace intervenir el tiempotcorrespondiente a laseparación entre el final de la fa.se enzimática y el punto de coagulación: 1 T = K - + t

E A 350 tse vuelve muy débil; T representaaproximadamente el final de la reacción primaria. Porencimade 400 la ecuación no es válida, tse vuelvenegativo. D ) Leches de coagulación defectuosa Pertenecen a dos tipos. 1. Leches producidasporanimalesen quela mamaestá afectada por una infección microbiana; su contenido en caseína es bajo y el de proteínas del lactosuero es elevado; su pH es superior al de la leche delas vacassanas. 2, Leches producidas por animalessanos.Secaracterizanprincipalmente por las deficiencias minerales señaladas más arriba y por el reducido diámetro medio de las partículas.

Es probable que, independientemente de las causas precedentes, la misma composición de la caseína intervenga en la aptitud para la coagulación, tal vez a causa de diferencias en la proporción del componente X . Se sabe que la proporción de los componentes @ y y de la caseína varíabajo diferentes influencias: razadelas vacas, estado de la lactación, etcétera. Un punto importante es que la afinidad de las partículas de caseína nativa por el agua es mayor en las leches “lentas” que en las leches de coagulación normal.Ocurre lo mismo paralacuajada

137

PRÓTIWS

obtenida con el cuajo,esmáshúmeda con las leches "lentas", lo que es importante en quesería. Por lo ta.nto, esta propiedad depende de la misma proteína. Un hecho notablees la existencia de diferencias considerables entrela leche procedentedecadacuarterón (de lamamade una misma vaca. Hemosencontrado, por ejemplo,que laleche deun cuarterónanterior izquierdo no coagulaba en treshoras,mientras que la leche de los otros tres coagulaba al final de untiempoque representa de 1,5 a 2 veces el tiempo de coagulación de una leche de mezcla (15 minutos). Nota. - En el capítulo XXI, se volverá a insistir sobre los aspectos técnicos de la coagulación de la leche.

XX. - PROTEINAS DEL SUERO A)

(Proteínas solubles)

Proporción y clasificación

Las proteínas del lactosuero forman una fracción muy compleja. Son las sustancias no dializables contenidas en el "suero isoeléctrico" (obtenido tras la precipitación de la caseína a pH 4,7) y en el "suero de la cuajada" (aunque éste contienetambién caseíno-glicopéptido). Si se exceptúa una parte de las glicoproteínas, las proteínas del lactosuero precipitan en su casi totalidad con el ácido tricloroacético al 12 %.

GruDo

CUADRO 18 Proteinas del lactosuero

<

Calor (100")

I-

" I

"

Proteosa -~ Dep t ona (PP) .................... Globulinas (G) ...... Albúminas (A) ........

i

no precipitadas

insol. sol. I

"

G G

PP

A PP A A

PP

13,O 4,6 19.7 8,6 43,7 4,7 5,7

{ 21 euglobulina seudoglobulina

- 1,7 - 2,4 -2,8 3 4 a-lactoalbúmina - 3,6 - 4,5 5 6 (3-lactoglobulina - 4,9 - 6,5 7 seroalbúmina "73

8 I

sanguíneo sanguíneo sanguíneo ( ? ) mamario sanguíneo (?) mamario sanguíneo sanguíneo ( ? )

I

I

(1) Según LARSONy ROLLERI;movilidad a pH 8,6, fuerzaiónica 0,l.

138


IO

*In

-I

I

PRÓTIDOS

139

Estasproteínasrepresentanun 17 % delasmateriasnitrogenadas de la leche de vaca (cuadro 12); una proporción semejante se encuentra en la leche de otros rumiantes; por e:\ contrario, es mucho más elevada en la leche de los mamíferos mono,gástricos (en la leche humana, se acerca al 50 %>. Estas sustancias pueden clasificarse en tres grupos heterogéneos según su solubilidad, o bien en ocho componenteselectroforéticos. El cuadro 18 muestra las proporciones y principales propiedades de estas proteínas. El método rápido de ASCHAFFENBURG y DREWRY,(párrafo XXII), apropiado para la determinación de todas las fracciones proteicas de la leche, da proporciones un poco diferentes, con é1 se han obtenido los datos del cuadro 19, que muestran las variaciones en las leches normales y anormales de vaca. El descenso de la proporción de f3-lactoglobulina (laproteínamásimportante del suero, que sintetiza la glándula mamaria) en las leches anormales, no procede deuna disminución delabiosíntesis,sino del aumentodela filtración de 1a.s proteínas de la sangre. En el calostro hay una proporciónconsiderablede globulinas, loque explica suspropiedades (véase más adelante). La leche de vacas viejas se enriquece en globulinas y se empobrece en (3-lactoglobulina.

B) Propiedades generales Las proteosas-peptonassonlasúnicasque no se desnaturalizan por el calor(hacia los 1000).Los otroscomponentes, o sea, del 80 al 90% del conjunto,precipitanenellactosuerocalentado.Enlas leches ricas en caseína, como lade vaca, noseobserva floculación visible, ya quesemanifiesta un efectoestabilizador, como consecuencia deinteracciones entre lasproteínas solubles y lacaseína; pero si la leche calentada se acidifica a pH 4,68,las proteínas desnaturalizadasprecipitan con la caseína entera;ocurre lo mismo sila leche se coagula con el cuajo. El lactosuero se empobrece en proteínas,enrazóndirecta con el gradodedesnaturalización. Las proteínas del lactosuero son ricas en cistina; corrigen así la deficiencia enlascaseínasdeeste aminoácido. Elalto valor nutritivo de las proteínas del lactosuero no se aprovecha suficientemente, ya que en la práctica siguen el poco noble destino de la lactosa en ciertas transformaciones industriales (caps. IV y XXII). C ) La f3-Iactoglobulina

Es la principal proteína del lactosuero; constituye alrededor de la mitad de esta parte. Existen probablemente tres variantes genéticas, A, B y C; pero no se conocen bien más que las dos primeras. El cuadro 13 revela las mínimas diferencias de composición que existen entre estas dos variantes; la del tipo A posee dos restos suplementarios de ácidoaspártico, lo que explica su mayor movilidad enla electroforesis;las otras diferenciasseencuentranenelnúmero de restos de valina, glicina y alanina. El peso molecular y los extremos de la cadena son los mismos. La unidad molecular tiene un peso de


140

17.500, pero este monómero no se puede aislarmásque en medio ácido o alcalino; a pH neutro, en la leche, seencuentra el dímero, muy poco disociado, que representa la molécula nativa. La variante A forma un octámero entre pH 3 5 y 5,2. A latemperaturaordinaria, laP-lactoglobulina de la leche no parece ligarse a otras fracciones proteicas; por el contrario, durante el calentamiento forma un complejo con la caseína X . Este complejo esmásestableque sus componentesseparados; elenlace se hace por un puente disulfurado. Esta sustanciase conoce bien, se trata de un substrato común para los trabajos enzimáticos, experiencia.s de desnaturalización, etc. Se une fácilmente a los ácidos grasos (lipoproteinas). LaP-lactoglobulinaesel principalportador de grupossulfhídrilos, que se modifican o separan en el curso de la desnaturalización y queintervienen en la formxión del “sabor a cocido”de laleche calentada. Se la prepara fácilmente en estado cristalino con un rendimiento apreciable: 1,8 g/litro delecheSela obtienea partir del filtradoa pH 4,6 (separación de la caseína.), quese lleva a la semisaturacih con sulfato ambnico (separaci6n de las globulinas verdaderas), enel nuevo filtrado se precipita l a P-lactoglobulina saturando con esta, misma sal; el precipitado se redisuelve en agua, y tras una larga diálisis a pH 5,2 se forman los cristales. En presencia, de pequeñas cantidades de una sal neutra (NaCl) se obtiene una solución de 0-lactoglobulina.

N o f a .- Es preciso evitar la confusión entre esta proteína y las globulinas típims (más abajo), en razGn de su nombre. D)

Albúminas

La leche contiene por lo menos dos albúminas que tiene poca semejanza entre sí, a pesar de precipitar conjuntamente y de ser ambas holoproteínas. 1. a-lactoalhtimilza. Comola0-globulina, esuncomponente origina.1 de la leche sintetizado por la glándula mamaria, pero dos veces menos abundante (en lalechede vaca) que aquella. Seconocen dos formas genéticas, quenohan podido hallarse en la leche de vaca. Esta proteína se caracteriza por su ba.jo peso molecular, 17.000, y su contenido muy elevadoen triptófano, 7,2 ?h (cuadro 13). Su estructura sólo seconoce parcialmente. Se extrae de la fracción “albúmina” mediante repetidas precipitaciones a pH 4,O. Crista.liza fácilmente en presencia desulfato amónico.

2. Sero-albúmina. Esta fracciónparece ser idénticaa la albúmina del suero sanguíneo: el mismo peso molecular (69.000), la misma movilidad electroforética e iguales propieda.des inmunológicas

141

PR~TIDOS

E ) Globulinasinmunes.Transmisión

de lainmunidad

La leche contiene dos globulinas que presentan grandes analogías con las gamma-globulinas del suero sanguíneo. Su peso molecular es cercano a 180.000; contienen una pa.rte prostéthca glucídica y poseen las destaca.das propiedades inmunológicas de las gamma-globulinas, querepresentanunareunióndeanticuerpos.Sonlasmayores moléculas que se encuentran en la leche, y, entre las proteínas, son las nenos cargadas y las máslentasen los exámenes electroforéticos. ?orotraparte, las globulinasson las primerasendesnaturalizarse durante el calentamiento de la leche (ca.p. IX). La leche perfectacontiene muy poca cantidaddeestas globulinas; un promedio de 0,6 g/1 en la leche de vaca, o sea, escasamente el 2 ?h de las proteínas totales. Por el contraxio, enel calostro, abundan, (hasta 12 g/1 el primer día) con objeto de asegurar la transmisi6n de la inmunidad de la madre al animal joven, ya que en numerosas especies, el reciCn nacido no posee globulinas anticuerpos. Se ha demostrado, por ejemplo, que el paso de aglutininas de Brucella abortus de la vaca a su cría, se hace por intermedio del calostro maternal. En l a especie humana la ba.rrera placentaria no parece ser infranqueable, y la transmisión de la inmunid,ad podría hacerse por las dos vías, calostral y placentaria. En la fracción globulina de la leche se en’cuentra igualmente un inhibidordelatripsina,quetal vez a.ctúe en !a transmisióndela inmunidad, impidiendo la hidrólisis de las globulinas-anticuerpos por las proteasas intestinaIes. Elorigensanguíneodelasglobulinasinmunizantesdelaleche, era un hecho generalmente admitido hasta estos últimos años, pero recientemente se ha emitido la hipótesis de que la glándula mamaria puede sintetizar por lo menos una parte de estas globulinas. F) Fracción proteosa-peptona y glicoproteínas Estas sustancias están unidas al grupo de las proteínas, ya que precipitan en parte con el ácido tricloroacético al 12 ?h y no se dializan; perosediferenciandeaquéllaspor el hechodenoprecipitar porcalentamientoa 95-100°. Su composición tambiénesdistinta; contienen glúcidos en proporciones notables, hasta el 6 %, y fósforo; su peso molecular debe ser relativamente bajo, del orden de 10.000. Se puede c0nsidera.r como pertenecienteaestegrupolaproteína soluble de la “membrana” de los glóbulos grasos, que tienecaracterísticas idénticas y que existe probablemente en el plasma. No sehadeterminado el origen deestassustancias, que al parecer no se sintetizan en la glándula mamaria. Se han aislado y analizado diferentes sustancias: 1. “Proteosa-peptona”(según ROWLAND); parteno dializable del lactosuero isoeléctrico, procedente de la leche calentada a 95 2. “Proteosa-peptona”(según ASCHAFFENBURG); sustanciaprecipitada por el sulfato sódico al 12 %, en el lactosuero isoeléctrico de la leche no calentada. O.

‘

142


3. “Sigma-proteosa”;sustanciaprecipitada por el sulfato a,rnónico a semi-saturación, en el lactosuero del tipo (1). 4. “Proteína menor”; separada como la precedente, pero a partir del lactosuero de la cuajada calentado a, 9 5 O .

5. “Componente 5”; precipita junto con la caseína cuando se satura la leche (no calenta.da) conClNa; sesepara de la caseína a pH 4,6, por precipitación de esta última. Ninguna de estassustancias es homogénea; pero cada una contiene en proporción dominante un componente electroforético correspondiente al componente n.” 5 (cmdro 18). La proteína soluble, extraída de la “membrana” de los glóbulos grasos, contienen un componenteparecidoen la proporción de 90 ?6. La “proteínamenor” contiene además caseíno-glicopéptido, debido a su origen. Estas sustancias son glicoproteínas; en l a proteosa-peptona total, se ha hallado alrededor del 1 % de hexosamina, 3 % de hexosa, 0,7 % de fucosa y 2% de ácido siálico. Excepto l a caseína x, estos son los únicos componentes de la leche de vaca que contienen ácido siálico. Junto a, estos datos analíticos se sitúan los resultados de varios autores, que han observado que l a proporción de proteosas-peptonas sohbles en elácidotricloroacético al 12 % aumenta tras la acción del cuajo, aunque este aumento no es acusado más que en las fracciones sometidas a la temperatura de 950. Actualmente no puede negarse la posibilidad de que algún componente de la fracción proteosa-peptona sea un substrato del cuajo, comparable a la caseína x. A tresde lassustancias anteriores seatribuyenpropiedades especiales. El “componente 5” puede ser la causa del efecto de disminución del volumen del panque poseeel lactosuero utilizado en panadería. La “sigma-proteosa” es la fracción nitrogenada de la. leche que posee mayor acción desuperficie(reducción de l a tensión superficial, cap. IX). La “proteína menor” puede constituir el substrato de la reacción activada por la luz solar, que conduce a la formación de sabores anormales, del tipo de los de oxidación (cap. IX). Es posible que el componente n.O 5 puro sea el factor común de las diversaspropiedades de la fracciónproteosa-peptona. Las diferencias observadas proceden, en parte, del efecto del calentamiento. Queda por saber si las proteosas-peptonas son proteínas incompletas, etapas intermedias de la biosíntesis sanguínea o mamaria. En todo caso es preciso ha.cer constar sus características: atraviesan lentamentelasmembranas de diálisis, se disuelven parcialmente en el ácido tricloroacético y su peso molecular es bajo, 10.000 para el “componente 5”. G ) Otras proteínas Aparte la“proteínaroja“,que precipita con la caseína entera (cuadro 15), se ha encontrado en la leche otra glicoproteína perteneciente al grupo de las transferrinas, que puede fijar varios átomos de hierrode ma.nera reversible, semejantealatípica Pl-globulina del

143

PRÓTIDOS

plasma sanguíneo. Estaproteínasehaaislado de la leche humana, peronodeladevaca,ysedenomina“lactosiderofilina”.Presenta analogías con la “proteína roja”, por su composición y peso molecular (90.000), pero no es idéntica a ella.

Nota. - Una parte de las enzimas contenidas en la leche precipitan con lasproteínassolubles;seencuentranprincipalmenteen la fracción “a.lbúmina”.

XXI. - MATERIASNITROGENADAS

KO PROTEICAS

Se trata de sustancias de moléculas pequefias, que pertenecen a varias familias químicas; atraviesan fácilmente las membranas dializables y se solubilizan en presencia de ácido tricloroacético al 12 %. En la leche de los rumiantesnorepresenta más queunapequeña parte del nitrógenototal,del 5 al 7 % como términomedio;enla leche humana, es una de las fracciones más importantes (15 a 25 %). En la leche de vaca, la cantida.d de sustancias nitrogenadas noproteicas puede variar bastante ampliamente: parece que la alimentación tiene la mayor influencia: los valores extremos se encuentran al final del período de estabulación (1,l g/l) y en verano (2,9 g/l). Los componentes de esta fracción protídica son numerosos; cada uno de ellos se encuentra, pues, en cantidades muy pequeñas. El más abundante es un producto de deshecho, la urea; su presencia en la leche de vaca se halla a la proporción media de 0,25 g/l, o sea más de 1/10 deesta fracción.Peroseencuentrantambiénsustancias que tienen un papel importante en la biosíntesis de los componentes característicosdela leche, en especial los nucleótidos y lassustanciasqueconstituyen susprecursores, como lasbasesnitrogenadas, el ácidoorótico,etc.Enlas leches dediferentes especies nose encuentran losmismosnucleótidos; el contenido de estassustancias en la leche de vaca es escaso, pero en cambio contiene ácido orótico en una proporción relativamente elevada. Puede decirse que existe una relación entre el contenido de nitrógenos no proteico de la leche y la síntesis proteica a nivel de la glándula mamaria. La leche contieneaminoácidoslibres. En la leche de vaca, el más abundante es el ácido glutámico (30 a 50 mg/l); existe igualmente glicina, así como lisina y valina encantidadesvariablesde 5 a 10 mg/l para ca.da uno; se encuentran también presentes otros aminoácidos en cantidades más pequeñas. Además, la leche contiene ésteresfosfóricosdeestosaminoácidosysustancias afines, como fosfoserina, fosfoetanolamina,, etc. Uno de estos ésteres abunda especialmente en la leche de vaca, se trata de la fosfo-gliceroetano-amina (50 mg/I). En esta fracción no parecen existir polipéptidos. Debido a la presencia de estas sustancias, así como de vitaminas del grupo B, que son sustancias nitrogenadas, la fracción no proteica tiene un papel importante en la nutrición de las bacterias. Probablemente, el ácidoglutámico es laprimerafuentedenitrógenopara

144


estas bacterias,puestoque su proporción decrece bastanterápidamente en la leche conservada.. El calentamientode la leche atemperaturas de esterilización, provoca un aumento considerable del contenido de materias nitrogenadasnoproteicas, como consecuencia de ladegrada.ción delas proteínas. XXII. A)

- PRINCIPIOS DE

LA DETERMINACION DE LAS MATERIASNITROGENADAS

Determinación indirecta

Es prácticamente imposible determinardirectamentelasmaterias nitrogenadas totales o los componentes nitrogenados, por aislamiento y pesada. No se dispone, como para las materias grasas, de métodosquepermitanunaseparacióncompleta y fácil delas sustancias que se desean valorar, que conduzcan a una medida de peso o volumen. N o obstante, en el caso dela caseína, sehan realizado algunos intentos de determinación directa. Pueden usarse métodos analíticos basados en la composición o en determinadaspropiedadesde los componentesprotídicos,queya hemos estudiado en este capítulo. Pero, como se trata de una mezcla, a la vez compleja y variable, estos métodos no pueden dar más que valores aproximados, no solamente para lasmateriasnitrogenadas totales, sino también para las tres grandes fracciones: caseínas, proteínas del lactosuero y sustanciasnitrogenadasnoproteicas. Esta estimación será tanto m8s precisacuanto menos variablesseanlas proporcionesrelativas de los componentes, y lapropiedad considerada sea más general. La reserva anterior es válida, sobretodo, para los mktodos basados en la presencia de determinados grupos funcionales, como los grupos “NH2, que reaccionan con el formo1 o los grupos básicos y ácidos que reaccionan con los colorantes dotados de una carga contraria, y en los basados en la presencia de algunas moléculas que tienenpropiedades especiales, como los aminoácidosde núcleo aromático responsables de la absorción a la luz ultravioleta y de la fluorescencia. También es válida para la propiedad más general de los prótidos,que esla de contener nitrógeno. Los diferentes componentes no contienen el mismonúmero de “NH2 libres,degrupos con carga, ni tampoco la misma proporción de tirosina y triptófano; su contenidodenitrógenoseencuentra entre 12,s y 15,7 % (para las proteínas). Si se considera el valor de la leche como alimento o como materiaprimaparala fabricación de quesos y productosconcentrados o desecados, no tcdas las fracciones nitrogenadas presentan el mismo interés. La fracción nitrogenada no proteica es poco interesante desde este punto de vista, y representa una considerable causa de error, en algunos métodos; en consecuencia., sería lógico eliminaresta fracción antes de ladeterminación de lasproteínas,acausade las interferencias que ocasiona. En quesería, solamente la caseína tiene

145

PR~TIDOS

importancia entre los prótidos. La separación d.e la caseína o de las sustanciasnitrogenadasnoproteicasesbastante fácil de efectuar; sinembargo, no permite la aplicación en serie de métodosrápidos de valoración. Es precisoobservarque, enel caso de la leche de vaca y en 1a.s condiciones actuales de cría, las variaciones naturales deladistribucióndesustanciasnitrogenadasson de unaamplitud bastante limitada. No obstante, cuando se aplican los métodos analíticosa 1a.s leches individuales,las anteriores observacionesdeben considerarse con la suficiente atención. B ) Determinacióndel

nitrógeno (MétododeKjeldahl)

El método más exacto y preciso es el de DUMAS,utilizado en el análisis orgánico elemental, que permite valorar todas las formas de nitrógeno. Se trata de un método delicado que exige numerosas manipulaciones y queyanoseempleaenloslaboratorios especializadosen el estudio y análisisde los productosalimenticios;hace ya mucho tiempo que el método de KJELDAHL lo ha suplantado como método de referencia. El defecto del método de KJELDAHL, que es el deno permitir la determinacióndetodaslasformasdenitrógeno,seda poco enel caso de la leche, que no contiene más que muy poco nitrógeno heterocíclico (imida.zo1 delaistidinaeindol del triptófano).Puede decirsequeesunmétodoseguro y bien conocido después deuna larga experiencia, en sus dos versiones micro- y macro-analítica. En estemétodo,lamateriaorgánicasedestruye con ácidosulfúrico; durante la digestión oxidante, se transforma en COZ Hz0 y el nitrógenopasaa la forma de sulfato amónico. Con objetode elevar el punto de ebullición y acelerar la digestión, se utilizan diferentes catalizadores; el másrecomendable es una mezclade selenio y sulfatos de potasio y hierro (las sales de mercurio y cobre pueden dar lugar a errores por defecto). El amoníaco se desplaza mediante sosa, se destila y se valora con una solución ácida. Se han propuesto numerosas variantes para evitar la destilación, valorando colorimétricamente el amoníaco; entre ellas pueden citarse elmétodoyodométrico, el de NESSLERy el delaninhidrina.Estos sistemasnosehandifundido. El método de KJELDAHL es conveniente para los trabajos precisos, realizados con un número restringido de muestras, pero no para elanálisisderutinaaplicableamuestras muy numerosas y cuyo precio ha de ser bajo. Sirve de método de referencia, con el que se comparan los métodos rápidos. Utilizando unfactorquevaríade 6,34 a 6,40, se pueden transformar los resultados en pesos de proteína. Un valor bastante usado es el de N X 6,38, que corresponde a un contenido de nitrógeno de 15,67 %, que es el de las principales proteínas de la leche. Para las glicoproteínas, el factor se halla comprendido entre 7 y 8; en cambio, paralassustanciasnitrogenadasnoproteicas,puedeser muy bajo (para la urea es de 2J). Un factor medio es el de las holoproteínas, que es de 6,38.

+

146


Finalmente, hay que observar que el KJELDAHLvaloralassales amoniacaleseventualmenteañadidasalaleche,loqueno ocurre con los métodos que solamente valoran las proteínas. C) Determinacióndelnitrógenode tes protídicos de la leche

los principalescomponen-

Elmétododefraccionamientoquímicoquedalamejorseparaciónde los principalescomponentesnitrogenados, es el esquematizado en la figura 27 (método de ROWLAND modificado por ASCHAFFENBURG y DREWRY). Este método evita el calentamiento de la leche o del suero isoeléctrico, para laseparacióndelasproteosas-peptonas, valiéndose de su sensibilidad al sulfato sódico. El nitrógeno se valora con el KJELDAHL en los filtrados, y conociendo el nitrógeno total Nt, y el nitrógeno de cada filtrado, NI, Nz, ... (todos los valores se refieren a 100 g o a 1 litrode leche),puedecalcularse: Nitrógeno de la caseína. . . . . Nitrógenodelasproteosas-peptonas Nitrógenonoproteico . . . . . Nitrógenode las albúminas . . . Nitrógenodela fi-lactoglobulina . Nitrógenode las inmunoglobulinas

. . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

Nt-NI NI-NZ N3 (directamente) N4-Ns N5”3

N2-N4

Evidentementese tratadeunadeterminaciónbastantelarga, reservada para los laboratorios donde se estudia la leche y los productos lecheros.

Nota - Los métodoselectroforéticoscorrientesnopermiten calcular con exactitudlasproporcionesde 1a.s facciones separadas. D ) Determinaciónrápidade las materiasnitrogenadastotales de la leche Un método rápido de determinación de las materias nitrogenadas de la leche, suficientemente preciso y fiel, interesa desde varios puntos de vista: - selección de un ganadolecheroproductor de leche rica en pr0teína.s; - pago de la leche a los productores según el contenido de materias nitrogenadas, principalmente en las regiones queseras; - experimentación sobre el ganado lechero (influencia de la alimentación, etcétera); - medida del rendimiento en queso, ya que este producto está esencia.lmente constituido por la mayor parte de la materia grasa y nitrogenada de la leche. Entre los numerosos métodos propuestos, solamente tres se utilizan todavía en la práctica. 1. El método más rápido, y probablemente el menoscostoso, es el método del fournol, quehemosvistoanteriormente, y que se

147

PR~TIDOS N. P. N.

P. P.

B. lacto

alob.

01.

to

1.Leche 4-

(Precipitado)

ácido a pH 4.6 N. P. N.

P. P.

alb.

01. alb.

B. lacto

alob.

Caseína

Filtrado (11

t

12%SO, Na,

,I I

,

I

, ,'

I

,I ,

_."._._".I

m.Leche + T. C. A.

=.Leche

- 1296

t 20%SO4Na,

I

3. lacto.

a. alb.

I

P. P. olob.

Filtrado ( I V )

+

NCi a pH 2.0 Filtrado) T. C. A , :

A c i d o tnclo&céLico

I SO, Na, :

IPwcipitado)

Snljsto s6dico anhirfro

Figura 27. - Fraccionamientodelasmateriasnitrogenadasdela leche (La a-lactoalbúmina pura no forma más que 2/3 de la fracción wpa1b.a)

reduceaunavaloraciónacidimétrica.El volumen desoluciónde sosavalorada,necesaria paraneutralizarla acidez resultante de la adición del formol, es proporcional a la cantidad de proteínas y de aminoácidos libres presentes. El factor de conversión, utilizado para expresar el resultado en proteínas p. 100 de leche, varíasensiblementeparalasdiferentes regiones, segúnlosautores.

148

CIENCIA DE 1.A L E C H E

Estemétodotiene la ventajadesersimple y deunaejecución fácil, pero despuésdemúltiples experiencias realizadas durante variasdécadas, se ha llegado a la conclusión deque adolece de un defecto de precisión,especialmentecuando setratade aplicarloa leches individuales, y ello apesardelasdiferentesmejorasquese han aplicado a la tkcnica primitiva (en especial la adicidn de oxalato potásico, que precipita el ca.lcio y que elimina así la interferencia de losfosfatos cálcicos). En vista de lo expuesto,este mktodo no parece ser de utilidad para la selección del ganado, ni para l a evaluaci6n diferencial de los precios de las leches de los productores, cuando se trata de gra.njas pequeñas. Por el contrario,puedeserútilen l a industrialechera propiamente dicha para la medición de los niveles de proteínas en las leches de mezcla en el interiordelasfábricas, a,sícum0 para el estudio de los rendimientos en quesería. Nota: El mCtododel formo1 se conoce bajo diferentes nombres, que corresponden a las variantes en el modo de operar: Método de SORENSEN, de STEINEGGER y GRAF, de WALKER, de PYNE, de ScEr ULZE y KAY. 2. Más recientemente, un mktodopuestoa puntopor KOFRANY ha permitido su aplicación a la valoraci6n en serie de una gran masa demuestras.Elsistemaesuna simplificación del procedimientode KJELDAI-IL, del que solamente se conserva l a destilacidn alcalina, suprimiendo la mineralización ácida. No todo el nitrdgeno de las proteínas se transforma en amonía.co, pero 13 relaci6n entre la cantidad total de nitrdgeno presente en una proteína y l a que se transforma en amoníaco es relativamente constante, si las operaciones analíticas se realizan de manera uniforme. En 1958 se equipó en Holanda un laboratorio capaz de efectuar millares de análisis de proteínas de leche por día, con este mCtodo. Los resultadosfueronbuenos,pero los costosde instalación y los eventualesde extensión di. los laboratoriosresultaronmayoresque con los métodos basados en el empleo de colorantes.

3. El nzktorlo colorinzitrico, con el negro-amido o el naranja-(; parece ser actualmente el más recomendable para las determina.ciones engrandes series, encentros bienequipados v quepermitehacer centenares o millaresdeanálisisdiarios. Este sistematiendea desplazaratodos los mCtodos rápidosen los países donde se busca la mejoradelaproducciónlechera, en calidad y encantidad.En Europa se utiliza exclusivamente el negro-amido. Según hemosvistoanteriormente, se traiade la aplicación de unapropiedadgeneralde las proteínas;bajodeterminadascircunstancias,estassustanciasreaccionan con el colorante y formanun complejo insoluble, que puede separarse por filtración o por centrifugación. Se hace reaccionar con la leche un exceso de solución COloranteenuntampónfosfato/citrato a pH 2,45; los volúmenes de leche y coIorante son fijos para todas las pruebas. Después de precipitar las proteínas, se determina el exceso de colorante por medici6n

PR6TIDOS

149

dela densidad óptica de lacapaquesobrenada.Cuantomayor es la cantidad de prote.’nas, más débil es la densidad óptica, e inversamente. La aplicación del método a un número suficiente de muestras de leche, y la valoración simultánea de nitrógeno total por el método KJELDAHL permiten trazar una curva de regresión que es recta dentro de ciertos límites. De este modo se puede calcular, para cada valor de densidad óptica leído en el fotómetro, el correspondiente contenido de pr0teína.s en la leche. La capacidad de fijación del colorante para las proteínas de la leche no es la misma para cada una de ellas. La caseína fija menos colorante que lasproteínas solubles (respectivamente 360 y 480 mg de colorante bruto por cada gramo de proteína como promedio). La capacidad de fijación hallada para la caseína corresponde a su composición en aminoácidos básicos. En las materiasnitrogenadastotales de la leche, lapaxte que no reacciona conel colorante corresponde aproximadamente a la proporción de nitrógeno no proteico;. sin embargo,unapequeña parte de lasproteínas solubles ya nofijamás colorante. Cuando el contenidode caseína varía, seproduceuna compensación con las proteínas solubles, que fijan fuertemente, y la fracción nitrogenadanoproteica,que no fija prácticamente elcolorante. La variación de las proporciones relativas de los componentes no altera la relación existente entre el resultado de la determinación de materias nitrogenadas de la leche por el método de KJELDAHL y el resultado obtenido por el método de fijación del colorante. Este método sólo puede serrealmente eficaz si se efectúa en laboratorios lo suficienteimportantesparapasar varios miles de muestrassemanales. Unicamente esta condición justifica el empleo de un personal especializado y la adquisición de un material costoso, entre el que figura un fotómetro sensible, que permitan efectuar las valoraciones de grandesseries.Elmétodo puelde aplicarsea escala de pequeño laboratorio, pero en esta.s condiciones es difícil garantizar la exactitud de los resultados. Es preferible centralizar las muestras y evitar así los errores sistemáticos, logrando al propio tiempo una reducción considerable del preciode los análisis. E ) Métodos físicos

En el apartado V hemos revisado varios métodos basados en las propiedsdes físicas de las proteínas, que son interesantes para las determinaciones de rutina por el hecho dehacer posible la medición directa sobre la leche, sin preparaciones ni reacciones, así como una granrapidez de ejecución. Evidentemente,seencuentranen esta categoría los métodos del porvenir, pero todavía se requiere una larga experiencia paraencontrarlas condiciones que denuna precisi,ón suficiente y una perfecta concordancia de resultados con el KJELDAHL. El más prometedor de estos métodos parece ser el basado en la absorción específica, debida a los grupos peptídicos de las proteínas, bajo los rayos infrarrojos. Este sistema se describirá en el capítulo IX.

150

LA CIENCIA DE

F ) Determinaciónrápida

LECHE

de l a caseína

Existe un motivo de preocupación para los que consideran que el contenido de materias nitrogena.das totalesnopermite conocer con una aproximación suficiente el contenido de caseína. Es cierto que se producen variaciones en las proporciones respectivas de los diferentes componentes nitrogenados, bajo la influencia de factores fisiológicos, nutricionales, genkticos y patológicos, aunque su acción se considera debil. Sin embargo, dada la importancia que presenta la. caseína para la transformación de la leche en queso, la. determinación particular de esta sustanciahaacaparado la atencióndenumerosos investigadores.Elfraccionamientoquehemosexpuestoanteriormente(figura 27), no se presta bien para las determinaciones en serie, y se han propuestootrosmétodosmásrápidos,peroinsuficientementeprecisos.

1. Métodosucidinzétricos. Su principio es simple: a ) elnúmero degrupos ionizables de una proteínaes constante; por lo tanto, la cantidad de ácido o de base necesaria para llevar el pH de una sohción de proteína de un valor a otro, depende de la concentración de esta última; b ) la leche contienediferentes proteínas, entre eIlas la caseína; por otra parte,el lactosuero está solamente exento de la caseína; en consecuencia, una doble valoración de la leche y del lactosuero debe dar,por diferencia,un valor proporcionalalcontenido de caseína. Existen varios métodos basados en este principio (MATTHAIOPOULOS, JAKUBOWSKY, etc.); la experiencia ha demostrado que los resultados no presentan un paraJelismo suficiente con los del KJELDAHL para autorizar su aplicación práctica a gran escala. 2. Determinacióndirecta. a ) Puede medirse el volumen de caseína precipitada a pH 4,6 después de la adición decloroformo y centrifugación. Este método (según Hart) es de fácil ejecución, pero impreciso.

b ) También puedepesarselacuajadaobtenidadespuésdela coagulación por el cuajo, reproduciendo en pequeña escala las condiciones de la cuajada en quesería. Volveremos a hablar de este método en el capítulo XXI.

Nota. - Recientementesehapropuestoladeterminación del dcido sidico para valorar el contenidode caseína x en la leche de vaca. Según hemos visto, este componentees el tinico, entre las proteínas precipitables a pH 4,6 que contiene ácido siálico, y sabemos tambiénque es el más interesante desde el puntode vista de la formación de lacuaja.da. A pesardeconocersebuenosmétodosde valoración colorimétrica del ácido siálico, no pueden aplicarse directamente a la leche. Actualmente es prematuro augurar una aplicación práctica de este sistema de determinación.

CAPITULO VI1

MATERIAS MINERALES ACIDOS ORGANICOS I. - Generalidades. Aspectos biológicos. 11. - Determinación de los minerales en las cenizas de la leche. 111. - Salessolubles.Ultrafiltrado. IV. - Fósforo y calcio. V. - Modificación de la composición salina. Desionización. VI. - Minerales en estado de indicios. Hierro y cobre. VII. - Acidos orgánicos. VIII. - Gases en la leche. IX. - Elementos radioactivos.

I. - GENERALIDADES - ASPECTOS 'BIOLOGICOS Las materias minerales se encuentran en todas las leches en una proporción que varía de 3 a 10 g por litro. Se trata, por lo tanto, de unafracciónpequeña en relación con las tres precedentes:lípidos, glúcidos y prótidos; pero ya hemos visto, especialmente en el último capítulo, la importancia considerable de ciertas sales, sobre todo de aquéllas que constituyen la originalidad de la leche, por su naturaleza o por su concentración, y que están formadas por los ácidos fosfórico y cítrico, por el calcio y el magnesio. Más que como grupo aparte de componentes de la leche, se deben considerar como elementos de un conjunto, ya que un estudio separado como sales tiene poco interés. Efectivamente, una relación de las sales que pueden existir en la leche tieneen reaslidad poco significado. Las determinacionesquimicas dan valores en aniones o cationes, o bien enmetaloides y metales;por unaparte, sevaloran los cloruros, fosfatos y citratos y por otra, el calcio, sodio, potasio, etc. Pero son pocos los datos obte-

152


nidos que permiten precisar cómo se realiza la unión aniones-cationes en la parte no disociada; más interés tiene intentar conocer la distribución de un anión o catión entre las diferentes formas que puede tomar, tal como se muestra para el calcio y fósforo en la figura, 28. Es preciso insistir en el hecho de que las materias minerales no se encuentran exclusivamente bajo forma de sales solubles. Una parte importante se encuentra en fase coloidal insoluble. I. F6sforo ( P total =

de leche)

Figura 28. -Distribución del fósforo y del calcio e12 la leche de vaca. (T) O h de fósforo o de calcio total (L) 960 de la leche

El cuadro 20 da la composición mineralmediadediferentes leches, y los valores extremos para la de vaca. Las leches de vaca y de cabra tienenuna composición mineral pa.recida; el potasio es el elemento dominante, más que el calcio y el fósforo. Por el contrario estos dos últimos elementos son los más abundantes en las leches de oveja y cerda,quepresentansimilitudesdecomposición. La leche humana está poco “mineralizada” en relación con la leche de vaca. Los contenidos en fósforo y calcio de la leche de una especie animal determinada son tantomás elevados cuanto más rápida es la velocidad de crecimiento del animal joven. La alimentación de la hembra durante la lactación influye poco sobre el contenido en minerales de laleche, incluso cuando se produce una carencia, cosa frecuente para el fósforo y calcio en las grandes productoras. Esta carencia influye a la larga sobre la producción, que se reduce, pero no sobre la composición mineral de la leche. En estos casos parece existir una actividad secretora especial, ya que es poco

MATERIAS MINERALES. ÁCIDOS ORCÁNICOS

3

8

h

I

w

"

P-

3 W

u

-Q

! !

3 Y

-. CI

154


probable se trate de una simple filtración de los minerales de la sangre a la leche. El cuadro 20 muestra, para la vaca, que la composición mineral de la leche, es muy diferente de la. de la sangre, con l a cual se encuentra en equilibrio en la mama. En el curso de la lactación, el contenido de la leche en elementos mineralesvaría poco, excepto para el magnesio. El contenido en potasio desciende reguhrmentehasta el finaldelalactación;por ejemplo,en la segundasemanasehanencontrado valores medios para la leche de vaca de 1,70 %o de K y, en la cuarenta y cinco, de 1,25 %I; las varia,ciones de P y Ca son menos acusadas. El contenido en Na se eleva al final de la lactación; es un hecho bien conocido que los contenidos en Na y K, evolucionan en sentido inverso. La composición mineral del calostro es diferente de la correspondiente a leche, pero estas diferencias no son del mismo orden en todas las especies. El calostro de vaca contienemás P y Ca que la leche; en la cerda ocurre lo contrario.

11. - DETERMINACIONDELOSMINERALES DE LA LECHE

EN LAS CENIZAS

Elcontenido global de materias minerales de la leche sedetermina, habitualmente, por incine.ración; mediante este procedimiento, en la leche de vaca pueden encontrarse de 7 a 8,5 g de cenizas por litro. Estas cenizas norepresentan el total de lassalesdela leche en su estado natural; la proporción de sales es un poco más elevada, de 8 a 10 g por litro en la leche de vaca. Mientras que la leche tiene una reacción ligeramente ácida, las cenizas son netamente a.lcalinas; se ha producido, por tanto, una modificación importante en el equilibrio ácido-básico en el curso de la incineración. Estas modificaciones san casi constantes. Además, se producen pérdidas de los elementos más volátiles, que dependen estrechamente de la temperatura alcanzada en el horno.

Pérdidas: El yodo (indicios) desaparece siempre. Los cloruros alcalinos permanecen fijoshasta 5500; porencima de esta temperatura., las pérdidas son sensibles. Fósforo, hay pérdidas en el rojo vivo. No deben rebasarse los 550° en el curso de la calcinación (es decir, antes del rojo sombra). Modificaciones principales: Los citratos se destruyen completa.mente. Se forman carbonatos por acción del CO, (procedente de la combustión de las materias orgánicas) sobre las bases. Seformantambiénfosfatos y sulfatos, con el fósforo y azufre incluidos en las moléculas proteicas, y que anteriormente no se encontraban, por lo tanto, en estado salino.

MATERIAS MINERALES. ÁCIDOS

OR(;ÁNICOS

155

La determinación de las cenizas y su alcahidad es un medio para reconocerunaeventualneutralizacióndela leche porun agente alcalino (principalmente en el caso de las leche:; en polvo). En los laboratorios se dispone actualmente de un aparato rápido y seguro para la determinación de ciertos metales (alcalinos, alcalinotérreos, magnesio); es el espectrofotómetro de llama, que evita pasar por la incineración o por la digestión en ácido fuerte y concentrado, en el caso de los alcalinos; por el contrario, esta última operación es indispensable para otras determinaciones.Esprecisoindicarque el ácidotricloroacéticonopuedeutilizarseporque provoca interferencias.

111. - SALESSOLUBLES.ULTRAFILTRADO El estudio de las sales solubles suele hacerse en el ultrafiltrado dela leche, y másraramenteenelproductode la diálisis. Seha demostrado recientemente que el punto de congelación y el pH del ultrafiltrado sondiferentes de losde la leche original,tal como se indica en el cuadro 21. Esta modificación resulta de la retención de sales solubles por la membrana celulósica de la ultrafiltración (alrededor del 4 % de las sales solubles); y se refiere, sobre todo, al calcio y alácidocítrico. Un efectoparecido,pero menos importante, se observa con la diálisis. CUADRO 21 Propiedades de la fuse soluble (*)

Punto de congelación pH

Composición (mg/ 100 c. c.) .

Ca

...

-0,532 -0,514 - 0,540

6,77 6,89 6,74

111,6 38,6 146,5

... Lactosuero ( c o n cuaJo ...... .... ..... Dializado ("") ......

- 0,533

6,78

113,6

-0,532 -0,516

6,81 6,93

40,8 39,2

- 0,516

6,76

1) Lecheoriginal

Ultrafiltrado ....... Leche residual ....

2) Lecheoriginal

L e c h e residual (tras diálisis) _ _ .

I

(") Según MAN. (**) 1.000 C.C. de leche dializada se alcanza el equilibrio tras 48 h.

frente a 30

C.C.

de agua destilada a

@;

Ellactosueroobtenidotrasla coagulación de laleche por el cuajo, es más representativo del suero de la ledhe que el ultrafiltrado o el dializado.

156

LA CIENCIA DE

LECHE

Los clorurosconstituyenla parte másimportantede las sales solubles ionizadas. Expresados en cloruro sódico, forman el 1,8 %I de la leche. En las leches anormales, fisio1ógica.s o patológicas, cuando las actividades sintkticas de la mama disminuyen, baja el contenido delactosa y, paralelamente,aumenta el desales solubles, especialmente cloruros. Los iones cloro parecen estar destinados a asegurar el equilibrioosmótico de la leche. Algunas leches pueden tenerun porcentaje de salessuperior a los 2,5 g/litro y presentarunsabor fmncamente salado. La valoración de los cloruros, que puede hacerse con rapidez, es un medio para descubrir las leches anormales (Leches mamiticas,especialmente). Una de las constantesque se estudiarán en el capítulo IX (la “C.M.S.”) sedetermina a partir del contenido de cloruros y lactosa.. Después de los cloruros se encuentran los fosfatos solubles, aunque solamente 1/3 del fósforo se halla en esta forma; en fosfato disódico representa 1,s 960 dela leche.La mayor parte del azufre de la leche entra en la composición de 1a.s molkculas proteicas; sólo una pequeña parte está en forma de sulfatos. Los bromuros, yoduros y fluoruros se encuentran en indicios. El citrato cálcico es poco soluble y muy poco disociado, solamente una parte se encuentra en solución verdadera. Es probable que todo el sodio y el potasio se encuentren en solución iónica, pues no se ha demostra.do su presencia en la fase coloidal; en cambio, sabemos que no ocurre lo mismo para el calcio y el magnesio. ElpHpropiodela leche, permite el equilibrio del anhidrido carbónico con los bicarbonatos.

IV. - FOSFORO Y CALCIO Estosdoselementosforman lo esencial de laparte “tlzinerocoloidal”, que es una delas más características de la leche (figura 28); el magnesio contribuye en pequeña proporción (en moléculas, hay 6 veces menos Mg que Ca).Asociado a estoselementos se encuentra unácido orgánico, el cítrico. Dos tercios del P y Ca. escapan a la solución y forman parte, principalmente, del complejo fosfocaseinato de calcio (capítulo VI). En la leche se encuentran también pequeñas cantidades de combinaciones orgánico-fosforadas, como son las lecitinas, ésteres hexosafosfóricos, nucleótidos y un complejo vitamínico con riboflavina. La modificación del equilibrio natural entre las dos formas

(1) e a + + iónico e Ca complejo ( 2 ) (Sales solubles (Sales no disociadas, disociadas) Ca coloidal) tiene un papel determinante en la estabilidad de la leche, como se ha indicado en elcapítulo anterior. El calcio iónico se valora en el ultrafiltrado de la leche, gracias a indicadores especiales, como la murexida o purpuraio de potasio. El aumento de la forma (1) corresponde a una mayor inestabilidad, que se pone de manifiesto en el curso del calentamiento (coagula-

MATERIAS MINERALES.

ÁCIDOS

ORGÁNICOS

157

ción de leches esterilizadas, concentra.das, etc.) o durante la acción del cuajo (tiempo de coagulación abreviado). El calentamiento tiende a disminuir la forma (l),y si se intensifica excesivamente, puede provocar una precipitación del citrato y fosfato de cal. El calentamiento moderado de la leche normal no ácida, por ejemplo a temperaturas de pasterización, aumenta la estabilidad de 1a.s proteínas y disminuye la capacidad de coagulación por el cuajo, según hemos visto. La proporción de ácido cítrico, inductor de complejo con el calcio, influye sobre el equilibrio anterior. Es interesante hacer constar quela leche contiene, en relación con lasangretotal, 20 veces más calcio y 4 veces más fósforo. El hecho de que una parte importante de estos elementos se encuentre bajo forma coloidal, con poca influencia sobre la presiónosmótica, explica esta sobrecarga. La leche contiene más calcio que el agua de cal. De hecho, es una de las más importantes fuentes de calcio de la alimentación humana, como veremos en el capítulo XXIII. La producción de leche exige del organismo una demanda importante de calcio y fósforo. Una vaca que produzca 4.500 litros de leche al año, pierde por esta via 10 kg de ácido fosfórico (P,O,) y 8 kg de calcio (Ca O). V. - MODIFICACIONES DE LA COMPOSICIONSALINA. DESIONIZACION

En la práctica se pueden perseguir varios fines:

1. Disminución del Ca+ + iónico con miras la leche durante el calentamiento.

EL

la estabilización de

2. Disminución del contenido de sodio, para determinadas leches de régimen. 3. Desalinización del lactosuero para las preparaciones proteicas (capítulo XXII). 4. Preparación de leches "sintéticas" para investigaciones fundamentales.

Sedispone de varios medios para modificar la composición salina: a ) Adición de sales queforman complejos.conel Ca++. Una práctica común es añadir fosfatos o citratos a la leche destinada a la concentración. Existen otros de estos agentes más eficaces, utilizados solamente en el laboratorio, que más bien son agentes secuestradores de un ion en particular: los versenatos o complexenos, especialmente elEDTA.

b ) Cambio de iones. Se obtienemediantesustanciasgranulares sólidas e insolubles y, no obstante, iónicas. Tienen esta propiedad los silicatos naturales(zeolitas),perose utilizan poco. Actualmente se

158


disponede resinas cambiadoras de iones de ca,pacidadesvariadas y biendefinidas(Amberlitas, Dowex, Zeocarb, Deacidita,etc.). Unas pueden considerarse como ácidos insolubles y otras como bases asimismo insolubles. Cambiador de catión resina sulfónica: R,-SO, - H+ (ácido fuerte) resina carboxílica: R,-COOH+ (ácido débil) Cambiador de anión resina aminada: R,-NH3+OHresina de amonio cuaternario: R,-(RRR)

(base débil) N+ OH- (base fuerte)

Para intercambiar el sodio por otros iones, se hace pasar el líquido por una columna de resina sulfónica en forma de sal. Si la resina se haneutralizadopreviamente con una mezcla de K, Ca y Mg, el sodio quedará retenido y los iones K + , Mg++ y Ca+ + liberados en la proporción original de la leche. Se puede así reducir unas 10 veces el contenido en sodio (0,OS g/l). El intercambio de calcio por un metal alcalino debe hacerse con precaución para evitarla elevación del pH;para ello, seemplean mezclas de resinas. Sepuede desionizar sinintercambio,empleandouna mezclade unaresinaenformabásica OH- y otraenforma ácida H+. LOS iones residuales forman HzO. Una aplicación reciente de los cambiadores de iones, que podría alcanzar considerable importancia, es la eliminación del estroncio-90, radioelemento de vida larga (ver más adelante), que se encuentra en la leche tras las explosiones nuclea
d ) Un método muy reciente, la filtración sobre gel de dextran0 (Sefadex), realiza una especie de tamizado molecular; las moléculas pequeñas quedan retenidas en el gel, y las grandes se separan. Este procedimiento se ha propuesto para eliminar las sales solubles de la leche.

MATERIAS

VI.

MINERALES. ÁCIDOS

- MINERALES EN ESTADO DE

159

ORGÁNICOS

INDICIOS. HIERRO Y COBRE

La leche contiene otros minerales en pequeñas cantidades, todos interesantes en la nutrición (ca.pítulo XXIII). El zinc es el más abundantede los metalesenestado de indicios (3 a 6 mg/ldeleche). En el capítulo V hemos serialado las variaciones accidentales del contenidoencobre y hierro,así como sus consecuencias en lo que se refiere a la oxidación de la grasa de la leche, dado que los metales pesados catalizan esta reacción. Existe un método colorimétrico rápido para valorar el hierroy el cobre enuna sola muestra, tras digestión ácida. Este método ha permitido determinar las concentraciones indicadas en el cuadro 22 (según R. ALIFAX). CUADRO 22 El hierro y el cobre en los productos lácteos ( m g l k g o partes por millón: p . p . m.)

I Leche (ordinaria) .............................. Leche (recogida en vidrio) ................ Mantequillanormal ........................... Mantequillade sabor alterado ......... Crema industrial .............................. Crema,envidrio .............................. Leche en polvo ................................. QuesoCamembert ............................ QuesoEmmenthal .............................

Hierro 1,5 a 2,4 1,2 0,3 a 1,0 0,6 a

112

1,5 a 2,5 0,2 a 1,3 6 a 15

8 5

I

Cobre 0,2 a 0,8 0,2 a 0,4 0,05 a 0,2 2 05 0,l a 1,5 0,l a 0,5 2 a8 12

14

VII. - ACIDOSORGANIC0,S A) Elácidocítricoseencuentraennotableproporción en la leche de vaca (1,8 o/oo);no seencuentra en cantidad a.preciable en la sangre y otros humores, pero es abundante en. los huesos. Se le ha considerado como un producto de acumulación de reacciones rápidas del ciclo tricarboxílico de KREBS(se acumula también en otras glándulas).

CH2 - COOH

I HO - C

- COOH

I

CH2 - COOH Hemos visto que este ácido interviene en el estado de equilibrio del ca.lcio. Probablemente está ligado a estemetal en un complejo POCO disociado, en solución saturada (solubilidad en el agua: 0,85 g/1 a 20°). Una parte se encuentra en estado coloidal (capítulo VI).

160

LA CIENCIA DE

LECHE

Es utilizado por los microorganismos, especialmente por los que intervienen en la fermentación láctica aromática de las cremas y mantequillas (capítulos IV y XII). Seadmiteque el ácidocítrico favorece laabsorción del calcio por la mucosa intestinal cuando se halla en presencia de vitamina D, que inhibe su oxidación. B) La leche contiene normalmente otros ácidos orgánicos en muy pequeñas cantidades. Hemos mencionado el ácido neuramínico, los ácidos grasos libres y los aminoácidos libres. Acidos alifáticos de bajo peso molecular, especialmente los ácidosfórmico,acético y láctico en proporcionesaproximadas al 0,040, 0,038 y 0,055%, respectiva.mente. El calentamiento a loOD ó más, provoca un aumento del ácido fórmico, como consecuencia de la degradación de la lactosa (capítulo IV).

VIII. - GASESEN LA LECHE. GAS CARBONIC0 Tras el ordeño, la leche puede contener hasta un 8 % en volumen de gas,del cual el 6,5 % es carbónico. Estacantidad sereduceen contacto con la atmósfera; la proporciónde COZ disminuye (hasta el 4 %), pero la de los gases del aire, nitrógeno y oxígeno, se eleva sensiblemente (O2 : 0,s %; N2 : 1,3 %); este equilibrio corresponde a la solubilidad de N2 y O2 en el agua. Una parte del COZ se equilibra con la formabicarbonato,quepuedeexistir en los complejos no iónicos con el calcio. El contenido en oxígeno, que es un cuerpo perjudicial en lo que a las grasas y vitaminas se refiere, puede rebajarse a valores despreciables combinando el calor con el vacío. El hidrógeno sulfurado y otros derivados sulfurados volátiles, se encuentran presentes en la leche calentada, como consecuencia de la descomposición de las proteínas solubles; son responsables del “sabor a cocido”. Los productos volátiles de olor fuerte procedentes de los alimentos(coles,ensilados,etc.)yqueseencuentranenla leche o enla crema, pueden eliminarse por arrastre con vapor de ggua al vacío.

IX. - ELEMENTOS RADIOACTIVOS La leche se considera como u n “integrador” de la contaminación radioactiva. Es más fácil encontrar los radioelementos en la leche de los herbívoros que en las muestras vegetales. Teniendo en cuenta las poluciones generales del suelo, se investigan actualmentedatos precisos sobre el contenidode la leche en cesio (13’C2) y estroncio (%Sr), paralos “radionucleidos” de larga vida (períodos de 27 y 28 a.ños) y en estroncio (89Sr) y yodo (l3]I)así como

MATERIAS MINERALES. ÁCIDOS ORGANICOS

161

para los de vida media y corta (período de 55 a 8 días, respectivamente). La investigación de sustancias emisoras de rayos y puede hacerse directamente sobre la leche líquida o en polvo. Para los rayos p, la muestra debe mineralizarsepreviamente;en algunos casos debe extraerse el radioelemento. La radioactividad del precipitado de oxalato indica la cantidad de %Sr. La radioactividad se expresa en submúltiplos de “Curie”; se emplea corrientemente el “picocurie” (lo-’*curies).

MEDIDA DE LA CONTAMINACION RADIOACTIVA DE LALECHEPOR ESPECTROMETRIA GAMMA El

aparato de BIZOMORETpermite identificar y valorar basante rápidamente todoslosradioelementos gamma contenidos en laleche,sinextracci6n ni concentraci6n previas (por elcontrario,nopermitela medici6ndelaactividad de los emisores beta puros, como el ”Sr). La leche se deposita en una bombona esférica de poliviniloque lleva doscontadores y esti encerrada en una cámarablindadaquese ve a la izquierda de la figura; a laderecha se encuentraunespectr6metro gamma registradar (Cliche “LeLait”). LLON y

El desarrollo de la utilización de la energia nuclear presenta un nuevo problema en la higiene de la leche y sus derivados, como veremos en el capítulo XXIII. La contaminación actual tiene como principal origen las recontaminaciones consecutivas a los ensayos de las armas nucleares. El funcionamiento normal de los centros nucleares no influye más que en una mínima parte en el aumento de la radioactividad ambiental. La cantidad de radioelementosque pueda contenerla leche de vaca depende de varios factores: períododedesintegración del radioelementoconsiderado, lugar y época de las explosiones nucleares, lugar de la producción de leche. En Francia se encontraron cantidades notables de I3lI en la leche de vaca tras las explosiones soviéticas del otoño de 1961 y del vera6.

162


node 1962; las explosiones aéreasamericanasnotuvieronningún efecto. En lo que se refiere a los radioelementos de larga vida, "Sr y 137Cs, el contenido de la leche no varió bruscamente tras estas explosiones. El efecto de las explosiones del otoño se observó en la primavera siguiente, después del consumo de los forrajes verdes expuestos a las contaminaciones caidas de la estratosfera. En las regiones montañosas y lluviosas,comoEscocia, la contaminaciónde la leche es más importante que en otras zonas. Existe una estrecha relación entre los datos relativos a la contaminación de la leche y la del agua de lluvia. El contenido de la leche enrodioelementospermanece, hastaelmomento,dentrodeunos límites radiológicamente aceptables. Hemos visto anteriormente que, en la actualidad, se dispone de un procedimiento eficaz para eliminar el *Sr de la leche.

CAPITULO VI11

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOLOGICA I. - Enzimas de la leche; su origen e importancia. 11. - Oxidasas y reductasas; catalasa. 111. - Enzimas hidrolíticas: lipasa, fosfatasa, proteasa, amilasa, lisozima. IV. - Distribución de las vitaminas en la leche. V. - Vitaminas liposolubles (A, D , E ) . VI. - Vitaminas hidrosolubles (grupo B y C). VII. - Factoresbiológicosdiversos.

I. - ENZIMAS DELA LECHE: SU ORIGEN E IMPORTANCIA

La leche contiene varias enzimas relacionadas con el grupo de las albúminas, con las cuales generalmente precipitan. Algunas de estas enzimas se encuentran concentradas en la membrana superficial de los glóbulos grasos y son arrastradas por la crema (reductasa aldehídica, fosfatasa); otras precipitan con la caseína a pH 4,6 (proteasa, catalasa, etc.). El origen de la leche explica la presencia de estas enzimas, existentes en numerosas células y especialmente en los leucocitos de la sangre, que emigran a través del tejido mamario. Se las puede considerar, por lo tanto, como productos de excrecion. A veces es difícil determinar su origen, ya que las bacterias, que frecuentemente seencuentranenla leche, producenenzimasdel mismotipo;eldesarrollode estas bacteriasaumenta, por consiguiente,lacantidaddeenzimaspresentes o aportanotras nuevas. Probablemente existen ocho de estas enzimas en la leche a la salida de la mama; dos se han aislado en estado puro, la lactoperoxidasa y la reductasa aldehídica (xantina-oxidasa).

164

CIENCIA

DE LA L E C H E

La cantidad de estas enzimas en la leche es escasa; pero su actividad comocatalizadoresbioquímicosestalqueprovocanimportantes modificacionesa muy baja concentración. Esta actividad dependeestrechamente del pH y la temperatura; la elevación de esta última provoca su destrucción que, en general, es rápida por encima de los 700. La importancia de las enzimas de l e leche deriva de cinco propiedades principales:

1. Algunasson factores de degradaciónquetienenimportancia tecnológica: tales son la lipasa, factor de la rancidez: la proteasa, que provoca la hidrólisis de la caseína, etcétera. 2. Su sensibilidadalcalorpermite el control del calentamiento de la leche en la zona de las temperaturas de pasterización. 3. La cantidadde enzima depende, para algunas de ellas, del número de leucocitos o bacterias que se encuentran en la leche: de estamanera sepuedenobtenerdatossobre la calidad higiénica de la leche. 4. El contenido de enzimas no es el mismo para todas las leches; esta característica puede ser un medio para distinguirlas, pero en la actualidad se utiliza poco. 5. Algunasenzimas tienenactividadbactericida, y constituyen por ello una protección, desde luego limitada, de la leche: es el caso de la lactoperoxidasa y la lisozima.

11. - OXIDASAS Y REDUCTASAS. CATALASA A)

Lactoperoxidasa

La lactoperoxidasa es la primera enzima descubierta en la leche, y también la única que se ha purificado y cristalizado; constituye un ejemplodeobtenciónbioquímicalaboriosay demuy bajo rendimiento: es preciso tratar 100 litros de leche paraobtener 0,2 g de enzimacristalizada. La leche devacacontienealrededor de 0,07 g de peroxidasa por litro, lo que representa el 0,2 % del total proteico. Se trata de una proteína hémica que contiene un átomo de hierro por molécula, cuyo peso es de 85.000. Parece ser diferente de la peroxidasa de losleucocitos.Resisterelativamentebienelcalentamiento, pues es preciso mantener los 75" durante 30 minutos o los 80" durante 30 segundos, para conseguir su destrucción. Es tambiénuna enzima de oxidación indirecta,porquelibera oxígeno de los peróxidos como el agua oxigenada, pero se trata de oxígeno atómico, que es aceptado por una sustancia presente en el medio.Por este motivo, puedeponersedemanifiestoenlaleche añadiendo un poco de agua oxigenada y un cuerpo aceptador deoxígeno, que pueda actuar como indicador. En la reacción de Dupouy, se utiliza el guayacol por dar una coloración rojo-salmón si la reacción es positiva. En la reacción de Storch, la parafenilendiamina da una

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOLtjCICA

165

coloración azul oscuro. La reacción de Rotenfiisser es una combinación de las dos precedentes. La reacción de Rochaix y Thévenon, se hacecon piramidón,etcétera. Estas reacciones se habían utilizado mucho para controlar la pasterización alta de la leche (SOo durante 1 a 2 minutos); la enzima se destruye cuando la operación se ha realizado bien. Hoy en día se van abandonando en favor de la prueba de la fosfatasa. La lactoperoxidasa tiene otra actividad biológica como inhibidor de ciertas bacterias Iácticas. Se la ha identificado con la Iactenina L2, y, por esta propiedad se diferencia de las peroxidasas vegetales (capítulo XI).

B ) Reductasa aldehídica Se trata de la enzima de Schardinger, que es idéntica a la xantina oxidasa, y dalugar a vanas reaccionesdeoxidoreducción.Sela ponedemanifiestomediante la reducción del azul demetilenoen presencia de un aldehído, por ejemplo, formol; el colorante se reduce a la forma de leucoderivado incoloro; el aldehído es oxidado. No hay que confundir esta enzima con la denominada reductasa de la leche, que representa un sistema complejo de propiedades reductoras, y que comprende además de esta enzima las de las bacterias y leucocitos, que estudiaremos más adelante. La xantina oxidasa tiene su punto isoeléctrico a pH 6,2; su peso molecular es de 74.000. Se destruye por calentamiento a 80° durante 10 segundos. Se encuentra fuertemente asociada a la membrana protectora de los glóbulos grasos; la leche desnatada presenta una débil capacidad de reducción. Se obtiene en un estado avanzado de pureza a partir de la crema (fracción 1.000 veces más activa que la leche). La lechehumananocontieneesta enzima. Se ha ideadouna prueba basada sobre esta propiedad para distinguir la leche humana de la leche de vaca. . C ) L a catalasa

Esta enzima descompone el agua oxigenada en oxígeno molecular, que se libera. Cuando aumenta el contenido de la leche en leucocitos o en bacterias, se sigue invariablemente una elevación del contenido en ca.talasa. La medición del índice de catalasa es un método de apreciación directa de la calidad higiénica de la leche; las leches patológicas (mamiticas) y las leches anormales (calostro) tienen una actividad catalasica elevada. No obstante,esprecisotenerencuenta el hecho de que la cantidad en catalasa de la leche varía normalniente con la raza, el individuo, la alimentación y el momento del ordeño; poreste motivo, el uso deestapruebaha decrecidobastante.El catalasímetroes un pequeñogasómetroespecial,concebidopara medirlacantidadde oxígeno liberasdo,a partir de un pequeño volumen de leche al que se añade agua oxigenada.

I66


La actividad catalásica precipita junto con la caseína, pero también se encuentra concentrada en la crema. Se puede medir el índice de catalasa en las mantequillas. Elmáximodeactividad se encuentraenmedioneutro,hacia pH 6,8-7,0. La actividad desaparece por calentamiento a 6 5 O durante 30 minutos. N o t a - La presencia de catalasa en la leche humanano es constante. 111. - ENZIMAS HIDROLITICAS

A) Lipasas A propósito de la hidrólisis de la materia grasa, hemos visto que la lechecontiene una enzima lipolíticaquehidroliza los glicéridos en glicerol y ácidos grasos; por lo tanto, es un factor de runcidez. La lipasa de la leche se parece a la lipasa pancreática. Una acidez elevada la inhibe fuertemente, lo mismo que los metales pesados, los fluoruros y el agua oxigenada. Es una enzima muy sensible al calor, y porencimade los 600 su destrucción es ya rápida (650/2 min.; 7@/15 seg.; 78O/1 seg.). En la leche se encuentra acompañada de las lipasas bacterianas, que pueden ser más resistentes al calor. La luz solar destruye rápidamente la lipasa de la leche. Las lipasas están ligadas fuertemente a la caseína de la leche. Se las puede extraer de la cuajada formada por el cuajo tratándola mediante diversas soluciones tampones. La materia grasa de las leches del final de la lactación presenta una predisposición a la rancidez. El mismo fenómeno se ha señalado en las leches mamiticas. No se hacomprobadoqueestefenómeno tenga relación con el aumento del contenido de la lipasa normal de la leche; por el contrario, la leche de vaca con alteraciones ováricas contiene una lipasa anormal. La leche humana contiene más lipasas que la leche de vaca. B ) Fosfatasas La leche contiene dos enzimas quehidrolizana fóricos:

los ésteres fos-

Fosfatasa alcalina, con un máximo de actividad hacia pH 8. Fosfatasa ácida, con un máximo de actividad hacia pH 4. La fosfatasa alcalina es la más interesante en razón de su sensibilidad al calor, que sirve de base a una prueba analítica importante. Se trata de una metalo-proteína, que contiene zinc y está ligada a la materia grasa; desaparece completamente de la leche desnatada y se concentraenlacrema;sela encuentra en el suero de mantequilla (babeurre) tras el batido. Constituye una parte importante de la capa adsorbida sobre los glóbulos grasos.

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOLdCICA

167

La resistencia al calor de esta enzima es ligeramente superior a la de las bacterias patógenas que pueden existir en la leche. Por este motivo es posible efectuar el control de Za pasterización cualquiera queseaelmétodoempleado (alta o baja) (cap. XIV). Cuandola fosfatasasedestruye,lasbacteriaspeligrosas 10 son asimismo. La clásica prueba de Za fosfafusa consiste en valorar colorimétricamente el fenol que se libera del fenilfosfato disódico: C,HS-O-PO,Na,

+ H,O

= C6H,0H

$-

PO.,Na,H

Esta técnica puede aplicarse a la mantequilla y a los quesos, pero en este último caso es preciso tener en cuenta el hecho de que ciertos microorganismos, normalmente presentes en el curso de la maduración, secretan fosfatasas (especialmente hs levaduras y mohos). La pruebapuede entonces ser negativa y volverse luego positiva, sobre todo en los quesos pequeños. C ) Proteasas

En lalecheexisteinvariablementeuna enzima proteolíticaque probablemente no procede de lasbacterias. Es de la naturaleza de la tripsina y degrada las proteínas más allá del estado de peptonas, elpHóptimoes 9,2. Selehallamado“galactasa”deBabcook y Russel, o proteasa de Warner. Casi toda la actividad preteolítica de esta enzima se halla ligada a la caseína, y precipita a pH 4,6. Los métodos usuales de purificaci6n de la caseína, no la eliminan enteramente; es preciso calentar a 800 durante 10 minutos para tener seguridad de 1s desaparición de esta proteasa. Se separa de la caseína a por fraccionamiento con alcohol a pH 6. A esta enzima se debe la alteración de la caseína y el descenso rápidode la viscosidad delassolucciones de caseinatosalcalinos (colas).Numerosasbacteriasproducen enzimas proteolíticassimilares a ésta.

D)

-

Es la enzima más constante, en proporción, en la leche. Sacarificaelalmidón;lareacciónpuedeseguirse con el yodo; 100 C.C. de leche normal a 250, hidrolizan 22,5 g de almidón soluble en una hora.ElpHóptimo a 300 sesitúahacia 6. Un calentamientode una hora a 60°, o de 30 minutos a 650, la destruye. La proporción de amilasa se eleva en el calostro y en las leches patológicas (mamíticas), pero disminuye en las leches viejas. En gran parte, esta enzima precipita con la caseína. La leche de vaca contienemenosamilasaqueladelos otros rumiantes (oveja y cabra), y aún menos que la de yegua y que la humana. La crema es más activa que la leche desnatada.

168


E)

Lisozima

Laslisozimas son glucosaminidasas ( o muramidasas),queprovocan lahidrólisis del polisacáridoqueconstituyelapareddeciertasbacterias, conduciéndolas a su destrucción (este polisacárido está constituido por un encadenamiento de glucosamina y ácido murámico, a.1 cual están ligados péptidos).Estas enzimas están muy difundidas en los dos reinos. Desdeel punto de vista químico son péptidos básicos. En la leche humana se ha aislado un componente que presenta estas propiedades; es idéntico a la lisozima de la saliva o de laplacenta, y probablemente tiene un origen leucocitario. La leche humana contienecantidades muy variables, de 40 a 500 mg/lde lisozimas. La leche de vaca normal es pobre en leucocitos y no contiene lisozima encantidadapreciable;por el contrario, sí lacontiene cuando ha.y abundancia de leucocitos. Lalisozima tieneimportancia,sobretododesde el punto de vista de la nutrición. En el hombre,esunadelas causas más evidentes de la superioridad de la leche humana para la alimenta.ci6n de los recién nacidos. Presenta las siguientes propiedades. 1. La lisozima facilitalaformación de unprecipitado en forma de flóculos de caseína, mejorando la digestibilidad de la caseína de vaca. Su efecto es destacado cuando se aiiade a la leche de vaca al mismo tiempo que el cuajo: no se forma el coágulo firme. Se desconoce la causa de este efecto; posiblemente se forma un complejo, dado el carácter ácido de la caseína y el básico de la lisozima. 2. La lisozima libera en el intestino azúcaresaminadosque constituyen factores de crecimiento para el Lactobacillus bifidus (factores “bifidógenos”, véase más adelante). 3 . La lisozima tieneunaactividadbacteriostáticasobre numerosas especies bacterianas. Esta acción antibióticaes,ciertamente, una de las funciones de esta enzima.

Observaciones: 1. Para algunos autores, seencuentra.normalmente en la leche una Zactasa, o enzima hidrolizantel de lalactosaen glucosa galactosa. 2. Tambiénse ha habladodela posible existencia habitual deuna aldolasa (enzima del músculo queactúasobrelafructosadifosfato).

+

IV. - DISTRIBUCION DELASVlTAMINAS

EN LA LECHE

Según puede verse en el cuadro 23, la leche contiene casi todas los dos grandes grupos:

las vitaminas pertenecientes a

1. Vitaminas liposolubles (A, D y E). Van asociadas a la mateteria grasa; por esta ra.zón se encuentran en la crema y en la man-

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOL6WCA

169

tequilla tras el desnatado,y no se hallan en leche desnatadani en el lactosuero. Su contenido obedece a la influencia de factores exógenos: alimentaciónyradiacionessolares;por lo tanto, es muy variable. Es sabidoque los ácidosgrasospoliinsaturadostienentambién una acción vitamínica, especialmente el ácido linoleico (cap. V).

2. Vitaminaskidrosolubles (BI, B2, C, etc.). Seencuentranen lafaseacuosa: leche desnatadaylactosuero ( l amantequillanolas contiene). La riqueza dela leche enestasvitaminasdepende POCO delasinfluenciasexteriores;por ello sucontenidovaríarelativamente poco. Las vitaminas del grupo B que se encuentra en la leche de los rumiantes, proceden de los forrajes solamente en una pequeña parte; su origen principal seencuentraenlabiosíntesisdelasbacterias del rumen. La leche contienesustanciasasimiladasa las vitaminas: inositol y colina, así como factoresindeterminadosyprincipiosestrogénicos (factor delas “puntas delas hierbas”). El calostro es más rico en vitaminasquela leche. Las diferencias enla composición vitamínica delas leches de los diversos rumiantesson poco importantes,peronoocurreasícuandose comparan con la leche humana; esta última es más rica que la de vaca en vitaminas E y C principalmente, pero el grupo B está mejor representado en la leche de vaca (cuadro 23). Algunas vitaminasseinactivanpor el calor,la oxidación o la fotolisis (efecto de la luz solar y las radiaciones). La actividad vitamínica de la leche puedepor ello reducirseen el curso de los tratamientosindustriales,peroestas modificaciones se limitana algunasvitaminas, como puedeapreciarseen el cuadro 23. Volveremos sobre esta cuestión en el capítulo XXIII, dedicado a los problemas de la alimentación; en este mismo capítulo veremos la parte que corresponde a las vitaminas en el valor nutritivo de la leche.

V.

- VITAMINASLIPOSOLUHLES

Desde el punto de vista químico las hemos estudiado en el capítulo V, ya que acompañan a la materia grasa con su precursor. 1. Vitamina A (axeroftol)

Se sabe que esta sustancia es indispensable para la visión y el buen estado de las mucosas, y tiene una acción antiinfecciosa. Es importante sobre todo para los jóvenes, pero debe igualmente administrarse a los adultos. La leche y particularmente la mantequilla son una de las principales fuentes de vitamina A para el hombre. Esta vitamina tiene como precursor al caroteno, forma esterificada conel ácido pa.lmítico. El organismoanimalnopuedesintetizar el caroteno,pero el hígado lo hidroliza envitamina A. Por tanto, el contenidodela leche envitamina A varía mucho, ya que

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170


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22

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOLCiGICA

171

existeuna gran diferencia entre laalimentación de verano(hierba rica en caroteno)y la de invierno (henoy raíces, muy pobres en caroteno). Ya hemosvistocómosepuederegularel nivel de carotenos mediante una alimentación adecuada. Por ejemplo, con dos tiposdealimentación muy diferentesseobtienen(encarotenoides totales): 1.O Heno y raíces: 0,26 mg/100 g grasa, ó 0,l mg/l de leche. 2.0 Ensilado con melaza: 0,8 mg/100 g grasa, ó 0,27 mg/l de leche.

Elcalostrocontieneunas diezveces másvitamina A que la leche. Elmantenimientodeun nivel constante y elevado decaroteno en la leche y la mantequilla, es un problema importante. La margarina esdeficitaria en vitamina A ycarotenos, sobre todolaque procededeaceites de semillas;enalgunos paísts, los fabricantes añadenconcentrados de vitamina A a la margarina. En lo quese refiere a la mantequilla, se pueden tomar los siguientes valores mediosdeactividadvitamínica A total: en verano, 4.000 U.1 %, y en invierno, 2.400 U.I. %. 2. Vitamina D.

La lechecontiene poca vitaminaantirraquítica, o factorde retenciónde calcio yfósforo. Su formaciónsedebeala irradiacih ultravioletadeciertosesteroles;porlotanto,elcontenidode la leche de vaca varía con la duración de la exposición del animal (y tambiCn de los alimentos) a la luz solar. En verano, la leche contiene 4 a 5 veces más vitamina D que en invierno. No existe una buena fuente de vitamina D en la alimentación habitual del hombre, y por eso no debe olvidarse la leche desde este punto de vista. La leche puedeenriquecerse de tres formas: Administración de ciertosalimentos irractiados alasvacas; levadura de cerveza, porejemplo. Adición de vitaminas sintéticas, D, o D3, a l a leche. Irradiación de la leche con rayos ultravioletas (queprovocan al mismo tiempo la destruccióndemicroorganismos). El mayor inconveniente de este procedimiento es que no permite un control preciso de la actividad vitamínica D en la leche tratada; lo que es un punto importante para los nutrólogos y pediatras. Se han señalado lasconsecuencias nocivas de laabsorción de cantidades excesivas de vitamina D en el niño. Por otra parte, si la irradiación está mal dosificada, la leche puede adquirir un sabor “oxidado”. La actividad antirraquítica de la leche es tan variable como su actividadvitamínica A. Seencuentran valoresquevar’an de 1a más de 50 U.I. por litro. Se toman habitualmente como valor medio, de 15 a 20 U.I.

1-72

CIENCIA DE LA LECHE

3. Vitamina E. Los tocoferoles están presentes en numerosos alimentos. La leche de vaca contiene muy poca cantidad en relación con la leche humana,alrededorde S a 10 veces menos,perolasvariacionesparecen ser considerables. El tocoferol es una sustancia fácilmenteoxidable. Hemos señalado anteriormente su funciónantioxidante. Con menos de 2,s mg/lOOg de grasa, tiene una tendencia marcada a la oxidación.

Nota. -La leche contiene una proporción ínfima de vitamina K (factor coaguIante de la sangre) y de ácido tióctico o lipóico. VI. - VITAMINASHIDROSOLUBLES Vitaminas B Formanungrupoimportantepor su actividadbioquímica. Todasseencuentranpresentesenla leche. La figura 29 muestra su estructura química,quees muy diferentedelaquecorrespondea lasvitaminasliposolubles. Su molécula contieneuno o variosheterociclos nitrogenados. a)

1. Vitamina B (Riboflavina). La riboflavina puraesuncuerpo cristalizado; sus soluciones son amarillas y brillantes, con fluorescencia verde. Es la que comunica al lactosuero su color verdoso. La riboflavina es un polialcohol nitrogenado. Se encuentra, ya sea libre o asociada a las proteínas y alácidofosfórico(complejoenzimáticoenlasuperficie de los glóbulos grasos). La leche de vaca contiene como término medio 1,s mg deriboflavina porlitro.Elcalostrocontienemuchamás: 4 a 5 mg/l.ES deresaltarque la leche humana espobre en riboflavina: 0,4 mg/l. El porcentaje de esta vitamina es menos variable que el de las precedentes,sinembargo, se eleva un poco con la alimentaciónde verano. Como algunas otras vitaminashidrosolubles,lariboflavina es sintetizada por la microflora del rumen. Esta vitamina tiene funciones múltiples: ejerce una acción sobre elcrecimiento; es un cuerpo importante en el metabolismoanimal y vegetal por su intervención en losfenómenosde óxido-reducción celular; interviene en los fenómenos de oxidación que se producen en la leche, particularmenteenladestruccióndelavitamina C; interviene también en la formación de sabores anormales (sabor “solar”). Es la vitamina más sensible a la acción destructora de la luz solar. 2 . Vitamina PP (ácido nicotínico y s u amida,ni.acina). La amida nicotínica se halla asociada a la riboflavina en varias enzimas de óxido-reducción. La leche contiene poca cantidad:se la considera, a pesar de ello, como un alimento interesante para la prevención de la pelagra. Además, el triptófano es un precursor de esta vitamina, y la leche contiene este aminoácido en cantidades notables.

173

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOLdCICA OH

cy-

- OH - OH

I l l CH - CH - Ctl -

CH,OH

H

H HC

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C

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C

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O

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Acid0 nicotínico (provitamina)

y amida delácidonicotínico VITAMINA PP

Tiamina O

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Aneurina

VITAMINA

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Figura 29. -Vitaminas

hidrosolubl~s

3. La leche contiene otras vitaminas que intervienen en el buen estado de la piel: es una fuente bastante buena de ácido pantoténico. Igualmentecontienepiridoxina(vitamina B6),cuyas necesidadesen el hombre no se conocen con precisión; esta vitamina interviene en el metabolismo de las proteínas, como la precedente, como agrupación prostética de coenzimas. 4, Vitamina B12 (cobalamina). No está presente más que en pequeñas cantidades en la leche, pero dada la actividad considerable de estavitamina,constituye un aporteinteresanteenciertasdeficiencias (anemias perniciosas).

174


5 . Vitamina BI (tiamina o aneurina). Tiene unparentescoquímico con variasdelasprecedentes: es una base nitrogenada con función alcohol, pero contiene azufre. Deriva de la pirimidina y del tiazol (fig. 29). La lechecontienenormalmenteunacantidadconsiderable. El porcentaje es máximo en el calostro: 1 mg/l, y va disminuyendo hasta desaparecer;primera leche: 0,6 mg; última: 0,3 mg. La estación y l a alimentación no parecen influir. La tiamina existe en la leche bajo formas diferentes: libre, combinada con el ácido fosfórico o ligada a las proteínas. Es el llamado factorantineurítico,pero posee otras actividades fisiológicas: activación del crecimiento, utilización de glúcidos, etcétera. b ) Vitamina C (Acido ascórbico)

Eslamássimpledelasvitaminas:lactona,sinnitrógenoni azufre.Estambiénlamásfrágildelasvitaminasdela leche, sensible a la vez a la oxidación y a las radiaciones. La leche contiene relativamente poco ácido ascórbico (20 mg/l), en comparación con numerosos frutos y legumbres, que pueden contener 100 veces más. Esta cantidad mediocre es disminuida por las manipulaciones alaire y lostratamientostérmicos. La destrucción de la vitamina C se acelera en presencia de riboflavina o de cobre. Elácidoascórbicotieneuna estructura químicaespecial, con el grupodienólico,quesetransformafácilmenteena-dicetonaen presencia de oxígeno; esta reacción es reversible. El ácido ascórbico intervieneennumerosasreaccionesbiológicasdeóxido-reducción. Estos sistemas de cuerpos dienoles-dicetonas participan también en numerosasmodificacionesdeproductosalimenticios, y selesha dado el nombre genérico de reductonas. Hemos visto en el capítulo V queelácidoascórbico actúa en los fenómenosde oxidación dela materiagrasadela leche. Es probablequeintervenga bajo forma dicetónicaenlasreaccionesconlosaminoácidos,delgénerodela reacción de Maillard, originando pigmentos oscuros (cap. IV): La vitamina C, o factorantiescorbútico,seobtieneindustrialmenteporsíntesis y se ha convertidoenunmedicamento de la terapéutica general. Nota. -La leche contiene también otros factores solubles: ácid0 orótico(vitamina B13), colinaeinositol.

VII.

- FACTORESBIOLOGICOSDfVERSOS

A ) Enelcalostroseencuentraunfactor TRIPSINA-INHIBIDOR que precipita con las globulinas; en la leche se halla en escasa cantidad. Este factor es parecido al que secreta el páncreas, y se supone que su finalidad es la de prevenir la hidrólisis de las proteínas anticuerpos en el intestino.

COMPONENTES DE ACTIVIDAD BIOL6GICA

175

B ) FACTORES INHIBIDORES DE LAS BACTERIAS LACTICAS. Las Zacteninas delalechecrudasehanidentificado con lalactoperoxidasa (lactenina Lz)y con las aglutininas anticuerpos (lacteninas h - b). Estosfactorestienen s u influenciaenlaspropiedadesdelaleche considerada como medio de cultivo, y se estudiarán en el capítulo XI.

C) ESTREPOGENINAS, factoresquefavoreceneldesarrollodelas bacteriasdelafamilia Lactobacillus; sonpolipéptidosprocedentes de la caseína, que se liberan por hidrólisis enzimática.

D) FACTORES “BIFID~GENOS”.Veremos enelcapítulo XI1 queel Lactobacillusbifidus esungermenintestinalmuyinteresanteque no se encuentra más que en las heces de los nidos alimentados con la leche materna. Se ha invocado la presencia de varios factores de crecimiento para esta bacteria de la leche humana: - factor B,, sacárido que contiene glucosamina (cap. IV). - factor Bz, péptidos, comparables a la estrepogenina. Nota. - Los péptidos forman un categoría todavía mal conocida de factores de crecimiento, para bacterias muy diversas.

CAPITULO IX

FISICA Y FISICOQUIMICA DE LA LECHE. ACIDEZ. EFECTOS DEL CALENTAMIENTO I. - Propiedades físicas en general. 11. - Densidad. 111. - Extracto seco y sus “constantes”. IV. Tensión superficial (la “capa” y la espuma). V. - Viscosidad. VI. - Calorespecífico, VII. - Constantesfísicasrelativas alasolución (punto de congelación, conductividad).

-

VIII. - pH y acidez de la leche. IX. - Medida del pH y de la acidez. X. - Significado del pH y de la acidez. XI. - Potencial de óxido-reducción. XII. - Propiedades ópicas. XIII. - Propagación delasondasultrasonoras. XIV. - Estado del agua. XV. - Efectos del calentamiento.Velocidaddelas reacciones de degradación. XVI. - Modificaciones de las proteínas y enzimas bajo la acción del calor. XVII. - Efectos de las radiaciones. XVIII. - Olor y sabor de la leche.

178


I. - PROPIEDADES FISTCAS ENGENERAL Para cada uno de los componentes de la leche estudiados en los anteriorescapítulos,sehaprecisado el estado físico en elque se encuentran y se han descrito las modificaciones de que pueden ser objeto,insistiendoespecialmenteenlascausasdeinestabilidad.En este capítulo no se volverá a tratar del estado globular, ni del coloidal;pero sí se estudiaránlaspropiedadesmás generales, considerando la leche en su conjunto o en sus partes esenciales. Algunas propiedades físicas dependen del total de los componentes:densidad,tensiónsuperficial y calor específico; otras dependen delassustanciasdisueltas:índicederefracción y punto de congelación;enfin,hay otras que sólo dependen de los iones: pH (reacción iónica) y conductibilidad, o delassustanciasreductoras: potencial Redox. Los valores relativos a la solución verdadera pueden considerarse, con cierta aproximación', comoconstantes. Los otros valores sonmás o menosvariables, ya quedependendelasproporciones relativas de sustancias que tienen influencias diversas sobre las propiedadesconsideradas. Elaguaes un componente de laleche,quetiene tantaimportancia como los que hemosestudia.do anteriormente; a pesar de su extremasimplicidad,planteaproblemasdesdeel puntode vista físico, y por ello su lugar seencuentraenestecapítulo.Porotra parte, pasaremos revista a los efectos de los agentes físicos, calor y luz. Por último, estudiaremos un grupo de propiedades que habitualmente no setraducenencifras,comosonlaspropiedadesorganolépticas, es decir, color, olor y sabor.

11. - DENSIDAD La densidaddela leche deuna especie dadanoesunvalor constante,porestardeterminadapordosfactoresopuestosy riables:

va-

1. Concentración de los elementosdisueltos y ensuspensión (sólidos no grasos); la densidad varía proporcionalmente a esta concentración. 2. Proporcióndemateriagrasa;teniendo éstauna densidad inferior a 1, la densidad global de la leche varía de manera inversa alcontenidograso. Como consecuencia,la leche desnatada es más pesada que la leche entera. La densidaddelaslechesindividualesesvariable;losvalores mediosseencuentran entre 1,030 y 1,033 ala temperaturade 1S0 y para la leche de vaca de nuestras zonas. La densidad de la leche de mezcla es más significativa; se encuentra próxima a 1,032.La densidad de laslechesdesnatadas se eleva porencimade 1,035.La adición de agua a la leche (aguado), disminuye evidentemente su densi-

179

FÍSICA Y FISICOQUfMICA DE LA LECHE

dad. Una leche a la vez desnatada y aguada puede tener una densidad normal; por esta razón, la medida de la densidad, no puede revelar el fraude, por si sola. La densidadvaríatambiéncon latemperatura;en generalse lamidea 150. A temperaturasdiferentesesnecesariorealizaruna corrección. Existen aparatos especiales (termo-lactoderfsímetros) para estamedición,así como tablas de correcciónparalatemperatura. Estos aparatos están graduados en milésimas de peso espec fico, por encimade 1, desde 15 a 40, es decirdesde D == 1,015 a D = 1,040. Las condicionesfísicasconstituyenunfactorimportanteque afectaalalecturadeladensidadtomada con el lactodensímetro. Cuandola temperatura varíaenlasproximidadesdelpuntodefusión de la materia grasa, la densidad varía y no se estabiliza hasta varias horas después del cambio de temperatura, debido a la lenta modificación del estado físico de ‘la materia grasa. Pero desde luego existe otra causa, ya quesecomprueba el mismofenómenoen la leche descremada; esta se encuentra en las variaciones de la cantidad de agua ligada a las proteínas. Este fenómeno ha sido designado bajo elnombrede“efectoRecknagel”,delqueesinteresantecitardos ejemplos: a) Siunamuestradelechesedivideen dos partes,enfriando una por debajo de 150 y calentando la otra a 40°, y llevando inmediatamente las dos partes a 150, la que primeramente fue calentada y a continuación enfriada presentará una densidad de 0,001 a 0,003 inferior a la otra. Al cabodealgunashoras,ladensidadvolveráa ser la misma, como consecuencia de la elevación de la más baja..

b ) La densidaddelalechereciénordeñada eleva un pocodespués.Elaumentoesdelordende 1 grado del lactodensímetro).

es inestable y se 0,001 ( o sea

Nota. - En el método oficial francés (ley de 31 de marzo de 1954), ladensidad de lalechesedefinea 20” (D 20/20); sinembargo,la fórmula de Fleischmann, dada como anexo a este mCtodo, considera la densidad a 15” ( D 15/15). 111. - EXTRACTO SECO Y SUS “CONSTANTES”

A) Extracto seco total (E. S.) Elcontenidoenextractosecodelaleche de 1a.s diferentesespeciesdemamíferossesitúa entre valoresextremos muy alejados: de 100 a 600 g/l. La causadeestasdiferenciasseencuentranesencialmente en el contenido en materia grasa; si se la separa se comprueban diferencias mucho menos importantes: de 80 a 170 g/1 (extracto secodesengrasado). La lechede vaca presentaunextracto seco total medio de 125 a 130 g/l. Paradesignarlosehanutilizadodiversasexpresiones:extracto

160


seco, residuo seco y materia seca; la primera es la más corriente y no hay razones serias para rechazarla. En general, cuando se habla de extracto seco sesobreentiende el conjunto de sustancia.s que componen la leche con exclusión del agua. Esta acepción noes válida másquecuando el extracto seco se calcula por diferencia, trasla determinaciónde la cantidadde aguapor un mktodo específico. Lo más corriente esobtener elextracto seco directamente por pesada de los residuos, tras desecación a una temperatura igual o ligeramente superior a 100". Pero la desecación no es un método específico; el extracto seco obtenido representa la suma de las sustancias no volátiles en condiciones determinadas. La leche fresca no contienemásque indicios desustancias volátiles hacia los 100-lOSO; pero en cambio contiene, en proporción relativamente elevada, un producto, lactosa, que a estas temperaturas comienza a descomponerse, dando sustancias volátiles; efectivamente, se observa que es imposible obtener un peso constante por pesadas sucesivas, hechas a intervalos de 30 minutos, cuando se prolonga la permanenciaen Ia estufa a 103" o albañomaría hirviendo; tras 25 días es aún sensible la perdida de peso. En la práctica se considera un extracto seco convencional determinado en condiciones perfectamente definidas. En lo que se refiere al método oficial francés, estas condiciones son: desecación de 10 C.C. de leche enunacápsula de materialinalterable, de 55 X 25 mm, durante 7 horasenbañomaría hirviendo. La desecación enestufa ordinaria a 100-lOSO y la desecación por medio deirradiación de rayos infrarrojos, se empleaigualmente,sobretodopara los productos lácteos menos acuosos que la leche. Se volverá a hablar de la valoración del agua en el apartado XIV. Dado queladensidaddependedelaconcentración de las sustancias en solución y en suspensión, por una parte, y de la materia grasa, por otra, se pueden relacionar estos valores mediante fórmulas que permitan calcular el contenido en extracto seco conociendo: G, materiagrasapor kg de leche y D, densidada 15". Las más COnocidas son: 1. FGrmula de Fleischmann: ES o/w = 1,2 G

D-1 + 2665 D

2. F6rmula de Richmond:

Estas fórmulas son muy interesantes en la práctica, ya que evitanla determinacióndirecta del extracto seco de la leche; sehan utilizado comobasepara el establecimientodeábacosy reglas de cálculo diversas (discos de Ackermann, etc.). Los resultados no pueden considerarse corno de gran precisión.

FÍSICA Y FISICOQU~MICA DE LA L E C H E

181

B) Extractos secos reducidos. donstantes>) Frecuentemente es útil considerar el extracto seco desengrasado de la leche ( o extracto seco no graso): E.S.D. = E.S.

- G.

Se trata de un valor más regular que el extracto seco total, en razón de haberse eliminado el componente más variable. En la industria,las regulaciones y normalizaciones se ha.cen frecuentemente sobre el E.S.D. Si se eliminanala vez el contenidoenmateriagrasa y elde caseina,seobtiene un valor aún másconstantequeelprecedente. Esteextracto seco “desengrasado” y “descaseinado”se llama también “constante deCornalba”. Antes seladeterminabaparala investigación del aguado de la leche; su valor medio es de 61,s.Se han propuesto otras “constantes” con el mismo fin basándose en los resultados del análisis químico, en lugar de hacerlo sobre el extracto seco, quees difícil demedir con precisión. La más conocida es la “constante molecular simplificada” o C.M.S., de Mathieu y Ferré: 1.o00 C.M.S. = -(L S

+ 11,9 NaC1)

L = lactosahidratada/litro. NaCl = cloruros/litro. S = volumen de suero suministrado por litro de leche desnatada. (11,9 es la relación de la masa molecular de la lactosa hidratada, 360, con la masa iónica del NaC1: 58,5/2). LaC.M.S. está comprendida entre 74 y 79, incluso en las leches anormales. Un valor inferiora 70 permiteafirmarquela leche ha sido aguada. IV.

- TENSION SUPERFICIAL ( 1 )

Espumas y “capa” de la leche. La presencia de sustancias orgánicas en la :leche explica el descenso de su tensión superficial en relación con la del agua pura:

Tensión superficial a150 (5

1

entera . . Leche desnatada . Lactosuerodecuajada Agua . . . . . . .

C.C.

Número d e gotas en cuentagotas normal)

47 - 53 52 - 57 52 - 55 76

1. La tensibn superficial se expresa endinas/cm. activasrebajanestatensión.

130

-

1O0 Las sustancias tenso.

182


La leche es, por lo tanto, un sistema moderadamente activo (valor relativorespecto del agua: 2/3). Una propiedadinteresantees que la dilución de la leche, hasta unas 10 veces, no modifica sensiblementelatensiónsuperficial; no aumentabruscamentemásque tras grandes diluciones (1/50). Como se sabe, las sustancias tensoactivas forman una película en la superficie de los líquidos; en la leche estas sustancias se encuentran a una concentración muy superior a la que se necesita para formar la capa “saturada” de superficie. Estosproductosson,porunaparte,lacaseína,porotra,un componentedelafracciónproteosapeptona,llamadosigma-proteosa. Las proteínas del lactosuero coagulables por el calor (albúmina y globulina) son ina.ctivas. El lactosuero de la cuajada tiene una tensión superficial muy próxima a la de la leche, a pesar de la separación de la caseína; pero el efecto de la dilución es mucho más acusado que en el caso de la leche. La materia grasa tiene escaso papel, ya que la leche desnatada tiene una tensión superficial poco más elevada que la leche entera. Es suficiente un 0,2 % de materia grasa para que el efecto alcance ya su máximo. Cuando se calienta la leche se produce una evaporación en la superficie; la caseína y la proteosa se concentran, aprisionando la grasa y las materias minerales bajo la forma de una “capa” o “piel”. Esta no está compuesta por las proteínas del lactosuero coaguladas, como se creía antes (itampoco es, ni mucho menos, crema!). Si la leche se agita violentamente, tiene lugar una precipitación semejante en torno a las burbujas de aire; como resultado, se produce espuma. El calentamiento por encima de 300 provoca una descenso de la tensión superficial y aumenta la tendencia a la formación deespuma, ya quelaconcentracióndelaspartículasdeproteínas en torno a las burbujas es más activa; de esta manera se forma una película proteica elástica en torno al aire aprisionado, que le confiere una relativa estabilidad. Por debajo de 20°, se forma una espuma de naturaleza física diferente, poco estable. La intensidad de la formación de espuma es una propiedad variable en las diferentes leches, e igualmente en la leche de una sola vaca en los diferentes ordeños. Hemos visto que la alteración de la materia grasa (lipolisis) provoca una reducción de la tensión superficial y una tendencia mayor a la formación de espuma.

V. - VISCOSIDAD ( 1 ) La leche es mucho más viscosa que el agua. Esta mayor viscosidad se debe, sobre todo, a la materia grasa en estado globular y a lasmacromoléculasproteicas;lassustanciasensolución sólo inter1. La viscosidad resulta del frotamiento de las moléculas. Se determina como viscosidad absoluta ?, en poises (dinas/cm*), o como viscosidad relativa en relaci6n con el agua.

FfSICA Y FISICOQUfMICA DE LECLA

HE

183

vienen en una pequeña parte. El lactosuero es, por lo tanto, menos viscoso que la leche descremada, y ésta menos que la leche entera. La viscosidad media a 2@, en centipoises es: (Agua: 1,006)

Leche entera: 2,2 Solución de lactosaal

Leche desnatada: 1,9

5 %: 12.

La viscosidad de la leche es la causa de la resistencia a la subida de los glóbulos grasos para formar la crema. La viscosidad disminuye con la elevación de la temperatura; a 20° no es más que la mitad, y a 400 el tercio de la que tiene a OO. Toda modificación o alteraciónqueactúe:jobre la grasa o las proteínas, tendrá un efecto sobre la viscosidad: 1.La homogeneización eleva la viscosidad de la leche; el factor de multiplicación está comprendido entre 1,2 y 1,4. 2. Sehan descritovariosprocedimientos para el tratamiento térmico de la crema (recalentamiento seguido de enfriamiento) que permiten obtenerla más viscosa (cualidad importante desde el punto de vista comercial, porque una crema viscosa pacece más rica). 3. Los factores que producen variaciones en el estado de hidratación de las proteínas (variación del agua ligada) también son causa de cambios en la viscosidad. La contaminacióndeciertosmicrobiosaumentala viscosidad de la leche, especialmentelosestreptococoslácticosdelallamada “leche filante” (cap. XII).

VI.

- CALOR ESPECIFICO (1)

Es un valor cuyo conocimientotienegranimportancia para la industrialáctea. Es un poco más bajo que el delagua; los valoresencontrados corresponden a los que se pueden calcular de acuerdo con la composición de la leche y tomando como cifras las siguientes: agua: 1

grasas: 0,5 lactosa: 0,3 cenizas: 0,7 proteínas: 80,5

Es preciso tener en cuenta que la grasa funde hacia los 20-250, y a este valor es necesario añadir el calor latente de fusión al recalentar la leche. El calor específico de la leche entera o descremada varía poco de O a 1000; por elcontrario,el de la cremavaríamucho. A las temperaturas de pasterización, la crema se calienta y se enfría más rápidamentequela leche. 1. E1 calor específico se expresa en númerode elevar 1” latemperaturade 1 g de sustancia.

calorías necesarias para

184

CIENCIADE

LA LEC H E

CUADRO 24

Calor específico a diferentes temperaturas (1)

Calorespecífico a diferentestemperaturas

Leche entera ..................... Leche descremada ............. Crema con 30 O/O de mat. grasa .............................. Cremacon 60 Oh de mat. grasa .............................. Mantequilla ....................... Lactosuero ........................

o

15

40"

60"

0,92 0,94

0,94 0,945

0,93 0,95

0,92 0,96

0,67

0,98

0,85

0,86

0,56 0,51 0,98

1,O5 0,53 0,976

0,72 0,56

0'74 0,58 0,97 0,974

(1) SegúnECKLES,COMBSy MACY.

VII. A)

- CONSTANTESFISICASRELATIVAS

A LA SOLUCION

Puntodecongelación

La leche se congela por debajo de O*, ya quelassustancias disueltasrebajan el punto de congelación de los disolventes puros (crioscopía). La fórmula siguiente relaciona.el descenso A con la concentración molecular de las sustancias disueltas en una solución acuosa (P: peso de las sustancias disueltas; M: peso molecular medio): P A == 1,85 M

El punto de congelación de la leche varía muy poco: es de -0,55° parala leche de vaca, y este valor es el mismo que el del suero sanguíneo. Es lacaracterísticamás constantedela leche y su determinaciónse utiliza para revelar el fraude. El aguado eleva,evidentemente, el punto de congelación hacia O*. Para medirlo se utiliza un bafio refrigerante (hielo + sal) y untermómetro con precisión de 1/100. Un valor igual o inferior a " 0 , 5 3 0 , en valor absoluto, permite sospechar una adición de agua. Esta medición seaplicatambién a la leche desnatada, ya que el desnatado no cambia el puntode congelación. Por el contrario. la alteración por fermentación láctica y la adición de sales solubles rebajandichopunto. UnamolCcula de lactosada 4 meléculas de ácido láctico; una leche suficientementeácida paracuajaren el curso del calenta.miento hasta ebullición, se congela a -0,58".

FÍSICA Y FISICOQU~MICA DE LA L E C H E

185

B) Punto de ebullición Por la misma causa que en el caso anterior, la leche hierve por encimade los loo0; entre 100,17° y 100,150. Peroen el curso del calentamiento se producen cambios en el equilibrio de los estados: ionesmoléculas e micelas queinfluyensobre el resultado. Este va.lor nosedeterminaenla práctica. C ) Conductividad eléctrica

Como sesabe, el agua ofreceunaresistenciaconsiderableal pasodelacorrienteeléctrica; su conductibilidadespecífica es pequefia: x = 0,5 X lod mhos. La presencia de electrolitos minerales en la leche (cloruros, fosfatos y citratos), principalmente, y deionescoloidales,secundariamente, disminuyen la resistencia al paso de la corriente. La conductibilidaddelalechevaría con latemperatura;normalmente se la mide a 250. Sus valores medios. se sitúan entre: 40 X 10-4 y 50 X 10-4

El aguado de la leche rebaja la conductibilidad y su alteración poracidificaciónlaeleva;laslechespatológicas muestran frecuentementeunaconductibilidadsuperiora 50 x BO-4. Los agentesantisépticos y losconservadoresalcalinos elevan igualmentelaconductibilidad. Se ha propuesto la medición de la conductibilidad para la investigación del aguado o para descubrir las leches mamiticas: el método pareceque ha sidoabandonado.Sinembargo,estáprevistaenla reglamentación suiza, que prohibe la venta de la leche con una conductividad superior a 60 X 10-4 a 25". Al estudiar la leche producida por cada cuarto de la mama, se ha señalado que cuanto más abundante es la producción, más débil es la conductibiiidad. VIII.

- pH Y ACIDEZ DE

LA LIECHE

La figura 30 muestra las zonas de disociacihn de los principales componentesionizablesque se encuentranenlaleche,enrelación con tres valorescaracterísticos:pHnormaldela leche, pHde valoraciónenpresenciadefenolftaleína y pH de precipitacióndela caseína. Estos datos ayudarán a comprender los conceptos siguientes. A)

pH de la leche ( 1 ) En general, la leche tiene una reacción iónica cercana a la neutralidad. La leche de vaca tiene una reacción débilmente ácida, con 1. El símbolo pH representa la inversa del logaritmo de la concentración de iones de hidrógeno H+ (neutralidad: pH 7; base fuerte en solución normal: pH 14; ácido fuerte en solución normal: pH O).

186


un pH comprendido entre 6,6 y 6,8, como consecuencia de la presencia de caseína y de los aniones fosfórico y cítrico, principalmente. ElpHnoes un valorconstante,sinoquepuedevariar en el curso del ciclo de la lactación y bajo la influencia de la alimentación.

ACIWS

4udo f d 6 n c o

I'O,H,

Erlcrer farf6ncor de fa careina

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Ca (OH)' led)

BASES

-

-

-

10

I/

I2

L 15

Figura 30. -Escala de disociacidn de los ácidos y de las bases que pueden intervenirenlaleche,conindicacidndelvalordelpK(pklentorno al cual se manifiesta el efectotampón)

Con todo, la amplitud de las variaciones es pequeña dentro de una misma especie. En lo que se refiere a la leche de vaca, deben considerarse comoanormales los valores de pH inferiores a 6,s o superiores a 6,9. El calostro de vaca tiene un pH más bajo a causa de su elevado contenido en proteínas. El pH de la leche cambia de una especie a otra, dadas las diferencias de su composici6n química, especialmente en caseína y fosfatos. El pH medio de la leche de oveja (rica en caseína) es de 6,5;

.

.

. ,

FíSICA Y FISICOQU~MICADE LA L E C H E

187

la lechehumana es neutra o ligeramenteslcalina,variando su pH de 7 a 73. ElpH representa la acidezactual delaleche;de é1 dependen propiedadestan importantes como la estabilidad de lacaseína. B ) Acidez de la leche

Lo quehabitualmentese conoce como acidez de la leche es el resultado de unavaloración;se añade a la leche el volumen necesario de solución alcalina valorada para alcanzar el punto de viraje de un indicador, generalmente la fenolftaleína que vira del incoloro al rosa hacia pH 8,4. Se trata de un nivel arbitrario. La acidez de valoración es la suma de cuatro reacciones, como se muestra esquemáticamente en la figura 31. Las tres primeras representan la acidez “natural” de la leche, que equivale como término medio a 18 C.C. de solución normal (N/1) por litro de leche. 1. Acidez debidaalacaseína;alrededor de 215 de la acidez naturai. 2. Acidez debidaalassustanciasminerales y a los indiciosde ácidosorgánicos;igualmenteunos 215 de la acidez natural. 3. Reacciones secundarias debidas a los fosfatos; sobre 115 de la acideznatural.Estasreaccionessehandesignado con el término “ over-run”. 4. Acidez “desarrollada”, debida al ácido láctico y a otros ácidos procedentes de la degradación microbiana de la ljactosa en las leches en vías de alteración.

La figura 30 muestra los componentes de la leche que intervienen en la valoración, entre el pH normal de la leche y el punto de viraje delafenolftaleína. Estas sustancias,ácidos o basesdébiles,son tampones de pH; alrededor del punto de semi-neutralización que correspondeal valor pK, estassustancias frenan lasvariaciones del pH. Intervienenprincipalmente la caseína,por sus gruposésteres fosfóricos, y el ácido fosfórico por s u función secundaria; en segundo lugar intervienen: el ácido cítrico que casi se neutraliza a pH 6,6, el ácidocarbónico (bicarbonato) y los grupos cr-.aminados libres. De hecho,la valoración acidimétricadelalechefrescaes una medida indirecta de su riqueza en caseína y fosfatos. La acidez desarrollada por la fermentación láctjca hace bajar el pH, entre 4 y 5. A este nivel todos los ácidosorgánicos presentes intervienen en la valoración, y sobre todo el ácido cítrico. IX. - MEDIDA DEL pH Y DE LA ACIDEZ Medici6n del pH 1. La mediciónpotenciométrica con el“pH-metro’’(figura 32) es la únic5 precisa; el sistema de electrodos más generalmente utilizado está formado por el par electrodo de referencia de calomelanos con cloruro potásico saturado - electrodo de vidrio. A)

188

CIENCIA DE L.4 L E C H E

Acidos orgánicos

""" "_

_""Acidosorgánicos Materiasminerales (Fosfatos, cor c t c ...)

" " " "

Caseína

I

" " " "

"overrun" " " " "

LECHE

LECHE FRESCA Figura 31. -Los

ACIDA componentes de la acidez

FÍSICA Y FLSICOQUfMICA DE LA L E C H E

189

Existen diversos modelos de electrodos, separados o combinados en un sólo instrumento;desdepequeñasunidadesparamedidasen un centímetro cúbico, hasta electrodos 'incluidos en una caña metálica que se introduce en bidones, cubas, etc. Hay pH-metros especiales para la seleccidn de las leches en los muelles de recepción de las fábricas.

Figura 32 a. - Aparatomodernopara

medición del p H

La medición del pHenlas industriaslácteas exigc unaprecisiónrealdel orden de 1/20 deunidad.Entre losdiferentestiposde ((pH-metrosm, elmodelo delgrabadorespondeespecialmentealas exigencias del laboratoriodequímica analítica, así como a los controles de fabricación (pH de la mantequilla de almacenamiento, de la leche esterilizada, de la cuajada de quesería, etc.). Funciona indistintamente conectado a la red, cualquiera que sea su voltaje, o con pilas delámparasde bolsillo.Posee ala vez compensaciónmanual y compensación automática, gracias a un termómetro compensador, que se ve en la figura, sumergido en el líquido, junto al electrodo combinado, unitubular. L a precisión es de 0,05 pH. Este aparato permite igualmente la medida de potenciales (valoración potenciométrica,potencial ((redoxu, etc.).

La regulación de estos aparatos se hace con solucionestampón de pH conocido; para la leche y sus derivados se 'empiea el tampón de fosfato MI15 y pH 7,O para la zona neutra, y el tampón de ftalato ácido de potasio MI20 de pH 4,O para la zona hcida. La determinación del pH en la industria plantea problemas especiales. Por ejemplo, la medición rápida del pH de los suministros

1YC


SHDA 30

S D S A 30 Figura 32 b

La calidad del electrodo es un factor primordial en la medición del pH. Actualmente se fabrican cadenas de electrodos perfeccionados que agrupan en un sólotuboelelectrodoindicador y un electrodo de referencia: de este modo la determinación del pHsesimplificaenextremo.Existendiferentesmodelos. La figura muestra un electrodo de bulbo de vidrio esférico y un electrodo especial de membrana cónica que puede penetrar en los medios consistentes. (Cliché Cambridge-EIL France S.A.)

delecheen.bidones,alritmoderecepciónenlafábrica,presenta dificultades,sobretodoenverano. Es frecuentequeseencuentren en la superficie partículas de materia grasa, a causa de la agitación durante el transporte, que en ocasiones forman una capa oleosa que sobrenada. La grasa forma sobre los electrodos una película que los aisla del medio ionizado, y el aparato no da respuesta. En estas circunstanciasesprecisolavarloselectrodosconunasolucióndetergente. Esta manipulaciónconstituyeunobstáculoparalabuena marcha de la recepción de la leche. 2. La medicióncolorimétrica es muchomás rApida, simple y menoscostosa,perosusindicacionessonsolamenteaproximadas.

191

FÍSICA Y FISICOQUÍMICADE LA L E C H E

Se emplean indicadores coloreados que viran en la zona conveniente; para la leche se emplean los tres colorantes del cuadro 25. La medición se realiza por medio de papel indicador, o mediante una solución de colorante añadida a la leche. CUADRO 25

Determinación colorimétrica del pH de la leche

I Coloraciones observadas por reflexión I

Indicadores de pH

PI;’ 694 .Y

mas baJo (leche ácida)

pH 6,6-6,8 (leche fresca normal)

pH 6 9 Y más alto (leche alcalina)

“

Púrpura de bromocresol: (solución acuosa 0,2 % ) ...... Azul de bromotimol: (solución al0,s % en alcohol de 6 8 ) .............................. Alizarinsulfonato desodio: (solución saturada enalcoholde 68”) ........................

gris, luego amarillo verdoso

gris

azulado

azul, luego violeta

amarillo

verde amarillento

verde azulado

rosa, luego amarillo oscuro

lila

rojo oscuro violeta

No se puede diluir la leche con el fin de volverla parapoderobservarlacoloraciónconel“comparador”, dilución afecta al equilibrio salino y eleva el pH.

transparente ya quela

B) Medici6n de la acidez Solamenteexiste un método,cuyoprincipiosehadadoanteriormente, y diferentesmediosdeexpresión,especialmente guientes:

los si-

1. El “grado Domic” (OD), empleado en Francia, expresa el contenidoenácidoláctico;laacidezDornic eselnúmerodedécimas de C.C. de sosa N/9 utilizada para valorar 10 C.C. de leche en presencia de fenolftaleína, (N/9 porque el Bcido láctico tiene un peso molecular de 90). Es evidente que: lo

D = 1 mg de ácido láctico en

10 C.C. de: leche, o sea 0,l g/litro, o 0,01% deácidoláctico.

2. El “grado Soxhlet-Henkel” (S. H.), utilizadoen Alemania y en Suiza, no toma el ácido lactic0 como referencia. Equivale a 1 C.C. desosa N/4 utilizadoparavalorar 100 C.C. deleche (la valoración

192


se hace habitualmente sobre 50 C.C.); se compruebaque: 10 SH = 2,250 Dornic. Este conceptoesmás lógico que el precedente; de unaparte, porque la leche fresca no contiene ácido láctico, de otra porque aún cuando en la leche exista una acidez desarrollada, la valoración no mide la cantidad de ácido láctico formada. En efecto, el pK de ésta es de 3,85, y en una leche ácida a punto de cuajar (pH 4,6) alrededor del 90% delácidoformadose encuentraenestado de ion lactato; a este nivel de pH se valoran otros aniones, fosfato, citrato, bicarbonato, etc., debido a que la acidificación por el ácido láctico ha reducidola ionización de estas sales. La medicióndela acidez pareceser muy fácil,perotambién puede ser de granimprecisión, en razóndevariascausas de error debidas a la opacidad de laleche: a) la cantidad de indicador influye mucho; se puede comprobar una diferencia de 30D (0,3 C.C.de NaOH N/9) empleando unagotasolamente (190D) o 10 gotas (16OD) de solución de indicador. Es precisoutilizarsiemprelamismacantidad, por ejemplo, 0,l C.C.de solución defenolftaleínaal 1% en alcohol de 95" (y no contar las gotas).

b ) el punto final de la valoración no es un momento precisoporquedepende de la agudeza visual del operador;se recomiendahacerunacomparaciónde tanteo con unmismo volumen de leche adicionadade unaciertacantidadde solución coloreada standard: fucsina,sulfatodecobaIto,etcétera.

X. - SIGNIFICADODEL

pH Y DE LA ACIDEZ

Por lo que hemos visto anteriormente, los valores de pH representanunestado, y sonmás significativos que losvalores dela acidez, especialmente en lo que a la estabilidad de la leche se refiere. Diferentes muestras de leche pueden tener el mismo pH y por tanto presentar la misma estabilidad frente a los tratamientos industriales dentro del mismo estado de calidad y, sin embargo, mostrar acideces sensiblemente diferentes. Inversamente, leches con la misma acidez pueden tener diferente pH. La figura 33 ilustra estos hechos; enunaplantade esterilización o deconcentración,querealizase una selección rigurosa basándose en la acidez, se habrían eliminado las leches n.o 1 y n.o 2; para la primera sería lógico, ya que realmente está acidificada, pero en el caso de la segunda constituiría un error, porque se tratadeuna leche dealtocontenidoenextracto seco. Además, por el hechode ser una leche fuertemente tamponada, su pH variará menos rápidamente que el de la leche n.O 3 o n.O 4 bajo la influenciadelácidolácticodefermentación. Es sabidoque Ias leches de fuerte acidez natural se conservan más tiempo que las leches de la misma calidad higiénica, pero de débil acidez natural.

193

FÍSICA Y FISICOQUÍMICADE LA LECHE

30

I

20 4

o

3

l

I 6

7

8

PH

9

Figura 33. - Significado del pH y de la acidez 1) Leche 2) Leche 3 ) Leche 4) Leche 5) Leche

envías de alteración, con acidez desarrollada: rica, sin acidez desarrollada : tipo medio, sin acidez desarrollada : pobre, sin acidez desarrollada : alcalina (mamitis) :

pH pH pH pH pH

6,3 acidez 22 6,7 acidez 22 6,7 acidez 18 6,l acidez 14 7J acidez 14

Los valores de pH y de la acidez de valoración no están estrechamente ligados. Hay variaciones sensiblemente paralelas en ciertos casos, como se ve en el cuadro 26; pero puede haber una gran divergencia entre estosvalores, por ejemplo, en el caso del suero de queseria (suero fresco, al romper la cuajada), en el que la acidez baja, debidoalaseparacióndelacaseína y de los fosfhtos, y cuyo pH difiere poco del de la leche de la cual procede. Los valoresde acidez comprendidosentre 15 y 22oD nodan indicacionesprecisas sobre el estado de la leche. Como se sabe, la 7.

194


acidez representa una suma, en la que ninguno de los componentes se conocen con exactitud: acidez natural

+ reacciones secundarias + acidez desarrollada.

El valor que interesa en la práctica es el último, pero no existe un método de rutina para valorar el ácido láctico; no puede obtenerse por diferencia, ya que los otros valores nosonconstantes. La acidez natural depende del contenidoen sustancias que reaccionan enla zona de valoración. Las reacciones secundarias (over-run) se deben a los fosfatos de cal solubles; se ha tratado de eliminar esta causa de variación, precipitando el calcio con oxalato potásico: CaHPO,

+ K,(COO),

= Ca(COO),

+ K,HPO,

(reacción neutra)

(insoluble) Peroesta reacción no es la única quese produce; el oxalato potásicoreaccionatambién con el fosfato tricálcico coloidal, dando fosfatotripotásico con elevación del pH, según hemos visto en el capítulo VI. CUADRO 26 Valores del p H y d e la acidez

Lechesde tipo“alcalino“:lechespatológicas (leches de mamitis), leches del final de lactación, algunas leches retención, de leches fuertemente “aguadas” ....................................... Leches ligeramenteácidas:leches del principiodelactación,calostro,leches transportadas en masa ............ Leche que no soporta la esterilización a 118 ............................................. Leche que no soporta la cocción a 1W Lechequeno soporta la pasterización a 7T ............................................... Leche quecomienza a flocular a temperatura ordinaria .......................... Lactosuero fresco de quesería ............ Cultjvo de estreptococos lácticos, al máxlmo .............................................. Cultivo de lactobacilos lácticos, al máxlmo ..............................................

\

19 - 20

8,s - 10

unos 20 unos 22 unos 24 y más 55-60 9 - 13

250

25-27 5- 6

FÍSICA Y FISICOQU~MICADE LA LECHE

195

E n la práctica suele ser suficiente la vaSoraciÓn acidimétrica, a pesarde lasreservasquese le puedenhacer.Sonnumerosos los tratamientosreguladosaúnpor los valoresru,tinarios de la acidez y no por el pH. A pesar de ello, la medida del pH es inevitable en determinadoscasos(esterilización,mantequilladecámara,quesos fundidos,etcétera). En el cuadro 26 pueden verse los valores interesantes en la práctica. Los correspondientesala acidez norepresentanmásqueuna ordenacióncreciente. Pueden añadirse los valoresrelativosalas leches concentradas; a la inversa de la dilución, la concentración rebaja el pH. Una leche normal que tenga 9% de E.S.D., y un pH de 6,7, tras laconcentraciónhasta el 20% de E.S.D., tendráunpH de 6,4; hasta el 30%, 6,25, y así sucesivamente.

XI. - POTENCIALDEOXIDO-REDUCCION La leche fresca normal tiene un potencial “redox” (Eh) positivo comprendido entre +0,20 y +0,30 volt. Su determinaciónse realiza de una manera parecida a la del pH; la diferencia de potencial creado por un electrodo de platino colocado enuna solución se mide con referenciaaunelectrododecalomelanostomadocomopatrón. Un valor positivo (pérdida de electrones por el platino) indica las propiedades oxidantes de la solución; un valor negativo (ganancia de electrones) indicalaspropiedadesreductoras.Actualmente se ha abandonado la antigua expresión rH. Enlaspropiedadesóxido-reductorasdela leche intervienen los factoressiguientes: 1. El oxígeno disueltoesresponsable, engranparte, del Eh positivo de la leche frescacruda;desaireándolamedianteburbujeo de nitrógeno, el valor de Eh baja rápidamente a +0,05 V.

2.La leche contieneunsistema reductornatural,que hemos mencionado enel capítulo VI11 (reductasa aldehídica de Schardinger). No semanifiesta en las condiciones deaerobiosis(presencia de aire); se la pone de manifiesto en atmósfera1 inerte, mediante la determinación del Eh, o en presencia de un aldeh do por reducción del azuldemetileno.Sedestruye durante el calentamientohacia 800. En la leche hervida el Eh no varía prácticamente en función del tiempo(figura 34). 3. A temperaturas más elevadas (zonadeesterilización), sparece un nuevo sistemareductor. El descensodeEh,esparalelo al aumento del sabor a cocido, delque ya hablarnos al tratar de las proteínasdellactosuero, ya queestosfenómenossonconsecuencia de su desnaturalización. 4. Varios componentes dela lecheinfluyensobre los cambios del potencial redox. Algunos tienen un papel comparable a los tampones de pH; por ejemplo, el ácido ascórbico, con su estructura de

196


reductona, en el equilibrio siguiente, V (a pH 7).

cuyo potencial normal es +0,06

C - d - C - C + 2 H

"c

I /

1I

i'

O

OH OH

0

La.s variacionesestacionalesen el valor Eh de la leche deben atribuirse, en parte, alcontenidoenácidoascórbico.Eninvierno, estecontenido es bajo y e1 Eh elevado. La riboflavina, la cistina y probablementelalactosa,forman otros sistemas. La oxidación implicaladestrucción de estossistemas y la formación de productos con más altospotenciales; como consecuencia el Eh se eleva.

1

Leche hervlda

0.e

* O , l

- o,a I O

I

I

I

1

P h.

1h. TIEMPO

Figura 34. -VariacióndelpotencialRedoxen

la

leche

5. Elcobreesunactivoaceptadordeelectrones;cuandocontaminala leche, tiendeaelevar el Eh. Es unagentedeoxidación, como se ha indicado al tratar de la materia grasa. La fase inicial es ladestruccióndelQcidoascórbico. 6 . Las bacterias que proliferan en la leche tienen una actividad reductora, como consecuenciadedosfenómenos: a) desaparicióndel oxígeno disueltoacausadelarespiración, que provoca un descensodel Eh favorablealsistemareductor na tural de la leche; b ) produccióndeunsistemareductorpropiodelasbacterias.

197

FÍSICA Y FISICOQUfMICA DE LA L E C H E

La actividad reductora depende del número de bacterias y también de las especies presentes. Algunas son muy activas,comolas coliformes (Escherichia,Aerobacter). Otras influyen poco sobre el potencial redox, comolasbacteriastermorresistentes y lasesporuladas (flora de las leches calentadas). 7. ElpH influye sobre el Eh;frecuentementelassustancias reductoras existen en estado de aniones que pueden aceptar H + y de estamaneranocontribuirmucho alvalordeEh.Cuandoel pH cambia, se debe corregir el valor de Eh.

8. Los leucocitostienenunadébil normal.

acción reductora en la leche

El potencialredox sólo se determina en los laboratorios de investigación; esunaoperaciónba.stantedelicada,queprecisa eliminar lainfluencia del oxígeno del aire. Las lecturassondifíciles de corregir en función del pH, ya que se carece de datos sobre los sistemasexistentes en la leche. Sinembargo,estasdeterminaciones tienen un gran interés, dada la importancia de los fenómenos a los cualesestánligadas;principalmente,lacontaminaciónbacteriana y la formación de los sabores a oxidado y a “cocido”. En la práctica., se determina el nivel de potencial redox mediante indicadores coloreados que cambian de color o se decoloran en una determinada zonadel Eh, caracterizada por el valor E’o (potencia! en que la mitad del colorante se encuentra en forma reducida). El azul de metileno (E’o 0,OS V) se utiliza con frecuencia para determinar la calidad bacteriológica de la leche en la prueba de la “Reductasa”. Enlas leches fuertemente contaminadas,eldescenso del Eh es rápido (figura 34), al igual que la decoloración del indicador que se ha añadido. La resazurina es otro indicadorquesereduce entre 0,18 y 0,09 V, por lo tanto, antes que el azul de metileno; es más sensible a los factores no microbianos, por ejemplo a la presencia de células (leucocitos). También es indicador de pH. La forma oxidada es azul en la leche normal y roja a pH 5,3. La forma reducida, resorruíina, es rosa a pH 6,6 y amarilla a pH 4,8. Existe una tercera forma, la dihidro-resorrufina, más reducida e incolora.

+

+

+

Nota: Con miras al control higiénico de la leche, se ha propuesto la determinación del contenido de oxígeno. Los resultados obtenidos son parecidos a los de las pruebas de reduccih delos colorantes. Paraestadeterminación se utilizananalizadorespolarográficos. XII. - PROPIEDADES OPTICAS

A) Transmisihn de la luz La lecheno presentauna absorcióncaracterísticaenla parte del espectro que corresponde a la luz visible, es decir para longitudes de onda entre 400 y 700 mp; es un líquido no coloreado, cuyos

198


pigmentosseencuentranen muy baja concentracicin para que puedan intervenir. Por el contrario, la leche contiene sustancias orgánicas que son la causa de bandas de absorción características por debajo de 300 mp (zona de los ultra.violeta) y por encima de los 750 mu (zona de los infrarrojos). El cuadro 27 indica longitudes de onda para el máximo de absorción. CUADRO 27 Absovción d e las radiucio~zes

Longitud de onda Hacia 200 m1-L Hacia 280 mp Hacia 5.800 rnp Hacia 6.300 mp. Hacia 6.500 nlp Hacia 9,600my

1

i-

Causa dc

laabsor-cidn

~

í

Componentes delaleche (I) ~~

Enlace peptídico ("CONH-) Estructura cíclica(aminoácidos aromáticos) Grupo carbonilo de los glict-ridos ("CO-) Agua Enlacepeptídico Grupo hidroxilo (-OH-)

(1)dominante. Con influencia

~

Proteínas Proteínas Materia grasa

Proteínas Lactosa

I

Los fotómetrospermitenmedir la absorciónen tantopor 100 detransmisión o endensidadóptica. Segím la ley de Beer y Lambert, la densidad cjptica es proporcional al espesor atravesado y a la concentración de la sustancia considerada en la solución. Es el principio de los métodos rápidos de dosificación que hemos mencionado en los capítulos anteriores. Estos métodos no dan buenos resultados más que en condiciones biendefinidas: u ) La proporcionalidad entrela densidadóptica y la concentración no se comprueba más que en las soluciones suficientemente diluidas.

b ) Debe eliminarse la interferenciaeventualde sorbentes en una zona prcixima.

sustancia.s ab-

c ) Es necesario tener en cuenta la dispersibn de la luz, ya que la leche contienepa.rtículas, y porservariable la dimensióndeéstas, la pérdidadeenergía luminosa., queseañade alaenergíaabsorbida, tambiénesvariable. El efectosereducecuando la longitud de onda del rayo es muy superior al diámetro de las partículas (micelas de caseína hasta 300 mp; glóbulos grasos, hasta 10 p). Se puede tambiéndisminuir y uniformar el diámetrode los glóbulos grasos por homogeneización bajopresión;poresteprocedimiento el diámetro medio se reduce a menos de 2 p.

199 Figura 35. -Dos

A) ANALIZADOR

aparatos para el análisis rápldo de la leche

IRMA DE

RAYOS INFRARROJOS

Comprende un espectrofot6metro (en el centro dela mesa) que compara la absorci6n de la muestra de lecheconladelagua, a 4 longitudes deondacorrespondientesal mdximo de absorci6n de lamateria grasa, de las proteínas, del E.S.D. y dela lactosa. El aparatoelectr6nicoconvierte la energía absorbida en cifradeporcentajeque se lee en un voltímetro digital (arriba y a la derecha). La leche se vierte en un bomogeneizador (a laizquierda)antesde pasar al fot6metro. (Foto GRUBBPARSONS).

B) EL “DARISON’

Aparato electrdnico para la determinaci6ndelamateria grasa y del extractoseco desengrasado dela leche. Puedenanalizarsemuestras suce. sivas cada 45 segundos. Se midela velocidad delos impulsos ultra-sonoros a traves de la leche y se convierte enPorcentajespormediodeun computador. En lapartealta del tablero pueden verse las dos escalas graduadasdirectamenteentanto por ciento. (Foto Prof. W. C. WINDER, Universidad de Wisconsin.)

200

CIENCIADE

LA L E C H E

Recientemente se ha puesto a punto un aparato de amplias posibilidades,denominado“IRMA“ (Infra RedMilkAnalyser de GOULDEN), quepermitedeterminar la materia grasa,lasproteínas y la lactosa; sin embargo, el prototipo sólo está previsto para la materia grasa y el extracto seco desengrasado. La operacióncompleta dura menos de un minuto, con un coeficiente de variación inferior al 3%. Se trata de un aparato muy interesante,fabricadopor GRUBBPARSONS, Inglaterra; véase la figura 35-A.

B ) Color. Turbidez La leche es un líquido opalescente que parece blanco si el espesor es suficiente. Este aspectocaracterísticoresultaprincipalmente de la dispersión de la luz por las micelas de fosfocaseinato de cal. Los glóbulos grasos dispersan igualmente la luz, pero intervienen poco en la opalescenciablanca, ya quesudimensión es muy superior ala longitud de onda media de la luz solar. La leche sirve frecuentemente depuntodecomparación, y así se habla de “aspecto lácteo”,de líquido “lechoso”, etcétera. La leche contiene dos pigmentos: a) Elcaroteno,coloranteamarillo,queexiste bajo dos formas, como hemos vsito en el capítulo V. Colorea la fase grasa. La leche entera rica en crema presenta una ligera coloración cuando los forrajes contienen una cantidad considerable de caroteno, como ocurre con la hierba verde, sobre todo en primavera; la mantequilla fabricada a partirdeesta lechees francamente amarilla. La ausencia de este pigmento en la leche desnatada la hace aparecer de un tono blancoazulado.

b ) La riboflavina (vitamina B2)es una pigmento amarillo-verdoso fluorescente, que no se pone de manifiesto más que en el lactosuero. El aspecto característico de la leche, que se ha descrito anteriormente, es el de la leche perfecta, en la que casi toda la caseína se encuentra bajo forma micelar.Cuandodisminuyelaproporciónde caseína bajo esta forma, el líquido toma un aspecto grisáceo, más o menos translúcido; es el caso especial del calostro del primer día, así como el de la leche de fuerte retención y de algunas leches patológicas. Se ha preconizado el empleo de opacímetros y turbidímetros para determinar la riqueza de la leche en materia grasa y proteína. Sin embargo, la variabilidad de la dimensión de las partículas presenta un serio obstáculo para laobtención de resultadosreproducibles y significativos. Hemosdejadoconstancia de estehechoaltratar de la determinación de la materia grasa.

Nota. - 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. Estos casos son cada vez más raros.

FÍSICA Y FISICOQUÍMICA DE LA LECHE

20 1

C) Refraccidn

El aumento del índice de refracción de una solución, con relación al del disolvente puro, es directamente proporcional a la concentración delasustanciadisueltaexpresadaenpesoporunidadde volumen. La refracción es una propiedad aditiva; el aumento del índice de refracción en la leche es la suma de los aumentos debidos a cadacomponente. La contribucióndelassales es despreciable,ylamateria grasa que se encuentra fuera de la fase continua, no interviene. Algunos aparatossolamentepuedenemplearseconunlíquido límpido, por lo que es precisa la preparación de suero. La grasa y la caseínaseeliminan con ácidoacético o clorurocálcico,calentando hacia 80-looo. Anteriormente se consideraba que el índice de refracción delsueroera relativasmenteconstante. El refractómetrotipo Zeiss deinmersión,graduadoconvencionalmente, da valoresde 38 a 40 para el suero de la leche pura, lo que corresponde a los indices 1,34199 y 1,34275 a 200; los valores inferiores a 38 hacen sospechar del aguadodelaleche.Enrealidad,se trata deunaseudo-constante, cuyasvariacionesnaturalessonmásintensasqueloque antesse creía para las leches individuales. Como de hecho se trata de la valoración indirecta de la lactosa, no se puede aplicar este método a las leches en proceso de acidificación. Actualmenteexistenen el mercadorefractómetrosdiferenciales de alta precisión;suempleosehapropuesto’ para elcontroldel extractosecodesengrasadodelalecheconcentrada,pormedición directa sobre la leche. La precisión depende de la relación lactosal proteínas, que no es constante; sin embargo, el coeficiente de variación es similar al de otros métodos físicos.

XIII. - PROPAGACIONDELASONDASULTRASONORAS La velocidad depropagacióndelasondasultrasonorasenun líquido depende de la concentración de sustancias disueltas y en suspensión, a.sí como de la temperatura. En el caso de la leche, la materia grasa en estado globular hace disminuir esa velocidad, y los componentesdelextractosecodesengrasadolaaumentan.Estosefectos opuestos varían con la temperatura, y pueden diferenciarse midiendo la ve1ocida.d a dos temperaturas diferentes. Sobre este principio se ha concebido un nuevo aparato para la determinación rápida de la materia grasa y del extracto seco desengrasado: el “Darison M-103”. Comprendedoscélulassumergidas a 41 y 650. Si la muestra se precalienta, el tiempo de medición de los dos valoressolamente dura 90 segundos. La precisiónpareceser excelente; la homogeneización previa no es necesaria, por el contrario, las leches hornogeneizadas exigen un ajuste especial. Se trata de un aparato muy interesante,(fabricadoporChesapeakeInstr. Corp. U.S.A.); véase.la figura 35-B.

202


XIV. - ESTADO DEL AGUA La leche contiene como término medio 87,5 % de agua (alrededor de 900 g por litro), que se encuentra en dos estados:

1. Agualibre. La mayor parte del agua constituye el disolvente de la lactosa y las sales; es independiente de las sustancias insolubles. 2. Agua ligada. Una pequeña parte del agua se encuentra enérgica.mente retenida por las sustancias insolubles. No forma parte de la fase hídrica verdadera y no disuelve, como aquélla, la lactosa. A)

El agua ligada

Los procedimientos analíticos o industriales destinados a la obtención de leche deshidratada, encuentran más dificulta.des para eliminar el agua ligada quelalibre. Desde estepuntodevista,selapuede comparar al agua de cristalización de a1guna.s sales minerales. La proporción de agua ligada puede determinarse mediante diversas sustancias indicadoras solubles, partiendo de la hipótesis de que estassustanciasnoson del tododisueltaspor el agua ligada. Los resultadosnosonconstantes con los diferentesindicadores;cuanto mayor es la molécula del indicador tanto ma.yor parece la proporción deagua ligada. Los resultadosatener en cuenta son los obtenidos con la lactosa. La proporción de agua ligada no es fija, sino que existe un equilibrio: agua. ligada agua libre que depende de condiciones exteriores, como la temperatura y el pH. Conservando la leche recién ordeñadaa ISc1, el contenido en agua ligada aumenta lentamente, asi como la densidad; esta es una de las causas del efecto Recknagel. El aumento prosigue durante 24 horas, pero si se calienta esta leche, sedestruye el equilibrio; tras enfriamiento, la proporción de agua ligada disminuye. En el cuadro 28 puede observarse que los resultados expresados en tanto por ciento de extracto seco son muy diferentes entre sí: en la crema hay poca agua ligada, y menos en el queso graso que en el desnata.do. En efecto, los diversos componentes insolubles del extracto seco no intervienen de la misma forma; la materia grasa retiene poca agua,mientrasque los fosfolípidos dela seudo-membranade los glóbulos grasos.tienen una fuerte ca.pacidad de ligazón con ella (600 % de agua ligada), pero por encontrarse en cantidades muy pequeñas, no retienen más que alrededor del 15 ?41 del agua ligada de la leche. Son las proteínas las que tienen el papel dominante; la caseína retiene alrededor del 50 % y las proteínas solubles el 30 % de dicha agua. La afinidad más o menos grande que para el agua tienen los diversos componentes de la leche es una ca,racterística importante desde el punto de vista tecnológico, especialmente en lo que se refiere a los quesos y leches desecados.

FÍSICA Y FISICOQU~MICADE LA LE’CHE

203

CUADRO 28

Contenido en “agua ligada” de los produci’os lácteos (1) ligada” en 100 g de Productos

Leche entera (de 1 día) ...... Leche descremada (de 1 día). Crema (de 40 % de mat. grasa) .................................... Calostro (1 día) .................. Queso prensado graso (45 M. G. Yo ES) ........................ Queso prensado desnatado ... Experienciaconunacuajada desnatada: - antes del salado ............ - despuésdelsalado ......

producto fresco 87 90,s

3,l 2,15

I

sustancia seca 23,9 22,6

57 81

3,4 41,65

7,9 24,2

37,s 51,5

14,s 20,9

23,2 43,3

65,s 64.5

15,8 10,s

45,6 30,s

(1) Segúndiferentesautores:PYENSON y DAHLE;MOCQUOT.

La caseínaretienealrededordelamitad de su pesodeagua ligada. Esta propiedad permanece invariable después de la acción del cuajo; la paracaseínaretienesobre un 50 % de agua ligada. Enla práctica quesera este valor varía bajo la influencia de la temperatura y el pH, pero también según las técnicas empleadas; el proceso de la cuajada y sobre todo la acción de la sal lo disminuyen sensiblemente. Este es un punto importante a estudiar, sobre todo en la fabricación de los quesos de pasta dura, donde se busca eliminar rápidamente la mayor cantidad posible de agua de la cuajada, hasta la obtención de una humedad óptima (40 %). Las cuajadas descremadas son difíciles de desuerar; en las mismas condiciones de trabajo que las cuajadas grasas, retienen del 12 al 15 % menos de agua y no tienen las mismas características de conservación. La retención de agua por la caseína es también un hecho importante para la conservación de las leches en polvo: la descomposición es rápida para un determinado porcentaje de humedad, que permite que la reacción de la lactosa sobre las materias nitrogenadas tenga una velocidad apreciable.

B) Determinacibn del contenido en agua a) Desecación. Es el método usual, que ya hemos mencionado al tratar del extracto seco de la leche; puede aplicarse a otros productos lácteos, pero es preciso considerar los siguientes hechos: - La desecación a 100-105° no ejerce exclusivamente su acción sobre el agua, por lo que debe tenerse en cuenta la presencia eventual

204


de productos volátiles, especialmente de ácidos orgánicos (ácido láctico y otros ácidos), y de sustancias nitrogenadas de pequeña molécula (amoníacoyaminas).Estosproductos volátiles pueden ser relativamente abundantes, por ejemplo en las leches alteradas, quesos, etc. La pérdida de peso debe corregirse si se poseen elementos de cálculo. - La desecación al vacío y a baja temperatura da resultados más exactos del contenido real en agua; con este procedimiento se reduce el riesgo de descomposición de la lactosa con formación de productos volátiles. - Cuando el productocontienelactosa u-hidrata.da, el agua de cristalización sólo se elimina parcialmente durante la desecación (caso de las leches en polvo en forma granulada). b) Métodos específicos. Son los únicos que permiten determinar exclusivamente la totalidad del agua presente en un producto lácteo. Método químico. - El método de Karl Fischer es muy preciso, pero no da buenos resultados más que cuando el producto es pobre en agua. Va bien para las leches en polvo y los quesos, tras una desecación previa parcial(al vacío y a temperaturaambiente). Puede considerarse como un método delicado que exige una definición muy precisa de las condiciones experimentales; pero se presta a los análisis en serie. El agua se determina por el método de KARLFISCHER, según esta reacción: H,O

+ I, + SO, + 3C,H,N + CH,OH

-

2 CSHSNHI

+ CSHSNSO&ICH,

La determinaciónseefectúamediante reacción directa del producto húmedo con el licor de Fischer (solución yodo-anhídrido sulfuroso-piridina-alcohol metílico), o bienpor valoración alainversa introduciendo primero una cantidad conocida en exceso de licor de Fischer, y valorando luego dicho exceso por medio de una solución alcohólica de conocido contenido en agua. La determinación potenciométrica, por aplicación del método de “dead-stop-end-point”, con lecturamediante ojo mágico, es lamás empleada. Métodos físicos. - Estosmétodos sebasanenunapropiedad particular,que,enlas condiciones dadasdemedida, sólo depende del contenido en agua del producto; no se exige pesada alguna, y el resultadose lee sobreunpotenciómetro cuya escala estágraduada directamente en porcentaje de agua. El procedimiento se basa en las propiedades dieléctricas de baja frecuencia, que han sido objeto de interesantesestudiosparaculminarenlasalidaalmercadode diversos aparatos(“DK-meter”);sin embargo,algunasdificultadesde realización material, que afectan especialmente a la exactitud de los resultados, han hecho preferible, más recientemente, aprovechar las propiedades de los cuerpos en hiperfrecuencia. En el procedimientode las hiperfrecuencias se utilizan ondas electromagnéticas muy cortas(técnicaempleada en el radar) y de


205

potencial-débil (unos 3 cm y 20 mW). La célula de medida está constituida principalmente por una bocina emisora y otra receptora colocadas a cada lado del producto a analizar. La atenuación de la señal de hiperfrecuencia es más o menos grande en relación con el contenido de agua, que se mide por un sistema de detección y un potenciómetro electrónico. La medición puede realizarse sobre un producto sólido, como el queso, o sobre un producto fluido, en circulación, como la mantequilla a la salida de la mantequera de fabricación continua.

XV. - EFECTOS DEI. CALENTAMIENTO. VELOCIDADDELAS REACCIONES DE DEGRADACION A)

Generalidades

El calentamiento es el más importante de los tratamientos a que se someten la leche y los productos lácteos en las técnicas modernas, como veremos en la quinta parte. Tiene varias finalidades.

1. Mejora de la calidad higiénica y de l a calidad de conservación, por destruccióndebacterias y enzimas: esterilización dela leche, pasterización de la leche, de la crema, de las mezclas para helados, etcétera. 2. Eliminación del agua: concentración o desecación de la leche, del lactosuero, etcétera.

3. Fines tecnológicos diversos: “cocción” de la cuajada a temperaturas moderadas,enlafabricación de quesosde “pastadura”; fusión del queso con salesemulsionantes(fundentes);preparación del aceitedemantequilla(butter-oil); modificac:iones delaspropiedades físicas (viscosidad y color) de las leches concentradas, etcétera. Conocemos lagrancomplejidadquímicay física dela leche y pDdemos preveerque el calentamientopodráromper en diversos puntos este edificio relativamente frágil: modificación de sustancias lábiles, desplazamiento de los equilibrios fisicoquímicos, etc. Es importante conocer la naturaleza y el alcance de estas modificaciones; el cuadro 29 resume las más importantes que ya hemos citado anteriormenteenbuennúmero. Más adelanteinsistiremosenaquellas quenohan sidodesarrolladassuficientemente en los primeros capítulos. En el cuadro mencionado se presentan los fenómenos de forma analítica, lo que no significa que sean independientes unos de otros, nique se realicen delamismaforma (a la m.isma velocidad, por ejemplo). En general, los efectos aparentes del calentamiento son consecuencia deprocesos bioquímicos compleJos, cuyos términos intermedios raramente se conocen con precisión. Las reacciones químicas que intervienen son de diferentes tipos, con diversas características fisicoquímicas.

206

LA CIENCIA DE

OIYLI6ll lt

LECHE

CUADRO 29

Efectos del calentamiento sobre los componentesde la leche Sustancias

Modificaciones

1

Principales consecuencias

Influenciasobreelcrecimiento de las bacteDescomposición con for- rias lácticas. macióndeácidos or- Descenso del pH. Sustancias extraíbles gánicos. con éter. Caramelización. Disminución del valor nutritivo de las proteínas (principalmente, pérdida de lisina).

Lactosa

+

Reacción entre losmupos aldehídicos y iminadas; productosdeFormacióndecompuestos reductores, Proteínas condensación coloreaso del potencial descenRedos(reacciónde Mai-dox, dificultad para la llard). oxidaciónde las gra-

L

" Iparición de grupos SH <>.

Proteínassolubles (principalmente, 0-lactoglobulina)

activos y de compues- Sistema reductor. tos sulfurados libres. Floculación. 3esnaturalización. [nactivación de aglutini- Dificultades para la formación de la crema. nas.

Proteínassolubles y caseína

Formacióndeamonía - Influenciasobreelsabor. co. Formaciónde la llamaConcentracióneinsoluda acaua de la leche,. bilidad en la interzona líquidojaire. TormacióndecomplejosUnade las causas de caseína X + P-lactoglo-estabilizaciónporprebulina. calentamiento.

+ Caseína

I

Degradación de la molé- Floculación de las suspensionesdecaseína cula (defosforilización a alta temperatura. y ruptura deenlaces peptídicos) acompañaFloculación v gelificada demodificación ción de la leche. del estado micelar de la leche.

FfSICA Y FISICOQUÍMKA

DE LA L E C H E

207

CUADRO 29 (continuación)

Sustancias modificadas

Modificaciones

Principales consecuencias

~

Materias minera!es

Desplazamiento del Precalentamiento estabiequilibrioCa/P solulizador. ble + Ca/P insoluInsolubilizacióndelas ble. salesdecalcio y descenso del DH. Retrasoenlacoagulación por el cuajo. InFluencia sobre la estaModificación de la capa bilización de las micesuperficialdelas milas. celas.

Materiagrasa

Sabor desagradable (en Formacióndelactonas las leches concentra(a partir de los ácidos das y en polvo). monoenosdecadena corta).

Vitaminas

Enzimas

Gases

Destrucción: principalmente BI y C.

Disminución del valor nutritivo.

Inactivación a temperaturas bastantebajas

Detencióndelasactividades enzimáticas, especialmentelalipásica y proteásica. Confrol de la pasterizaclon.

Pérdida de COZ.

Elevación ligera del pH.

(60.100”).

La destrucciónde las bacteriaspuede considecarse como una suma de reacciones químicas, entre las que tienen un papelpredominante la desnaturalización y la degradación de las proteínas simples o compleja.s, componentes de las enzimas esenciales.

B ) Velocidad de a ls reacciones Los efectos del calentamiento obedecen alaumentode la velocidad de algunas reacciones. L a velocidad puede alcanzar un valor tal que estas reacciones, muy lentas a l a temperatura ordinaria, se realizan, al menos parcialmente, en un tiempo relativamente corto, en las condiciones del tratamiento térmico. La fórmulaempíricade VANT’ HOFFindicaque la velocidad dela reacción se multiplica porun factor casi constante, a, cuando la temperatura aumenta en 100: V, = V, . aO.1 cts-tl) Al factor a se le llama “coeficiente de temperatura”, y se expresa también por Qlo. Si la velocidad de una reacción (por ejemplo la velocidad de desaparición de la lactosa y de un aminoácido al reaccionar entre sí) se

208

LA CIENCIA DE

LECHE

toma por unidad a 00 y si Qlo es igual a 2, a 100 la reacción será dos veces más rápida; a 20” cuatro veces más y a 1200, aproximadamente cuatro mil veces más. En consecuencia, si una modificación (correspondiente a una o varias reacciones con el coeficiente de temperatura anterior) no aparece más que al cabo de 40 días a Oo, o de 10 días a la temperatura ambiente, aparecerá ya a los quince minutos a la temperatura de esterilización ( 120°).La influencia de una elevación de la temperatura es, por lo tanto, considerable en una determinada zona. El coeficiente de temperatura no es el mismo para todos los tipos de reacciones; he aquí algunos valores característicos:

1, para las transformaciones radioactivas (son independientes de la temperatura); 2 a-3, para gran número de reacciones químicas y enzimáticas; 3 a 6 , para algunas reacciones de oxidación; 5 a 10, para la destrucción de las esporas bacterianas; 10 a 25, para la destrucción de las bacterias. El aumentodela velocidad de reacción es consecuencia del aumento del número de moléculas “activas”, es decir, con una energía por lo menos igual al nivel mínimo llamado “energía de activación”, y capaces de entrar en rea.cción. Existe una relación matemática entre la velocidad de la reacción y la temperatura (ecuación de Arrhenius). Por encima del cero absoluto (-2730), la reacción es siempre posible enteoría;sinembargo,paragrandesintervalosdetemperatura,la velocidad es tan pequeña que puede considerarse prácticamente como nula. Puede admitirsecorrientementeque existe una especie de umbral de temperatura, a partir del cual la reacción se efectúa a una velocidad apreciable. Para ciertas reacciones, este umbral parece ser muy reducido; por ejemplo, sólo puede observarse la degrada,ción y la coagulación del fosfocaseinatonativopordebajode los looo. Otras reacciones pueden observarse lo mismo a temperatura ordinaria que a 1000; por ejemplo, la caramelización y el espesamientq de la leche condensadaazucarada se producenenunos treintaminutosa looo, pero se puede obtener el mismo resultado en dos años a 20°. C) Representacih gráfica de los efectos térmicos Para representar los efectos del calentamiento en la práctica de la química de la alimentación y de la bacteriología, se utilizan diagramas en los quC las coordenadas son la temperatura y el logaritmo de1 tiempo de calentamiento. Estos diagramas constituyen una aproximación de la regla de Arrhenius, que no hace intervenir el tiempo. Las gráficasobtenidassonrectasen un intervalode temperatura y de tiempo limitados, su pendiente es negativa y representa el coeficiente de temperatura. La figura 36 ofrece un ejemplo de esta representación gráfica, en el que la modificación “x” tiene un coeficiente de temperatura de 2,5, considerado como valor medio para las reacciones químicas (se trata

209


en este caso de un oscurecimiento de la leche calentada). En todas las condiciones tiempo-temperatura representadas por un punto que se encuentre por encima de la recta “x”, aparecerá la modificación considerada. La curvadeesterilizacióntieneunapendientemucho más elevada (coeficiente 10); por esta razón, existe una zona en la que todos los puntos corresponden a condiciones en que la esterilización es efectiva,sinaparecermodificaciónalguna. En elejemplodela figura 36, esta zona está delimitada por el ánngulo (a) que forman las dos rectas, y por tanto para temperaturas superiores a 1050.

\

I I

I

loso 110

120 temperatura

Figura 36. -Diagrama

130 (OC)

de tratamientos térmicos (Según WEBB y HOLM)

Los estudios de los efectos térmicos justifican 1.a tendencia general alaaplicaciónde temperaturas elevadas duranteun tiempomuy corto,siemprequesepretendaconservarlosproductoslácteossin modificacióndecolornisabor. Esta tendenciaseconcretaen el procedimiento U.H.T.(ultra-alta-temperatura), que estudiaremos en el capítulo XIX.

210


Es preciso hacer una observación importanre referente a la interpretación de estos diagramas: su validez se limita a la zona de los puntos establecidos experimentalmente; no se puede extrapolar bien más allá de estos puntos, con miras a encontrar condiciones equivalentes, porque podría caerse en una zona donde la gráfica ya no sena una recta. Otraobservacióntieneasimismogranimportancia: los efectos químicos o físicos de lostratamientostérmicossonacumulativos. Mencionando simplemente el máximo de temperatura alcanzada y la duración del tiempo de mantenimiento de esta temperatura, se comete un error. Eltiempoempleado para alcanzar estatemperatura y el tiempo exigido para el enfriamiento deben entrar en consideración, así como cualquier tratamiento previo (por ejemplo, unapasterización anterior a laconcentración). El procedimiento U.H.T. tiene la gran ventaja de reducir mucho la duración de la permanencia a temperaturas intermedias.

XVI.

-

A)

MODIFICACIONDELAS PROTEINAS Y ENZIMASPOR ACCION DELCALOR Desnaturalización de las proteínassolubles

La desnaturalización pura y simple tal como la hemos definido en elcapítulo VI, seacompañafrecuentementedeunadegradación limitada, cuando la temperatura rebasa los looo. Entre las proteínas de la.leche, las caseínas y las proteosas-peptonas no sufren aparentemente l a desnaturalización clásica. Se ha dicho que la caseína es una proteína “naturalmente desnaturalizada”; el calentamiento a loo0 no provoca perturbaciones revelables en el complejo proteico que forma la micela de la caseína. La desnaturalización es unadelasmodificacionesmásimportantes provocadas por el calentamiento de la leche; aparte la inactivación de las enzimas, de que hablaremos más adelante, son los cambiosdelaspropieda,des de lasprincipalesproteínas del lactosuero, los que presentan mayor interés. a ) Insolubilización. Puede apreciarse el alcance de la desnaturalización midiendo la cantidad de sustancias nitrogena.das que quedan en solución a pH 4,6. Enlaleche crudaprecipitasolamentelacaseína;pero en la leche calentada, a partir de los 60” C, las proteínas solubles comienzan a precipitar con la caseína. Los valores siguientes (según LARSON y RoLLERI) representan la proporción de proteínas solubles que quedan en solución a pH 4,6 tras un calentamiento de 30 minutos:

- leche cruda (proteínas solubles 0,546 g/100 c. c.). - leche calentada a - leche calentada a

- leche calentada a

400 C . 560 C . 660 C .

. .

. .

.

.

. . .

.

.

.

. . .

. . .

. . .

= = = =

100 100 98,2 84,8

FíSICA Y FISICOQU~MICADE LA L E C H E

21 1

70” C . . . . . . . . = 74” C . . . . . . . . = 77O C . . . . . . . , = 82O C . . . . . . . . = 960 C , . . . . . . . = A 960, no quedan en solución más que las proteosas-peptonas.

71 50,7 43,9 23,6 18,7

- leche calentada a - leche calentada a - leche calentada a - leche calentada a - leche calentada a

Considerando cada uno de los componentes por separado, las velocidadesdedesnaturalizaciónsondiferentes. Las inmuno-globulinas son las más sensibles al calentamiento; así, a 70’, se desnaturaliza el 89 % ; la a-lactoalbúmina es la más resistente (a 70°, se desnaturaliza el 6 %); la P-lactoglobulina tiene una sensibilidad intermedia (a 700,se desnaturaliza el 32 %). Las proteínas desnaturalizadas precipitan con la paracaseína, tras la acci6n del cuajo sobre la leche. En quesería, la pasterización de la leche aumenta el rendimiento quesero y empobrece el suero en materias nitrogenadas. A las temperaturas de una pasterización razonable, la desnaturalización insolubilizante es débil, alcanzando el 5-10 % de las proteínas solubles.

b) Aparición de grupossulfhidrilosreductores cocido”.

y del “sabora

En las proteínas nativas, los grupos”SH se encuentran enmascaradosyreaccionan poco; sin embargo,puedendeterminarsepor reacción con el yodo. Tras calentamiento, se vuelven accesibles a los reactivos como el nitraprusiato o el disulfuro de tiamina. Esta activación sigueaproximadamentelacurvadeinsolubilización;lentaa 600-700y muy rápidamente a 950 C. Estos grupos activados son oxidables por el oxígeno atmosférico, de modo que desaparecen si la leche se calienta en contacto con el aire, y persisten si se desairea la leche: confieren propiedades reductoras a la leche calentada y son un obstáculo a la oxidación de la materia grasa. La aparición del sabor a cocido es paralela a la activación de-los grupos “SH. El hidrógenosulfurado, H,S, pareceresponsable,en parte,deestesabor(lacisteínacalentadaen agua sedescompone liberando H,S). E s principalmente la fhlsctoglobulina la que interviene en estos fenómenos. Las dos variantes genéticas no tienen, por otra parte, la mismaestabilidad;lavariante B es más estable! quelavariante A. c ) Otros efectos visibles de la desnatura1izac:ión de las proteínas solubles: - Impedimento del desnate espontáneo (inactivación de las aglutininas). - Inactivación del factor que rebaja el hinchamiento del pan; este factor existe en la leche cruda, por lo que na va bien en panadería; la leche en polvo no tiene este inconveniente. El factor en cuestión es probablemente el componente “5” de las proteínas del lactosuero.

212


B ) Efectos delcalentamientosobre

la caseína

Es precisoexponerlassoluciones neutras decaseínaenteraa temperaturassuperioresa loo0 paraobservarunadegradación notable. Tras un calentamiento de una duración de 20 minutos a 120° (condiciones de la esterilización en autoclave), el 1,3 % de nitrógeno, el 9 % defósforo y el 20 96 deácidosiálicosehanliberado bajo forma no proteica, soluble en ácido tricloroacético de 12 %. Un calentamientomáspronunciadoprovocaladesfosforilizacióntotaldela caseína (1 hora a 135O); es probable que todo el ácido siálico se separe tambiénenestascondiciones,mientrasquesolamente el 15 % de nitrógeno se libera. El fósforo se encuentra en forma mineral; se ha roto el enlace éster con la serina. La caseína sensible al calcio (as) se degrada con más intensidad que la caseína p. Juntoa lassustanciasnitrogenadasdemoléculapequeña,se forman también péptidos no dializables, de peso molecular bastante elevado. A partir de la caseína x calentada a 120° durante 20 minutos, se ha obtenido un péptido cuya composición en aminoácidos semeja a la del caseíno-glicopkptido liberado por el cuajo. Algunas propiedades de la caseína X se modifican antes de aparecerunadegradaciónapreciable.Trasuncalentamientodequince minutos a 900, el examen electroforético a pH 2,l revela un desdoblamiento del pico de la caseína X ; por otra parte, la coagulación por el cuajo es más rápida que antes del calentamiento; en cambio, el poder estabilizador no se modifica. Cuando la case'na x se encuentra en presencia de la P-lactoglobulina, el efecto más señalado del calentamiento es la formación de un complejo que se comporta como sustancia homogénea, en la que las propiedades características de la caseína x se hallan modificadas; el poder estabilizador frente a las caseínas sensibles al calcio se reduce considerablemente, y el tiempo de coagulación por el cuajo aumenta. El complejo se forma gracias a los grupos sulfhidrilos libres de la P-Iactoglobulina desnaturalizada, que se enlazan con los de la caseína. Siantesdelcalentamientoseañadeunreactivoquebloquee los grupos "SH, como la N-etilmaleimida (N.E.M.), el compl-j o no se forma. Este complejo tiene un efecto protector sobre las micelas, y su formación tiene lugar con mayor facilidad en la leche que en las soluciones de proteínas puras. Es posible que la reacción de formación del complejo sea incompleta y reversible cuando la cantidad de calor suministrada es insuficiente. Esta circunstancia podría presentarse en la esterilización del tipo U.H.T., lo que explicaría un fenómeno de desestabilización lenta, de la que hablaremos más adelante. C) Floculaciónde la caseínanativa En el capítulo VI hemos estudiado brevemente las causas de inestabilidaddelasmicelas,mostrandoenlafigura 20, lasrelaciones tiempo/temperatura para la floculación de la leche calentada, expre-

213

FÍSICA Y FISICOQU~MICADE LA L E C H E

sadas en valores medios indicativos, no absolutos. Pueden observarse diferencias bastante importantes en las diferentes leches. Algunos trabajos recientes handemostrado la existenciade un valor de pH correspondiente al máximo de estabilidad y característico de cada leche, situado entre 6,s y 6,7. Cuandoel pH se eleva ligeramentesobreestos valores, secompruebaundescensobrusco de la estabilidad, que alcanza su mínimo entre 6,7 y 6,9; más allá de pH 6,9, la estabilidad aumenta fuertemente y la leche ya no coagula durante elcalentamiento.Cuando el pH desciendepor debajo del máximo, la estabilidad decrece progresivamente. La figura 37 muestra las curvas que traducen este fenómeno. Hay que hacer constar que esta teoría no ha recibido aún su aceptación unánime. Por lo tanto,ladeterminacióndirecta del pH o de la acidez no dan una indicación exacta sobre la estabilidad de la leche, por lo menos en la zona normal de pH. Según hemos visto, una leche con un pH de 6,75 parece ser menos estable que una leche con un pH de 6,s; el ajuste del pH es, pues, necesario para asegurar el máximo de 0.16

/

!

0.09

I I ,

i

8.3

6.5

6.9

6.1 pH

Figura 37.-Curvas de floculación durante el calentamiento en función del pH de la leche - Leche cruda de concentración media - Lecheprecalentada durante 10 minutos a 120' - N.E.M.: leche tratada por la N-etilmaleimida (3mM). (Según DYSONROSE)

214


estabilidad. En ciertos casos, para estabilizar la leche basta una ligera adición de ácido; el mismo efecto se obtendría mediante adición de cloruro cálcico, ya que esta sal actúa, scbre todo, rebajando el pH; el ion Ca no tiene por sí solo más que un efecto mínimo; desplaza ligeramente el pH de la máxima estabilidad hacia el lado alcalino, mientras que los fosfatos tienen un efecto opuesto. El “precalentamiento” es un tratamiento térmico destinado a estabilizar la leche, antes de aplicar otros tratamientos, como la concentración; su efecto es doble: 1) Favorece la formación del complejo caseína x/fi-lactoglobulina.

2 ) Provoca un descenso del pH de máxima estabilidad y del pH de la leche misma; pero el primero es más importante que el segundo. En la leche deconcentraciónnormal, el efectodeprecalentamiento dependerá del valor del pH inicial de la leche en relación con el pHdemáximaestabilidad. La figura 37 ilustra dos ejemplosde efectosopuestos;parala leche representadapor ( O ) el precalentamientoprovocauna desestabilización, mientrasquepara laleche representada por (a) provoca una ligera esta.bi1ización (después del precalentamiento el pH se hallapróximoal nuevo pHde máxima estabilidad). Si se impide la formación del complejo precedente por adición de N.E.M., la cuma pierde su máximo y mínimo característicos; se obtiene la curva base, en la que la estabilidad es constante y débil, desde pH 6,s a pH 6,8. En el curso de la concentración de la leche, que se efectúa a temperatura relativamente baja (600 y menos), es muy posible que no se forme el complejo.Poreste motivo, el precalentamientotieneun efecto estabilizador sobre la mayor parte de las leches concentra.das. La curva de estabilidad se modifica igualmente cuando se elimina parcial o totalmente el fosfato de cal coloidal (ligado a las micelas de caseína); el mínimo desaparece y la estabilidad aumenta considerablemente. Este componente mineral de las micelas tiene, por tanto, un papelen l a estabilidad, pero su intervenci6n permanece todavía OScura. El contenido en extracto seco total influye sobre la estabilidad. Las leches concentradasporcalentamientoal vacío presentanuna estabilidad reducida (figura 36); pero a la influencia de la concentración seañadela del descenso del pH.Parecequelasproporciones relativas de los diferentes componentes no tienen efecto notable sobre la estabilidad, y existen pruebas de que una pequeña proporción de caseína en el extracto seco total sea responsable de una disminución de la estabilidad. Esta observación es válida igualmente para las sales solubles y para los iones. La discutida teoría del “equilibrio salino”, según la cual la concentración relativa de diferentes iones determina la estabilidad de la leche, ha servido durante mucho tiempo de base para un sistema de regularización de la fabricación de leche concen-

FÍSICA Y FISICOQUiMICA DE LA L E C H E

215

trada. La a.dición de diversas sales a la leche antes del calentamiento (fosfatos, citratos y sales de Ca) tienen efectos variables en los límites del pH de la leche normal. Los polifosfatos tienen un particular efecto estabilizador, que estudiaremos en el capítulo XXII. Finalmente podemos concluir que existendospuntosfundamentales:

- El pH influye sobre la formación y eficacia del complejo caseína x/D-lactoglobulina, el cual asegura una protección a las micelas, aunque solamente dentro de límites reducidos de pH. - El estado de la superficie micelar parece tener un papel importante, en razón, por una parte, de la formación del complejo y, por otra, de la absorción de iones calcio y fosfato, o de fosfato de cal y otros iones en proporciones convenientes. La natura.leza de la capa superficial, que determina la carga e hidratación de las micelas, parece influir directamente sobre la estabilidad. La influencia de las sales solubles añadidas a la leche se reduce sobre todo a un cambio del pH; la influencia de éste se debe a que determinalaformacióndelcomplejo y afectaalequilibriodelos iones e, indirectamente, a las propiedades de la superficiemice1a.r. D)

Inactivación y reactivacióndeenzimas

En el capítulo VI11 se han dado datos particulares sobre cada enzima, en lo que se refiere a su destrucción por el calor. Por orden de resistencia creciente, se las puede clasificar: Aldolasa - a-amilasa - lipasa - fosfatasa alcalina xantina oxidasa - peroxidasa - fosfatasa ácida.

- catalasa -

Las enzimas más sensibles, como la lipasa, se destruyen ya por calentamiento a 660. Por otro lado, l a fosfatasa ácida posee una resistencia destacada; no se destruye tras un minuto de ebullición. Eltratamiento U.H.T. (1350-1450 duranteun segundo o menos) ha planteado un problema nuevo, todavía no resuelto. Se ha observado l a reactivacih de varias enzimas en la leche trata.da de esta manera, especialmentedelafosfatasaalcalina,lacatalasa y laperoxidasa. Tras el trata.miento, la actividad enzimática es nula, pero reaparece acontinuációngradualmente,aunquesinllegar a alcanzarsuactividad original; sin embargo, en el caso de la fosfatasa es suficiente, para dar un resultado positivo en la prueba del control de calentamiento (del mismo modo que la leche insuficientemente pasterizada). Es posible que la enzima se encuentre bajo una forma intermedia inactiva, con capacidadpara volver alaformainicial.También es posiblequeseproduzcaunareacciónreversiblequeafecte a otros componentes necesarios para la actividad; por ejemplo, los iones metálicos.

216


XVII.

- EFECTOS DE

LAS RADIACIONES

A) Sepuedendistinguirdostiposdeefectos:

1. Efectosfotoquímicos. La energía de activación de las moléculas, que hace posible las reacciones químicas, no siempre tiene su origen en la elevación de la temperatura, también puede proceder de la energía aportada por las radiaciones luminosas. Según las teorías modernas, la energía radiante se reparte sobre laondaluminosaenpartículassinmasa,llamadas“fotones”,que transportan una cantidad de energía proporcional a la frecuencia de la radiación. En la práctica, suele emplearse la longitud de onda para definir una determinada radiación; la energía es tanto mayor cuanto menor es lalongituddeonda.En la luz solar,lasradiaciones violeta y ultravioleta son las más eficaces; las radiaciones rojas e infrarrojas no aportan suficienteenergía para provocarreaccionesfotoquímicas. Existe un umbral fotoquímico por el cual una reacción dada no se produce más que por debajo de una longitud de onda definida. Igualmenteesnecesario, para quelareacciónseproduzca,quela molécula posea un apreciable poder de absorción para la radiación considerada. 2. Efecfosionizantes. L a s radiaciones particulares o electrónicas(rayos P, rayoscatódicos...) así como laselectromagnéticasde muy corta longitudde onda (rayos y, aún más ricos en energía que los ultravioleta) provocan la ionización, es decir, la formación de iones POI desprendimiento de electronesde 10s átomosde las moléculas. Siguen modificaciones moleculares diversas; las más importantes, en la práctica, afectan a lasgrandesmoléculasdelasnucleoproteínas,queconstituyenlas partes esencialesde lasbacteriaspresentesenelmedioirradiado (volveremossobreestacuestióncuandoseestudie el saneamiento de la leche); pero las radiaciones ionizantes tienen también unaacción sobre el medio, cuya intensidad depende de su energía. Esta acción es comparable a la de los ultravioleta.

B) Los efectosdela luz solar y de los rayosultravioletason los mejor conocidos en el caso de la leche, y pueden resumirse así: a ) Activación delasreaccionesde oxidación (que puedentener lugar en la oscuridad): oxidación de lípidos y vitaminas A, C, D y E; b ) Destruccióndelasvitaminas poco sensiblesalaoxidación, como la vitamina B, (riboflavina); c ) TransformaciBn de esteroles biológicamente inactivos, en vitamina D; d ) Catálisisdelasreacciones entre moléculasnitrogenadasque no constituyen reacciones clásicas de oxidación. Lo que se denomina en inglés sunlight flavour o solar-activated flavour (en español podría

FÍSICA Y FISICOQU~MICADE LA L E C H E

217

decirse “saborsolar”), es la consecuencia de estas reacciones. La sustanciaresponsable es elmetionalformado a partir de la metionina,aminoácidoquepuedeproceder de diversasproteínas de la leche, con intervención de la riboflavina. El sabor característico aparece con 0,l p.p.m. (partes por millón, mg/l) de metional. La glicoproteína mencionada en el capítulo VI (proteína menor) es sensible a la luz y da el mismo sabor característico.

El efecto c ) es el Único beneficioso, pero como noseproduce aisladamente, en la práctica debe siempre evltarse la exposición de la leche y de los productosderivados a la luz; lógicamente,el cristal clarodebería estarproscritoparaelenvasadodela leche. Sobre esta cuestión insistiremos en el capítuloXXIII; pero se pueden indicar aquí, atítulo de ejemplo, los valores significativos referentes a la vitamina B,: la exposición delalecheala luz bajocristalclaro, puede provocar pérdidas del 20 % en primavera y del 50 % en verano; en envases opacos la pérdida no rebasa el 5 %. Las radiaciones ionizantes ejercen, asimismo,una acción oxidante, que tiene como consecuenciauna modificación del sabor y una acción destructora sobrelas enzimas y vitaminas,especialmentelas vitaminas E y H.

XVIII.

- OLOR Y

SABORDE LA LECHE

A) Generalidades ( 1) La definición del olor y sabor de un producto natural complejo, como la leche, es muy difícil, ya se trate del olor y del sabor normales o de olores y sabores anormales (en el lenguaje corriente, la palabra “sabor”se emplea corrientemente para designar las dos sensacionessimultáneas,comola palabra inglesa “flavuur”). La apreciación de estas sensaciones vana grandemente según los individuos, a causa de las diferenciasimportantes en laagudeza de los sentidos. En losúltimosañossehanrealizadoprogresosnotables en la química de los olores y sabores, especialmente gracias a la cromatografíaen fase gaseosa. Asi se han identificadosustanciassápidas presentes en muy pequeñas cantidades, por ejemplo aldehídos y cetonas insaturados. Sin embargo, es preciso considerar que las sensaciones ejercidas por la leche normal o por las leches de sabor defectuoso no se traducen simplemente y claramente por picos en los diagramascromatográficos.El saboresuna“respuestaintegrada”, encontrhdose los integradores en la nariz y en la boca. La evaluación de las propiedades sensoriales exige a la vez el desarrollo de métodos microanalíticos y de técnicas de apreciación seguras y reproducibles. Actualmente son estas últimas las que más escasean. (1) Eltérmino uflaveur, es utilizado, enla actualidad, por los especialistas franceses para designar el conjunto de sensaciones correspondientes al gusto, es decir, las producidas por el sabor y olor.

218

LA CIENCIA DE

LECHE

En Francia, donde está restringido el consumo de leche natural, se preocupan poco del problema de la obtención de leches de buena calidad organoléptica. Por el contrario, es una preocupación esencial en los países donde la leche suele consumirsepura y fría. (lo que seguramente es la mejor manera de apreciar la leche de buena calidad} y donde se aplica a la leche cruda una pasterización a temperatura relativamente baja, loquepermiteconservarsusabor natural;así ocurre en los países anglosajones y escandinavos.

B ) La leche fresca y mormal, Entre los principalescomponentes de laleche,lalactosa y los clorurosonlosquetienenlos sa.bores máscaracterísticos:dulce y salado. Pero no hay que omitir los componentes menores, de sa.bor fuerte, como la lecitina. Las proteínas son insípidas; sin embargo su papel es importante, ya que forman una masa que atenúa y equilibra los sabores. El lactosuero de quesería parece más azucarado que la leche de la que procede. La leche recién ordeñada tiene un olor especial que desaparece rápidamente enel curso de las manipulaciones. C)

Defectos del sabor

1. Saboresprocedentesde

la a2imentación.

Aparecen en el ordeño,y tanto másfuertementecuantomás reciente haya sidoladistribución de losalimentos;estainfluencia de la alimentación se reduce o elimina cuando se distribuye varias horas antes del ordeño. Estos defectos aparecen más frecuentemente que antes, probablemente porque los métodos de alimentación del ganado han evolucionado; el animal come menos hierba fresca o seca (heno) y más vegetalesensilados,remolacha,sub-productosdelasfábricasdeazúcar, destilerías y cervecerías; estos alimentos, sobre todo los ensilados de calidad dudosa y las pulpas (remolacha azucarera tras la extracción) son la causa de sabores desagradables. Su transmisión a la leche se hace probablemente por intermedio de los sistemas digestivos y circulatorio. Algunos puntos se encuentran aún en discusión. ¿Es cierto que la transmisión de sabores tiene también lugar por vía respiratoria? ¿Es cierto que el ensilado de buena calidad puede comunicar a la lecheun sabor particular? ¿Es indiferente la hora de la ingestión de los alimentos para el paso de ciertos sa.bores a l a leche? La velocidad de transmisión varía con el alimentoy con su forma. Tras una distribución de alfalfa verde, aparece el sabor al cabo de una hora o dos; tras la ingestitin de jugos de alfalfa como bebida, el pfazo es de treinta minutos. Existe también un problema cualitativo; por debajo de una cierta proporcióndealimentos, como laremolacha, es posibleque no aparezca ningún sabor; mientras que una proporción aumentada de1 mismo alimento en la ración dará un sabor desagradable a la leche.

FÍSICA Y FISICOQU~MICA DE LA LECHE

219

La estabulación y la alimentación de invierno favorecenla cetosis, con paso de cuerpos cetónicos de la sangre a la leche. Más raramente, y en ciertas épocasdel año, es posible que la leche tenga el sabor comunicado por las esencias de plantas aromáticas, en particular labiadas y cruciferas.

2 . Saboresprocedentesdelambiente

y de los utensilios.

La leche entera tieneunagrancapacidad para laabsorción de emanacionesdiversas. Varios sabores pueden así llegar ala leche, lo mismo que por vía digestiva. 3. Saboresdesarrolladosdurantelaconservación. Son los más temibles en general; pueden aparecer en las condiciones quepermitenunabuena conservación dela leche desde el punto de vista bacteriológico; es decir, a temperaturas relativamente bajas. Son consecuencia de las reacciones químicas y enzimáticas que hemos estudiado anteriormente. a ) Saborrancio. Está provocado por la hidrólisis de lagrasa bajo la influencia de las lipasas que liberan ácidos grasos de fuerte olor y saboramargo; el sabordejabóntiene el mismo origen. Se considera que la lipasa natural de la leche es inactiva en la mama, sin embargo este punto se encuentra en controve:rsia. La agitación, la homogeneización y las variaciones de temperatura activan la lipasa; estas variacionesde temperatura intervienenespecialmenteen el tratamiento de las cremasparaaumentar su viscosidad. El enfriamiento de la lechefavorece la a.ctividad lipásica. El plazo de aparición del sabor rancio, en la leche refrigerada, es muy variable; corrientemente es devarios días, pero puederebajarse a algunas horas, en cuyo caso la leche se vuelve inconsumible en el curso del período habitual de conservación y manipulación. El sabor rancio puede ser más frecuente al €inal de la lactación, sobre todo cuando coincide con el período de estabulación; pero hay notables variaciones individuales. b ) Saboraoxidado. Se debe a la oxidación de las grasas (catálisis por los metales) y a ciertas transformaciones en la parte nitrogenada,peroestas ú1tima.s parecencorrespondermásal“sabora cartón”. De hecho, existe toda una gama de sensaciones diversas que se confunden bajo el término “sabor oxidado”: sabor metálico, sabor a papel, sabor oleoso, sabor seboso, etc., y, probablemente, debidos a causas diversas; por ejemplo, los sabores que pueden aparecer en la leche con un potencial redox bastante bajo. El sabor oxidado aparecemásfrecuentemente en laslechesde principiodelactación.Puedenexistirvariacionessegúnlaraza. En lo que se refiere a los tratamientos aplicados a la leche, se compruebaunaincompatibilidad entrela lipolisis y la oxidación. Mientras que la homogeneización, la agitación a baja temperatura y la refrigeración seguida de un recalentamiento, favorecen la aparición

220


del saborrancio,estosmismostratamientosprotegen,porel trario, contra la aparición del sabor oxidado. c) Sabor “solar”. Se parecea cuales se confunde frecuentemente. teórica acerca de este sabor.

con-

10s sabores oxidados, con los Hemos dado ya una explicación

Nota. - En el capítulo XI estudiaremos los diversos sabores que resultan del desarrollo de bacterias en la leche.

TERCERAPARTE x * *

MICROBIOLOGIA E HIGIENE DE LA LECHE Y DE LOS PRODUCTOS LACTEOS

CAPITULO X

MICROFLORA DE LA LECHE Y DE LOS PRODUCTOS LACTEOS I. - Microorganismos. 11. - Nomenclatura y clasificación de las bacterias. 111. - Principales grupos debacteriasque se encuentran en leche. IV. - Levaduras y mohos en los productos lácteos. V. - Microorganismos de origen mamario. VI. - Contaminación d e la leche en el exterior de la mama.

I.

la

- MICROORGANISMOS

Bajo este término, que tiende a reemplazar el de “microbio”, se designa a los seres vivientes de muy pequeñas dimensiones, que se encuentran entre los límitesdelreinoanimal y del vegetal, pero con marcadas afinidades por este último. El dominio de la microbiología tiene contornos imprecisos, que los especialistas desplazan según su preocupación dominante. Vamos a ocuparnos de los microorganismos pertenecientes a los siguientes grupos,cuyos caracteres determinantes resumiremos: 1. Bacterias

a ) Organismos unicelulares ( o monocelulares) microscópicos; su tamaño vana de 0,3 a 10 rnicras, raramente más; no hay formación de organismos que comprendan varias células diferenciadas. b ) Forma exterior aparentemente simple (figura 38): esfera, bastoncito, hélice. La célula no contiene un núcleo diferenciado pero sí una substancia nuclear limitada por una pared rígida de compokición especial. c ) Multiplicaciónhabitualasexual, por escisiparidad (bipartición);esdecir, división simétricadelacélula(recientementese ha comprobadolaexisistenciadeprocesosdeconjugaciónsexual). La duración de unageneraciónpuede ser muy breve,hastadequince

224


minutos,deaquílagranproliferación y tendencia a laubicuidad. Algunas bacterias se reproducen mediante formación de una espora por célula; es una "forma de resistencia". d ) Existentiposfisiológicosdiversos. Las bacteriasque viven en los medios que contienen materias orgánicas, tales como la leche, son heterótrofas; son más o menos exigentes en lo que se refiere a Ias substancias nutritivas que les son necesarias. Muchas de las bacterias importantes delalechesonanaerobiasfacultativas(gérmenesque viven de preferencia en ausencia de aire).

rrtreplococo

88

baetrrias clliadaa

y m6vilea

Figura 38.- Formascaracterísticasde l a s célu1a.s de l a s bacterias Y de las levaduras

225

MICROFLORA DE LA LECHE

2. Virus

Microorganismosinfra-microscópicos,demasiadopequeños para que puedan ser visibles al microscopio óptico (menos de 0,2 micras). Son parásitos intracelulares obligados. Están formados por una membrana proteica que contienen ácido nucleico; su forma de reproducción es poco conocida. Los virus parásitos de las bacterias se llaman “bacteriófagos” o simplemente “fagos”. 3. Levaduras y mohos

Estos microorganismos pertenecen indiscutiblemente al reino vegetal por su estructura celular; la célula está rodeada de celulosa y contiene un núcleo bien diferenciado. Laslevadurassongeneralmenteunicelulares. Las levadurasimperfectas (Cryptococaceae) no tienen más que una forma de multiplicación asexual: la gemación. Laslevadurasperfectassereproducen tambiénformandoascastraslaconjugación;lasascascontienen varias ascosporas (Endomycetaceae). Las actividades bioquímicas de laslevadurassonsimilaresalasdeciertasbacteriasheterótrofas, a las cuales se encuentran a veces asociadas. Los mohos son, en general, más complejos en su morfología y en su modo de reproducción. Levaduras y mohos son facultativamente aerobios; crecen más fácilmente en presencia de aire. La sensibilidad de estos microorganismos a los agentes antibacterianos, y más especialmente a los antibióticos, es diferente a la de las bacterias. Por el contrario, su sensibilidad al calor es del mismo orden que la de las bacteriasnoesporuladas(lasascosporasnosontermorresistentes).

11. - NOMENCLATURA Y CLASIFICACIONDELASBACTERIAS Aunque se trata de dos problemas difíciles no pueden omitirse, ya que se hallan constantemente presentescua.nd,ose trata de la higiene y de la microbiología aplicada. Sin duda alguna, nunca encontrarán una solución tan satisfactoria como la clasificación lineana utilizada para los organismos superiores,en los que la. reproducción sexual es la regla. Existe un código para la nomenclatura microbiana promulgado en 1947; es semejante al delos vegetales, y también emplea los mismos escalones: Clase, Orden, Familia, Tribu, Género, Especie y Variedad. Cada bacteria se designa por dos nombres que tienen una terminación latina: el del género, en mayúscula, y el de la especie a continuación; eventualmente se indica la variedad y algunos pormenores abreviadamente,enespecialeltipoantigénico o serológico (la“tipificación” serológica se estudiará en el capítulo XII); se recomienda mencionar, entre paréntesis, el autor que ha definido la especie. Ejemplos:

- Mycobacteriumtuberculosis tuberculoso humano). 8.

(Trevisan)var.

hominis (bacilo

226


- Streptococcus Zactis, gr. N (Lancefield)(estreptococoláctico del grupo serológico N). - Escherichia coli Kn (colibacilo de1 tipo K1J. Las clasificaciones modernas de lasbacterias,periódicamente puestas al día, son las de Prévot (Instituto Pasteur, París) y las de1 Comité quepublicael Bergey’sManual; laspublicaciones especializadas en microbiología láctea se refieren más a este último. El perfeccionamiento de los métodos de determinación hace que, en muchos casos, los sistemas establecidos se vuelvan insuficientes o incómodos para los especialistas de un grupo determinado, por lo que abandonan la nomenclatura binaria, reemplazándola por un número de grupo que define una población más homogénea. En la práctica, a veces es interesante considerar grupos restringidos de individuos, que constituyen la descendencia de un cultivo que posee una ficha de iden. tidad bien determinada por un laboratorio especializado y provisto de una sigla o de un número de orden: es la “cepa” (si proviene de una célula ímica, se habla de “clon”, términopoco utilizado). No es preciso ocultar al estudioso las dificultades que encontrará al pretender utilizar la lengua internacional de la nomenclatura microbiana. Existe en este dominio una homonimia y una sinonimia que son especialmente molestas en dos casos: 1) cuando en dos campos diferentes (por ejemplo, médico y técnico) no tienen los mismos usos: 2) cuando se hace referencia a obras antiguas (es preciso notar que el envejecimiento es muy rápido en microbiología). Frecuentemente es difícil relacionar entre sí trabajos de épocas diferentes, sobre especies definidassegúncriterios hoy díaabandonados o sobre especies descritas insuficientemente. Con todo, es preciso considerar que la microbiología no nació ayer: no pueden olvidarse los trabajos de valor realizados en el pasado por el solo motivo de su terminología: por otro lado, es probable que las designaciones actuales sean abolidas el día de mañana. En esta obra no dejaremos de utilizar antiguas denominaciones y citar nombres vulgares con el fin de facilitar la referencia a los autores clásicos de la microbiología lechera y de la higiene.

111.

- PRINCIPALES GRUPOS DE BACTERIAS QUE SE ENCUENTRAN E N LA LECHE

Se pueden distinguir dos grandes categorías de bacterias gracias al método especial de coloración de Gram. Las bacterias “Gram ” se caracterizan por mayores exigencias nutritivas y una sensibilidad más elevada a los agentes bactericidas, que las bacterias “Gram -”. Estasúltimas son,sinembargo,mássensiblesquelasbacterias “Gram f ” aciertassubstanciasinhibidoras.Recordemosquelas substancias inhibidoras detienen el crecimiento sin destruir los gérmenes, por ejemplo: la azida de sodio, las teluritas y el acetato de talio. Estas propiedadespermitencomponer medios selectivos,que

+

MICROFLORA DE LA LECHE

227

facilitan el aislamiento de las bacterias que pertenecen a una de estas categorías. A ) Bacterias ccGram

+m

1. Bacterias Iácticas. Las bacterias más importantes, enlos productos lácteos, tanto por su número (proporción en la microflora total y frecuencia en los exámenes), son aquellas que fermentan la lactosa dando una proporción elevada de ácido láctico en los productos de degradación y que sólo son débilmente proteolíticas. Pertenecen a la familia de las Lactobacteriaceae, que se estudiarán en un capítulo especial (XII). sus actividades bioquímicas como por

2. Micrococos y estafilococos. Dadas sus características morfológicas tan particulares,sepropuso frecuentemente la agrupación de las bacterias esféricas en una sola unidaddeclasificación; con estecriterio se realizó elsistema Prévot. Sin embargo, existen diferencias importantesen los caracteres fisiológicos, lo que puede justificar la separación de las bacterias esféricas en varias unidades. En la familia de las Lactobacteriaceae se encuentran numerosas especies de cocos, pero se agrupan por pares o en cadenas y no en grupos; son más próximos a las bacterias en bastoncito. Las otras bacterias esféricas, que tienen interés para nosotros, son también “Gram + ”, y se encuentran agrupadas en una familia homogénea desde el punto de vista morfológico: Micrococcaceae, cuyas subdivisiones son discutidas. La forma de agrupamiento de las células es una característica inconstante; por ello no pueden separarse netamenteen especies decélulasaisladas(micrococos)y especies de células arracimadas (estafilococos). A continuación se citan las propiedadesdistintivasde los dos génerosqueagrupanlasespecies encontradas en los productos lácteos: a) Micrococos.

Estas bacterias son en general aerobias (hay algunas variedades anaerobias); no fermentan la glucosa, sino que la degradan de forma oxidantesinprovocarmásque un débildescenso del pH(mínimo entre 5,O y 5,5). L o s micrococos no son patógenos; están desprovistos de las dos armas habituales de la infección: la coagulasa y la hemolisina. Los micrococos forman parte de la flora innocua que contaminala leche, y se encuentran frecuentemente después del ordeño. Por presentar una temperatura óptima bastante elevada (hacia 37O), y por sus actividadesenzimáticasreducidas,tienen poca importanciaen.los problemas referentes a la conservación y tratamiento de la leche. Se han aislado micrococos que no atacan la lactosa. Otras especies tienen una actividad proteolítica limitada y pueden alcalinizar el medio; esta

228

LA CIENCIA DE

LECHE

actividad es interesante desde el punto de vista de la “maduración” de la leche en quesería, como veremos más adelante. Los micrococosinfluyensobreelresultadodelaspruebas de apreciación de la calidad bacteriológica de la leche, que habitualmente se efectúan a 370. Nota. - Los nombres antiguos de los micrococos ya casi no se emplean: M. luteus, M. freudenreichii, etc. Los especialistas distinguen variosgruposanónimosnumerados. Los micrococosforman parte, con otros gérmenes, de un grupo al que en otra época se le dio mucha importancia: la “microflora ácido-proteolítica” de la leche. Esta importancia todavía permanece, sobre todo en el campo quesero; peroel grupo en cuestión es heterogéneo. b) Estafilococos. Son anaerobios facultativos, que provocan una fermentación acidificante de la glucosa con un descenso acusado del pH (hacia 4,3 y 4,5); producen acetoína (reacción de Voges-Proskauer positiva), contrariamente a los micrococos. Este género comprende dos grupos; el más importante es el del Staphylococcus pyogenes, que comprende bacterias parssitas que poseen una coagulasa y una o varias hemolisinas; se designan también con el término StaphyZococcus aureus (estafilococo dorado) y Staph. albus. Estas bacterias son importantes desde el punto de vista de la higiene; insistiremos en este asunto. El otro grupo está representado por el Staph. epidermidis, que ofrece poco interés para nosotros.

3. Bacteriasesporuladas (Bacillaceae). Estasbacteriassonlasúnicasqueformanunaendospora,que tiene h importante propiedad de resistir temperaturas elevadas. Mientraslasotrasbacteriasse destruyengeneralmente pordebajode 80° C, lasesporuladas sólo muerenporencimade 100”; tienenpor ello una enorme importancia tecnológica en lo que se refiere a las conservas de productos alimenticios no adicionadas de agentes conservadores. A pesar de su termorresistencia, debida a las esporas, muchas de estas bacterias son mes6filas, es decir, que se desarrollan a unos 300 y se inhiben a temperaturas superiores a 450. Sin embargo, existen especiestermófilas,quesedesarrollanbien por encimadelos 60”. Las bacterias esporuladas no suelen presentarse en la leche cruda y en los productos lácteos que no se han calentado. Por el contrario, son responsables de la alteración de las leches hervidas o insuficientementeesterilizadas,delosquesosfundidos, de losquesosde pasta cocida, de Ias leches concentradas, etc. El calentamiento tiene como resultado una selección de estos gérmenes cuando se hallan inicialmente presentes en cantidad considerable. Las bacterias lácticas las inhiben rápidamente. En los productos lBcteos se encuentran representados dos géneros (según el Bergey’s Manual):

MICROFLORA DE LA L E C H E

229

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230

LA CIENCIA DE

LECHE

- Bacillus; bacterias esporuladas aerobias, con actividades enzimáticas variadas: acidificación, coagulación y proteolisis. - Clostridium; bacterias esporuladas anaerobias (que no se desarrollan más que enmediosexentosdeoxígeno);sonperjudiciales, sobre todo por la producción de gas; algunas son peligrosas por sus toxinas, en especial el Clostridium perfringens. 4. Bacterias“Gram

+ ” diversas.

a ) La lechefrescapuedecontenermuchasbacteriasdelgénero Corynebacterium; son bastoncitos finos, que se presentan en agrupaciones características (el típico es el C. diphteriae o bacilo diftérico, pero no se encuentra en la leche). Estas bacterias tienen poca importancia práctica por sus actividades poco acusadas y por su temperatura óptima bastante elevada: 3 7 O C. b ) Bacterias propiónicas, que tienen importancia en la maduración de los quesos de pasta dura. c ) Brevibacterium. Bacteriasdebastoncitoscortos(cocoides), que se encuentrancorrientemente en lasmateriasanimales o vegetales en descomposición. No fermenta la lactosa. La B. linens abunda en las cortezas rojas pegajosas de la superficie de los quesos madurados en atmósfera húmeda. B) Bacterias *Gram

-))

1. Enterobacterias.

La familia de las Enterobacteriaceae es una de las más vastas y de las m& difíciles de subdividir. En el cuadro 30 hemos reseñado los principales mracteres distintivos de los géneros actualmente reconocidos. Es necesario añadir que existen numerosos tipos antigénicos. Las especiesmásfrecuentesenlosproductoslácteosson los que fermentan la lactosa; pero también se encuentran las otras. La mayor parte de las enterobacterias son huéspedes normales delintestinodelosmamíferos; su presencia en el agua o laleche puede atribuirse a unacontaminación de origen fecal. Muchas de estas especies tienen una fase de vida libre en el suelo y en las aguas. Las Cloaca y Serratia se encuentran en los productos vegetales; estos dos géneros no tienen especies patógenas. Las enterobacterias suelen ser menos abundantes en la leche que otras bacterias Gram -; sin embargo, tienen una gran importancia desde dos puntos de vista:

- Higiénico: Varias especies de esta familia son responsables de graves enfermedades infecciosas, que pueden adquirir carácter epidémico, en el caso de los productos lácteos las salmonelas son las más temibles; a otras especies se atribuyen infecciones gastro-intestinales benignas. - Tecnológico: La propiedad bioquímica dominante de las enterobacterias es la fermentaci6n de los azúcares con formación de gas


23 1

(gas carbónico e hidrógeno) y ácido. Algunas especies producen sustancias viscosas o de sabor desagradable. Esta importancia aumenta por la facultad de desarrollarse a muy diferentes temperaturas (algunas especies se desarrollan de l@a 40" y el Escherichia coli puede crecer hasta a 44O), y por su resistencia a los antibióticos que se encuentran ocasionalmente en la leche. En estas condiciones las enterobacterias pueden suplantar a las bacterias lácticas e invadir el medio. El término "bacterias Coliformes" se utiliza para designar a las enterobacterias más frecuentes encontradas en los productos lácteos y pertenecientes a los cuatro primeros géneros del cuadro 30. El recuentode estasbacterias(colimetría) esuno (de losmediosmás significativos para la apreciación de la calidad higiénica de la leche y de la eficacia del saneamiento a que se la somete. Para este fin se utilizanmedios de cultivoquesehanhecho seIectivos poradición de sustancias que inhiben la mayor parte de las otras especies (verde brillante, bilis y desoxicolato sódico). a) Escherichia. Este género está muysimplificado. No comprende más que una especie biendefinida:el E. Coli, conalgunas variedades de caracteres antigénicos diferentes. Es el ímico productor de indol del grupo, y por ser fácil poner de manifiesto este cuerpo, constituyeelprincipiodeunareaccióndecaracterización; no obstante, su significado es reducido, ya que otras bacterias netamente diferenciadas (Proteus) son también indológenas. Produce mucho gas y ácidosorgánicos(láctico,acético,succínico, etc.). Sinembargo,es menos "acidificante" que las bacterias lácticas, que lo inhiben cuando elpHdesciende pordebajode 5,O-5,2 (la designación de"seudofermento láctico", que le fue atribuida en otro tiempo, se presta a confusiones y debe abandonarse). Como todas las enterobacterias, el E . Coli reduce los nitratos a nitritos; en presencia de nitratos, la producción de gas es reducida. b) Cloaca. Este género se designaba anteriormentepor Aerobacter; a pesarde ello sedebieradesignarpor Enterobacter. El C. aerogenes es igualmente un gran productor de gas en los productos lácteos, pero no origina más que una débil acidificación; por el contrario, produce una sustancia neutra, la acetoína. Estas bacterias no son patógenas, sin embargo, algunas cepas se consideran sospechosas. c) Klebsiella. Género muy próximo al anterior pero, en oposición a las otras bacterias coliformes, las células son inmóviles y encapsuladas;comprendecepassaprofitasycepaspatógenas(neumobacilo de Friedlander). d) Citrobacter. Gérmenes que antes se clasificaban como Escherichia (E. freundii); son especies innocuas presentes en las materias fecales. Aparte las coliformes, pueden encontrarse en la leche enterobacterias que no fermentan la lactosa y que son especies innocuas, como las Serratia, y Proteus, que son proteolíticas; pero también pueden

232


hallarse especies patógenas temibles, como Salmonella (bacilo tífico) y más raramente Shigella (bacilo disentérico).

2. Aclzromobacteriaceae. Esta familia comprende bacterias saprofitas, más bien aerobias, que no fermentan los azúcares. No coagulan la leche, que puede volverse alcalina. Ninguna especie es sospechosa desde el punto de vista higiénico. Aunque no tienenmásqueactividadesenzimáticaslimitadas, estas bacterias presentan interés porque forman la parte esencialdelamicroflorasicrófilaque proliferaenla leche conservada a baja temperatura. Algunas especies producen sustancias viscosas o coloreadas (a pesar del nombre de la familia). Se han definido tres géneros: Alcaligenes, Achromobacter y Flavobacterium.

3. Bacterias“Gram

-I’

diversas.

a ) Pseudomonas. La lechecontienefrecuentementegérmenes pertenecientesa este género, transportados principalmenteporlas aguas impuras. Forman parte igualmente de la microflora sicrófila; son nocivos a causa de sus actividades proteolíticas y lipolíticas. b) Brucefla. Bacterias patógenas para el hombre y los animales, agentescausalesdela“brucelosis”. Nota. - En ocasiones, se encuentran en la leche bacterias pertenecientes a familias muy diferentes de las que anteceden. A las Micobacteriaceae pertenece la que tiene mayor importancia higiénica, el “bacilotuberculoso”;setratadebacteriasquepresentancorrientemente un aspecto filamentoso y afinidades con los hongos.

IV. - LEVADURAS Y MOHOS E N LOS PRODUCTOS LACTEOS A) Levaduras

Enlaleche cruda suelen encontrarse células voluminosas, esféricasu ovalada.s, delevaduras no esporulantesquepertenecenal género Candida (antes denominadas: Torula Zactosa y T . cremoris, en lugar de C. pseudotropicalis). Estas levaduras producen gas y poco o nada alcohol. En las condiciones habituales no se manifiestan en la leche: excepcionalmente son causa de la “leche espumosa”. También pueden encontrarse en la leche levaduras esporulantes, como el Saccharomyces fragilis y el S. Iactis que fermentan la lactosa, con producción de alcohol. En el kefir, leche fermentada oriental, se encuentra una variedad del S . fragilis llamada Torula kefir, asociada a un estreptococo láctico, en zoogIeas características (capítulo XXII). En diversos productos lácteos las levaduras pueden provocar fermentacionesgaseosas y saboresindeseables;estasalteracionesse presentan frecuentemente en las “cremas de granja”y en las cuajadas frescas de quesería; como causa se encuentra corrientemente la Toru-

233


lopsis sphaerica. En la leche condensada azucarada pueden producirse accidentes anhlogos con el Torulopsis lactis condensi. Las levadurasforman parte tambiéndelasfloraspegajosas de los quesosdecortezahúmeda,especialmenteenlosdecubierta roja, con bacterias proteolíticas, como Brevibacterium linens y micrococos.

B) Mohos No tienen importancia práctica en la leche líquida; por el contrario la tienen, y en alto grado, en la mayor parte de productos lácteos; se desarrollan en la superficie y en las partes en contacto con el aire.

- Penicillium; variasespeciesintervienen el afinadodediversos tiposdequesos,principalmente: P. candidum enlosquesosde cortezablancaconmohos, como el Camembert, y P . glaucum vur. roqueforti en los quesos azules. - Geotrichum candidum (corrientemente llamado Oidium-lactis) es un moho que invade las cuajadas frescas de quesería; es sensible a la sal, que retarda s u desarrollo. - Aparte los anteriores, se encuentran diversos mohos sobre las mantequillasenmohecidas y sobrelascremasviejasymalconservadas. Como las levaduras, los mohos se destruyen fácilmente la pasterización.

durante

Observacidn sobre los microorganismos La presencia de un gran número de especies microbianas en la lechees un hechocomprobado,pero ello nosignificaquetodas puedan desarrollarse en dicho medio. Para un cierto número de especies banales o patógenas, la leche es un vehículo ocasional; no se desarrollan mejor en este líquido que enel agua, la cual puede igualmente servir de medio de transporte. Los microbiosqueseencuentranenlalechepueden tener dos orígenes:

1. Mamario. 2. Externo (contaminación durante y despuks del ordeño).

V. - MICROORGANISMOS DE ORIGEN MAMAR10

A lasalidade la mama sana, aun tomandose rigurosas precauciones de asepsia, es difícil obtener una leche estéril, por lo menos en las vacas. En el interior de la mama existen casi siempre gérmenes banales que contaminan la leche en el momento de su recogida.

234

CIENCIA DE LA LECHE

Esta población originaria de la mama sana es, en general, poco numerosa en la leche en el momento del ordeño; raramente rebasa los 1.000 gérmenes por C.C.,y puede estar compuesta por algunas decenasdegérmenes,solamente.Cuandoelcontenidodegérmenes es elevado, suele ser debido a una proliferación de los gérmenes típicos de la mamitis contztgiosa: estreptococos y estafilococos. Sin embargo, hay animales que dan, a la salida de la mama, una leche de contenido microbian0elevado: 10.000 gérmenes por C.C. y más,aunquela glándula parezca sana; es un defecto persistente, con amplias variaciones que no puede descubrirse más que por el examen microbiológico de la leche, ya que la mama es normal y la composición de la leche también. Se ha sugerido la existencia de una relación entre la presencia de gérmenes en la mama y su anatomía: así, un esfinter del pezón en buenestadoconstituiráunabarreracontralainfección.Esdifícil medir la abertura real del pezón, pero puede compararse la velocidad delordeño y el contenidomicrobianode la lecherecogida;cuanto más rápido es el ordeño, más susceptible a la infección es la mama. Como ejemplo he aquí los resultados de una encuesta sobre un rebaño de más de 200 vacas lecheras destinadas al aprovisionamiento de una gran ciudad. El cuadro 31 muestra que alrededor del 60 % de lasvacasexaminadasdanunalecheconmenosde 1.000 gérmenes por centímetro cúbico. CUADRO 31

Contenido microbiano de

I

YO de vacas

la

leche en el momento del ordeño

Número de gérmenespor

centímetro cúbico (1)

I

O (leche estéril) 1a 100 100 a 1.000 1.000 a 5.000 5.OOO a 10.000 Más de 10.000

15 42

29 7,s 4

(1) Las muestras se tomaronasépticamente; menes se efectuó por cultivo en agar-lactosa.

elrecuentodegér(Según C.

AJENJO)

I

La primera leche que se extrae de la mama es siempre la más infectada. El número de gérmenes decrece a lo largo del ordeño. Al principio de éste,la leche lavay expulsa de los conductos los gérmenes más fácilmente desplazables. Ejemplo (promedio de una serie de exámenes):

- Leche de los primeros chorros - Leche mitad a - Leche final al

del ordeño . del ordeño .

.

.

. . .

. .

.

6.500 gérmenes1c.c. ,, 1.350 ,, , 8,

709

235

MICROFLORA DE LA LEC HE

A pesar de que el volumen de la primera leche, más rica en gérmenes, sea escaso y no tenga más que poca influencia sobre el contenido microbian0 del conjunto del ordeño, generalmentese recomienda eliminarlo. Se ha señalado que las leches de cabra y oveja son más frecuentemente estériles a la salida de la mama, que la leche de vaca. La penetracióndegérmenesenlamamatienelugardedos modos:

1. Por vía ascendente, a través del canal del pezón: es el camino más frecuentemente seguido por los gérmenes innocuosy algunos patógenos. 2. Por vía “endógena”, algunos gérmenes patógenos pueden llegar a la mama por la circulación sanguínea, por ejemplo los de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis) y de la brucelosis (Brucella abortus); los estreptococos no pueden llegar a la mama por esta vía. Los gérmenes inofensivos de la mama perte:necen principalmente a losgéneros Corynebacterium y Micrococcus; éstassonbacterias “comensales” que se encuentran frecuentemente sobre la piel y las glándulas: son de actividad enzimática limitada. Los gérmenes patógenos sonprincipalmenteestreptococos y estafilococoshemolíticos, peroocasionalmente,tambiénpuedenintervenir otrasnumerosas especies. Algunos gérmenes que se desarrollan ‘bien en la leche, son incapaces de vivir o de mantenerse en la mama: por ejemplo algunos estreptococos y gérmenes del género Aerobacter,, Serratia, etcétera.

VI. - CONTAMINACIONDE LA LECHE ENEL DE LA MAMA

EXTERIOR

Esta forma de contaminación suele ser masiva en relación con la de origen mamario; su importancia es extremadamente variable según las condiciones de producción y conservación de la leche. Los principales orígenes de contaminación son: 1. El ambiente. La atmósfera de los establos está siempre más o menoscargadadegérmenesprocedentesdelosexcrementos,de la paja y de los alimentos: éstos son transportados con el polvo, que se deposita poco a poco. La atmósfera de las salas de ordeño especializadas es siempre más sana que la de los establos. Los alimentos groseros (heno) y la paja aportan sobretodo gérmenes esporulados: bacilos y clostridios. Los ensilados aportan bacterias butíricas perjudiciales para la quesería. Los excrementos son ricos en gérmenes variados, y constituyen la principal fuente de enterobacterias nocivas, como el Escherichia coli. Durantelamanipulacióndelosforrajes,así como alhacer la limpieza y el barrido, la atmósfera se carga de polvo con abundantes gérmenes y lacontaminacióndelalechecontenidaenrecipientes

236

CIENCIA DE LA LECHE

abiertos es más intensa. Sin embargo, esta contaminación no reviste tanta importancia como la debida a las causas siguientes:

2. El estado del animal. Las suciedades que se encuentran en la leche proceden frecuentemente de la caída, en el momento del ordeño, de partículas de excrementos, tierra, vegetales y cama, adheridos a la piel del animal, así como también de pelos y células epiteliales. Todasestaspartículas transportanbacterias,quedeestamanera ingresan en la leche, sobre todo durante el ordeño manual y con el usoderecipientes de gran a.bertura.Cuandoelanimal está limpio, si se lava la mama con una solución antiséptica y se inmoviliza la cola, la reducción de esta contaminación es notable. Las partículas de estiercol se disuelven mucho mejor en la leche tibia que en el agua; al disolverse liberan las colonias de gérmenes que contienen. Esta dispersi6n no es sin embargo inmediata, motivo que aconseja filtrar la leche en un recipiente cerrado lo antes posible tras el ordeño (en el caso de ordeño manual en el establo). Los elocuentes resultados del cuadro 32-a, son valores medios de numerosos ensayos,obtenidos deunmismorebañosometido sucesivamentea condicionesdiferentes. CUADRO 32

Contaminaciónde la leche (promedio de bacterias por c. c. de leche) a)

Limpiezadelasvacas

y delsuelo

Vacas y suelo Vacas y suelo sucio. Mamano j limpio.Mama y Relación a b lavada I personas lavadas (a) I (b) ~

I

I

1

Cubode abertura amplia .. ........... ...... ..... Cubode abertura estrecha .................... I

1 I

86.200

I

5.000

~

-i

24.500

_ _ _ ~ _ ~ ~ 2.700 ~ " "

" "

17

1

9

" "

NOTA.- Los utensilios estaban estériles en los dos casos. b ) Utensilios

Granja

2.000 3.000

N."10.700 1 N," 2 N? 3 N.O

4

N." S N: 6

Utensilios no esterilizados (a) 116.400 15.O00 187.000 77.100 35.000 49.200

1i I

I ~

Utensilios esterilizados (b) 4.700 3.600 2.100

1

Re2gbn

1

11

I

~

3 52

38

237


3 . El estado del ordeñador. No es indiferente; el ordeñador sucio, con ropas cargadas de polvo y suciedades, es una causa más de contaminación, cuya naturaleza es semejante a las precedentes. Es preciso también tener en cuenta la salud del ordeñador. Se ha comprobadofrecuentementeenlalechelapresenciadegérmenes patógenos de origen humano, como veremos más adelmte. 4. Los utensilios y las máquinas son habitualmente la fuente de contaminación más importante. Son millares los gérmenes que pueden existir sobre las paredes de los utensilios lecheros mal lavados y mal secados:bacteriasdelamicroflorasicrófila;bacteriaslácticas, gérmenes del grupo Escheria-Aerobacter, etcétera.

Innumerables controles efectuados en la práctica demuestran la necesidaddeunalimpiezainmediata y muy cuidadosa,seguidade una verdadera esterilización (vapor, ebullición prolongada y antisépticos) para que los utensilios estén exentos de gérmenes, ya se trate de recipientes, máquinas o tubos (capítulo XVII). Algunos resultados significativos obtenidos en ensayos comparativos, se presentan en los cuadros 32 y 33. Con las máquinas, ocurre lo mismo. Por ejemplo con una desnatadora:

Número de microorganisrnos por C.C. de crernu

lavada Prueba Prueba Prueba Prueba Prueba

n.O n.o n.o n.O n.O

1 2

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

Desnatadora Desnatadora mal muy bien lavada

-

77.000.000

46.000.000 3 . . . . . . . . . 5.600.000 4 . . . . . . . . . 101.000.000 5 . . . . . . . . .960.000 113.000.000

3.600.000 8.400.000 36.500 1.ooo.ooo

Laordeñadoramecánica mal limpiada es un fuente importante de contaminación. Durante la época deintroduccih de estas máquinas en las granjas, las condiciones de su empleo no estaban bien definidas, y la leche obtenida mediante ordeño mecánico solía estar más conta. minada que la obtenida a mano. Este fenómeno se confirmó mediante una experiencia comparativa realizada con 20 vacas, ordeñadas alternativamente a mano y a máquina; el promedio del recuento microbiano de la leche fue: A mano: 16.000 gérmenes/c.c. A máquina: 692.500 gérmenes/c.c.(pezoneras piados).

y cubosmallim-

En la actualidadnoocurre lo mismosi se observanestrictamente 1a.s reglasdelimpieza y esterilización de lasmáquinas. Una

238


5: r-.

‘o*

O 0

m o 0 m 0 \mD m

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O 0 cow

3

h

al * .e

L

&

S

h

MICROFLORA DE LA LEC HE

239

ordeñadora bien conservada y atendida permite obtener una leche de excelente calidad bacteriológica, ya que prácticamente se encuentra fuera de la atmósfera de los establos.

5 . La calidad del agua tieneuna gran importancia;lasaguas impuras empleadas en el lavado de los recipientes y de las máquinas pueden ser la causa de contaminaciones muy perjudiciales, sobre todo para la crema y la mantequilla. El agua utilizadaenlaindustrialecheradebe ser potable.En determinados casos, especialmente en mantequería, donde el agua se utiliza para el lavado del grano, se recomienda su esterilización por un medio apropiado, ligera cloración, filtración por placas de celulosa y amianto, esterilización por el calor o por los rayos ultravioletas, etc. Conocidas las circunstancias que intervienen en la contaminación de la leche, es fácil deducir las reglas a seguir para la producción de una leche de buena calidad bacteriológica; estas reglas se expondrhn en la IVa parte.

.

....

,"

CAPITULO XI

DESARROLLO Y ACCION DE LOS MICROORGANISMOS EN LA LECHE

I. - La leche considerada como medio d e cultivo. 11. - Sustancias antibacterianas de la leche cruda. Lacteninas. 111. - Aglutininas. IV.

- Influenciadelassustanciasantibacterianassobre

la

microflora de la leche.

- Sustancias estimulantes en la leche cruda. VI. - Efectos del tratamiento térmico y d e la irradiaciónde V.

la leche.

VII.

- Propiedadesdelasbacterias.Asociaciones

y antago-

nismo. VIII. IX.

- Bacteriófagos. - Influenciade la lasbacterias

X. - Alteracionesde nismos. XI.

temperaturasobre en la leche. lalecheprovocadas

XIV.

y proteolisis.

- Fermentaciones gaseosas. - Fermentación”viscosa.

XV. - Producción de olores XVI.

por los microorga-

- Acidificación.

XII. - Coagulación sin acidificación XIII.

la proliferaciónde

- Producción de color.

y sabores.

242

CIENCIA DE L.4 LECHE

I. - LA LECHE CONSIDERADA COMO MEDIO DE CULTIVO

A) La leche de vaca es una solución neutra, fuertemente tamponada,ricaensustanciasnutritivas de los cuatro grupos:glúcidos, prótidos,lipidos y sales;contienefactoresdecrecimiento,especialmentevitaminasdelgrupo B; constituyeunbuenmedio de cultivo para los organismos heterótrofos aptos para asimilar la lactosa y las proteínas.Pero no es unmediodecultivouniversal, como algunos consideran, por diversas razones: 1. La fuente glucidica (energética)estáconstituidasolamente porlactosa;unaz6carquelasbacterias y levadurasmetabolizan mucho menos frecuentemente que la glucosa. Algunas bacterias que constituyenfermentoslácticosmuyactivos, como el Lactobacillus delbruckii, no degradanlalactosa.

2. Si elcontenidoen sustanciasnitrogenadas es elevado (más del 3 %), lacantidadde a’minoácidos libres y péptidosesdébil, 10 queconstituye unfactorlimitadorpara numerosasespeciesbacterianas. La adición de hidrolizadosproteicosalalechepermiteun desarrollo mucho más fácil de estas especies. Por otra parte, la leche previamente tratada por enzimas proteolíticas constituye un buen medio de cultivo en el laboratorio. 3. Durante el ordeño,lalechecontiene sustancias antibacterianasquelaprotegen contrala invasióndeciertosgérmenessensibles, y que explican en parte la fase de latencia que se observa al principio del desarrollo de las bacterias en la leche cruda. Existen gérmenes sensibles y gérmenes resistentes a la acción de estas sustanciasbacteriostáticas,quehandadolugaraprofundasinvestigaciones. Las sustancias sobre las que se trata en éste capítulo existen en la leche de forma natural. Más adelante se harh referencia a la presenciadeantibióticoseliminados porla mama trastratamientos medicamentosos.

B) La aptitud de la leche para permitir el desarrollo de bacterias varíasegún el origendelaleche y laespeciebacteriana. En efecto, el contenido de la leche en factores de crecimiento o en sustancias antibacterianas no es constante, y la sensibilidad de las bacteriasaunaestimulación o aunainhibiciónpuedediferirgrandemente de una especie bacteriana a otra. El estudio de esta aptitud tiene importancia desde varios puntos de vista: a ) Punto de vista higiénico. Concierne al desarrollo en la leche de microorganismos patógenos, y en especial de los agentes productores de mamitis contagiosas. b ) Puntodevista

tecnológico serefierea: calidaddeconservacióndelaleche pasterizada.

- La

cruda y delaleche

DESARROLLO Y ACCI6N DE LOS MICROORGANISMOS

243

- El cultivo de bacterias lácticas utilizadas en la preparación de fermentos destinados a diversas transformacione:s de la leche. Es este un punto de vista muy estudiado. Se han recogido observaciones aparentemente contradictorias: la causa estriba en la complejidad de leche considerada como medio de cultivo. Debido a las interferenciasexistentesdentrodelaactividaddelasbacterias,es muy difícil hacer una distinción entre las acciones debidas a sustancias inhibidoras y a sustancias estimulantes. C) Los tratamientos aquepuedesometersela leche: calentamiento,conservaciónporelfrío, homogeneización, etc.,modifican sus propiedades biológicas. La influenciadelcalentamientoes la más acusada y se estudiará en particular.

11.

- SUSTANCIASANTIBACTERIANASDE

LA LECHE CRUDA.

LACTENINAS. Se han descrito cinco sustancias diferentes; las cuatro primeras descubiertas en la leche de vaca, y la última en la leche humana. 1. La lactenina L,, lamásantiguaconocida,esunasustancia inhibidora, probablemente específica del Streptococctu pyogenes, y de naturaleza desconocida. El pH de su estabilidad máxima se encuentra próximo a 6,5; se destruye por calentamiento a 70" C durante veinte minutos.

2. La lactenina L, o lactoperoxidasa,que se haestudiado COR las enzimas de la leche, es menos específica que la anterior; se muestra activasobre los estreptococos,enespecialsobre los del grupo pyogenes (Str.pyogenes, Str. agalactiae) y sobreloslactobacilos. Pocos estreptococos lácticos se muestran sensibks, pero para aquellos que lo son, la inhibición es muy acusada, los gérmenes no se desarrollan prácticamente en la leche. El calostro contiene menos lactoperoxidasaquelalecheverdadera. Este inhibidoresun poco más termorresistentequelalactenina L, y quelasaglutininas;se destruye por calentamiento a 7.5" C durante treinta minutos o a 820 C durante veinte segundos. El pH de su máxima estabilidad se encuentra sobre 7. La acción inhibidora se produce en presencia de tiocianato; la leche de vaca contiene normalmente de 1 a 15 mg/l de este cuerpo. 3. Las aglutininus sonanticuerpossusceptiblesdeaglutinara lasbacteriassensiblesdeunamaneraespecífica;sonactivassobre un gran número de estreptococos lácticos y lactobacilos. La sustancia descritaconelnombredelactenina L, pertenece a estegrupo;se muestra activa sobre el Streptococcus cremoris, cepa 760. Más adelante se expondrimlaspropiedadesdeesteinteresantegrupodesustancias.

244


4.

Los inhibidores de la leche de las vacas en período de secado. Lá leche de las vacas al final de la lactación y la secreción de las vacas secas contienen otras sustancias antibacterianas; se han puesto de manifiesto por su acción sobre 1a.s bacterias esporuladas aerobias (Bacillusstearotherrnophiltts y Bacillus subtilis). Son de dos clases: una sustancia inhibidora que resiste el calentamiento a 80” C durante diez minutos y otra lítica (que disuelve lascélulasbacterianas) que se destruye en dichas condiciones. Esta última sustancia presenta un máximo de estabilidad a un pH bastante bajo (4 a 5); sus propiedadeslaasemejana la lisozima. En ciertas leches mamíticas se ha comprobado una inhibicióndelmismo género.

5. La Zisozima. Esta enzima lítica sehaestudiadoenel capítulo IX, donde se vio que la leche de vaca fresca no la contiene en cantidadesapreciables,alcontraxiode lo que ocurre con l a leche humana. A los datosanteriores espreciso añadir los inhibidores inespecíficos que existen en la leche humana, así como en otros humores y tejidos. Su actividad estri ligada a la presencia de ácido neuramínico ( o ácidosiálico); y desaparece tras tratamiento con la enzima específica, la neuraminidasa; se ha observado su presencia en bacterias decontaminaciónfrecuente,peligrosaspara los lactantes corno el Escherichia coli y el Staphylococcus aureus. Esta activida.d no se ha observado en la leche de vaca pobre en ácido neuramínico. Nota. - En 10 que se refiere a las industrias lácteas, las sustancias 2 (lactoperoxidasa)y 3 (aglutininas) son lasque tienen mayor importancia. Es preciso señalar dos características esenciales de estas sustancias: - Su concentración varía poco en las diferentes leches y en el curso de la lactación. - No se destruyen por la pasterización clásica.

111. - AGLUTININAS Las aglutininas inmovilizan las bacterias sensibles, formando masasagrupadasquesonarrastradasalasuperficiecon los glóbulos grasos (formación de la nata) o bien se depositan en el fondo de los recipientes, enla lechedesnatada; el resultadoesunaverdadera inhibición de estas bacterias por separación física. Por el contrario, lasbacterias“resistentes”nosonaglutinada.s,permanecenrepartidas en la masa de la leche y ni su proliferación ni su actividad se detienen. Si conlasbacteriassensibles se impide la separación de los grupos aglutimdos gelificando el medio (con gelosa o por acción del cuajo), la acidificación continúa realizándose en toda la masa. Si se inmuniza una vaca con una cepa de estreptococo sensible, la concentraciónen aglutimina,s aumentafuertemente en la sangre y en la leche. La inmunización ( o vacunación)conuna cepa resistente provoca igualmente la aparición de anticuerpos aglutinantes en

DESARROLLO Y ACCIóN DE LOS MICROORGANISMOS

245

la sangre, pero no en la leche; la mama ejerce probablemente una acción selectiva. La actividad natural de la leche, en lo que se refiere a esta forma deinhibicióndebeconsiderarse como el resultado del pasoala leche de anticuerpos (*) aparecidosen la sangreacontinuaciónde inmunizacionesnaturalesporgérmenes con unaconstituciónantigénica parecida a la de los gérmenes sensibles. Los gérmenes inmunizantespertenecenprobablementealamicrofloraintestinal del animal; se ha demostrado, por ejemplo, que el Str. bovis (estreptococo intestinal)tieneunantigen0común con el Srr.cremoris (estreptococo láctico). La leche contiene aglutininas específicas de diversas especies de bacterias: lacticas (Streptococcus, Larobacil2us) y de enterobacterias (Escherichia coli, etc.). Estas aglutininas son mucho más abundantes en el calostro que en la leche. Inmunizando un animal con E. coli, por inyecciones intravenosas de un cultivo formolado, se puede obtener en la sangre una concentración elevada de anticuerpos aglutinantese inhibidores de la escisión delascélulas,queretardanelcrecimientodeestegérmenenla leche. Cuando se cultiva el E. coli en presencia de una cepa láctica defermentos ( S t r . lacris), sudesarrollosedetieneaun nivel bastante bajo (cuando el pH llega a S), lo que permite a la especie láctica dominar e impedir el desarrollo ulterior del colibacilo. Nuevas y muy importantes perspectivas se abren en la tecnología lechera y en la patología de la mama, ante la posibilidad de aumentar la concentración de la leche en anticuerpos (aglutininas) que retarden O detengan la proliferación de bacterias indeseables.

-

Nota. Se conoce la existencia de una aglutinina asociada a los glóbulos grasos; esta sustancia es diferente de las lacteninas anteriormente descritas; por otra parte, solamente desempeña un papel secundario en la inhibición observada sobre los estreptococos Iácticos. IV. - INFLUENCIA DE LAS SUSTANCIAS ANTIBACTERIANAS SOBRE LA MICROFLORADE LA LECHE Y SOBRE LASBACTERIASLACTICAS A) Leche cruda La microfloraquecontaminalaleche tras elordeño,nosuele desarrollarse sino al cabo de un determinado tiempo de conservación de la leche a la temperatura ambiente; es la fase “bactericida” o de (*) Recordemos que un anticuerpo es una sustancia específica, de la misma naturaleza que las globulinas, que aparece en la sangre, después de que el organismo animal ha recibidolainyección de una sustancia: el atztigeno. Las bacteriasllevanvariosantígenos,cuyo conjunto forma ;a <(estructuraantigénicasdc labacteria.Elanticuerpo se combinaespecíficamentecon el antfgeno,provocando diversas reaccionesserológicas: aglutinación (en el caso de las bacterias), precipitación,etcktera.

246

CIENCIA DE LA LECW E

"adaptación". Esta fase tiene una duración muy variable, según las muestras delechede vaca; a veces duravariashoras y otras n o existe. En determinados casos, se observa una disminución aparente del nfimero de gérmenes durante las horas que siguen al ordeño; probablemente es una consecuencia de la aglutinación.

B) Leche pasterizada Hemos visto que los inhibidores naturales de la leche de vaca no se destruyen por la pasterización clásica (720, 15 segundos). La leche pasterizada de esta manera tiene generalmente una mejor conservaciónquelacalentadaatemperaturaunpocomásalta. Muchas de las bacterias que contaminan la leche pasterizada se desarrollan francamentemejorenlalecheque ha experimentadoun tratamiento térmico suficiente para destruir la lactoperoxidasa (pasterización alta) que en la leche donde solamente se ha destruido la fosfatasa. La hernogeneización impidelasubidade los glóbulos grasos y provoca la destrucción de las aglutininas. Ello explica que en condicionesidénticasderecontaminación,laleche homogeneizada muestra una calidad de conservación inferior a la de la leche pasterizada sin homogeneizar. C ) Bacterias lácteas de los fermentos (cap. XII)

Pocas de las cepas mesófilas utilizadas en mantequería y quesería son sensibles a la lactoperoxidasa; por el contrario, muchas son sensiblesalasaglutininas. En lo que se refiere a las cepas termófilas, los estreptococos son insensibles a estos dos inhibidores, mientras que los lactobacilos son frecuentemente sensibles. La resiembra continua en el laboratorio, en leche esterilizada en autoclave,puedemodificarlaspropiedadesdeciertascepasresistentes y volverlassensibles, ya seaalaperoxidasa, ya alas aglutininas. Se ha observado con frecuencia que la actividad de los fermentos lácticos varía según el origen de la leche utilizada. Igualmente se hanseñalado,endeterminadasregiones,variacionesestacionarias. Parecequeni la lactoperoxidasa,nilasaglutininas,intervienen en este tipo de variaciones, ya que su contenido en la leche es bastante regular, y parece no depender del individuo, de la raza, de la edad o del estado de lactación (exceptuando el calostro). Las sustancias estimulantestienenprobablementeunpapel muy importante en estos fenómenos. Enlasindustriaslecheras, se considerafrecuentemente que el calostro, la leche del final de la lactación y la leche de mamitis,sondesfavorablesalcultivodebacteriaslácticas.Hemos visto que estas leches son ricas en aglutininas o en inhibidores particulares, que pueden ser responsables de'este inconveniente. Pero veremos más adelante que estas leches contienen también sustancias estimulantes.

DESARROLLO Y ACCIóN DE LOS MICROORGANISMOS

247

V. - SUSTANCIAS ESTIMULANTES EN LA LECHE CRUDA A ) Factores de crecimiento

La leche contiene los factores de crecimiento (especialmente vitaminas B) necesarios a la mayor parte de las bacterias lácticas, pero lasvariaciones en lasconcentraciones pueden ser causantes de variaciones en la actividad de estas bacterias en las diferentes muestras de leche. Sin embargo, pocos gérmenes se muestran sensibles a la adición a la leche de estos factores en forma purificada. El extractode levaduraestimula a diversasbacterias lhcticas, peroesuna sustancia muy compleja, que, además de las vitaminas del grupo B, es rica en péptidos y aminoácidos.

B ) Aminoácidos,peptidos

y proteosa-peptona

En los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular, los aminoácidos y péptidos son los más eficaces paraestimular elcrecimiento; el contenido de la leche en estas sustancias es un factor de limitación para muchos microorganismos.Las proteínas y ciertos componentes no proteicos (urea y ácido úrico), son desfavorables para el desarrollodelasbacteriaslácticas. Se ha observado una relación directa entre la actividad de las bacteriaslácticas mesófilas y el contenido en pdptidosde la leche en que se cultivan. Numerososaminoácidosypéptidospuedenestimular el crecímiento de lasbacterias;enparticularlas estreptogeninas, que son polipéptidos formados en el curso de la hidrólisis dirigida de la caseína; contienen de l l a 12 aminoácidos, siendo los más importantes la valina y laprolina. Un aporte de peptonas o de hidrolizado de caseína mejora muy a menudo el crecimiento y la actividad fermentativa de las bacterias Iácticas en la leche. El efecto favorable de un previo desarrollo de diversos gérmenes en laleche, antesde la siembra de bacterias lkticas, puedeatribuirsea actividadesproteolíticaslimitadasqueconducen a laformación de péptidos. Este fenómeno interesa especialmente a la “maduración” de la leche de quesería. A pesar de la presencia de sustancias bacteriostáticas, puede observarse que determinadas leches estimulan el crecimiento de algunas bacterias, como el Str. agalactiae y el Str. Zactis. El calostro segregadoporlamamaantes del parto tieneunefecto estimulante bastante elevado. Se sabe que durante el período en que las vacas se encuentran secas son mássusceptibles a la infección de lamama que durante el período de lactación. De la misma forma, la leche que procede de cuartos infectados de la mama es más estimulante que la queprocede de cuartossanosfrenteal S t r . agalactiae (agentede la mamitis contagiosa). Estos efectos estimulantes pueden ser debidos a una concentraciónmás elevada decompuestossulfurados en la leche, como la cisteína.

248


Las sustanciasestimulantes de la leche cruda son poco conocidas. Sinembargo, el desarrollo de lasbacterias Iácticas estámás condicionado por el contenido de la leche en sustancias estimulantes, que por el contenido en sustancias inhibidoras.

VI.

- EFECTOSDELTRATAMIENTOTERMICO IRRADIACIONDE

Y DE LA

LA LECHE

A ) Tratamiento térmico En el curso del calentamiento intervienen varios fenómenos, los cualessonresponsablesdelasmodificaciones queexpirementala leche con respecto a su aptitud para el desarrollodebacterias, en especial de las lácticas: 1. Destrucci6ndeinhibidoresnaturales. Las aglutininasy la lactoperoxidasasedestruyenen las condicionesdecalentamiento ligeramente superiores a lasde pasterización; para la lactoperoxidasa: treinta minutos a 750 o veinte segundos a 850.

2 . Desaparición desustanciasestimulantesnaturales,tales como aminoácidosy factoresde crecimiento, quepuededebersea descomposición, o en el caso de los aminoAcidos, a la combinación con lalactosa o sus productosdedescomposición. Este fenómeno no se observa más que a temperaturas bastante elevadas; por ejemplo, en el curso de la esterilizaciónenautoclave (1200-15 minutos).

3. Aparición de sustancias estimulantes o inhibidoras, como consecuencia de la descomposición de ciertos constituyentes de la leche, en particular de: a) La 0-Iactoglobulina, que ha.cia 80-900 C da origenasulfuros volátiles con propiedades inhibidoras;

b ) La lactosa,queen el transcursodela esterilizaciónen el autoclave o a temperaturasun poco inferioresoriginasustancias estimuhntes, especialmente Bcido fórmico; c ) La caseína, queen lasmismascondiciones tancias estimulantes, péptidos y aminoácidos.

da origena

sus-

La respuestade los diferentesgérmenesesevidentemente muy variable según su sensibilidad a estas diversas sustancias, aparecidas o eliminadas. La figura 39 ofrece un ejemplo caracteristico, con un lactobacilo sensible a la vez a las lacteninas y al ácido fórmico (LactobacillusIactis 0-37). Con otras bacterias se podría haber obtenido otra curva muy diferente. Por ejemplo, con la cepa RM-110 de Streptococcus lactis se observa la misma actividad, cualquiera que sea la intensidad del calentamiento.

DESARROLLO

Y ACCI6N DE LOS MICROORGANISMOS

I

7

60

I

1

80

249

I 100

1PO

Temperatura de calentamiento de la leche (durante 20 minutos) Figura 39.- Efecto del calentamiento de la leche lactobacilo

sobre el crecimiento de un

1) Estimulacióndebida a la destruccióndelaslacteninas. 2) Estimulacióndebida a la aparición de ácido f6rmico. 3) Retardacióndebidaa la destruccióndesustanciasestimulantes. (Según AUCLAIRy PORTMANN)

B ) La irradiación Enunproducto como laleche,lairradiaciónpuedeproducir dos efectos opuestos. Las dosis pequeñas favorecen el desarrollo microbiano, punto este poco estudiado hasta el presente. El efecto más importante, sin embargo, es la inhibición que aparece con dosis superiores a los 400 krad. Se sabequelasradiacionesionizantessonsusceptiblesdedestruir numerosas vitaminas que actúan como factores de crecimiento, por ejemplo la tiamina y la riboflavina. Los resultados de unas recientesinvestigacionesindicanqueestefenómenonopuede ser el Único responsable del efecto del lactosuero irradiado sobre el crecimiento del L. lactis. Es preciso admitir que el lactosuero irradiado contiene también inhibidores; la tendencia es concentrarlos, ya que lainhibiciónaumentacuandosesometena esta operación. Estas sustancias se forman durante la irradiación del lactosuero, y el fenómeno observado es diferente del que podría resultar de la destrucción de los factores de crecimiento. La irradiación de la lactosa, de

250


la caseína y de la materia grasa, no produce compuestos inhibidores. Posiblemente, las técnicas microbiológicas constituyen un medio apropiado para el estudio de las sustancias biológicamente activas que se forman en los productos irradiados. En las investigaciones citadas, la irradiación se hizo a la temperatura ambiente, en frasquitos de 10 c.c. distribuidos en el interior de un irradiador carga.do con Co* (a la dosis de 2,6 kradlmin.).

VIT. - PROPIEDADESDELASBACTERIAS Y ANTAGONISMOS A)

- ASOCIACIONES

Propiedades

Es preciso insistir sobre el hecho de que las causas de inhibición y estimulaciónquehemosestudiadoanteriormentetienenefectos diferentes según las especies, e igualmnte según las cepas de bacterias presentes en la leche; estas últimas reaccionan de una manera específicaalassustanciasinhibidoras como laslacteninas o alas sustancias estimulantes, como el ácido fórmico, los péptidos, etcétera. Las propiedades de las cepas de bacterias lácticas pueden variar, sobre todo cuando se cultivan durante largo tiempo en el laboratorio. Se ha dicho, en el caso de los estreptococos, que las cepas “salvajes” (aisladas en la naturaleza) son siempre resistentes a los inhibidores, y que la sensibilidad es una característica de las cepas de laboratorio. Pero s‘e precisa prudencia al interpretar las variaciones de actividad y distinguir bien entre la sensibilidad a los inhibidores y la pérdida depoderacidificante. Con frecuenciaseobservaenellaboratorio, tras largas series de resiembras en leches sometidas a la acción del autoclave o en los medios de cultivo, que determinadas cepas de bacterias Iácticas, resistentes a las acciones inhibidoras, pierden progresivamente su aptitud para fermentar la lactosa y para producir ácido láctico;por otraparte, puedeobservarsetambiénenlasmismas condiciones, que otras cepas desarrollan sensibilidad a los inhibidores, sin pérdida del poder acidificante. Estos dos tipos de cepas, sembradas en una leche que contengan inhibidores, no producirán prácticamente ácido por dos razones diferentes: las primeras cepas, insensibles a las lacteninas,proliferaránenlaleche,perosinfermentarlalactosa; las segundas no se desarrollarán por el hecho de la iphibición. Lascepas“lentas” sonaquellasque,porresiembraen el laboratorio, han perdido parcial o enteramente su poder acidificante (por oposición a las cepas “rápidas” que provocan una fermentación láctica enérgica). Sin embargo, las cepas lentas tienen un índice de crecimiento comparable al de las cepas rápidas; son más sensibles a la acción estimulante de los compuestos nitrogenados, mencionada más arriba, que provoca un aumento del nivel de utilización de la lactosa y por tanto, un aumento en la producción de ácido, sin acelerar el crecimiento. Estosejemplosponendemanifiestoloquese designa con el nombre de “p1asticida.d”de las bacterias, debido, tal vez a mutaciones

DESARROLLO Y ACCIdN LOS DE

25 1

MICROORGANISMOS

irreversibles, y que produce cepas con propiedades nuevas. También puede tratarse demodificacioneslentas y reversibles;enestecaso, la aptitud perdida puederecuperarseporuncambiodelascondiciones de cultivo.

B ) Asociaciones Existen numerosos ejemplos de la influencia favorable de ciertas asociaciones bacterianas, sobre el desarrollo o la actividad de uno o ambos componentes asociados. Una determinadacepadebacteriaspuedetenerunaactividad fermentativa débil o un nivel de crecimiento bajo, por el hecho de depender,encultivopuro,desupropiaactividadproteolítica. Si esta cepa se mezcla con otra más fuertemente proteolítica, ésta última provocará una estimulacióndebidaalaumento del contenidoen péptidos y aminoácidos libres. Es el caso de la asociación Str. thermophilus Lactobacillusbulgaricus, utilizadaenlafabricacióndel yogur. El estreptococoseencuentrafuertementeestimulado por la valina y otros a.minoácidos resultantes de la degradación de las proteínas de la leche por el lactobacilo. Inversamente, en las leches individuales y en los quesos se encuentran estreptococos lácticos que estimulan el crecimiento de los lactobacilos, como se muestra en la figura 40.

+

Figura

40.

- Estimulacióndelcrecimientodeunlactobacilopor

los

estreptococoslácticos

se desarrolla más fuertemente alrededorde las colonias de estreptococos, formando zonas opacas sobre placa de gelosa) (Foto R. CHEVALIER, I.N.R.A.)

(El Lactobacillus lactis

252


C ) Antagonismos

Los fenómenos de antibiosis son sumamente frecuente. antagonismos explican el dominio de ciertos gérmenes que ocupar el terreno entre una población compleja:

Diversos tienden a

a ) Existe un antagonismo general entre las bacterias acidificantesqueresisten pH bastantebajos (4 a S), y lasbacteriasqueno tienen esta aptitud, especialmente las proteolíticas de los medios neutros y alcalinos. La evolución de la microflora en las cuajadas y en la pasta de los quesos está en relación con el pH. Las bacterias de los fermentoslácticosdetienen el desarrollo del E. coli cuandoelpH desciende a S. b ) Algunos antagonismostienenlugarporintermediode una sustancia tóxica, resultante del metabolismo de una especie determinada. Por ejemplo, la producción de agua oxigenada por ciertos lactobacilos es lacausade inhibicición de otras especies, enparticular de Clostridiu, bacterias coliformes, estafilococos, etc. La protección de los quesos de pasta cocida (por ejemplo, gruyere) contra los agentes del hinchamiento, procede probablemente de este tipo de antagonismo.

c ) Antagonismo directo, por producciónde antibióticos. Este fenómenose conoce deantiguoenelmundomicrobiano;probablemente es general, pero no se conoce bien más que para un número limitado de antibióticos. Los antibióticossonsustanciaselaboradasporunos microorganismos y poseen una actividad inhibidora sobre otros microorganismos. Entre las bacterias que interesan más especialmente alos microbiólogos de la leche, existe un importante ejemplodeestetipode antibiosis en la elaboración de nisina por Streptococcus lactis, que se estudiará en el capítulo siguiente.

VIII.

- BACTERIOFAGOS

Un bacteriófago es un virus que ataca específicamente a las bacterias de una cepa determinada y las destruye. Cuando la leche contiene “fagos” el cultivo de ‘bacterias de esa cepa es imposible. Es un fenómeno importante para los fermentos. Cuando el bacteriófagopenetraen unabacteria sensible,ésta deja de crecer y tras un cierto período, 20 minutos en medio favorable, labacteriase disgrega (lisismicrobiana)yliberaunacentena de bacteriófagos. Los cultivos en medio líquido se aclaran y vuelven límpidos;las colonias atacadas por el bacteriófago se disuelven. La especificidad es muy acusada, no solamente llega a la especie, sino también a la variedad. Se conocen fagos que pueden contaminar bacterias que pertenecen a varias especies de un mismo género, pero, en todos los casos, esta.s no son másquealgunascepas sensibles.

253

DESARROLLO Y ACCIdN DE LOS MICROORGANISMOS

’

Seconocen los fenómenosbacteriofágicosrelativosalamayor parte de las bacterias heterótrofas; al parecer, se trata de un fenómeno general. Existen cepaslisógenas, contaminadassirnbióticamente por el bacteriófago, bajounaforma noinfecciosa:el probacteriófago; de este modo se perpetúa el bacteriófago hasta el momento en que interviene la lisis. El desencadenamiento de la transformación del probacteriófago en bacteriófagoseencuentra bajo la dependenciadefactoresexternos(rayos U.V., agentesquímicos,etcétera). Los fagos sondemasiadopequeños para ser observadosporel microscopio ordinario; su longitud media es de 100 a 150 mp (millonésimademilímetro). Su formaesparticular,unacabezagroseramente esfdrica unida a una cola tubular por la que se fija sobre la paredbacteriana;esaquídondeintervienelaespecificidad,funcionando como una jeringa que inyecta ácido nucleic0 en la bacteria. El estado de la bacteria tiene importancia; la lisis no tiene lugar más que en bacterias jóvenes y en vías de crecimiento. En general, el medio favorable a la bacteria conviene también a l fago, a condición dequecontenga calcio, triptófano y tal vez otras sustancias indispensables. Puede elaborarse un medio “resistente a los fagos” utilizandocomponentesexentosdecalcio o añadiendoalmedio (ala leche, porejemplo)fosfatos o citratos queprecipitan o asocianel calcio. Es de notar que los bacteriófagos se vuelven inactivos cuando la leche se coagula por el cuajo, posiblemente porque las bacterias quedanprotegidasporel gel decaseína. La produccióndeunacubierta mucosa(cápsula),porciertascepasdebacterias,las vuelve poco sensibles a los fagos. En los tubosdecultivoslisadosaparecenfrecuentemente “CUItivossecundarios”alfinaldeuntiempomás w menoslargo;este nuevo punto de partida se debe a las células resistentes al fago. Se ha invocado la existencia de fagos en “estado naciente” para explicar el fenómenosiguiente: s i seponen juntos 1 fago 1 cepa sensible 1 cepa insensible, llega un momento en que esta última (que por si sola habría resistido) es igualmente lisada. En realidad, la causa es la producción de una lisina por el sistema fago-bacteria sensible. Este fenómeno afecta al caso de los fermentos constituidos por una mezcla de dos cepas bacterianas. Se han podido inmunizar vacas mediante una preparación bacteriófaga; la leche produce entonces un alto nivel de anticuerpos capaces de neutralizar a los fagos correspondientes, en cuya presencia se hace posible el cultivo de bacterias Iácticas. LOSaspectos prácticos de la lucha contra los fagos se verán en el capítulo siguiente.

+

+

- INFLUENCIA DE LATEMPERATURASOBRE LA PROLIFERACIONDELASBACTERIAS E N LA LECHE

IX.

La influenciadelatemperaturaesconsiderable dos formas:

y seejercede

254

DE CIENCIA

LA LECHE

A ) Efecto cuantitativo

Cualquieraqueseala composición delamicrofloraoriginalde la leche o de otros productos lácteos líquidos, se observa una aceleracióndeldesarrollomicrobiano, y por lo tanto uncrecimiento de la microflora, cuando seeleva la temperatura de conservación hasta 35-4PC. Por el contrario, más allá de dicha temperatura, se observa un retraso. La experiencia clásica de VONFREUDENREICH pone de manifiesto este efecto cuantitativo (cuadro 34). CUADRO 34

Microflora total de una muestra de leche a diferentes temperaturas Número de bacterias por c. c. 15” C Al tomar la muestra ............ 3 horas después .................. 6 horas después .................. 9 horas después .................. 1 díadespués .....................

9.000 10.000 25.000

46.000

5 millones

2Y

c

35”

c

9.000 9.000 30.000 18.000 12 millones 172.000 35 millones 1 millón 57 millones 800 millones

Cuanto más baja es la temperatura, más se retarda la proliferaciónmicrobianaenlaleche;esteconocimiento es deimportancia primordial para la producción de leche: en el capítulo XVII presentaremos datos más precisos. B ) Efecto cualitativo

No son las mismas especies las que predominan a las diferentes temperaturas de conservación o de tratamiento. L a temperatura tiene unpapelselectivoimportante,queseaprovechaenlasindustrias lácteas. 1. A temperaturasmediasde 20 a 40°, esengenerallaflora láctica“mesófila”laqueinvadelaleche y provoca su coagulación por acidificación,sobretodo los estreptococos;lasbacterias coliformes,que son muy tolerantesalasvariacionesdetemperatura, también pueden intervenir.

2. A temperaturasrelativamentebajaspredominaunamicroflora sicrófila constituida por bacterias muy diversas (Pseudomonas, Alcaligenes,Achromobacter), entrelas cuales seencuentran gérmenes proteolíticos y lipolíticos. La leche se altera entonces muy lentamente y se vuelve generalmentealcalina, por este motivo, l a leche cruda no puedeconservarselargotiempoenfrigorífico o enrecipiente refrigerado.

DESARROLLO Y ACCIdN DE LOS MICROORGANISMOS

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255

2.56

C I E ~ C I ADE LA LECHE

3. A temperaturas superiores a 40°C, se seleccionan las especies termófilas;enla leche cua.jada parala fabricación de gruyere,se favorece el desarrollo de lactobacilos hacia los 50%. En las leches pasterizadas se encuentran a veces micrococos resistentes. En las leches hervidas o insuficientemente esterilizadas, las especies esporuladas (Bacillus y Clostvidia) forman la parte esencial de la flora. En lo queserefierealasactividadesbacterianas, es preciso considerar el efecto de las variaciones de temperatura sobre la velocidaddelas reacciones enzimáticas. Los sistemas enzimáticos microbianos tienen a veces una actividad óptima en una zona de temperatura que no es la de la multiplicación activa; es especialmente el caso de 1a.s proteasas de los Bacillus y Proteus, que son más activas a una temperatura inferior a la de su desarrollo máximo.

X. - ALTERACIONES DE LA LECHE PROVOCADAS PORLOSMICROORGANISMOS A) Modificación del medio. Numerosos componentes de la leche pueden degradarse por vía microbiana; pero las alteraciones más acusadas resultan de la degradación de los tres principales; según procesosque conocemos ya en parte: 1. Lactosa. Es el principalalimentoenergéticodelasbacterias, y puedeexperimentardiferentesfermentaciones, como puedeverse en el cuadro 35; puede también metabolizarse por microorganismos aerobios. Las proporciones de los productos de fermentación varían con las condiciones de cultivo; las cifras del cuadro 35 representan los diversos valores. Cualesquiera queseanlasbacteriasquefermentanlalactosa, siempre hay producción de Bcidos orgánicos; con mucha frecuencia se observa la coagulación de la leche; sinembargo,laproducción de sustancias neutras, alcoholes y cetonas,puedeserladominante, acompañada de un descenso del pH. Excepto en las bacterias lácticas "homofermentativas", existe siempreproducciónde gases en cantidadesnotables. Con los microorganismos aerobios (bacterias y micetos), el último término de la degradación es CO, + H20, pero suele haber una acumulación de sustancias intermedias, sobre todo ácidos ceténicos. Las bacterias sacarolíticas (que utilizan los azúcares) también realizan síntesis; algunas cepas pueden combinar entre sí las moléculas glucídicas para formar sustancias viscosas. 2. Proteínas. En general, se descomponen tras coagulación enzimática, con formación de sustancias fijas y gases. Esta transformación es más rápida en medio neutro o alcalino, pero puede producirse igualmente en medio ácido.

257


3. Materiasgrasas. Son hidrolizadaspor las lipasasmicrobianas; esta reacción es bastante lenta, pero influye rápidamente sobre el sabor. Nota. Puedenproducirsealteracionessin modificación notable de los componentesdela leche: producción de pigmentos(coloración), olores, etcétera.

B) Microorganismos Corrientemente, una alteración dada no se produce tan sólo por la presencia de una especie determinada, sino por una asociación de especies. Por otra parte, y vista en su conjunto,, una transformación dada puede haber sido provocada por especies a veces muy alejadas entre sí. En la práctica, se conoce la transformación microbiana de la leche por ciertos aspectos o propiedades características antes de conocer la o las especies bacterianas en juego. Ocurre que varios tipos de modificaciones aparecen simultáneamente;enunoscasosson fermentacionescomplejas debidas a varias especies, en otras se trata de una sola especie. Por ejemplo, una bacteria del grupo coliforme puede producir en la leche acidificación, formación de gas, olor y viscosidad, simultáneamente. Las asociaciones demicroorganismosson muy importantes en lastransformaciones “útiles” de los productoslácteos,puestoque ofrecenposibilidadesfermentativasnuevasquenopuedenllevarse a efecto con las especies aisladas. Probablemente este es el caso de las fermentaciones productoras de aroma; en efecto, la imposibilidad de aislar un organismo capaz de producir una determinada fermentación aromática se debealhechodequeéstaobedecea una asociación de gérmenes diferentes. El número de microorganismospresentesenlalechedebe ser, en general, muy elevado para que aparezca una modificación sensible. Una leche determinada puede contener numerosos gérmenes sin presentar unaaparienciaanormal. El cuadro 36 da los valores correspondientes. C ) Los defectosmicrobianos Cuatro características los distingue de los otros:

1. Las condicionesdedesarrollonoexistenenlalecheen momento del ordeño. Los gérmenesresponsablesnoseencuentran en la mama sana. 2. Los defectosseagravan

el

con el tiempo.

3. Puedentransmitirseporinoculacióndeunalecheaotra.

4. El calor(pasterización,esterilización)destruye responsables e impidelaaparición del defecto. 9.

los gérmenes

258

CIENCIA DE LA LECHE

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DESARROLLO Y ACCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

259

Si bien, en el caso de la leche d e consumo cualquier alteración constituye un defecto, no ocurre lo mismocon los derivadosdela leche, ya que la fabricación de algunos de ellos depende precisamente deactividadesmicrobianas de distinta indole. Sinembargo, los defectosmicrobianosconstituyenun factor limitador, basta recordar que en el arte de su fabricación entra, en gran parte, el control de la microflora.

Nota. Los microorganismos no son los causantes de todos los defectos de la leche. Es sabido que ésta puede presentar sabores anormales en ausencia de cualquier desarrollo microbiano.

XI. - ACIDIFICACION A temperaturasmedias (15-350), lafermentaciónacidificantede la lactosa bajo la influencia de la microflora de contaminación, es la alteración más rápida que se manifiesta en todos lo productos lácteos líquidos, no estériles,quecontienenlactosa:leche,crema,queso fresco, lactosuero, etcétera. Las bacteriaslácticasconstituyenlapartemásinteresantede lamicrofloraacidificantede los productoslácteos;peroespreciso insistirsobre el hecho de que no sonellas so'las lasqueproducen cantidades elevadas de ácidos diversos, i.ncluido el ácido láctico. En el cuadro 34 puede verse, por ejemplo, que el E . coli produce más ácido láctico que las bacterias lácticas heterofe.rmentativas. Las bacteriaslácticasconstituyen el temadelcapítulosiguiente. Determinadosmicroorganismosesporuladosdelgénero Bacitlus merecen una mención especial; en primer lugar, coagulan la leche sin notable acidificación por acción de una proteasa; después degradan activamente la lactosa y producen una mezcla de ácidos (hasta 0,9%). Poco numerosos en las condiciones ordinarias, pueden seleccionarse mediante un tratamiento térmico a temperatura elevada, o por conservación prolongada de los productos a temperatura bastante alta, ya que algunosson'termófilos (por ser gérmenesesporulados,son evidentemente termorresistentes). Por ejemplo, 'el Bacillus coagulans, cuya temperatura óptima se encuentra hacia los 450, tiene una gran importancia práctica en las leches concentradas; es aerobio facultativo, pero puede desarrollarse con muy poco oxígeno en los botes de leche evaporada insuficientemente esterilizada, d.eteriorándola. El Bacillus calidobctis ( o B. lactis acidophilus) se encuentra en las leches pasterizadas. Es un verdadero termófilo; no se desarrolla por debajo de los 40°, y su temperatura óptima es de unos 600. La acidificacióndelalecheseoponea otras alteraciones. Los fermentos lácticos inhiben el desarrollo de los gérmenes que se desarrollan preferentemente en los medios neutros o poco ácidos; constituyen una protección contra numerososgérmenesproteolíticosque digieren el medio y provocan la putrefacción.

260


XII. - COAGULACION (SIN ACIDIFICACION) Y PROTEOLISIS La descomposición proteolítica de la leche va precedida,en general,poruna coagulación más o menoscompletaoriginada por determinadas bacterias que producen enzimas comparables a la quimotripsina. La coagulación tienelugarenmedio neutro o tras una ligera acidificación. Después la cuajada es digerida y licuada progresivamente. Las temperaturasbajas(alrededor de 10-15.) favorecen estatransformación. Las bacterias de estetiposeencuentran muy difundidas,perosinembargoelaccidente es poco frecuente en la práctica debido a la presencia de las bacterias lácticas.

a ) Bacillus (esporulados aerobios). Estos gérmenes se manifiestan en los productos calentados, leche pasterizada y crema pasterizada, cuando se hallan en presencia del aire y se mantienen a una temperatura suave (20-300C). Son variedades de los bacilos más comunes: B. cereus y B. subtilis. El B. cereus no es solamente un germen proteolítico; produce una lecitinasa que disgrega los glóbulos grasos; y parece que es el principalresponsable del defecto de la “cremacortada” (bitty cream). Es más perjudicial que el B. subtilis en el aspecto técnico, ya que es un germenfrecuenteenlaslechespasterizadasnorecontaminadas. b ) Bacterias no esporuladas. La coagulación suele ser incompleta; el fenómeno más importante es la proteolisis que sigue a continuación. Se trata principalmente de gérmenes de los géneros Proteus, Pseudomonas, Serratia, etc. En la práctica sonpoco importantes. c) Cucos. Diferentes especies, sobre todo el Str. liquefaciens del que trataremos en el capítulo siguiente, coagulan la leche antes de la acidificación que se desarrolla a continuación.

XIII. - FERMENTACIONESGASEOSAS El gas predominante es siempre el COL. La espuma o burbujas de gas se forman casi siempre en los productos ácidos. Por ejemplo, las cremas conservadas en verano, durante largo tiempo, se vuelven frecuentemente espumosas.La fermentación gaseosa puede producirse igualmenteen la leche, el queso, el suero, etc. En los productos líquidos, el gas se escapainmediata.mentedespuésde su formación, y el producto no se vuelve realmente gaseoso o espumoso más que cuando se encuentra en un recipiente cerrado. A)

Levaduras de lalactosa

Las especies importantes en relación con la fermentación gaseosa dela leche y delosproductosderivadosnoesporulados,soportan

DESBRROLLO Y ACCIdN DE LOS MICROOR.GANISMOS

261

acideces bastante elevadas y tienen un punto óptimo de temperatura por encima de los 30°C; no producen más que un poco de alcohol. En la leche y en las condiciones ordinarias,raramentesemanifiestan; son más activas en la crema y en los quesos frescos. A temperaturas suaves y tras la acidifica.ción, producenactivamente gas y unolor característico a levadura. El gas producido es el CO, B)

Bacterias coliformes

Estos gérmenes están casi siempre presentes, en l a leche; pero su númeropuedeser muy reducido(algunas decenas porcentímetro cúbico) en buenas condiciones de trabajo. Son indeseables y producen, independientemente de ácidos y gas, olores desagradables y en ocasiones sustancias viscosas. El gas producidono es el CO, puro sino que le acompaña un poco de hidrógeno. Si el contenidodela leche en gérmenes coliformes espequeño y almismotiempotieneestreptococoslácticosenproporciónsuficiente,estosúltimosdominanrápidamente(ambosgrupossonantagónicos). Se ha comprobado que las bacterias coliforrnes poseen una gran tolerancia para amplias variaciones de temperatura; enlapráctica pueden desarrollarse entre 16" y 400. A partir de los 20°C, su crecimiento es rápido. Una experiencia realizada en 60 muestras de leche ordinaria, procedentes de una explotación industrial, con un contenido de 52 gérmenes coliformes por C.C.como término medio, demuestra que cuando se conserva una parte a 160 y la otra parte a 21" durante 24 horas, se encuentran las siguientes medias:

- a 160:

-a

21":

1.000 gérmenes co1iformeslc.c. 60.000.000 " I?

Estas bacterias son perjudiciales para los quesos frescos en Curso de desuerado, ya que provocan el hinchamiento de la pasta. Siendo poco sensibles a los antibióticos utilizados en el tratamiento de las marnitis, se vuelven muy perjudicia.les en las leches quecontienen estassustancias. En la leche se encuentran sobre

todo:

- Escherichia coli (colibacilo), procedente p.rincipalmente de las materias fecales y de las aguas. - Cloaca o Aerobacter aerogenes (Bacterium lactis aerogenes), procedentes principalmente de las aguas, del suelo y de los vegetales. Este germen es poco acidificante y no se desarrolla por encima de los 400. C) Clostridios (esporuladosanaerobios) Sedesarrollanenla leche cuandolasbacteriasacidificantesse y el medio se encuentra exento han destruido por calentamiento

de

262


aire.Producen un gas compuestopor CO, ehidrógeno, y algunas veces también metano. Tienen poca importancia en la leche cruda y en la crema; por el contrario, tienen mucha en la leche esterilizada y en los derivados lácteos neutros (Ieche evaporada, quesos fundidos) conservadosen envases herméticamentecerrados,así como en los grandes quesos de pasta cocida (gruyere) a los que hacen hincharse.

XIV.

-

“FERMENTACION” VISCOSA

Existen organismos muy variadosque, a.1 desarrollarseen los productos lácteos líquidos,pueden aumentar su viscosidad de tal manera que se forman filamentos al introducir y sacar un objeto en el líquido: el producto se escurre como un jarabe. Pueden igualmente formarse masas viscosas con aspecto de gel. La causa de la viscosidad es la secreción de gomas (polisacáridos,galactanos) y mucinas (sustancias glúcido-nitrogenadas). En general, el aumento de la viscosidad es muchomásacusadocuandolafermentacióntienelugara baja temperatura (10-20”). La fermentación viscosa es perjudicial para la leche de consumo; laconsistencia del líquido es desagradable y en el consumidorse despierta una sospechademalacalidad higiénica; sinembargo, los microorganismoscausalesson inofensivos. Por el contrario, el aumento de la viscosidad puede buscarse para determinados productos lácteos: yogur, cremas, etcétera. La pasterización a 720 evita este accidente, ya que los gérmenes responsables resisten poco al calor. La desinfección del material es un medio eficaz de lucha. El agua utilizada en lechería contiene frecuentemente gérmenes responsables de la viscosidad. A) Produccióndeviscosidad

en medio neutro o pocoácido.

Los microorganismoscausantes suelen encontrarseenlas lechescrudas.Engeneral,la viscosidad no aumentasisedesarrolla al mismo tiempo una fermentación ácida. a ) El Alcaligenes viscosus esel germen máscorriente;precisa la presencia de aire y no se desarrolla manifiestamente más que en la capa cremosa superficial, por lo que las capas de leche inferiores no son viscosas. Vive bien a loo, y a 370, casi no produce materia viscosa. Este organismo está fuertemente encapsulado; en los cultivos viejos las células se reúnen en una masa gelatinosa. b ) Entre las bacterias diversas figura el Aerobacter aerogenes Y algunos micrococos, especialmente el denominado Staphilococcus cremoris-viscosi.

B) Produccióndeviscosidad

en medioácido.

La producciónde viscosidad va frecuentementeasociadaala fermentación láctica, sobre todo por Streptococcus lactis var. hollan-

DESARROLLO Y ACCI6N DE LOS MICROOKGANISMOS

263

dicus,Lactobacillusbulgaricus y L. cusei. Sucaracterísticaes muy inconstante,sinembargo,cuando se aisla una cepa productora de viscosidad en condiciones bien determinadas de temperatura, la propiedadpersistesilascondicionessemantienen.Cuando la acidez aumenta considerablemente, la viscosidad disminuye. La viscosidad es tanto más acusada cuanto más baja sea la temperatura del cultivo (12-18"). La formación de productos viscosos no está ligada a la presencia de cápsulas. El L. bulgaricus no está encapsulado, y el S. lactis lo está irregularmente.

XV. - PRODUCCIONDE

OLORES 'Y SABORES

A) Rancidez Sondiversos los microorganismosqueproducenlipasas y que pueden ser responsables de larancidezqueaparece en la leche, la mantequilla y otros productos lácteos. Las bacteriaslipolíticascomunes (Gram -) se encuentranen los géneros Pseudomonas (P. fluorescens, P. fragi) y Achromobacter ( A . Iipolyticum;) son a l mismo tiempo proteolíticas y se las encuentra siempre en las aguas impuras. En la leche y la crema, la rancidez debida a las bacterias se produce a temperaturas bastante bajas (de 5 a loo) y corrientemente va precedida por un olor etéreo. Muchos mohos producen lipasas. Los ácidos grasos liberados son tóxicos para las bacterias e inhiben rápidamente su desarrollo; sin embargo, ciertos microorganismosparecenasimilarestosácidos,porloque su acumulaciónse retrasa. Los ácidosgrasosvolátiles(butírico,caproico,caprílico),resultantes de una hidrólisislimitada de la materia grasa,soncomponentes normales del sabor de algunos quesos.

B) Saboresdiversos A veces es difícil diferenciar los sabores procedentes de acciones microbianas, de los que tienen su origen en otras causas (alimentación, olores absorbidos, etc.bAsí, por ejemplo, ciertos saboresa jabón, nabos, heno, etc., pueden deberse a acciones bacterianas. 1. El sabor a malta, que puede confundirse con el "sabor a cocido", se encuentra en ocasiones en la leche cruda, y se debe a una variedad de bacteria láctica común, el S . lactis, var. maltigenes.. 2. Los sabores amargos son debidos a bacterias proteolíticas, especialmente al Str. liquefaciens, y a veces a levaduras como la Torula amara. Se han encontradoActinomyces en las leches de sabor amargo y mohoso. 3. El sabor a patata se debe al Pseud0mona.s graveolens, germen que se desarrolla bien a temperaturas bajas. Este sabor persiste tras la pasterización.

264


4. Las bacteriascoliformessemanifiestanenocasiones por saboresdesagradables difíciles dedefinir.Porejemplo, el Aerobacter aerogenes se ha considerado como responsable de un “sabor amedicamento” que hizo inutiliza.bles para el consumo grandes cantidades de leche en los Estados Unidos; los gérmenes,queen estecaso procedían del agua de lavado, son destruidos por la pasterización. En la mantequilla puede encontrarse este germen en grandes cantidades, pues se desarrolla todavía bien a 150C.

5. Existenbacteriasnoidentificadasqueproducensaboresaromáticos,a frutas, no desagradables; en general no son persistentes y. suelen ser reemplazados por otros menos agradables. 6. Las levadurasconfierenala cremaunsabor a “levadura”, indeseable, y algunas bacterias proteolíticasaportan sabores de “queso viejo”. La conservación de las cremas sin pasterizar y mal cuidadas, producennumerosasanomalíasdesabor,de origen microbiano.

7. El sabor y olor “butíricos” se observan en las cremas mantenidas en recipientes bien cerrados, y más corrientemente en el suero; este defecto se debe a los clostridios.

Observación Los defectos de sabor, de origen microbiano, no se hacen aparentes más que tras una conservación bastante larga, corrientemente de másdeun día. Una temperaturabaja(inferior a 1 5 O ) favorece el desarrollo de los gérmenes sicrófilos que se encuentran en el medio. Enestascondicioneslosfermentoslácticosestáninhibidos y no pueden manifestar su antagonismo, El “accidente de los frigoríficos” se vuelve a veces el accidentedelosdepósitos deconservaciónde laleche cruda, con losmétodosmodernos quedescribiremosenla parte IV. XVI. - PRODUCCION DE COLOR

a ) Las leches coloreadasacausadelosmicroorganismos, son raras (a pesar de que la leche contiene corrientemente gérmenes variados cuya.s colonias sobre medio sólido Io son). Las leches limpias noexperimentanestedefecto,lomismoquelaslechescalentadas. Por el contrario, se observa en las cremas crudas. En los productos coloreados se han identificado tres microorganismos: el Pseudomonas cyanogenes en las leches en vías de acidificación, que colorea de azul la superficie; el Pseudomonas synxantha que colorea de amarillo la capa de crema y, por fin, el Serratia marcescens, que colorea de rojo la leche o la crema. En las cremas conservadas se ven a veces manchas de color rosado debidas a la levadura Torula glutinis. b ) En l a superficiehúmedade los quesos, se encuentran manchas de colores diversos: rosado, rojo y marrón, debidas a una flora


265

compleja de levaduras y bacteriasproteolíticas. Los mohos dan manchas o zonas coloreadas de apariencia seca. sobre los quesos; el pigmento se localiza en los mismos organismos y no se difunde. Estos microorganismos son normalmente agentes necesarios para l a maduración,perotambiénpuedenpresentarse coloraciones indeseables debidas a la proliferación de gérmenes perjudiciales sobre la corteza o en la ma.sa interior.

CAPITULO XI1

BACTERIAS LACTICAS Y FERMENTOS I. - La familia de las Lactobacteriaceae. 11. - Propiedades de las bacterias lácticas. 111. - Cultivo de lasbacterias Zdcticas. IV. - Caracteres principales y métodos de estudio. V. - Composición de las bacterias lácticas. Reacciones serológicas. VI. - Estreptococos. VII. - Estreptococos lácticos. VIII. - Nisina y nisinasa. IX. - Otros grupos de estreptococos. X. - Lactobacilos. XI. - Lactobacilos homofermentativos. XII. - Lactobacilos heterofermentativos. XIII. - La siembra con bacterias Idcticas seleccionadas. XIV. - Fermentos lácticos. Principios generales. XV. - Preparación y utilización de los ferm,entos lácticos.

I. - LA FAMILIA DE LAS LACTOBACTERIACEAE La producciónelevada de ácidolácticoen los productosdela fermentaciónanaerobia de los azúcares, es uncarácterbioquímico importante que justifica la integración, dentro de un mismo grupo, de bacterias que presentan grandes diferencias en su morfología. Las clasificacionesfundadas en esta propiedadderivande los trabajos fundamentales de Orla-Jensen. El Bevgey's ManuaZ se ha inspirado en ellos y ha aumentado el cuadro para hacer entrar las especies pará-

268


CUADRO 37

Clasificación de

las

buclerias lácticas segtin ORLA-JENSEN (1)

A)

GKCl'O E1 OMOFERMENTATIVO

Bacteriasquesolamenteformanindiciosdeproductosaccesoriosjuntoconácidoláctico,querepresentadel 90 al 97 lactosafermentada.

O h

dela

I. - Tlzesmobactesium.

(Lactobacillus).

- Bastoncitosalargados,aislados o encadenascortas. - Termófilos(temperaturaóptimaentre 40 y 50"). - Acidificantesmuyenérgicos,hastael 2,7 9% deácido activo o levógiro. - Actividadcaseolíticanotable.

in-

11.- Streptobacterium

(Lactobacillus).

- Bastoncitoscortos,encadenas. -- Temperatura óptima hacia 30". Acidificacidnmuylenta,peroacusada inactivo o dextrógiro. - Actividadcaseolítica.

(1 % y más), ácido

111.- Streptococcus (género conservado). - Formasesfkricas,cadcnitasdelongitudesdiversas,que pueden ser muy cortasenlosmediossólidos.

B)

GRUPO HETEKOFERMENTATIVO

La produccibndeácidoes más débil;ademásdelácidoláctico se forman otros ácidos, sustancias diversas y CO, gas.

IV. - Bifidobacteriuvz (2). - Bastoncitos que se ahorquillan en los cultivosviejos. - Producenácidoacéticoenproporciónelevadayácido lácticodextrógiro. - Anaerobios:abundantesenlashecesdeloslactantes.

V. - Betubacterium

(Lactobacillus).

- Formas en bastoncito, producción de gas, de ácido succinico, etcétera. - No actúan sobre la caseína. Acido láctico inactivo.

VI. - Bctncoccus.

(Leuconostoc). - Formasesféricas,semejantes a los estreptococos,peroel ácido láctico producido es levógiro. - Proceden de los vegetales en descomposición, remolachas, etcétera. - Fermentanlaspentosas y descomponenlaspectinas. - Fermentación viscosaconlasacarosayproducciónde mucílago.

(1) Entre paréntesis, las denominaciones actuales de (2) Posicióndiscutida(ver el texto).

los géneros.

BACTERIAS LACTICAS

c'

270


sitas que ORLA-JENSEN no había estudiado; el conjunto constituye la familia de las Lactobateriaceae. Los cuadros 37 y 38 resumen estas dos clasificaciones. En la clasificación de PRÉvo.r, que tiene mucho más en cuenta los caracteres morfológicos, esta familia se halla disociada. Las bacterias lácticas esféricas se encuentran en la familia de las Micrococaceae, y las bacterias Iácticas en forma de bastoncitos, en la de las Bacteriaceae; se relacionanasí con lasbacteriasqueproducen poco ácid0 láctico o que no fermentan los azúcares. Los dossistemasestánjustificados,pero el primero (Bevgey‘s Manual) es más interesante para los microbiólogos que se ocupan de la leche y de sus fermentaciones. Es preciso notar que la vieja clasificación de ORLA-JENSEN (cuadro 37) no ha caído en desuso. Los especialistasdelasbacteriaslácticasemplean aún los nombresde los grupos que é1 creó. La familia de las Lactobacteriaceae no nos interesa en su conjunto; las bacterias lácticas que estudiaremos constituyen los tres géneros: Streptococcus, Leuconostoc y Lactobacillus (cuadro 38). En los otros géneros se encuentran especies que no fermentan la iactosa o que la fermentan de una manera irregular, produciendo poco ácido láctico;no selasencuentraenla leche másqueexcepcionalmente, sobre todo las pertenecientes a los gCneros Diplococcus, Peptostreptococcus y a los Lactobacilleae, anaerobios estrictos; se trata de bacterias parásitas, que constituyen una microflora normal o patógena de los sistemas digestivo y respiratorio. Los pediococos debenponerse aparte; son sarcinas (bacterias esféricasagrupadas en paquetes)saprofitas, frecuentes en los mostos, pero en ocasiones se las encuentra en la leche cruda. Las bacteriaslácticastienennumerosos“habitats”.Aparte los productos lácteos, se las encuentra en abundancia en los productos vegeta.les: ensilados, “choucroute”, granos,jugos y mostos en fermentación, etc. Se encuentran presentes en el aparato digestivo del hombre y de los animales, y en las cavidades naturales (boca, vagina). La situación es aún más confusa en lo que se refiere a la definición de las especies y a la elección de los nombres. Es probable que este problema se solucione en el futuro, gracias a la a.plicación de los métodosmodernosdeidentificación:reacciones serológicas, estudio mediante cromatografía del contenido celular y de la composición de la pared, espectro infrarrojo, etcétera. Existenmuchoshomónimos, ya que numerosos autores han estudia.do las bacterias lácticas en un producto particular determinado ignorandolas investigaciones llevadas acabo en.otros medios; el resultado ha sido la aparición de nomeclaturas diversas. La importanciaprácticadelasbacteriaspertenecientesaesta familia es considerable por varias razones: 1. Producción de ácido y descenso del pH (es la principal razón): - Protección de las sustancias alimenticias debida a la inhibición de las bacterias de la putrefacción en medio ácido.

BACTERIAS

LACTICAS

27 1

- Establecimiento de las condiciones físico-químicas favorables a diversastransformacionesenlaindustrialáctea;desueradodelas cuajadas de quesería, elaboración de mantequilla. - Fermentaciónláctica"aromatizante",quepermitelaobtención de productos ácidos con un sabor deseado: crema, mantequilla, yogur, etcétera. - Propiedades higiénicas resultantes de la acción antiséptica del ácido láctico en el intestino. - Producción industrial de ácido láctico. 2. Otrasactividades que pueden tener efec.tos útiles o perjudiciales: - Producción de enzimas que intervienen en la degradación de las proteínas, en especial de la caseína en el curso del afinado de los quesos. - Producción de sustancias inhibidoras responsables de la selección de las especies. - Producción de viscosidad, de gas (hinchamiento), de manchas de moho, etcétera.

3. Poderpatógenodesarrollado pordeterminadasespecies(se estudiarán con más detalle en los capítulos siguientes). 4. Valoraciónmicrobiológicadelasvitaminas y aminoácidos, aprovechando las exigencias nutritivas de las bacterias Iácticas.

11. - PROPIEDADES DE LAS BACTERL4S LACTICAS

- Bacteriasesféricas o alargadas,inmóviles,noesporuladas, Gram+, catalasa-. No poseen lacitocromo-oxidasapuestademanifiesto por la reacción de la bencidina. - Anaerobios facultativos o microaerófilos (soportan tensiones reducidas de oxígeno); poco crecimiento en la superficie de los medios de cultivo usuales; crecimiento más fácil en profundidad; en general, la coagulación de la leche comienza por el fondo. - No reducen los nitratos. - Muy exigentes en nutrición nitrogenada y vitamínica; así, el medio debe aportar una mezcla compleja de aminoácidos y factores decrecimiento,especialmentedelasvitaminas B. No existecrecimiento con las sales de amonio como única fuente nitrogenada. - La actividad proteolítica en la leche es, en general, débil y no se manifiesta más que lentamente. - Los disacáridos (lactosa, sacarosa, maltosa) son corrientemente mejores alimentos que las hexosas de las que están formados (glucosa, fructuosa, galactosa). - El ácido láctico producido en el curso de la fermentación no es del mismo tipo para las diferentes especies; algunas dan ácido dextró-

272

LA CIENCIA DE

LECHE

giro, otras ácido levógiro y otras, en fin, dan ácido racémico inactivo. Estecarácteres menosabsoluto de lo que secreíaanteriormente, sobre todo en los grupos heterofermentativos. - Lashex0sa.s se transforman en ácidoláctico, en una proporción igual o superior al 90 %, por la acción de las bacterias Iácticas llamadas “homofermentativas” y al 50 % para las den0minada.s “heterofermentativas”; estas últimas forman, además, gas carbónico (alrededor del 25 % del a.zúcar) o, productos neutros (alcohol y glicerol) y ácidos (ácido acético).

Variaciones. Algunas veces se observan en el laboratorio modificacionesen ciertas propiedades, que pueden ser consecuencia de cambios en las condiciones de cultivo o de la selección de mutantes. La aptitud para atacarla caseína, y fermentar losdiferentesazúcares(pentosas, hexosas,hexobiosas)dependede la composición del medio. Seha comprobadoque los estreptococospuedenperderlacapacidad de fermentar la lactosa tras varias series de resiembras en los medios artificiales. La.s enzimas necesarias para la fermentación de la lactosa por estas bacterias (P-galactosidopermeasa y P-galactosidasa) no forman parte probablemente del “stock” de enzimas constituyentes. Es preciso,sinembargoseñalar que las principales características bioquímicasparecen serestables cuandolosestudiosse realizan en condiciones muy bien definidas, sobre todo para los lactobacilos. Igualmente pueden observarse variaciones en la forma de 1a.s células. Estas variacionesson, en general, de escasaimportancia.Es preciso, sin embargo, hacer constar que algunas especies tienen una tendencia notable al polimorfismo; la figura 41 muestra un ejemplo.

Figura 41. -Aspecto microscópico de un lactobacilo homofermentativo (Lactobacillus acidophilus) u ) Aspecto normal, bastoncitos

b ) Formas atípicas, células hinchadas.

regulares. (Fotos

RAIBAUD,

I.N.R.A.)

BACTERIAS LACTICAS

273

111. - CULTIVO DELASBACTERIASLACTICAS Dado que se trata de especies muy exigentes, los medios utilizados parasu cultivo deben ser ricos en vitaminas, aminoácidos y sa.les minerales. A)

L a leche

La leche es un medio de cultivo natural para todas las especies que nos interesan; pero algunas tienen un crecimiento lento en este medio. Si se le suplementa con extracto o autolisado de levadura, se comprueba que la producción de ácido, para estas últimas especies, es más rápido y más elevado. El cuadro 39 resume las experiencias clásicas de ORLA-JENSEN; en éI puedecomprobarsequelas especies heterofermentativas son las más estimuladas; en presencia de extracto de levadura, la producción de ácido puede elevarse al nivel del de las bacteriashomofermentativas. Estecuadro revela también las diferencias existentes entre estreptococos y lactobacilos, en lo que concierne a la aptitud para producirácido láctico en cantidad importante. Los estreptococoshomofermentativos más activos producenenla leche dos o tres veces menos ácido láctico que los lactobacilos termófilos; el enriquecimientodela leche no modifica los resultados.Es muy posible que estas diferencias se deban a .una sensibilidad a los valores bajos de pH. En el laboratorio, las bacterias lácticas se cultivan habitualmente en leche desnatada esterilizada, que contienen un indicador; en general se emplea el tornasol, que actúa a la vez de indicador de pH y de óxido-reducción; el descenso del pH hace virar el color del azul al rojo y el descenso del Eh provoca l a decoloracidn. Puede ser útil el empleo de una leche estéril, no tratada en autoclave; en este caso se “tindaliza” la leche, es decir, se la calienta tres veces, con 24 horas de intervalo, a una temperatura rela.tivamente baja (por ejemplo 600). Se emplea igualmente la leche suplementada con autolisado de levadura (2,5 g/l) y de glucosa (2,s g/l). Las bacterias lácticas uti1izada.s en la industria son casi siempre cultivadas en leche. La obtención de cultivos vohminosos lleva consigo problemas que estudiaremos más adelante.

B ) Medios artificiales La leche no es conveniente para todos los trabajos de investigación referentesalasbacteriaslácticas,en especial con miras a su identificación. Es necesariodisponerdeunmediode composición más constante y que permita un amplio cultivo de todas las cepas. El empleo de medios diversos, en donde no pueden desarrollarse plenamentetodos los gérmenes, explica las divergencias existentes en la clasificación. Las dificultades son ma,yores con los lactobacilos, sobre todo los heterofermentativos (L. brevis y L. ferrnenti, cuyo cultivo es engorroso), que con los estreptococos.

274


CUADRO 39

Actividad de las bacterias lácticas. Estimulación con extracto de 961

deácidoproducido

-

Tras 1 día

Leche

Leche + extracto levadura

r

Estreptococoshomofermentativos S. lactis .................. S . crernoris ............. S. agalactiae ........... S. therrnophilus ...... S. faecalis ............... S. Iiquefaciens .........

-

" "

-"_

Tras 7 días

Leche

(1) -

levadura

-____

Leche + extracto levadura (1)

__

"~ "

5s

5,6 8,6 52 9,1 62

63 51 54

7,4 83 5,3 7,9 5,7 59

Estreptococos heterofermentativos (Leuconostoc) L. citrovorus ........... L. paravorus ...........

4,3 3,4

O ,9

10,6

Lactobacilos homofermentativos L. lactis .................. L. helveticus ........... L. bulgaricus ........... L. jugurt ................ L. casei ................... L. plantarum ............

11,9 11,7 12,2 16,2 0,9 O

17,l 22,3 17,l 26,l 11,7 1,6

19,7 23,4 16,7 27,3 15,9

O

0,6 0,s

Lactobacilos heterofermentativos L. brevis .................. L. ferrnenti ..............

7,2

5,1

0,7

5,4

5s

1,4

1

11

6,s

~-

10,l

cuyopH y contenid() en materias nitrogenadas y fósforo, tienen el mismo valor que en la leche. (1) 10 %O de un extracto de levadura

Se han empleado diversos medios artificiales, concebidos especialmente para los lactobacilos: caldo con jugo de tomate (de BRIGGS), medio APTG (autolisado de levadura, peptona, triptona y glucosa de RAIBAUD), caldo MRS (de DE MAN,ROGOSA y SHARPE). La fuente glucídica es, en general, la glucosa (20 g/]), el alimento nitrogenado está asegurado por el extracto de carne, peptona,etc.; los factores de crecimiento se aportan principalmente con el extractode levadura. Los trabajos más recientes sobre la clasificación de los lactobacilos se han realizado conel caldo MRS, que se caracteriza por la presenciade sales en cantidades relativamente importantes, 'especialmente sulfato

BACTERIAS

LACTICAS

275

de magnesio; se ha comprobado que este metal estimula considerablemente el crecimiento de las estreptobacterias y de las betabacterias(f6rmula delcaldo MRS,en g/l;peptona 10; extracto de levadura 5; extractodecarne 10; glucosa 20; K,HPO, 2; CH,COONa 3 H 2 0 5; citrato biamónico 2; MgS04 7 H 2 0 0,2; MnSO, 4 H 2 0 0,005; “tween-80” 1; pH ajustado a 6,2-6,6). Cuando el medio de cultivo se utiliza para el aislamiento de bacteriaslácticasa partir de cepas fuertementecontaminadas,esbueno añadir una sustancia que inhiba a las bacterias Gram negativas, especialmente al Escherichia coli y otras especies con ella emparentadas, asícomodiversas especies de Pseudomonas,Achromobacteriaceae, Bacillus, etc. Hemos señalado en el capítulo X la existencia de tales sustancias con una acción selectiva acusada;elacetato de talio (al 0,l %) parece ser el de resultados más satisfactorios. En el medio MRS reseñado,elacetatodesodioenproporciónbastante elevada y la sustancia tensioactiva “tween-80”, tienen una. acción selectiva; el ajuste del pH a un valor inferior a 7 refuerza esta acción. Es precisohacer notarquelasbacterias lhcticasdan colonias pequeñas en los medios gelificados. Las de estreptococos son corrientemente difíciles de observar; aparecen como cabezas de alfiler o de pequeñaslentejuelas. Las colonias seforman con frecuenciamás cómodamente en la parte profunda que en la superficie. En los lactobacilos, pueden observarse colonias de dos tipos: - Tipo S (“smooth”): pequeñas colonias lenticulares; - Tipo R (“rough”): grandes colonias arborescentes.

IV.

- CARACTERES PRINCIPALES Y METODOSDEESTUDIO

En los laboratorios se estudian diversas propiedades de las ba.cterias. Algunas no presentan interés más que para los estudios teóricos yde clasificación, pero hay otras cuyo conocimientoesútilen la práctica, como el índice de acidez producida en la leche, la influencia de la temperatura sobre el crecimiento, la termorresistencia, la producción de sustancias aromáticas y la proteolisis. En los cuadros 39 y 40 (véase másadelante),seencuentranreseñados los principales caracteres de las especies mejor definidas. A ) Caracteres cito-morfológicos

Los dos grandes grupos de bacterias lácticas (“tribus”, ‘según el Bergey’s Manual) se distinguen principalmente por la forma de la célula; la de los estreptococos es esférica y la de los lactobacilos alargada. Pueden observarse algunos aspectos caracteristicos de las cepas, sin embargo, el aspecto microscópico por sí solo no permite la identificación. Los lactobacilostienen formas diversas,desde el cocobacilo (bastoncito muy corto, casi ovalado) hasta el largo filamento; la presencia eventual de granulaciones en el citoplasma, tras coloración por el azul de metileno, ayuda a la diferenciación de algunas especies.

276

DE CIENCIA

LA L E C H E

La identificación de las bacterias por observación al microscopio debe hacerse con precaución. Existen dos causas principales de error:

a ) Modificación delaformadelas células como consecuencia de un cambio importante en las condiciones del medio; por ejemplo, pase de un medio sólido a un medio líquido; b ) Efectosde coloración; algunas bacterias alargadas, especialmentede los Corynebacterium y de los bastoncitosencapsulados, pueden parecer estreptococos. B ) Caracteres fisiológicos

a ) Los efectos de la influencia de la temperatura permiten obtener datos preciosos para la clasificación. De interés especial es la posibilidad de cultivo a temperaturas relativamente bajas (10°-15.) o relativamente a.ltas (45"). La termorresistencia a 60-650(supervivencia tras una duración de calentamiento de treinta minutos o más) es también interesante de conocer; pocas especies resisten las condiciones de la pasterización baja (63"-30mn). Paxa estudiar esta propiedad en el caso de los estreptococos se utiliza la leche, y un medio especial enel ca.so de los lactobacilos (por ejemplo, el caldo MRS). b ) La inhibición por el clorurode sodio a concentracionesde hasta 6,5 %, es un carácter importante, sobre todo para los estreptococos. El Teepol (a 10,4 % ) es otro agente de inhibición que se utiliza para la diferenciación de los lactobacilos. Las cepas pertenecientes a ciertas especies se desarrollan abundantemente en presencia de estos inhibidores, mientra.s que las otras no se multiplican. c ) Las exigencias nutricionales no son las mismas para todos los lactobacilos. Las relativas a los factores de crecimiento (vitaminas del grupo B), determinadas en condiciones óptimas estanda.rizadas, constituyen caracteres auxiliares que permiten precisar la clasificación. C ) Caracteres bioquímicos

a ) La producción de gas carbónico (fermentación gaseosa de los azúcares) permite distinguir las especies heterofermentativas. Se pone de manifiesto mediante cultivo en un medio artificial gelificado con gelatina,encima del cual sevierteun "tapón"de gelosa; elgas se acumula entre las dos capas. b J Como ya hemos visto, la actividad proteolítica suele ser limitada en las bacterias lácticas. Más adelante insistiremos en esta interesante cuestión. Una reacción de degradación de los aminoácidos resulta útil para la determinación de las especies; se trata de la hidrólisis de la arginina con producción de amoníaco (desaminación), que se pone de manifiesto con el reactivo de Messler. c) La fermentación de los hidratosde carbonoesuna de las propiedades más importantes pa.ra la clasificación. Es preciso realizar la prueba en condiciones bien definidas, ya que es una de las más sensibles a las condiciones experimentales; la composición del medio

BACTERIAS LÁCTICAS

277

de cultivoy el pH,en especial, tienenunagraninfluencia. Un pH cercano a 6, en un medio tamponado, es favorable a la fermentación de los azúcares. La fermentación se indica por el viraje de un indicador: el rojo de clorofenol va bien. d ) La cantidaddeácidoproducidoenlaleche es yncarácter auxiliar para la clasificación de los lactobacilos, pero, en la práctica, esuncarácterimportanteparatodaslaslactobacterias. Veremos más adelante que es útil conocer, aparte la máxima acidez, la velocidad de la acidificación debida a las especies que pueden entrar en la composición de los fermentos.La mayor parte de las bacterias Iácticas que pueden encontrarse en la leche, producen el ácido suficiente para provocar la coagulación a la temperatura de cultivo. El tipode ácidolácticoformadoes difícil dedeterminar;este análisis es impracticable en el trabajo de rutina. No se efectúa más que en el estudio de ciertas cepas de lactobacilos.

e ) La actividadreductora esuncarácterútilde conocer con ,referencia a los estreptococos; se pone fácilmente de manifiesto en la leche tornasolada. Algunas cepas de estreptococos tienen una fuerte actividad reductora y decoloran el indicador antes de la coagulación ácida. La acción sobre la leche tornasolada se representa a veces por las letras: A = acidificación; C = coagulación y R = reducción neta, que se colocan en el orden deseado; las cepas de estreptococos que acabamos de citar son del tipo ARC.

f) Reacciones diversas: - La producción de acetoína (o acetilmetilcarbinol) esta limitada a algunas cepas de estreptococos: en general es lenta; este cuerpo se ponedemanifiesto (bajo su forma oxidada, el diacetilo)graciasa reacciones coloreadas muy simples, especia.lmente la de Voges-Proskauer, (producción de una coloración roja debida a l a reacción del diacetilo sobre un grupo guanidínico, en medio alcalino). - La hidrólisis de la escualina (heteróxido vegetal) permite distinguir a los lactobacilos; se pone de manifiesto 'por la formación de unprecipitadonegro en unmedioquecontenga citratodehierro amoniacal.

V. - COMPOSICION DE LASBACTERIASLACTICAS. REACCIONESSEROLOGICAS

El valor de las pruebas precedentes, conside:radas aisladamente, puede ser objeto de discusión, ya que los resultados dependen más o menos de las condiciones experimentales; por otra parte, pueden producirse va.riaciones. Existenmétodos de estudio más fundamentales que permiten investigar la naturaleza de los componentes de la célula bacteriana. El estudio directo de la composición del contenido celular y de la membrana se encuentra aún en sus principios; por el contrario, el estudio de la estructura "antigénica", se encuentra en estado avanzado gracias a las reacciones serológicas.

278


Algunos componentes de la célula son “antígenos“, es decir, sustancias de elevado peso molecular, con poder inmunizante. Diferentes reacciones permiten poner de manifiesto los antígenos, ya sea en la bacteria entera, cuando el antígeno se encuentra en la parte externa (reacción de aglutinación); ya sea en un extracto ácido de la bacteria que contenga el antígeno separado (reaccibn de precipitación). Estas reacciones materializan la unión específica del antígeno con el anticuerpocontenidoen el antisuero(suero de conejoinmunizado por inoculacion de gérmenes muertos por calentamiento) que se añade al cultivo. De esta manera puede realizarse la “tipificación” de las cepas p establecer una clasificación serológica, teniendo cada tipo una composición antigénica particular. Se distingue el “antígeno de grupo”, designado con una mayúscula: A, B, C... y el “antígeno tipo”, que permite una subdivisión del grupo. Se dispone actualmente de dos clasificaciones de este género, la deLancefield, para los estreptococos, y la de Sharpe para los lactobacilos. Ambas son completamente independientes una de otra. Se han identificadovariosantígenosen los estreptococos. La sustancia específica de Lancefield, o sustancia “C”, es un polisacárido formado por el encadenamiento de un gran número de moIéculas de azúcares elementales; este polisacárido difiere, en su estructura, con cada grupo. La.s cepas estudiadas se han dividido en 13 grupos: A, B, e, D, E, F, G, H, K, L, M, N, P. Otros antígenos de naturaleza proteica están también presentes; son antígenos tipo. En los lactobacilos se distinguen siete grupos: A, B, C, D, E, F y un grupo nuevo ( L . salivarius). L d sustancia específica no es de la misma natura.leza que la de los estreptococos; el análisis de la membrana celular revela la presencia de ácidos teicoicos. En general, se observa una buena concordancia entre la clasificación serológica y la clasifica.ción habitual que descansa en los caracteres anteriormente estudiados. Sin embargo, se comprueba que determinadas especies net.amentediferentes segím sus caracteres, poseen un antígeno de grupocomun: de estamanera, la serología reúne actua,lmente en un solo grupo ( E ) lactobaciios que sus otras propiedades han hecho separa,r en dos grupos bien diferentes (cuadro 41). Las reacciones serológicas permitenprecisarla clasificación de ciertas especies, en las que la posición era imprecisa. Pero debe señalarse que todas las cepas de bacterias lácticas no reaccionan en contacto con los antisueros. Existen cepas que no son “tipificables” por este mCtodo y que,porotraparte, son imposiblesdeclasificación por los métodos habituales.

Observación, En la práctica, se encuentran frecuentemente muchasdificultades para designar una cepa de bacterias lácticas aislada de un producto lácteo. La identificación es un trabajo delicado reservado a los laboratorios especializados.

BACTERIAS L.iCTICAS

279

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VI

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280


Corrientemente bastan las descripciones sumarias de las especies, si se conocen a.lgunas de sus características, traducibles en alguna aplicación práctica. No es raro que alguna “cepa industrial” no reciba su “carta de identidad” sino muy tardíamente. Existen tipos intermedios, difíciles de introducir en un cuadro ya existente. Una Clasificación dada no puede considerarse como un cuadro inmutable, ya que puede evolucionar. VI.

- ESTREPTOCOCOS

Estas especies constituyenhabitualmentelafloradominante de la leche, de la crema y de los quesos frescos. Puede decirse que no existe leche cruda sin estreptococos. Es necesario resa1ta.r que el mantenimiento de la leche a baja temperatura ( 5 0 y menos), inmediatamente despuCs del ordeíjo,tal como se practicaen los modernos mCtodos de recogida, desfasa laproporciónde los estreptococos frente a la microflora Gram negativa de contaminación, que hemos citado en el capítulo X; en estas condiciones, los estreptococos pueden ser poco numerosos en la leche cruda. El cuadro 40 presenta una clasificación resumida de los estreptococos con los caracteres esenciales de sus principales especies. Esta clasificación se basa en los trabajos clásicos de Orla-Jensen, que ha distinguidolas especies homofermentativas(género Streptococcus) delas especies heterofermentativas(genero Leuconostoc, o Betacoccus), así como en los trabajos mas recientes de Ab-el-Malek y Gibson, que dividen las especies heterofermentativas en cuatro grupos. A pesar de su nombre, los estreptococos adoptan frecuentemente la forma de diplococos; pocas especies dan largas cadenas. Es necesario hacerconstarque algunos estreptococosproducen,enmedio gelosado, células queadoptanunaformaligeramentealargada,que puede prestarse a confusión. Respecto a los lactobacilos, y apa.rte sus caracteres morfológicos, los estreptococos se distinguen por una acidificación más moderada de la leche (de 0,5 a 1 96 de ácido láctico para las especies homofermentativas), aunque la producción de ácido se inicia a ma.yor velocidad. El pH alcanza justamente el punto isoeléctrico de la caseína (4,6). La actividad proteolítica de los estreptococos es en general débil, su equipo enzimático no contiene proteína,s nipeptidasasactivas,en la mayor parte de las especies. VII.

A)

- ESTREPTOCOCOSLACTICOS

Caracteres del grupo

Se trata de bacterias lácticas mesófilas homofermentativas perk,necientes al grupo serológico N. Son los estreptococos que producen más ácido en la leche tornasolada (0’8 a 1 % de ácido láctico) y que tienen la ma.yor actividad reductora; son del iipo “ARC”, y la reduc-

BACTERIAS

LACTICAS

28 1

ción del indicador se realiza antes de la coagulación; peroes necesario advertir que este último carácter no es regular para las cepas largo tiempo cultivadas sobre medio artificial; presenta interés sobre todo para las cepas recientemente aisladas de la leche. Estos estreptococos son los agentes habituales de la coagulación de la leche abandona.da a la temperatura ambiente; constituyen los fermentos lácticoscultivados entre 20 y 300, zona deóptimocrecimiento. Se desarrollan aún a 100, a veces a menos, pero no a 45”; son fácilmentedestruidosporcalentamientomoderado, como elde la pasterización baja (630-30 minutos); son sensibles a la sal, al 6,5 %, y, finalmente, no poseen carácter patógeno. A pesar de la existencia de un solo grupo serológico (N), se han reconodido tres especies. B ) L a s especies 1. Str. cremoris. Este estreptococo es más bibil y difícil de cultivar que los otros dos; depende estrechamente de la leche, y a que no puedeutilizar otros glúcidos más que l a lactosa y susdos componentes.Es muy sensibleadiversosagentes quí:micos, como l a sal; no se desarrolla o lo hace muy mal a 37O, no obstante, algunas cepas pueden desarrollarse a temperaturas muy bajas, hasta 3 O . Parece que no posee proteinasa y no desamina la arginina. SU morfolog’a es bastante característica; suele presentarse en la leche, bajo forma de largas cadenitas, mientras que el siguiente (Str. lactis) se encuentra casi siempre en forma de diplococos. Las cepas de estreptococos causantes de la vi.scosidad de la leche pertenecen habitualmente a esta especie,y han recibido diversas denominaciones,como Bacterium Zactis Iongi, Str.hollandicus, etcétera. 2. El Str. Iactis está dotado de las propiedades que le faltan al Str. cremoris: fermenta varios glúcidos, se reproduce en presencia de NaCl (4 %), hidrolizalaarginina y produceunsistemaenzimático que degrada la caseína, y cuyo papel se ha estudiado en la maduración dealgunosquesos(Cheddar). Este estreptococosehalla más difundido que el anterior. Algunos estreptococos Iácticos en otro tiempo descritos bajo diversos nombres, pertenecían ;probablemente a la especie Str. Iactis (Bacterium Lactis acidi, Str. acidi lacti, Bacterium Iactis de Lister). 3. El S t r . diuetylactis esparecidoal anteriior y secaracteriza por la producción de acetoína a partir de los citratos (y no de los azúcares). Es sabido que la producción de este cuerpo se investiga en lacremayenlaslechesfermentadas.Esproba-blequetodaslas “cepasaromatizantes”de los estreptococosIácticospertenezcana esta especie, aunque se los haya designado corrientemente como Str. cremoris. C) Ecología y origen En cuanto a este aspecto, debe hacerse una distinción entre los dosprimerosestreptococos y el ziltimo. El Str. diacetylactis seha

282


encontrado en las plantas y en los productos vegetales, que parece ser constituyen su “habitat” normal. Por el contrario, el S t r cremoris y el Str. lactis, son muy raros fuera de la leche y no son parásitos; sin embargo, pierden fácilmente su aptitud para fermentar la lactosa. Las cepas de Str. Iactis aisladas de los quesos madurados se encuentran en este caso, pero conservan la aptitud para fermentar la maltosa. La adaptación de estas dos especies a la leche es probablemente reciente. Es posible que su origen biológico date de la utilización de la leche por el hombre y que deriven de especies parásitas más antiguas. D) Especies defermentos

lácticos

Las cepasdeestreptococosutilizadosparalasiembradelas cremas y de las leches de quesería (pastas frescas y pastas blandas) pertenecen a las tres especies antes descritas. Cuando se cultivan en la leche, entre 20 y 300, se obtiene un coágulo firme, homogéneo, sin exudación de suero; pueden presentase algunas pequeñas burbujas de gas a 30°, pero nunca a 20-250. Parece que existe un antagonismo entre los estreptococosIácticos y lasbacteriasdelgrupo Coli; asi,por ejemplo, la producción de gas en la leche por estas últimas, puede impedirse, si al mismo tiempo se siembra una cepavigorosa de estreptococos, en cantidad suficiente. En el queso Cheddar, se ha comprobado una inhibiciónsemejante. No es cierto que se trate, en todos los casos, de l a detención del crecimiento de las bacterias coliformes por descenso rápido del pH; es posible que su metabolismo se modifiqueenpresenciade los estreptococos, ya que,prácticamente,no producen gas. AIgunas cepas de estreptococos lácticos producen sustancias con propiedades inhibidoras frente a un cierto número de especies microbianas;estascepaspertenecenalasdosespecies S f r . cremoris y Str. lactis. Esta aptitud no se ha demostrado en la tercera especie: Str. diacetylactis. Las sustanciasantibióticasproducidassonla“nisina”,porlas cepas de Str. lactis, y la “diplococcina”, por las cepas deStr. cremoris. Es preciso observar que cada una de estas sustancias es muy activa contra el germen que produce la otra sustancia; las dos especies son porconsiguienteantagónicas. Las cepas productoras de antibióticos son comunes en la leche, los fermentos y los quesos; son las “cepas inhibidoras”. La figura 42 muestra el aspecto de un cultivo de lactobacilo (microorganismo sensible) en presencia deun estreptococo productor de nisina; el lactobacilo, sembrado en cantidad sobre la gelosa nutritiva,nosedesarrolla(zonasclaras)alrededordelascolonias aisladas del estreptococo, sembrado muy ligeramente.

VIII. - NISINA Y NISINASA La nisina es la más conocida de las sustancias antibióticas producidas por los estreptococos lácticos. Presenta un especial interés, ya

BACTERIAS LÁCTICAS

283

que es el primer antibiótico utilizado en la práctica de las industrias alimenticias. En realidad no se trata de una nisina sino de varias, ya que está formadaporuna mezcla depolipéptidos. Debe recordarseque los antibióticos producidos por otras bacterias verdaderas (Eubacteria)

Figura 42. -Inhibición de

un lactobacilo por un estreptococo productor de nisina (Foto J. FOURNAUD, I.N.R.A.)

sonigualmente mezclas depolipéptidos:bacitracinas,polimixinas, gramicidina, etc., muy diferentes de los producidos por los actinomicetos (Streptomyces) y los mohos (Penicillia). L’asproporciones relativas de estos péptidos varían con las cepas de Str. lactis y con las condiciones de cultivo: composición del medio :y temperatura. Estos diferentespépticosno poseen lamismaactividad;porestehecho, el“espectroantibacteriano”puedevariarsegúnlaspreparaciones. Por ejemplo, una cepa de estreptococo cultivada a 30° ha producido unanisinaactivasobre el Str. agalactiae (agentedelasmamitis), mientras que a 200, la nisina producida no posee esta actividad. La nisina sefabricaindustrialmentedesdehaceañosenGran Bretaña; se comercializ6 bajo forma de polvo con una actividad de un millón de unidades (“Nisaplin”). Sus principales propiedades son las siguientes. Es una sustancia termoestable, cuya actividad no desaparece tras calentamiento de 5 minutos a loo0 y a pH 4,6. Su máxima actividad se sitúa en la zona ácida depH entre 4 y 7, según las partidas de elaboración y las condiciones de utilización. La nisina es activada por numerosas bacterias Gram independientemente de otras bacterias lácticas (Streptococcus y Lactobacillus); citaremos los Clostridia y los Mycobacteria, como el Mycobact. tuberculosis. ES inactiva contra lasbacterias Gram- frecuentementeencontradasen los productos lácteos, como las del grupo del Esch. coli.

+;

284


Puede comprobarse fácilmente la producción de nisina por una cepa determinada de estreptococos:setoma untubo con leche cuajada por esta cepa y se ca.lienta al baño maria hirviente durante cinco minutos; del suero claro que se separa, se toma 1 C.C. y se añade a un tubo con leche tornasolada estéril, sembrada con una cepa sensiblede Str. crernoris; tras un cortotiempo de incubacióna 300, el indicador conserva su color (no se reduce) en presencia de nisina; en cambio, se reduceeneltubo testigodonde sehadesarrollado el estreptococo. La nisina no ha encontra.do aplicaciones terapéuticas, en razón de su insolubilidad a los pH fisiológicos y de la mayor actividad de los antibióticos producidos por actinomicetos y mohos. Por el contrario, su uso se desarrolla en las industrias alimenticias, donde se producen los inconvenientes debidos a la presencia de los Clostridia productores de gas y ácidos y, en ciertas especies, de toxinas (CI. perfringens). Se dispone así de un medio de lucha contra la alteración de las conservas, y especialmente del “queso fundido”.Su empleo se ha preconizado en quesería, para evitar el hincha.miento de los quesos de pasta firme y dura; no obstante, se plantean problemas debidos a la desaparición rápida de la nisina en los quesos y a la inhibición concomitante de las bacteriaslácticas(capítulo XXI). Elempleo de cepas de estreptococos seleccionados por su elevadaactividadinhibidorapuede ser más eficaz. La resistenciaalanisinadeciertascepas de bacteriaslácticas y de otras familias, como los estafilococos, es paralela a la producción deuna“nisinasa”.Esta enzimadestruyeespecíficamentelanisina; pero es inactiva contra otros antibióticos, aun los de ‘naturaleza polipeptídica. La nisinasa de las bacterias lácticas termófilas es endocelular; para extraerla es necesario destruir las células. La del Str. thermophilus se inastiva por debajo de pH S; el máximo de actividad se observa a pH 7 .

IX.

- OTROS GRUPOS DE ESTREPTOCOCOS

A ) Grupo termófilo o viridans

Las bacterias de este grupo no se desarrollan a temperaturas inferiores a 180; por el contrario, pueden cultivarse a 45”. Son también termorresistentes, por lo que no se destruyen en las condiciones de la pasterización baja. La especie más característica es el Str. thermophiius; este estreptococo se desarrolla todavía a SO0; es muy sensible a la sal. En el capítulo anterior hemos visto que no se desarrolla bien más que en presenciadeproductosdehidrólisisde la caseína,loque explica la acciónsimbióticade los lactobacilos, con loscualesse cuentra frecuentementeasociada,especialmenteenelyogur,enlosquesos depasta cocida (eselprimeragentedela acidificación) y en los cuajosnatureles (maceraciónde los cuajaresj. Debe indicarseque

BACTERIAS

LACTICAS

285

esta especie termorresistente es atacada por un bacteriófa.go que también lo es. Se encuentran otros estreptococos termófilos en los excrementos. El hallado con más frecuencia en el estiercol de vaca y el más abundante en el tubo digestivo del cerdo adulto, responde a la definición de la especie, es el Str. bovis; es necesario resaltar que Cste pertenece al grupo serológico D como los enterococos, mientras que el Str. thermophilus no pertenece a los grupos identificados hasta el momento. En la saliva se ha encontrado una especie termófila menos conocida., el Str. salivarius que no crece a 500. B ) Grupo piógeno Comprende numerosas especies de estreptococos patógenos para el hombre y los animales; los principales de ellos se estudiarán en el próximo capítulo. Dentro de este grupo se han reconocido varios tipos serológicos: A, B, C, E, etc. La especie típica, el Str. agalactiae, presenta semejanzas con el Str. lactis, pero es una bacteria láctica adaptada al parasitismo en la mama, y no puede desarrollarse más que en una zona bastante limitada de temperatura, entre 30° y 40°. C ) Grupo de los enterococos

Varias especies, todas ellas pertenecientes al grupo serológico D, formanparte de estegrupodebacteriasprocedentesde los excrementos. Se han definido cuatro: Str. faecalis, Str. liquefaciens, Str. duruns y Str. zymogenes. Bajoelnombrede Str. faecium, se designa un tipo de estreptococos fecales que no fermentan el manitol ni la arabinosa. Se puede añadir el Str. bovis mencionado más arriba, sin embargo, esta última especie no posee todas las características de los enterococos, que les permite desarrollarse en condiciones desfavorables para otros estreptococos:

- Resistencia al calentamiento a 630 durante 30 minutos; pueden encontrarse en las leches pasterizadas, especialmente el Str. durans; - Desarrollo dentro de una amplia zona de temperatura (de 10 a 45") y de pH; los enterococos todavía crecen en un medio tamponado a pH 9,6; - Desarrollo en presencia de sal, hasta en el 6,5 %; - Resistencia, en presencia de penicilina en concentraciones relativamente elevadas; - Persistencia muy larga en anaerobiosis a valores de pH superiores a 5. Se ha investigado la utilización deenterococos (Str. faecalis y Str. durans) para la siembra de la leche en quesería, para la fabricación del Cheddar, con objetodeevitar los accidentes debidos ala penicilina, e igualmente en razón de su tolerancia a las variaciones del medio. Pero debe hacerse constar que estos gbrmenes son sospechosos para los higienistas. La presencia del Str. faecalis se considera

286


como un índice de contaminación fecal tan seguro como la presencia de coliformes. Por otro lado, ciertas cepas poseen un carácter patógeno (capítulo XIII); además, el Srr. durans y el Sty. zymogenes son hemolíticos. Los enterococos tienen actividadescatabólicasmásampliasque los otros estreptococos. Intervienen en la degradación de los prótidos, más o menosenérgicamente según las especies. Sehanestudiado a fondo las descarboxilasas del Str. faecalis, quetransforma los aminoácidos, especialmente la tirosina, en aminas; este germen sembrado en l a leche de quesería, contribuye a la aparición de un aroma pronunciado en el queso madurado. E1 Srr. liquefaciens es fuertemente proteolítico; es el Único estreptococo que licua la gelatina; coagula la leche por medio de una proteasa, antes de la acidificación, y luego digiere el coágulo; puede ser causa de sabores amargos comprobados en la mantequilla y en el queso (se le ha llamado igualmente Micrococcus casei amari.). D ) Leuconostocs Son estreptococosheterofermentativos o “Beracoccus” de OrlaJensen. Se diferencian netamente de los anteriores en el aspecto bioquímico, y merecen constituir un género aparte. Se caracterizan por una fermentación gaseosa de los azúcares, con producción de COZ y acetoína; forman ácido láctico inactivo (los anteriores forman ácido dextrógiro) en débil cantidad;sonestreptococos poco acidificantes, comparados con los otros. Sehanidentificadobien dos especies, peronose conocen sus reacciones serológicas:

- L. citrovorum o L. cremoris, no coagula la leche; crece a temperaturas medias, 20-300 (no a 370), y no es termorresistente; - L. kefir o L. lactis, resiste a 630 durante 30 minutos, se ha encontrado en las leches pasterizadas; fermenta las peptosas. Bajo los términos Str.dextranicus y Sty.mesenteroides sehandescritodos especies probablemente idénticas a ésta. Estos gérmenes proceden de los vegetales; en las fermentaciones lácticas vegetales, como en la “choucrute”, se encuentran variedades de las especies precedentes, como la denominada Str. brassicae. Los estreptococos heterofermentativos se encuentran con mucha frecuencia en la leche cruda, junto a los estreptococos Iácticos. Para aromatizar las cremas se ha recomendado el empleo de ciertas cepas, asociadas a los anteriores, en los fermentos.

X. - LACTOBACILOS Los caracteres! distintivos más importantes son: .

1. Formaalargada;la riable:

relación longitud-diámetro es muy va-

BACTERIAS LACTICAS

287 d, 00-

a

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288


2. Acidificación menos rápida de la leche, pero más acusada que con los estreptococos; se encuentran en este grupo los mayores productores de ácido láctico, hasta del 2,8 %. Los lactobacilos soportan valores de pH muy bajos, hasta del 3,5;

3. Actividad caseolítica acusada, en general, debido a la presencia de proteinasas activas. Las divisiones introducidas por ORLA-JENSENutilizan se siempre para los tres grupos: Thermobacterium, Streptobacterium y Betabacterium, apesar de queestosnombresnoesténconformes con las reglas de nomeclatura del Bergey’s Manual. Por el contrario, el cuarto grupo, Bifidibacterium, debe separa.rse por las razones que se indicarán másadelante. En el cuadro 41, hemos mencionado lascaracterísticasdelas nueve especies principales (según S H ARPE). Pueden clasificarse lógicamente en cuatro grupos: lactobacilos hornofermentativos, Thermophilus o Thermobacterium; lactobacilos homofermentativos mesofilos O Streptobacterium; lactobacilos heterofermentativos termófilos; y lactobacilos heterofermentativos mesófilos. Estos dos últimosgrupos correspondenenrealidad a ungrupo Único, el Betabacterium de ORLA-JENSEN. La clasificación de los lactobacilos esmás difícil quelade los estreptococos; existen numerosas cepas que no pueden incluirse en el cuadro establecido. Los‘ lactobacilos están muy difundidos.Enla leche crudason mucho menos abundantesque los estreptococos;por el contrario, dominanen diversos tiposdequesos,especialmenteen los quese fabrican a temperaturas relativamentealtas(superioresa 40°), tras un cierto tiempo. Los lactobacilos tienen un papel importante en la preparacih dediversas leches fermentadas(yogur, leche acidófila, etc.) en las fermentaciones de productos vegetales; ensilado, “choucroute”, escabeches; en la fermentación maloláctica de los vinos, y en las salazones. Seencuentranpresentesenla saliva, enlascaries dentarias,enelintestino del hombreyde los animales,etc. Se ha demostrado que, en el tubo digestivo del cerdo, dos tipos de lactobacilos (L. acidophidus y L. fevmenti) constituyen una verdadera flora específica, mucho más importanteencantidadquelaformadapor los gérmenes coliformes. XI. A)

- LACTOBACILOS HOMOFERMENTATIVOS

Termófilos

Este grupo se subdivideactualmenteen ocho especies (según SHARPE), pero solamente se han reconocido tres tipos serológicos. El cuadro 41 presenta las cinco especies interesantes para nosotros; de las otras tres, dos no fermentan la lactosa ( L . Zeichmanii y L. delbrueckii) y la tercera., aunque fermenta la lactosa, no se ha encontrado en la leche y productos lácteos ( L . salivarius, abundante en la

BACTERIAS

LACTICAS

289

saliva, intestino del pollo, etc.). Desde el punto de vista morfológico, cuando se cultivanen un mediofavorable,los Thermobslcterium suelen adoptar la forma de bastoncitos gruesos, a veces filamentosos. Todas estas especies se desarrollan bien a 4 9 , pero no a 150; el crecimiento es lento por debajo de 35". Raramente se encuentran en lalechecruda.Solamenteexistendosespeciesquepuedanconsiderarse como termorresistentes,entrelasque nos interesanestánel L. lactis y el L. helveticus. El L. helveticus y el L. jugurti son muy semejantes, y pertenecen al mismo grupo serológico (A); pueden considerarse como variedades de una misma especie; una de ellas ha perdido la aptitud para fermentarlamaltosa.Sonlasbacteriaslácticasqueproducenmayor cantidad de ácid0 en la leche. El L. helveticus se encuentra en los cuajos naturales y en los quesos de pasta cocida. A pesar de su nombre, el L. jugurti no parece ser la especie de lactobacilos más frecuente en las leches fermentadas a alta temperatura, corno el yogur. El L. bulgaricus y el L. lactis, presentan semejanzas, pero menos estrechas que las citadas anteriormente; no forman más que un grupo serológico (E) y producen el mismo tipo de ácido láctico (D); los dos se caracterizan por granulaciones metacromáticas que aparecen tras coloración de las células, y por una producción media de ácido en la leche (1,7 %). Sin embargo, el L. bulgaricus se distingue del L. Zactis por sus limitadasaptitudesparafermentar los diversosazúcares, como las dos especies primeras. El L. bulgaricus no puede utilizar más que la lactosa y sus componentes, y estegénerodependeestrechamente de la leche; es la especie de lactobacilos que se encuentra con más frecuencia en las leches fermentadas orientales. Hasta hace poco, se designaba a todos los lactobacilos aislados del yogur bajo el nombre de L. bulgaricus; ahora bien, a veces se encuentran otras especies, por lo menos en las preparaciones hechas en nuestra.s regiones, como el L. jugurti y el L. helveticus. El L. lactis es el lactobacilo más abundante en los quesos recientes del tipo "gruyere"; es la especie más termófila, algunas cepas todavía se desarrollan a 520 La última especie, el L. acidophilus, es muy distinta de las precedentes bajo el punto de vista bioquímico; la acidificación en la leche es débil (como en los estreptococos lácticos) y pueden asimilarse numerosos y diferentesazúcares. Esta especie es l a únicaquepuede implantarseentre lafloraintestinalde los niñosalimentados con biberón; también se encuentra con frecuencia en las heces del hombre adulto y de los mamíferos. La posibilidad de multiplicarse en el intestino ha atraído la atención sobre L. acidophilus, en lo que se refiere a la utilización de las leches fermentadas; sobre estepunto volveremos en el capítulo XXII. El L. Iactis y el L. helveticus tienen una importancia primordial enlafabricacióndequesosdepastacocida, y probablementetambiénen la maduración. Sus característicasprincipalessonlas siguientes:

-

Estos lactobacilos forman la parte esencial. de la flora bacterianadelquesode 24 horas,estimadaen lo9 gérmenes por gramo. 10.

290


Aseguran una acidificación regular, rebajando el pH hasta alrededor de 5,l. - Inhiben el desarrollo de los gérmenes nocivos, especialmente: Clostridium butyricum, Esch. coli y Staphylococcus aureus. Esta inhibición se ha explicado ya en el capítulo anterior. - Producen proteinasas y peptidasas que le confieren un notable poder proteolítico.

B) Medfilos Estos lactobacilos se cultivan bien alrededor de los 30°, pero por encima de los 400 ya no se desarrollan. Son menos acidificantes que los anteriores, aunque fermentan una gran variedad de glúcidos. La coagulación de Ia leche no aparece más que tras varios días de incubación a 30”. Por sus caracteres bioquímicos y fisiológicos solamente se han reconocido dos especies, aunque serológicamente se distinguen tres grupos. No obstante,deberesaltarseelhechodequeexisten numerosas cepas imposibles de identificar con algunas de las especies descritas. La clasificación actual debe considerarse como provisional. Los lactobacilos mesófilos son más abundantes en la leche cruda que los termófilos. Tienen un papel comparable a estos últimos en la fabricación de los quesos, pero para un tipo diferente, es decir, el de los quesos prensados no sometidos al “cocido” (Holandés, Cheddar).

1. L. casei. Este germen tiene una morfología característica: bastoncitos cortos con extremos cuadrados y tendencia a disponerse en cadena (este carácter justifica el nombre “Streptobacterium”,que no lo posee la especie siguiente). Entre los mesófilos probablemente, es el L. casei el que tiene mayor actividad en quesería; posee diversos sistemas enzimáticos que explican esta actividad: proteinasas, pepsidasas, desaminasas y ta.mbién lipasas. Existe la variedad allactosus, que no fermenta Ia lactosa, y se ha confundido con el L. delbrueckii. Las cepas del L. casei poseen el antigen0 de grupo B, o el C,pero no parece que exista relación entre los caracteres bioquímicos y la posesión de uno u otro de estos antígenos. 2. L. plantarum. Este germen no tiene la morfología característicadelanterior;lascélulasenbastoncitossehallan,engeneral, aisladas. Seencuentraenlaleche y conmenosfrecuenciaen los quesos. Su “habitat” normal se halla probablemente en las materias vegetales, alasquefermenta(ensilaje,“choucroute”) o deteriora (pústula de los tomates). Existe la variedad pigmentada rudensis, que es la responsable de las manchas de moho de los quesos duros.

C) Lactobacilos discutidos 1. Lactobacillus bifidus, Esta especie se sitúa habitualmente dentro del género Lactobacillus, junto a loshomofermentativostermófilos; sinembargo, sus caracteresmorfológicos(formaciónderamificaciones en ciertos medios), fisiológicos (anaerobiosis estricta,

BACTERIAS

LACTICAS

291

fermentacióndelaspentosas,produccióndeácidoacético,etc.) y serológicas, la separan netamente de las anteriores; se ha propuesto incluirlo en un género independiente, en posición de espera en cuanto a su unión a una familia. Este género presenta un gran interés por el hecho de que forma regularmentelaparte esencialdelafloraintestinalde los recién nacidos alimentados con leche materna. Con la lactancia mixta hay un descenso acusadísimo del número de L. bifidus y desaparece completamente cuando hay menos de 1/3 de leche humana en la ración. Se reemplaza por el L. acidophilus, acompañado de otras numerosas especies.

XII.

- LACTOBACILOSHETEROFEREvIENTATIVOS

Sonlos Betabacterium. Peorconocidos, y desde nuestro punto de vista, menos importantes que los homofermentativos. Los que se encuentranenlaleche,sedesarrollanmáslentamente y producen poco ácido (0,5 % como máximo), en forma de una mezcla de ácidos láctico, acético, succínico, etc.; producen también un poco de alcohol. Su característica dominante es la producción de gas en cantidad importantedurante lafermentaciónde los azúctires. Su intervención enla industria lechera es nefasta,puestoquepuedenprovocar el hinchamiento precoz de la cuajada o del queso recientemente fabricado. Estos lactobacilos son aportados a la leche por el cuajo o por restos vegetales. El L. fermenti ( o Betabacteriumlongum) es termófilo;forma parte de la microflora de los cuajos naturales, y cuando se encuentra en abundancia, es responsable de la “apertura” excesiva de los quesos de pasta cocida; El L. brevis es mesófilo y no se desarrolla por encima de los 380; puedeprovocar el hinchamientodelosquesosdeltipoHolanda. Existe, para esta especie, como para el L. plantarum, una variedad rudensis queproducemanchas rojassobrelosquesos. A veces se encuentra en la leche una especie próxima, es el L. buchneri. Todas estas especies son abundantes en las maceraciones vegetales. ORLA-JENSENadicionó a este grupo una especie dudosa, el Betabacteriumcaucasicum, quepareceprocederdelKefir.Enrealidad, de esta leche fermentada no se ha aislado nunca una especie nueva biendefinida. Sinonimia. Enlasobrasdedicadasaquesería,seencuentran frecuentementedenominacionesantiguas,debidasa FREUDENREICH, querealizóuninventariodelamicroflorade los quesossuizos. Para algunasdeellashapodidoestablecerseunacorrespondencia con las denominaciones actuales: Bacterium casei a = L. casei Bacterium casei y = L. brevis Bacterium casei 6 = L. fermenti Bacteriumcasei E = L. helveticus

292


XIII. - LA SIEMBRA CON BACTERIASSELECCIONADAS A) L a prácticade la siembra de la leche para la obtención de diversos derivados lácteos es antigua, especialmente en lo quese refierea las leches fermentadas y quesos de pasta cocida. Hasta una época recientese utilizaban fermentosempíricosconstituidos por una parte de la preparación anterior. En el caso de la macemción de los cuajares (fabricación de gruyere y quesos de !a misma familia), hay un aporte importante de bacterias procedentes del cuajar mismo. Como en todas las industrias de la fermentación, la evolución de las técnicas tiende a reemplazar las microfloras espontarleas por bacterias seleccionada,s, cuyas propiedades san conocidas p que se introducen en el producto a elaborar .bajo la forma de un fernienlo. De ésta manerase elimina un factor de inseguridadqueespropio de la flora láctica espontanea; en efecto, Csta illtima puede ser insuficiente o hallarseyuxtapuestaa otras especies indeseables, por lo que la siembranatural de un producto puede variar mucho d - u n dia a otro.

B) L a selección de las cepas 1ácticr;s resulta del estudio de aquellasquesehanaisladode los productosláctzospor los métodos habituales del análisis microbiológico. Las siguientes propiedades son lasquegeneralmentesetoman en consideración: 1. Temperatura de crecimiento y deactividad. El gradoóptimo no siempre es el misn~o paralas diferentes actividades; por ejemplo, algunos estreptococos lácticos dan un aroma más pronunciado a una temperatura inferior a la 6ptima para su crecimiento y producción de ácido. Es igualmente necesario considerar la tempera.turalímite del crecimiento y la resistencia al calentamiento. En el caso del gruyere deben utilizarse especies termófilas: L. lactis. L. helveticus y Str. thermophilus. Enmantequería y queseríade pastas blandas o frescas, se utiIizan por el contrario especies mesófilas, activas entre 20 y 300. 2 . Acidificacióx. La aptitud de una cepa determinada no se mide solamente por el máximo de acidez que puede producir, es necesario conocer también la velocidad de la acidificación. Las curvas de lafigura 43 ilustran ejemplosdediferentes nivelesdel desarrollo de la acidez, por cepas comunes mesófilas y termófilas. El Str. thermophilus produce, al cabo de 10 horas a 42", mucha más acidez que el L. helveticus; pero la primera cepa está cerca de su máximo, mientras que la segunda, tras 30 horas, ha producido una acidez dos veces más fuerte. La diferencia es aím más señalada en las dos cepas mesÓfilas representadas en la misma figura. En la práctica,el nivel de acidez en un momentodado esun valor muy importante.Esraroquesemida el desarrollocontinuo dela acidez en función del tiempo transcurrido; sedetermina simplementela acidez tras un tiempomás corto que el necesario para a1canza.r la fase máxima, pero netamente más largo que el de Ia fase de adaptación; en general, se toman 6 horas para los estreptococos.

BACTERIAS

LACTICAS

293

El volumen de la inoculación influye sobre el resultado. Es indispensable observar condiciones bien estandarizadas. Existe otro método preconizado en Canadá para apreciar la actividad de las cepas lácticas, es el “método de la relación”, y consiste en hacer dos mediciones de la acidez con un intervalo de tiempo fijo ( 2 ó 3 horas). La relación de la segunda acidez a la primera es un valor constante en la fase logaritmica (ver más abajo). Este valor es característico de la cepa e independiente de la inoculación. El método es, por lo tanto, más simple pero, menos preciso que el precedente.

eoq- P .o

I a)

(en

I

19 24 36 Cultivo de especies termdfilas, a 42” trazos, la asociaci6n de las dos especies1

48

horas

150~1.5 150-?.5

I

o

o Figura 43.

I

- Curvas

I

I

1 e b) Cultivo de especies mesófilas

a

1

I

3

4

días

30°

de acidificación de bacterias lácticas (en leche esterilizada)

294

LA CIENCIA DE

LECHE

Las curvas de la figura 44 muestran, por una parte, la sucesión de las fases del desarrollomicrobiano, y por otra, el desfasede la curvadeacidificación.Sedistinguen cuatro partes enlacurva correspondiente al número de gérmenes, expresado por el logaritmo, en función del tiempodeincubación. La fasedelatencia o de adapta-

10

e0

30

horas

Figura 44. - Ctlrvas d e Crecimiento y acidificación de una bacteria láctica (1) Fasedelatencia o deadaptación. (2) Faselogaritmica(crecimiento activo). (3) Fasemáxima o estacionaria. (4) Fasedecreciente.

ción (1) depende del volumen del inoculado y del estado fisiológico de las bacterias; puede ser muy corta con un inoculado importante procedente de uncultivoactivo;lafaselogaritmica (2) tieneunapendienteconstanteparaunacepadada y un mediodado;cuandose acaba, el númerodegérmenesseacercaa su máximo y la acidez está aún lejos de su valorlímite. Las dosúltimasfases son lasde máximo (3) y de descenso (4), y corresponden al agotamiento de sustancias nutritivas en el medio, o bien a la concentración de una sustancia inhibidora resultante del metabolismo microbiano, por ejemplo,elácidoláctico. El poder acidificante está en relación con la resistencia de cada cepa en 10s medios ácidos. Los estreptococos, que producen de 0,5 a 1 % de ácido y rebajan el pH hasta 4,5, no soportan la acidez producida por los lactobacilos; estos últimos pueden rebajar el pH hasta 3,5. En lo que se refiere a la quesería, se ha observado que no existe siempreunarelaciónentrelaactividad de las bacteriascultivadas bajo forma de fermento (acidez medida tras 6 horas de incubación), y la evolución de la acidez en la cuba de queseria. Las condiciones físicas no son las mismas, sobre todo en la fabricación con coagula-

BACTERIAS LhCTICAS

295

ción rápida.Sehapropuestoreemplazarla prueba clásicaenla leche esterilizada por una prueba que comprenda el empleo de cuajo o gelosa, con el fin de reproducir las condiciones prácticas.

3. Producción de sustancias aromáticas. En el caso de las cepas empleadas en mantequeria, y en la fabricaciónde quesos frescos, se busca especialmente la producción de diacetilo. Se ha dicho que este carácter es inconstante para ciertas cepas de estreptococos; es posible se trate de variaciones de composición del :medio, especialmente del contenido en citrato. En el caso de yogur no es el estreptococo, sino el lactobacilo, el productor de sustancias aromáticas. 4, Actividadproteolítica. Las bacteriaslácticastienenuna acción proteolítica muy limitada durante la preparación y utilización de los fermentos. No ocurre lo mismo en las cuajadas de quesería, donde la acción de sus proteasas se añade a ladel cuajo para degradar lacaseína.Hemoscitado anteriormente laactividadespecial de ciertas especies, sobre todo de lactobacilos provistos de un rico complejo enzimático. El cuadro 42 pone de manifiesto esta actividad. La parte a ) presentaalgunosresultadosde una experienciaclásica de ORLA-JENSEN; puedecomprobarsequeel Str. Iactis, especiecomún de los fermentos mesófilos, tiene una actividad proteolíticamuy débil en relación con los lactobacilos. En la parte b ) se resumen las experiencias más recientes referentes a las cepas de lactobacilos utilizados en la fabricación de los quesos italianos de pasta dura; se han registrado diferencias importantesdeunacepaaotra, y algunas, poco numerosas,tienenunafuerteactividadproteolítica,quepuedeser más de cinco veces superior a la de las cepas “normales”. Estas cepas “activas”provocanefectivamenteunaproteolisismásrápidaen el queso y aceleran su maduración. La selección de lascepassegúnestecarácter, presenta ciertamente un interés en la quesería de pastas duras.

5. Variabilidadde las cepas, Duranteperíodosdetiempoprolongados,ciertascepasvarían su poderacidificante, mientrasque otras presentan unabuenaestabilidad.Por otro lado,puedenpresentarsevariaciones bajo lainfluenciadelmodo y del mediode cultivo. La disminución del poder acidificante es más frecuente en los medios artificiales que en la leche. La leche misma puede intervenirenestas variaciones. La pruebade laactividadacidificante puede dar al mismo tiempo, resultados diferentes s i se ha realizado con muestras de leche de distinto origen. Es preciso tener en cuenta estos hechos en la apreciación de las propiedades de una cepa determinada, puesto que explican ciertas variaciones regionales. No es raro comprobar que las cepas importadas no se comportan de la misma manera que enla región de origen; sin embargo, es bastante frecuente observar una mejora progresiva, si se insiste en el cultivo de estas cepas en la leche de la nueva región, lo que demuestra una facultad de adaptación.


296

CUADRO 42

Acción proteolítica d e

las

a ) Experienciasde

bacteriasIácticas ORLA-JENSEN O/O

Cultivosenlaleche + CaCO, durante 45 dias a 35”

Str. liquefaciens ...................... L. helveticus .............................. L. casez .................................... Str. lactis .................................

del nitrógeno total

Nitrógeno soluble (1)

Nitrógeno de los aminoácidos (2)

82,2 36,l 24,7 2,s

33,9 34,6

1

22

(1) Nitrógenonoprecipitadoporebulliciónenmedioácido. (2) Nitrógenonoprecipitadoporelácidotúngstico. b ) Experienciascon

los lactobacilostermófilos

(V. BOTTAZZI)

1 queso el En Nitrógeno Nitrógeno Nitrógeno no proteicoanimadosoluble I (1) 1leche la En

1

7d

26d

10h

36d/10h136d

” ” ”

I

Cepas “normales”: L. lactis ............... L. helveticus .......

109

115 150

0,28

OS6

0,0008

0,135

Cepas “activas”: L. lactis ............... L. helveticus .......

614

704 505

0,43

0,77

0,014

473

028

70

I

(1) Enpgde tirosina/c.c.deleche,enpresenciadeCaco,. (2) En O h de queso. En lo queserefierealsabor, en el quesode 9 ,dias conlacepa “activa” es tan pronunciadocomoen el queso de 30 dias con l a cepa “normal”.

A pa.rte la producción de ácido, es muy probable que existan parecidas variaciones en otras características. 6. Viscosidad de los cultivos. Es interesante conocerla cuando se trata de cepas para la crema de consumo, para las leches fermentadas (yogur, “cultured buttermilk”) y para los quesos de pasta fresca. La viscosidad depende de las propiedades de la cepa; l a acidez alcanzada, así como la temperatura de pasterización de la leche o de la crema, tienen también una influencia comprobada.

LACTICAS

BACTERIAS

297

7 . Sensibilidad a los “fagos“. Probablementeexistenbacteriófagos específicos de todas las cepas de bacterias ldcticas que se utilizan como fermentos, pero no están universalmente difundidos. Puede ser interesante conocer la sensibilidad de una cepa a los “fagos” que se encuentran en una leche de fabricación, en un suero de mantequilla o en un lactosuero. La prueba es fácil de realizar: se poneaincubarlacepaconsiderada en leche estérilque contenga resazurina(indicadorredox),trashaberañadidoalgunasgotasde un filtrado que contenga el “fago”; este filtra.do se obtiene por pase del producto contaminado a través de un filtro del tipo “Seitz”, en condicionesasépticas;sise tratade leche,serealiza primerouna precipitación ácida para separar el suero.

XIV. - FERMENTOS LACTICOS. PRINCIPIOS GENERALES 1. Los fermentosnodebenconsiderarsesimplemente como un medio de aporte de ácido láctico, sino que constituyen también una fuente de bacterias activas, capaces de multiplicarse en el seno de la leche, de lacuajada o de lacrema, y de producir,en el momento favorable, la a.cidez y el aroma deseados, Es necesario recordar el desfase de la acidificación en relación con la mu1t:iplicación celular (figura 44). Un fermento que ha alcanzado el máximo de acidez representa un cultivo en declive, que contiene muchas células muertas. En la industria, y en el caso de los estreptococos, en que la producción de acidez provoca un descenso del pH que rebasa apenas el punto de coagulación (pH 4,6), se utilizan frecuentemente fermentos no coagulados o apenas coagulados. 2. Los fermentos deben ser cultivos activos, pero también cultivos puuos. Por lo tanto es preciso: a ) impedirlacontaminación por especies extrañas,quepuedan ser aportadas con la leche que se utiliza para el cultivo, con l a atmósfera o con los utensilios; lo que impone medidas de rigurosa asepsia; b ) impedirlacontaminación por“fagos”mediantemedidas especiales (véase más adelante); c ) impedir la degeneración de una especie o la evolución de una mezcla de especies con predominio de una de ellas, lo que hace preciso el retorno bastante frecuente alascepasseleccionadas del laboratorio. 3. Esprudentetenerpresentes los datosexpuestosenelcapítulo anteriorsobre la aptitudde la leche considerada como medio de cultivo. Debe utilizarse preferentemente leche demezcla y asegurarse de quenocontieneantibióticos. Es recomendablerealizar ensayos con leches de diferentesorigenes, con el fin de eliminar aquellas que dan una acidificación anormalmente lenta. 4. Todos estosconocimientossonfundamentales para la preparación de los fermentos industriales; pero l a mayor parte de ellos

298


sirvenigualmente para losfermentosempíricos del tipodelamaceracióndecuajares,teniendoencuentaelhechodeque,eneste últimocaso, el mediodepropagacióndelasbacteriassuele ser el lactosuero. La obtención de fermentos se distingue de otras numerosas operacionesdela industria láctea,en el sentidodequesetratamás de preparación técnica que de habilidad manual. No puede tenerse éxito en este campo sin conocer los principios fundamentales de la microbiología.

XV. - PREPARACION Y UTILIZACION DE LOS FERMENTOS LACTICOS

A) Preparación 1. La cepa. Ensuorigen setrata, engeneral,deunacepade bacteriaslácticasseleccionadassuministradaporunlaboratorioespecializado, bajo una de las tres formas siguientes. a) Cultivo líquido: el envasecontienede 50 a 100 gdeleche coagulada por las bacterias, a razón de 1 a 200 millones de gérmenes por C.C.en la preparación fresca. Utilizado dentro de un plazo muy corto, permite obtener inmediatamente de 2 a 7 litros de fermento quepuedeañadirse a lasfabricacionesdeldíasiguiente. La con. servación está limitada a causa de que la acidez, al ir en aumento, provoca la disminución progresiva del número de gérmenes activos. Debe conservarse en frigorificos entre 2 y 50 desde su recepción. b ) Cultivo desecado: el cultivoinicialenlalecheI’quidase espesa mediante la adición de una sustancia neutra, como la lactosa, y se seca al aire o al vacío. La conservación de las bacterias es más larga, pero el producto no es mucho más rico en gérmenes activos que el cultivo líquido. c ) Cultivo liofilizado: el cultivoinicialsedesecamediantesublimaciónen estadode congelación con vacío pronunciado;seobtiene un polvo quepuedecontener 1.000 millonesdegérmenes por gramo, y puede conservarse casi indefinidamente en el recipiente de origen precintado. Los cultivosen polvo deben“revitalizarse”mediantesupropagación en leche antes de constituir el primer fermento utilizable. 2. Resiembras. Esraroqueseparta cadadíadelacepade laboratorio;engeneralseutilizaunapartedelfermentodela víspera a la dosis de 2 a 10%. Es prudente limitar la serie de resiembras a 7 días, y en caso de accidente, volver rápidamente a la cepa de laboratorio. 3. La leche. Se toma leche de mezcla que haya sufrido una fuerte pasterización, corrientemente, a 900 durante 10 a 30 minutos. Existen recipientes especiales de acero inoxidable, con agitador y termómetro

BACTERIAS LACTICAS

299

incorporados, que poseen una doble envoltura que permite calentar y luego enfriar la leche a la temperatura de cultivo. El primer cultivo se hace frecuentemente en el laboratorio de la fábrica, en recipientes de vidrio de 1 a 5 litros.

4. El cultivo. Se hace a la temperatura indicada, que varía con la naturaleza de las cepas y el tipo de fabricacion. Para los pequeños recipientes es bueno disponer de una estufa con regulación de temperatura. Cuando el fermento está preparado, si no se utiliza inmediatamenteesnecesarioenfriarlopordebajodelos 100; noobstante, espreferibleadoptarelritmodelassiembrasalhorariodelas fabricaciones.

5. Controles: a) delacalidaddelalechefrescautilizada para la adaptación; b ) dela temperatura de la siembra; c ) delatemperatura durante el desarrollo; d ) de la acidez final.

Mota, Desde el momento en que la leche se ha llevado a 900, ningún objeto debe ponerse en contacto con el ferrnento sin haber sido antes esterilizado por elvapor,elaguahirviendo o unasolución clorada. B) Utilizacidn

1. Existennumerososesquemasdepreparación y deutilización de los fermentos;deunafábricaaotrasepuedencomprobar variantes, por ejemplo: - una sola serie de cultivo diario, en 20, 50, 6 100 litros de leche; resiembras por tomas del cultivo Único; - dosseriesdecultivos dia.rios, unaenpequeñosvolúmenes (2 a 10 1) formando la serie “madre”, la otra en grandes volúmenes, utilizada únicamente en la fabricación (figura 4.5). El procedimiento más lógico es probablemente el que utiliza la menor cantidad de recipientes con el mínimo de manipulaciones, pero es necesario tener en cuenta las condiciones especiales de trabajo en cadafábrica(asepsia,regulaciónprecisadelaf.emperatura,etc.) y sobre todo las posibilidades de hacer, en el local, la gran masa de fermento de una pureza perfecta y de una gran actividad.

2. El métodoracionalconsistenen añadir el fermento a un mediodesprovistodecualquiermicroorganismo;lapasterización destruye la mayor parte de la flora espontánea y permite controlar la actividad microbiana durante las fabricaciones. Este procedimiento debeaplicarsecuandoseutilizaunafloraláctica muy simple, como en mantequería(maduracióndecremaspasterizadas) o para la obtención de leches fermentadas. Enquesería, el problemaesmuchomásdifícilderesolver. AIgunostiposdequesonopuedenproducirse con suscaracterísticas habitualesa partirde lechepasterizada y sembrada con especies


300

Figura 45. -Preparación d e íermenfos 2ácticos ( E s q u e m a de u n a t é c n i c a s i m p l i f i c a d a )

(100 C.C.) cultivo líquido

(5 g.)

Cepa comercial

le'día

cultivo tiofilizado

U t

I

(I)

1O Cultlvo madre en el laboratorio (leche estcrilizada en el autoclave)

2' día

I 3er día

l e r Fermento en el local (leche pasterizada 90'130 min.)

100 litros para la fabricacikndel

3er

3er día

día.

1. Si v o l u m e n o la actividad de l a c e p a son m u y d i b i l e s , p u e d e hacer u n c u l t i v o i n t e r m e d i o .

ser preciso

BACTERIAS LÁCTICAS

301

puras,(cap. XXI); los fermentos lácticos seañaden entonces a la leche cruda, ya sea en el momentodelafabricación o en el curso dela “maduración” de la leche, que puede ser más o menoslarga. Queda una parte de empirismo que puede explicar los accidentes de fabricacibn. C) Accidentesde

los fermentos

1. Conta.minaci6n masiva. Producefermentosanormales, con formación de gas, olores desagradables, etc.; es un accidente raro; y el remedio es simple: retorno a la cepa de laboratorio y perfeccionamiento de la técnica en el sentido de seguir estrictamente los principios expuestcs más arriba. 2. Lentitud o ausencia de acidificación. Pulede deberse a varias causas, a veces difíciles de determinar. a ) Leche no conveniente paxa este uso como consecuencia de su pobreza en factores de crecimiento; este caso parece ser más frecuente en invierno. b ) Lechecon antibibticos, como consecuencia de tratamientos de mamitis. c) En los cultivos en leche cruda o poco p,ssterizada, las cepas mantenidas en el laboratorio en leche esterilizada en autoclave, presentanfrecuentementeun retrasoenla acidificación; eneste caso puede existir una sensibilidad de las cepas a los inhibidores naturales de laleche o unafaltadefactoresestimula~ntesformados en el curso del calentamiento. Se puede remediar esta faltaresembrando varia.sveces en leche pasterizada antes de pasar a l a preparación del fermento; se ha preconizado el empleo de ce,pas resistentes a las lacteninas. d ) Leche con lipasas activas (leches rancias o en vias de enra.nciamiento); los ácidos grasoslibrestienen un efecto tóxico. e ) Causas debidas a técnicas defectuosas;temperatura mal controlada; residuos de lavado de los recipientes que. aportan sustancias antisépticas, etcétera.. f ) Contaminación por bacteriófagos. Es un accidente grave, pero bastanteraro en Europa, donde en general se empleanfermentos mixtos compuestos de un determinado número de cepas; ahora bien, los bacteriófagos poseen especificidad, y no destruyen más que cepas determinadas de l a mezcla: la acidificación continúa,perola fabricación puede volverse menos regular.

D ) Lucha contra los afagosn Más vale prevenirque curar, utilizando instalaciones racionales y esforzándose en trasladar a l a fábrica los métodos de laboratorio. La protección contra el aire debe ser pa.rticularmente eficaz. Se pueden resumir los métodos de lucha como sigue:

302


- aislamientodelassalasdonde sepreparan losfermentos; en particular, alejándolas de las desnatadoras y de los depósitos de lactosuero; el suero es siempre muy perjudicial.El ideal es la separación total de la fábrica y de la sala de preparación de fermentos, en locales diferentesy con un personaldistinto; - asepsiaperfecta, desinfección con hipocloritos; - en queseríadeCheddar deben emplearsecubas especia,les, completamenteaisladas, con cubiertadecierrehidráulico; - mantenimiento de las cepas en medios sin calcio iónico (cap. XI); ciertascepassedesarrollan mal sobreestos medios; - procedimientollamadode“rotacióndecepas”;se emplea rotando cepas de “fagos” diferentes; se evita de esta forma el establecimiento de una concentración peligrosa de fagos en la quesería: - utilización decepasresistentesa los fagos; estascepasproceden de algunas células que dan un cultivo secundario tras la lisis y pueden permanecer varios meses en uso sin experimentar el ataque del “fago”,pero no se trata de una insensibilidadabsoluta,puesto quepuedepresentarse algún otro “fago” que,en su momento, destruirá esta cepa. El procedimiento no es más que un paliativo. E) Proporciones

1. El volumen del primer cultivo queseprepara con la cepa del laboratoriodependedela actividad de ésta última;lasiembra media es de: - 0,5% con el cultivo liofilizado. - 2 a 3% con el cultivo líquido o desecado. 2. Resiembras: 5 % (del fermento de la víspera).

3. Fabricación:lasproporcionesvarían con el nivel de acidez que se desea alcanzar; como término medio son: - 3 a 5% para el yogur y la crema. - 0,2 a 1% para quesería.

CAPITULO XI11

INFECCION DE LA MAMA Y SUS CONSECUENCIAS I.

- Gérmenes causantes de mamitis. Estreptococos

y estafi-

lococos. 11. - Principales propiedades de hemolisis.

!os gérmenes patógenos. La

111. - Diagnóstico e investigación de

las mamitis.

- Formas de infección. V. - Propagación de la infección.

IV.

VI. - Consecuencias de la infección d e la mama. Leches ma-

rníticas.

VII. - La lucha contra

la mamitis.

VIII. - Gérmenes de las infecciones mamarias

IX.

no específicas.

- Leche con antibióticos.

I. - GERMENES CAUSANTES DE MAMITIS Son muy diversos los gérmenes que pueden infectar la mama y provocarmamitis:estafilococos,estreptococos, E. coli,Corynebacterium,Proteus,Klebsiella,Pseudomonas, anaerobiosdiversos y también levaduras. A pesar de los progresos de la higiene y de la terapéutica, el númerodeinfecciones no parecedisminuir en Europa: eslafrecuenciade los diferentes agentes patógenos la que cambia como consecuencia de la aplicación de métodos nuevos. La importanciadecadaunodelosmicroorganismos delasmamitisno es la misma en las diferentes épocas,

304

CIENCIA DE LA LECHE

Si se considera únicamente el tipo de las infecciones, se obtienen las siguientes proporciones aproximadas (Plommet, 1964):

- estafilococos . . . . . . . . . . . 40% -

Str. agalactie . . . . . . . . . . .

30%

. . . . . . . . . . . .

1596

- Str.uberis

- otros estreptococos . . . - Corynebacterium . . . . - E. coli,ProteusyPseudomonas

- levaduras y A)

. . . . . . . . . .

. . . .

diversos . . . . . . . .

5% 10.6 6?h 3%

Estreptococos

Dentro del grupo piógeno del género Sfreptococcus se encuentmn los gérmenes más frecuentemente responsables de l a infección de la mama. En el capítulo anterior hemosvistoquelas especies deeste gruposonsemejantesa los estreptococoslácticoscomunes:en el cuadro 40 se han indicado sus principales características. Los estreptococosdelasmamitisencontrados conmayor frecuenciason,enordendecreciente: Str. agalactiae, Srt.uheris,Str. dysgalactiae, Str. zooepidenzicus, estreptococos de los gmpos G, L, E, P, y estreptococos del grupo D. El estreptococo piógeno del grupo 4 , hemolítico fi, es excepcional en las mamitis del ganado: este germen es patógeno, sobretodopara el hombre(afeccionespurulentas,erisipela, escarlatina.). Con lassiguientesdenominaciones se han designado gérmenes muy semejantes o idénticos: Str. epidemicus, Str. erysipelatus, Str. hemolyticus. 1) El Str. agalactiae (grupo B) es el agentede la “mamitis contagiosa” de la vaca: durante mucho tiempo se le llamó en Francia Str. mastiditis o estreptococodeNocard v Mallereau. Vive casi exclusivamente en l a mama; sin embargo, puede provocar en el hombre infecciones serias, por ejemplo, anginas. Es hemolítico a y p aunque puedenoserlo; da unresultado positivo a laprueba de CAMP (fig. 47) y no fermenta la esculina. Por ser muy sensible a la penicilina, la frecuencia de las mamitis debidas a este germen ha disminuido mucho tras l a introducción de aquel antibiótico en terapéutica veterinaria. No obstante, desde hace a.lgunos años se ha observado una reactivación, debido a la tendencia a emplear cada vez más los antibióticos nuevos, que son, en general, menos activos que la penicilina sobre dicho germen. Los siguientes porcentajes (PLOMMET 1959) muestran la frecuencia de este tipo de infección: - De 660 leches de mezcla de diversas ganaderías, el 25 o/o contenían Str. agalactiae. - En 50 granjas con leche infectada, el 28 % de las vacas lo estaban por este germen.

Encuestasmásrecientesdanporcentajesidénticos vados.

o más ele-

1NFECCI6N DE LA MAMA

305

2) El Sty. uberis (sin antigen0 de grupo) provoca mamitis subclínicas banales; y se le encuentra cada vez con más frecuencia; en general essensiblea la penicilina. Suscaracterísticas son aproximadamente inversas de las del anterior; no hemolítico, CAMP negativo, o a veces positivo, y fermenta la esculina. 3) Los estreptococos del grupo C: Sty. dysgtzlactiae y Str. zooepidemicus, provocan mamitissubagudas,a veces supuradas;también son sensibles a la penicilina. 4) Hemosseñalado en elcapítuloanteriorque los enterococos (grupo D, Sty. faecalis, Sty. faecicum y Str. bovis) son algunas veces pa.tógenos; las mamitis que provocan son poco graves, pero difíciles de curar, ya que estos gérmenes resisten, de una manera general, a los antibióticos.

B ) Estafilococos Estos gérmenes elaboran una coagulasa y diferentes toxinas a, P y 6. Fermentan diversos azúcares, especialmente el manitol, que sirve para identificarlos mediante cultivo en un medio fuertemente salado; fermentan la lactosa, pero no acidifican más que moderadamente la leche; no sobreviven a 600 durante 30 minutos,yfrecuentemente tienen actividades proteolíticas. El tipo a-hemolítico es bastante raro en las marnitis, más bien se trata de un parásito humano (el “estafilococo dorado”). El tipo 0-hemolítico (sea 0 puro, o con a o S) se encuentra en un 95 % de los casos. La virulencia de las cepas está ligada a su “tipo toxínico”. Las cepas más virulentas, en la oveja, son del tipo a06 y las menos virulentas son del tipo a@o @ puro. L a eliminación de estafilococos, por la limpieza del instrumental (especialmente la máquina de ordeñar) o por el uso de antibióticos, es más difícil que la de los estreptococos;enunporcenta.jedecasos elevado, resistenatodos los tratamientos,aunqueseanhechos con antibióticos activos sobre las cepas infectantes aisladas. Su frecuencia en las mamitis aumenta. En las leches procedentes de ordeño aséptico, suelen encontrarse microorganismos que no tienen los caracteresanteriores(hemolisis y coagulasa negativas) pero que, en determinados casos, pueden perturbar la secreción de la leche (véase más adelante, el cuadro 43). C ) Gérmenes diversos

a ) Algunas enterobacterias (Escherichia,Klebsiella) provocan mamitis bastante frecuentes en ciertas regiones, y muy raras en otras; esta frecuencia haaumentado desdela utilizaciéln de la penicilina Las especies del género Klebsiella y algunascepasdel E. coli son patógenas para el hombre. b ) El Corynebacterium pyogenes es la causa de mamitis graves, cuya frecuenciaaumentaenverano. Lasmoscas seencargan de la difusión de los gérmenes.

306


c ) Pseudomonas, Proteus, y gérmenes anaerobios, como el Clostridium perfingens, el bacilo de Schmorl (Bac. necrophorus), etcétera. d ) Las levadurasesporógenas del género Cryptococcus, cuya aparición parece reciente, se instauran tras los tratamientos con antibióticos y son muy resistentes a las terapéuticas habituales.

11. - PRINCIPALESPROPIEDADES DE LOS GERMENES PATOGENOS A)

Hemolisisy

coagulasa

Los gkrmenes patógenos tienen medios de infección que ponen en juego las enzimas extracelulares, las cuales pueden fácilmente ponerse de manifiesto en el laboratorio; algunas se consideran como toxinas:

- las hemolisinas destruyen los glóbulos rojos; en un medio de cultivo que contenga sangre, la hemolisis se traduce por la desaparición de la coloración roja, y la aparición de una zona circular transparente en torno a la colonia. - lascoagulasas aumentan la velocidad de coagulación del plasma sanguíneo; en los medios que contienen fibrinógeno, se forma rápidamente fibrina coagulada, y una zona opaca rodea a la colonia. - las fibrinolisinas disuelven los coágulos de fibrina. En los medios opacos con fibrina coagulada (plasmasanguíneopreviamente calentado a S o ) , la fibrinolisis se traduce por una zona transparente en torno a la colonia. La hemolisis es uno de los caracteres más significativos del poder patógeno, sin embargo, en el caso de los estafilococos, la coagulasa es e1 carácter determinante. En el laboratorio de diagnóstico, se utilizan medios sólidos selectivos para la investigación de los estreptococos y estafilococos hemolíticos. El aspectodela hemolisis esvariable y depende,poruna parte,dela especie patógenaypor otra, del origen delasangre utilizada. Las diferentesformasde hemolisis se designan mediante letras del alfabeto griego; éstas no tienen el mismo significado para los estreptococos que para los estafilococos (figura 46). Los estreptococos del grupo B, que son los más frecuentes, dan una hemolisis varia.ble cuando se cultivan solos; pero si se cultivan en presencia de un estafilococo P-hemolítico, darán una amplia zona de hemolisis totalenla zona de hemolisis parcial del estafilococo. Este es el fenómeno de CAMP, y se llama “CAMP-factor”a la sustancia segregada por el Str. agalactiae que tiene la propiedad de lisar los hematíes de carnero sensibilizados por la toxina estafilocócica P. Este fenómenopermitelaidentificaciónde los estreptococosy estafilococos (figura 47).

307

INFECCI6N DE LAMAMA I.

ESTREPTOCOCOS (en sangre de rumiantes

@

o

Y

de caballo).

- pequeñazonadehemolisisparcialverde.

(1

P - hemolisis total ancha o estrecha ( 1 ) .

2 . ESTAFILOCOCOS

(I

- hemolisis total en sangre de conejo

(y un poco

en sangre de rumiantes).

6

(I

- hemolisisparcial,

no transparente. en sangre de rumiantes.

p

- pequeña zona de hemolisis total rodeada de un anillo de hemolisis parcial, en sangre de rumiantes.

8

zona de hemolisis total en sangre de conejo, cordero y en sangre humana (1% otras formas de hemolisis n o se producen sobre sangré humana).

-

(1) Antes se designaba por a’ una hemolisis total estrecha de los estreptococos. Figura 46. - Formas de hemo2isis

B) Otras propiedades aprovechadas para la investigación de g&rmenes patógenos son:

- fermenta.ci6n dela esculina (por ciertosestreptococos); en presencia de una sal de hierro, se observa el oscurecimiento del medio en torno a la colonia; se puede así distinguir el Str. agalactiae (esculina -) de los estreptococosdelgrupo D y del Str. trberis (escuiina

+>;

- en un medio salado al 7,s 96 se ponen de manifiesto los estafilococos patógenos por su aptitud para fermentar el manitol; se forman ácidos que hacen virar el indicador añadido al medio, como el rojo de fenol (medio de Chapman);

- la sensibilidad de ciertos grupos microbianos a las sustancias inhibidoras se aprovecha para hacer medios de cultivo selectivos. Las

308

CIENCIA DE LA LECHE

teluritas y las sales de talio inhiben a las bacteriasGram -; y el cristal violeta inhibea los estafilococos, lo mismoque l a azida de sodio; estas susta.ncias permiten seleccionar los estreptococos. A

B

c

D

I-I

G

F

:1.

Figura 47.

- Aplicación

analítica de la hemdisis Fenómenode CAMP.

Los estreptococosquesedeseaidentilicar se siembran perpendicu1armen:c a un diámetro,a lo largo del cual se h a scmbradopreviamentc el estafilococa P-hemolítico. Cepa C : CAMP +, hemolisis p estrecha S t r . agalac¿iae Cepa H : C A M P +, no hemolítico Cepa E : CAMP +, esculina + Str. uberis Cepa G : CAMP -, esculina +Cepa F : CAMP -, hemolisis a, esculina + Str. dysgalactiae Cepa D : CAMP -, hemolisis 0 ancha S t r . yyogenes Cepa A : CAMP +, hemolisis P ancha Str. grupo E. (Foto M. PLOMMENT, I.N.R.A.)

I

i

111. - DIAGNOSTICO E INVESTIGACION D E LAS MAMITIS A)

El diagnóstico en ellaboratorio

El grave problema de la mamitis contagiosa no puede resolverse con el descubrimiento de medios eficaces detratamiento, Si no se dispone de un método de diagnóstico simple, preciso y sensible. (ha-

I N F E C C I ~ N DE LA MAMA

309

cias a los medios selectivos y a la aplicación del fenómeno de CAMP, tal medio existe, tanto pa.ra los estreptococoscomo para los estafilococos y hace posible las campañas de erradicación de las mamitis. Desde luego, no puede ponerse en práctica más que en el laboratorio, pero los mktodos rápidosqueveremosmásadelante estánsujetos a un cierto margen de error, y no aportan indicación alguna sobre la naturaleza del germen patógeno. Los dos medios de cultivo siguientes permiten demostrar la presencia de los agentes másfrecuentes de lasmamitiscontagiosas, lo mismo en las leches de mezcla que en la leche individual; por otra parte, no necesitan tomar las muestras en condiciones asépticas. De estamanera puede realizarse un diagnóstico e n elestablo,porel examen de la leche de mezcla del hato, tomada m el momento de la recogida, o bien en l a lechería.

1. Medio para la identificación de estreptococos; el medio T.K.T. (“Toxine,Kristal-violet, Thallium”) contiene, además de las sustancias nutritivas nitrogenadas (peptona y extracto de carne), sulfato de talio, cristal violeta, esculina, glóbulos rojos de carnero y latoxina estafilocócica p (procedente del líquido de cultivo de un estafilococo calenta.do a 8 5 O , donde la toxina a se destruye y sólo queda la toxina 0, que eslaque intervieneen el fenómeno de CAMP). Elaspecto de la hemolisis y del cultivo permiten diferenciar al Str. agalactiae de los otros estreptococos. 2. Medio para la identificación de estafilococos; el medio T.G.C. (Telurita, Glicocola,CAMP-factor), de Sevel y Plommet, contiene, además de las sustancias nutritivas nitrogenadas,manitol, glicocola, cloruro de litio, telurito de potasio, glóbulos rojos de carnero y factor CAMP aportado por un cultivo deestreptococo. Las colonias rodeadas de una zona de hemolisis total son las de estafilococos patógenos. B ) Métodos rápidos de investigación Las pruebas siguientes indican la presencia de una inflamación de la mama sin llegar a precisar si se trata de una inflamación de naturaleza infecciosa. Son muy interesantes por ser muy simples y convenientes para el primer exa.men de un gran número de animales “in situ”. 1. Pruebas que revelan un exceso de leucocit’x en la leche: L a prueba más simple y más específica es el “Test CMT” (California Mastitis Test) o “Prueba de Schalm”. Se mezclan en un pequeño vaso 2 C.C. de leche y 2 C.C. de solución de Teepol al 10 96 de principios activos (elproducto comercial tiene alrededor del 26 ?6), con púrpura de bromocresol al 1/10.000, como indicador de pH. El resultado puede ser: reacci6n +: pequeños coágulos adheridos las a paredes. reacción + + : coágulosviscosos. reaccih + + +: gel espeso.

310

LA CIENCIA DE

LECHE

Esta prueba presenta la ventaja de poder aplicarse a las leches de mezcla en cantidades reducidas (leche de un establo). La antigua prueba de Whiteside (con sosa N ) es menos específica. Es preciso hacer constar que estas pruebas s d o son válidas fuera de los períodos calostraJes y de secado del animal. Durante estos períodos, la leche contiene muchas células que dan reacciones positivas sin que intervenga la reacción leucocitaria de la infección. La prueba de la catalasa (medida del desprendimiento de oxígeno tras la adición de agua oxigenada a la leche) permite igualmente caracterizar a las leches patológicas, pero es menos rápida y menos segura, por lo que se halla prácticamente abandonada.

2. Pruebasbasadasenlamedida del pH con indicadores coloreados. A la salida de la ma.ma, las leches mamiticas suelen ser alcalinas;porestarazón se consideransospechosaslas leches quedan una coloración correspondientea un pH igual o superiora 7. En Nueva Zelanda se demostró que el 80 % de los resultados positivos (pH superior a igual a 7) correspondían a leches infectadas: por el contrario, los resultados negativos (pH < 7 ) tienen menos valor. La prueba sólo descubreel 50 % de las leches infectadas. Puede realiza.rse de varias maneras: a) papel“indicador de mamitis”,sobre elquese hacen caer directamente del pezón algunas gotas de leche. La simplicidad es extrema,pero existen causasde error (manipulación con los dedos, atmósfera del establocorrientemente a.moniaca1, difícil apreciación del color sobre una mancha húmeda).

b ) prueba del azul de bromotimol en un tubo de ensayo, con los dos primeros centímetros cúbicos de la leche extraída del pezón. 3. Pruebasdiversas. L a pruebade la escudilla deordeño permite reconocer las leches anormales: se recoge la leche sobre un tejido negro extendido encima de una escudilla: los grumos se hacen así muy visibles. NO se trata de un sistema de investigación precoz, puesto que la infección está ya engrado avanzado cuandola leche presentaesta heterogeneidad.

Observaciones: La recogida aséptica de la leche (necesaria para ciertos exámenes bacteriológicos),se hace tras lavado cuidadosode los pezones con jabónyagualigeramentedorada, seguido de desinfección con alcohol; las manos del ordeñador se lavan de la misma manera. La leche se recoge en un recipientedevidrioesterilizado, y se mantienela muestra a ba.ja temperatura hasta el momento del análisis.

311

INFECCIóN DE LA MAMA

IV.

- FORMAS DE INFECCION

A ) Se distinguen:

- mamitisclínicas,reconocibles por la vista y el tacto; - mamitissubclínicas, no reconociblesdeformadirectapero acompañadas de la secreción de una leche anormal; - infecciones latentes, que no pueden descubrirse más que por el examen bacteriológico sistemático; la reacción. de los leucocitos es negativa. Una proporción común de estas diferentes formas es

- clinicas . . - subclínicas . - latentes. .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

como sigue:

10 %o 60 % 30 %

B ) Curso de la infección 1. Penetración de los gérmenes en la mama a través del canal del pezón. La eficacia de labarrera que representan los pezones y su esfinter, varía notablemente según los individuos; pero también varía de manera considerable, durante la lactación. En el caso de l a mamitis estafilocócicadelaoveja,sehademostradoque a mayorcantidadde leche, menos eficaz es la barrera.

2. Cuando las bacterias han alcanzado el seno galactóforo, pueden presentarse varios casos: las bacterias se multiplican rápidamente, el organismo es invadido y sus medios de defensa rebasados; se declara la mamitis; - las bacterias sobreviven, los medios de defensa son suficientes paraevitar eldesarrollodeunamamitisaguda,quesedeclarará cuando se presente una de las causas que veremos más adelante; la infección es latente o subclínica; - lasbacteriassoneliminadas,sobretodoporacciónde los leucocitos.

-

3. Establecimientodelaslesiones y eventualmente,producción de toxinas. La rapidez y la importancia de la aparición de los gérmenes en la leche varía según el tipo de la infección; ocurre lo mismo con los leucocitos resultantes de la reacción celular. La leche de los primeros ordeños que siguen a la infección, es normal en cantidad y calidad, pero luego se vuelve anormal, más o menos rápidamente. C ) Znfecciones latentes

La evolución de las infecciones latentes es imprevisible. Se pueden encontrar los mismos gérmenes en la mama durante varios años, en

312


cantidad bastante regular, sin agravación. La virulencia de un germen dado es muy irregular en una misma mama y de un cuarto a otro; pueden mostrarse muy ofensivos enun cuarto e inofensivos en los otros tres (a.pariencia de inmunidad). La emisión de los gérmenes por la leche, lo mismo que la emisión de células, puede desaparecer bruscamente y volver m i s tarde. A veces no hay reacción celular; también se comprueba la presencia de gérmenes patógenos sin leucocitos.

V. - PROPAGACION DE LA INFECCION A)

La forma de realizar el ordeño tiene mucha importancia

1. El contagio se hace casi siempre por las manos del ordeña.dor o por las pezoneras delaordeñadoramecánica,quetransporta los gérmenes hatógenos de una vaca a otra. 2. La a.parición de l a infección se favorece con el ordeño incompleto, que provoca el estancamiento de la leche en la mama. Se favorece igualmente con el ordeño realizado violentamente y con ordeñadoras mal reguladas. Las heridas del pezón son muy frecuentemente el origen de las mamitis. En especial se considera la mano como un agente de contagio para los estreptococos, y la máquina para los estafilococos.

B ) E1 medioexterior Los gérmenesdelasmamitiscontagiosas másfrecuentes no se reproducen en el medio exterior, solamente sobreviven. Todo aquello quereduzcaladensidadmicrobiana entorno al animalreduce asimismo el riesgo de infección; noobstante, es necesarioobservara esterespecto que la camatiene un papel secundario en la transmisiónde los gérmenespatógenos, en comparacicin con la mano del vaquero o de la pezonera. Se ha recomendado espolvorear las camas con fosfato de cal para lucharcontra las enfermedades del ganado y especialmentecontra las mamitis (seproduciría asíuna modificación de la floramicrobiana del establo).En realida.d, estaprácticanotiene m5s que un resultado, y es la mejora de l a composición del estiércol y l a desecación del establo. Sobre la cama o sobre la piel, el superfosfato tiene un efecto bactericida nulo; no se modifica el tiempo de supervivencia de losgérmenes. El pH de la cama se sitúa en la neutralidad, y la acción bactericida del superfosfato no se manifiesta más que a un pH basta.nte bajo (hacia 3j, condición que no se alcanza en la práctica. Susceptibilidaddelanimal La raza noparecetenerinfluencia;por el contrario, existe la herencia de l a sensibilidad a l a mamitis. En los ganados especializados para, una elevada producciónláctea, la sensibilidad es másgrande que en los de produccio1:es medianas. C)

INFECCI6N DE LA MAMA

313

La sensibilidad del animalvaría en el transcurso del ciclo de lactación; es máxima durante el período de secado, la mamitis se manifiesta entonces a.1 principio de la lactación sipiente, poco después del parto;(hemosvistoque el calostrotieneunefectoestimulante sobre el Str. agalactiae). La frecuencia de las mamitis es mayor en los; animales más viejos; las vacas jóvenes seinfectan con menosfacilidad. En las observaciones precedentes, la conformación y estado del pezón tienen gran influencia.

D ) Factores diversos La. estación tiene poca influencia, y sin embargo hemos visto antes el caso de mamitis de verano con el Corynebacterium pyogenes. El estado del animal influye en la aparición (delas mamitis. Entre los factores que la favorecen pueden citarse los enfriamientos, la congestión, la fatiga y una ración desequilibrada.

VI. - CONSECUENCIASDE LA INFECCIO'N DELAMAMA. LECHES MAMITICAS El número de mamitis es aun elevado en muchos países. Como término medio, del 10 al 20 % de los animales están infectados; en los casos graves, másdelamitadde los animalesde una explotación tienen mamitis. Las mamitis tienen consecuencias graves, principalmente desde el punto de vista económico. Pero no deben olvidarse los efectos causados sobre la calidad higiénica dela leche; entre los gérmenes responsables de estas infecciones, algunos de ellos pueden también ser causa de infecciones en el hombre. La pasterización los destruye completamente, pero los estafilococos producen toxinas termoestables. Las mamitis provocan simultáneamentela modificación dela composición y la disminución de la producción de la leche, llegando al secado del animal y, en ocasiones, a la pérdida definitiva de uno o varios cuartos. Se ha estimado en más de 3 milllones de hectólitros de leche por año, la pérdida debida a las mamitis. (1) Enprimerlugar, existe unapérdidaparaelproductor.En los casos agudos,lamamasecreta un exudadoamarillento o sanguinolento, salado,amargo y grumoso,que no puedetener utilización alguna. En el caso de mamitis subagudas, la lec.he puede tener una apariencia casi normal, pero el lechero avisado podrá advertir la presencia de grumos, sedimento rosa y sabor salado. Los exámenes de laboratorio demostrarán que la leche está más o m'enos modificada. En este punto, la pérdida es también para el usuari'o, ya que las leches m.arníticas sonimpropiasparadeterminados usos, principalmente en quesería; estas leches son difíciles de coagular por el cuajo y dan cuajadas difíciles de desuerar. Además, pueden ser inestablesal ( 1 ) La producción francesa es de unos 240 millones de hectolitros.

314


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I N F E C C I ~ NDE LA MAMA

315

calor. Estos inconvenientes se presentan igualmente cuando las leches mamíticas se encuentran mezcladas con grandes volúmenes de leche normal. Hemos visto anteriormente las anomalías de composición de las leches patológicas. Es interesante poner de manifiesto las modificacionesnotablesquepresentanlaslechesmarníticasdeapariencia normal (cuadro 43). Las principales características analíticas de las lechesmamiticassonlassiguientes:descensodelaproporciónde caseína en las materias nitrogenadas totales, elevación del porcentaje de cloruros y del pH, y aumento del tiempo de coagulación por el cuajo. Las pérdidas debidas a la baja producción del animal dependen de la época en que se declara la mamitis. Si sobreviene al principio de la lactación, la pérdida es importante, ya que la capacidad de producciónde los primeros meses nopuederecuperarse, a pesardel tratamiento veterinario. Si se produce más tarde, tras el tercer mes, la pérdida es más reducida. Enlapartecuarta,estudiaremos lascurvasdelactación.En algunos países, el servicio de control lechero realiza una interpretación delascurvasanormalmentebajas,conelfindedeterminarsila causa es una mala alimentación o una enfermedad de la mama.

Nota. - La presencia de antibióticos en la leche, tras tratamiento veterinarioesotraconsecuenciadelas mamit.is, quediscutiremos más adelante.

VII. A)

- LA

LUCHA CONTRA L4 MAMITIS

Profilaxis

Existen unas reglas generales que pueden resumirse así: 1. En unaexplotaciónsana,lainfecciónpenetraconla llegada de un portador de gérmenes, de aquí que sea preciso el aislamiento de toda nueva vaca durante un tiempo de observación.

2. En todo tiempo, es útil la vigilancia regular de las vacas lecheras:examendelamama,pruebassimplesdecontroldelaleche, especialmente mediante el test CMT. Si la leche aparece dudosa, se encarga un examenbacteriológicoa unlaboratorioespecializado. Puede así descubrirse la infección en sus principios o al ponerse de manifiesto, y tratarla a tiempo con mayor probabilidades de éxito. Desde el momento en que una vaca presente cualquier anomalía (en la leche 0 en la mama) debe separarse de las restantesy ordeñarse la Última. 3. Los animales que presenten anomalías en los pezones (deformaciones hereditarias, nódulos, heridas en la extremidad) deben eliminarse. El empleo de sondas de ordeño por el ganadero conduce frecuentemente al desarrollo de mamitis; es difícil que aquél siga todas las reglas de la asepsia y muy probable que lesione el pezón.


316

4. Es evidente que el respeto de las reglas referentes a la higiene del animal y del establo es muy favorable pa,ra la salud de la mama. Si l a paja es abundante, es ventajoso practicar la estab~~lación libre. Con los establosanchos,seaprecian menos ma.mitis que conlos estrechos. Cuanto más estrecha sea la superfiice reservada al animal, mayor ser& el riesgo de traumatismos en las mamas por golpes. En la parte IV estudiaremos Ias condiciones de la producción de leche.

5. El ordeñodebe ser suave y completo. Fs necesario tener en cuenta que el tejido mamario es delicado, por ello las manipulaciones violentas provocan lesiones que se infectan fácilmente. 6. Cualquiera que sea la forma de ordeñar, a m m o o a máquina, la operación debe hacerse siempre con meticulosos cuidados de limpieza. El ordeño a máquina (bien regulada y limpia) no produce más mamitisque el ordeño a mano. Se recomienda el uso de unpaño individual para limpiar la mama de cada vaca antes de ordeñarla. 7. Es un hecho comprobadoque en los establos mal cuida,dos, la proporción de mamitis clinicas va en aumento, y que en los establos bien atendidos, las mamitis clínicas son raras, aunque las infecciones latentes se hacen más frecuentes. No obstante, esta.s últimastienen menos importancia desde el punto de vista de l a producción de leche.

B ) Tratamientos 1. Antibidticos. Para los estreptococos, sobre todo el Str. ngalactiae, el tratamiento con penicilina sigue siendo el mejor.Para los otros gérmenes se utilizan las tetraciclinas (aureomicina, terramicina) así como l a espiramicina, eritronlicina y estreptomicina. Algunos fármacos coadyuvantes pueden mejorar la acción de los antibióticos, como la cortisona, oxitocina y papaina. El tratamiento debe hacerse bajo control veterinario. Son de temer los casos de recidivas debidas a una curación incompleta; tras un tratamiento antibiótico mal elegido o insuficiente, el germen permanece en la mama. Por otra parte, el uso de dosis pequeñas durante largo tiempo favorece la aparición de cepas resistentes; es necesario luchar contra la nociva costumbre de algunos productoresde leche, que aplican los lápices de penicilina cada vez que la leche les parece anormal. Nota. - El cloranfenicol (cloromicetina) es activo contra los esta-filococos, lomismoquela neomicina, perodesgraciadamente, estos antibióticos son inhibidos por los iones calcio de la leche. 2. La vacunoterapia presenta interés en los casos de mamitis por estafilococos, dadoqueestosgérmenesson difíciles de eliminar de la mama mediante los tratamientos antibióticos (el porcentaje de curaciones raramente rebasa el 50 %). Sin embargo, los resultados obtenidos hasta el momento con las anatoxinas a y b, tanto desde el punto de vista preventivo como curativo, son aún insuficientes. Experiencias realizadas sobre ovejas han

INFECCIóN DE LA MAMA

317

demostrado que las anatoxinasconfieren una inmunida.d parcial; todas las ovejas se infectan tras la inoculación experimental, pero las mamitisproducidasenlas vacuna.das son de menor gravedad quelas de carácter normal observadas en los testigos. EE empleo de bacterias muertas solas, no da ninguna inmunidad. C) Erradicacih de las mamitis La erradicación de la mamitis en el momento actual sólo es posible en el caso de lamamitis contagiosa originada por el StreptoCOCCUS ugaluctiae, ya que este germen no vive en la mama y no adquiere resistencia a los antibióticos, siendo además muy sensible a la penicilina. Pero es necesario que la cura sea confirmada porel examen de laboratorio, con el finderevelaruna eventual recidiva, y que tras la cura se prosigan los exámenes para descubrir la posible sustitución de los estreptococos por otros gérmenes, como los estafilococos.

VIII. - GERMENES DELAS INFECCIONES MAMARIAS NO ESPECIFICAS A)

Bacilo tuberculoso (Mycobacterium tuberculosis)

La tuberculosis de las vacas lecheras puede complicarse con tuberculosis mamaria, cualquiera que sea su forma primitiva. La mama elimina el BK de forma discontinua, sea cual fiiere el asiento de la lesión. Aun en ausencia de lesiones mamarias, la composición de leche es anormal. Si bien la mamitis tuberculosa tiene una im.portancia económica limitada, la presencia del BK en la lec~hetiene, por el contrario, una importancia extrema desde el punto de vista higiknico, según veremos en el capítulo siguiente. B) Brucela Su IocaIizaciÓn en la mama es discutida, y si existen mamitis brucelósicas, son discretas. No obstante, es cierto que en el curso de la brucelosis de la vaca se produce una fuerte eliminación de brucelas con la leche; esta excreción puede proseguirse durante largo tiempo, hasta 10 años y más, después del cese de los abortos. La salida de gérmenes es irregular de un cuarto a otro. Casi siemprepareceestar en relación con lapresenciadeaglutininas en el lactosuero. La vacuna D-19 reduce el porcentaje de gérmenes enla leche, así como la duración de su eliminación. La leche nose modifica sensiblemente (pre.sencia deleucocitos muy numerosos), pero queda el problema higiénico, como sucede en el caso anterior.

318

CIENCIA DE LA LECHE

C ) Bacterias diversas

Se han señalado mamitis carbuncosas debidas al Bac. anthracis. Tras la curación del carbunco la mama puede eliminar la bacteridia durante un año o más. Tambitn es posible la eliminación de las Salmonella (bacterias tíficas o paratíficas) por la mama. D) Virus aftoso Al principio de la infección, el virus atraviesa la mama; en esta fase la virulencia de la leche es fugaz. La leche solamente contiene virus cuando se rompen las aftas situadas en la piel de la mama o de los pezones (aporte exógeno). La localización de la infección sobre la mama es irregular, según las epidemias, fue grande cuando intervino el virus O en la epidemia de 1951-1953.La localización delas aftas enel pezón tiene consecuencias graves, pues a causa de la dificultad, y a veces imposibilidad, del ordeño, se produce una retención de la leche en la mama, seguida de complicaciones microbianas (mamitis postaftosas). La virulenciadelalechesemantiene durante un día a temperatura ambiente y muchomástiempo en lalecherefrigerada (IO días a 5"); la crema, la mantequilla y el queso fresco son virulentos durante varios días. La ebullición de la leche hace desaparecer esta virulencia. El contagio al hombre existe, pero es raro y benigno.

E) La Rickettsia burnetti (microorganismo próximo a los virus), agente de la fiebreQ, es eliminado por la mama de lasvacas enfermas. En ciertas regiones, la leche es un importante medio de propagación de este germen, peligroso también para el hombre.

IX.

- LECHE CON ANTIBIOTICOS

Los antibióticos administrados a las vacas lecheras se encuentran luego en la leche, donde pueden alcanzar una concentración suficiente para impedir su utilización normal, especialmente en quesería, mantequería, fabricación de yogur, etc. Las bacterias Iácticas que intervienen enlasfabricaciones,sobretodolosestreptococos,son muy sensibles a los antibióticos. Cuando son inhibidos, se retrasa la acidificación; además las bacterias Gram - más resistentes, especialmente las del grupo E. coli, pueden seguir desarrollándose y provocar alteraciones muy graves. La presencia de antibióticos en la leche es una consecuencia del tratamiento de las mamitis, que reviste una imporatncia excepcional enquesería. Dosis depenicilinaquevaríande 20 a 150 U.O. por litro de leche son suficientes para perturbar una fabricación. Es suficiente tratar una sola vaca entre 50, para que la leche de mezcla sea inadecuada para la fabricación de quesos normales. Otra conse-

INFECCIdN DE LA MAMA

319

cuencia se refiere a la higiene; la leche que contiene antibióticos es considerada como peligrosa, por loshigienistas,sobretodo para los niños. Volveremos sobre este punto en el capítulo dedicado a los “problemas alimenticios”. De forma general, la leche que procede de mamas tratadas con antibióticos no debemezclarse con el resto delalecheproducida, por lo menos durante 3 días después de la última inyección (persistencianormaldelassolucionesacuosas). La contaminacióndela lechepuedemantenerse durante mástiempoa un nivel peligroso, cuandoseempleanantibióticos con excipientesgrasosdetipo “retardado”. Contra la penicilina se posee un arma, la penicifimsa o penasa, diastasasecretadapordiversasbacterias(especialmente Bacillus) que destruye específicamente la penicilina. Actualmente se encuentra en el comercio, pero no se la puede utilizar eficazmente si no se conoce la presencia de la penicilina y la dosis aproximada que se ha utilizado; ahora bien,ningúnreglamentoobligaahacerladeclaración de estos extremos. Si la utilización de los antibióticos estuviese reservada a los veterinarios, podría exigirse que éstos suministrasen al cliente la dosis de penicilinasa necesaria para añadir a la leche, después de un tratamiento con penicilina. Para los otros antibióticos, no se dispone aún de tales sustancias antagónicas, por lo menos para su utilización práctica. Existen pruebas simples para descubrir la presencia de penicilina o estreptomicina en la leche, pero exigen varias horas de incubacibn y materialdelaboratorio,loquesehallafueradelascondiciones habituales de trabajo en la industria lechera (1). Puede llegarse a seleccionar cepas de fermentos Iácticos que resisten dosis relativamente altas de penicilina; sin embargo, no parece que ello sea, en general, una solución práctica. Debe destacarse el hecho de que la penicilina es un antibiótico muy resistente al calor, no se inactiva en el curso de la pasterización de la leche y sólo se destruye parcialmente en el autoclave (10 minutos a l kg/cm*).

1. Engeneral,sereconocelapresencia de antibióticosenlalechepor la ausencia de producción de ácido o de reducción de un colorante, tras la siembra de un organismo testigo, frecuentemente un estreptococo.

CAPITULO XIV

PROBLEMAS HIGIENICOS SANEAMIENTO DE LA LECHE I. - Microorganismospatógenosen la leche. 11. - Toxinas. 111. - Bacilo tuberculoso. IV. - Gérmenespatógenosdiversos:brucelu,estafilococos, estreptococos, salmonela. Epidemias origen de lácteo. V. - Crecimiento y persistencia de los gérmenes patógenos en los productos lácteos. VI. - Métodos preventivos. VII. - La leche cruda para el consumo humano. VIII. - Necesidad del saneamientode la lechemedianteun tratamiento apropiado. IX. - Crítica de los métodos de saneamiento. X. - Principiosde la pasterización. XI. - Principios d e la esterilización. XII. - Ebullición de la leche.

I. - MICROORGANISMOS PATOGENOS E N LA LECHE A)

Origen

La leche y la mayor parte de los producto lhcteos (crema, mantequilla,queso,etc.),puedencontenermicroorganismospatógenos para el hombre y ser agentes de transmisión de enfermedades contagiosas. Estos microorganismos tienen varios orígenes: 11.

322


1. El animal. a) Cuandoexistengérmenesenlamama,pasanalaleche con el ordeño, como hemos visto en el capítulo anterior. Este es el origen más importante para el bacilo tuberculoso (BK tipo bovino), las brucelas y los estafilococos. Las enterobacterias ( E . Coli, Salmonella), el Coxiellaburneti, los estreptococos y otros gérmenesmenos frecuentes, pueden tener este mismo origen. b ) El animal puede ser una causa indirecta de infección mediante los excrementos;laspartículas de éstos,bajodiferentesformas, llegan fácilmente a la leche cuando su recogida no se hace con cuidado y los gérmenespeligrosos, como los BK y las brucelas, penetran de esta manera en ella. c) La proximidaddeanimalesde otras especies aumenta 10s riesgos de infección. Por ejemplo, la cabra, es un “vehículo“ de las brucelas.

2. El medioexterior. Las aguas y elsuelo son “reservorios”de microorganismospatógenos. Con el polvo, las gotas de agua, y las infiltraciones diversas, estos gérmenes pueden llegar a la leche en el momento de la. recogida y a lo largo de las manipulaciones y tratamientos a que se la somete. Estetipodecontaminaciónnoes específico dela leche, sinoque puede encontrarse en todaslassustanciasalimenticias;serefiere principalmente a los gérmenes de enfermedades propias del hombre, porejemplo:salmonelas,estreptococos (gr. A), bacilosdiftéricos (Corynebacteriumdiphteriae), virusdelapoliomelitis y otros. 3. El hombre. Elmismohombreesunacausadirectadecontaminaciónque no debe despreciarse; puede realizarla por las manos, las expectoraciones, los vestidos sucios y de muy diversas maneras. Un estudiode 373 casosdefiebretifoideatransmitidaporla leche, dio los siguientes resultados en lo que se refiere al origen de la contaminación:

- personas enfermas . . . . . . . . - portadores de gérmenes (curados o noenfermos). - recipientes infectados . . . . . . . . - aguas de lavado contaminadas . . . . . - diversos (moscas) . . . . . . . . .

36 % de casos 43 Oh 10 % 8% 3% ”

I’

”

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Estos resultados demuestran la necesidad de un control médico del personal de las explotaciones, paralelamente al control veterinario de los animales. B ) Aspecto cuantitativo

porunidadde volumen de El númerodegérmenespatógenos leche es variable. La leche de una vaca enferma puede contener un

PROBLEMAS HIGIÉNICOS

323

número elevado de gérmenes; por ejemplo, 100.000 BK por C.C. en el caso de mamitistuberculosas.Enlalechede mezcla depequeñas cantidades(bidones), el número de gérmenes .patógenos esrelativamente escaso, pero la proporción de muestras positivas es más grande. En las leches de grandes mezclas (cisternas y depósitos de 5.000 litros o más), seencuentran muy pocos gérmenespatógenos,pero sonnumerosaslasmuestraspositivasdebacilotuberculoso.Este aspecto cuantitativo es importante a considerar desde dos puntos de vista: 1 . La sensibilidad de los métodosde detección tiene un límite; si el número de gérmenes patógenos es escaso, se corre el riesgo de no poderlos descubrir, sobre todo si se encuentran en el seno de una “microflora banal” abundante.

2.La eficacia de la destrucción de los gtirmenes por el calor depende,enparte,de su concentracióninicial.Porejemplo, si un tratamiento térmico dado destruye el 99 % de los gérmenes presentes, ello quieredecirquepuedesobrevivir un 1 %. La contaminación persistente podría ser despreciable o, por el contrario, notable según que en el origen hubiese un germen patógeno por litro o uno por centímetro cúbico. Cada vez mds, la leche destinada al consumo y ladestinadaa la transformación se encuentran juntas en grandes volúmenes en el primersectordelafábrica. La contaminación es frecuente,pero escasa, y la eficacia del tratamiento térmico ulterior puede ser muy grande. 11.

- TOXINAS

La leche y los productoslácteospuedenpresentarunpeligro para el hombre, nosolamenteacausade la presencia de bacterias patógenas, sino también a causa de las sustancias tóxicas elaboradas poralgunas de ellas (bacterias“toxígenas”).Estos venenos se difunden en el medio y son de diferentes clases; los más importantes, desde el punto de vista de la higiene de la leche, son los producidos por los estafilococos(véase másarriba). Sehanencontradoen la leche otros gérmenesproductoresdetoxinasmuchomástemibles, pero felizmente su presencia parece ser rara; se trata del Ciostridium perfringens y del C. diphteriae. El peligro no reside en la simple presencia de un pequeño númerodeestos gérmenes toxígenos, sinoquesemanifiestacuando lascondicionessonfavorablesa su multiplicación,especialmente durante la permanencia prolongada a temperaturas medias en los bidones o depósitos; entonces proliferan estos glrmenes y forman su toxina. Una propiedad importantedeestassustancias tóxicas es,en general, su termoestabilidad; permanecen bajo fmorma activa en condiciones que provocan la destrucción de las bacterias, como la pasterización y la desecación dela leche. La eliminatsih de lasbacterias

324


patógenas no significa, por consiguiente, que siempre se ha realizado un saneamiento total. El mantenimiento de la leche a bajas temperaturas es, evidentemente, un medio eficaz para impedir la producción de toxinas. Algunas bacterias, en especial las enterobacterias comunes en la leche,contienenendotoxinasquenopasanalmediomásque tras la autolisis del cadáver microbiano. Estas sustancias tienen un efecto tóxico menos acusado que las precedentes; sin embargo, pueden alcanzarunaconcentraciónpeligrosa si la proliferacióndegérmenes productores es intensa.

111. - BACILOTUBERCULOSO

El Mycobacteriumtuberculosis continúasiendoelgermenmás importante para los especialistas que se preocupan de la salud pública. Todavía se encuentran con frecuencia en las leches de mezcla de numerosos países. En general, sólo se considera la variedad bovina; esta es virulenta para el hombre; la enfermedad puede transmitirse por ingestión. La lechepuedetambiéncontaminarse por lavariedadhumana, ya sea directamente por el hombre, ya por el animal contaminado anteriormentepor éste. Las infecciones tuberculosasdebidasalbacilo bovino son mucho más frecuentes en los niños que en los adultos; las lesiones se asientan principalmente en el aparato digestivo y en los ganglios. Por término medio, el porcentaje de infecciones tuberculosas debidas al bacilo tuberculoso en los niños, es del orden del 25 %, y en el adulto del 1 al 2 %. La profilaxis da buenos resultados, según demuestran las proporciones siguientes, obtenidas antes de la aplicación de la campaña de saneamiento en EE. UU. y tras 23 años de su establecimiento, habiendo exigido 230 millones de pruebas de tuberculina y el sacrificio de 3,s millones de animales: 1940 Vacas que reaccionan tuberculina laa . . Mortalidad humana (debida a tuberculosis) por 100.000 individuos. . . . . . . Animales sacrificados causa a de la tuberculosis.

1917

.

5%

.

150 53%

< 0,5% 50 0,02%

En Dinamarca se puede hablar de erradicación total de esta enfermedad en los bovinos; en 1952, el 100 % del ganado estaba exento detuberculosis. Esteresultadoeslaconsecuenciadelaaplicación estricta de medidas sanitarias que fueron muy precoces, porque las primeras datan de 1898. En Francia, la lucha se inició más recientemente (data del 6 de diciembre de1954), y tiene un carácter facultativo; cuando el 60 %


325

de los ganaderosdeuna región estánagrupados,laadministración puede establecer la profilaxis obligatoria. En las zonas donde se aplica,losresultadossonsatisfactorios;laproporción de animales tuberculosos pasó del 8,s al 0,4 % en el transcurso del año 1955. Los ganadostuberculinizados suministran lecheexentadebacilos tuberculosos. En las regiones dondelalucha no se ha iniciado, del 5 al 10 % delaslechesindividualescontienen el bacilode la tuberculosis, vivo.La virulenciapersistecuandose diluye fuertemente una leche bacilífera en una leche sana. La investigación del BK es delicada. Existe un método de coloración específica (Ziehl); pero en general los gérmenes no son lo suficientemente numerosos para su examen directo en la leche, y es necesario concentrarlos por centrifugación; se examina simultáneamente la crema y el sedimento. La inoculación al cobaya es el métodomás seguro, pero es largo y costoso (2 animales por ensayo, sacrificados tras uno y dos meses). No podemosinsistiraquíenlaprofilaxis colectiva; señalaremos,sinembargo,unainteresantemedidaaplicada enDinamarca, que obliga alasindustriasapasterizar la leche desnatada, y otros subproductos, antes de devolverlos a la granja, con objeto de evitar la diseminación de bacterias peligrosas. IV.

- GERMENES

PATOGENOSDIVERSOS

A) Brucela Con frecuencia,la leche se halla contaminada por estos gérmenes.Alrededor del 30 % (1960) delasexplotacioneslecheras se encuentran infectadas por Brucella abortus, agente del aborto epizoótico.Las campañasdeerradicaciónson eficaces. Encuatroaños, el número de animales infectados en Suiza pasó del 15 al 2 %, y el de animales que dan leche contaminada del 2 3 al 0,15 %. Existenvarias especies: Brucellaabortus esla másfrecuente enlalechede vaca; B.melitensis habitualmentealbergadoporla cabra y B. suis por el cerdo. Todas son patógenas para el hombre. La investigación es fácil gracias a una reacción serológica simple y rápida: el “ring test” (a 1 C.C. de la leche se le añade una gota de antígeno coloreado, y tras 1 hora a 37”, se observa la mezcla; la presenciadeunanillo violeta, formadopor los gérmenesaglutinados, indica un resultado positivo). Esta reacción es válida, tanto para las‘leches de mezcla como para las leches individuales; sin embargo, en ciertos casos puede ser necesario comprobar el resultado por un método de laboratorio más preciso. B ) Estafilococos hemolíticos Se encuentran frecuentemente en la leche y su origen no es únicamente el animal atacado de mamitis, puesto que muchas veces la contaminacióntienelugar en la fábrica(enEE. UU. seconsidera

326

LEC

CIENCIA LA DE

HE

esta contaminaciónmásfrecuenteque la mamaria). La infección por estafilococos se manifiesta sobre todo por los casos de intoxicación debidosa laenterotoxinaestafilocócica, y son principalmente los productos concentrados y desecados los causantes (leche concentrada, leche en poIvo, helados). La intoxicación no es muygra.veen el adulto (náuseas, diarreas), pero lo es más en los niños. Este problemarecibegranatenciónen los paísesanglo-sajones(“Food-poisonning”). Los estafilococos poseen una gran facultad de adaptación al nuevo huesped,a los antibióticos,etc. En el capítuloanteriorsehan mencionado los métodos para descubrirlos. C ) Estreptococos

El estreptococo piógeno del grupo A representa un peligro en la leche por ser lacausa de lapropagación de las “enfermedades por estreptococos”:erisipela,escarlatina,angina,etc. La infección del hombre por el estreptococo de la mamitis contagiosa parece ser rara. Los estreptococosseinvestiganporcultivosobremedios selectivos descritos en el capítulo anterior. D)

Enterobacterias

Las salmonelasencontradasen la leche tiene diversos orígenes; vacas, personas y, sobretodo,aguascontaminadas.Semultiplican en la leche a temperatura favorable. Algunas epidemiasdefiebre tifoidea tienen como origen el consumo de leche cruda, helados, etc. Al lado de estos gérmenes muy peligrosos, pero felizmente poco frecuentes,puedenencontrarse en los productoslácteosotrasenterobacterias que provocan infecciones menos graves y que ya se han citado anteriormente (cuadro 30); el E. coli se encuentra. entre ellas. E ) Coxiella burneti Esta rickettsia se encuentra con frecuencia en la leche de algunos países. Este germenesmásresistenteque los anterioresa los agentesfísicos; estacaracterísticaha llevado a los americanosa elevarun grado las normas de la pasterización baja (63”, 30 min.). La pasterización alta destruye siempre este germen (véase más adelante). F) Epidemiascausadaspor los gérmenesanteriores Se han convertido en raras gracias a la difusión de la pasterización; sin embargo, no debe subestimarse el peligro que representan, sobre todo en el campo y pequeñas ciudades, donde se consume leche cruda demezclas pequeñas.Elcuadro 44 resumelasestadísticas americanasrealizadas durante 17 años (1923-1939) y muestra la importanciarelativadelasdiferentes infecciones (estasestadísticas detalladas no se han hecho en Europa).

327


CUADRO 44

Epidemias de origen lácteo Estadísticas

Número total ..............................

atribuido a: Fiebre tifoidea ........................ Paratifosis ................................ Escarlatina .............................. Angina ..................................... Disenteria - Enteritis ............... Difteria .................................... Otras enfermedades (1) ............

Epidemias -Casos 722 30.000

-

Muertes 743

%

7

I

54 3,s 13 12

7,5 2

1

1

'

(1) Hepatitis infecciosa,poliomielitis,cólera,fiebre (Datos citadospor J. PIEN)

37,s 10,5 1

1 Q (Conie22a).

V. - CRECIMIENTO Y PERSISTENCIA DE LOS GERMENES PATOGENOSEN LOS PRODUCTOSLACTEOS A pesar de ciertas discordancias entre los numerosos resultados de experiencias referentes a diferentes gérmenes, en diversas condiciones,puedendeducirsedosconclusiones:

- numerosasespeciesbacterianaspatógenaspuedenmultiplicarse en la leche. - pueden sobrevivir largo tiempo en diversos productos lácteos. Por lo tanto, el problema del saneamiento de la leche de consumo, no es el ímico planteado, sino también el de la leche destinada asutransformación. En estosúltimosaños,elaumentodecasos de fiebre tifoidea que han tenido por origen los quesos no fermentados, atrae la atención sobre el riesgo que presenta la utilización de laleche crudaen talesfabricaciones. Elcrecimientode los gérmenespatógenosenlalechedepende de la temperatura y, eventualmente, de la acidez desarrollada por los fermentos Iácticos.

- A 3 7 O , el crecimientodetodos los gérmenesesrápido,salvo para el M. tuberculosis, que se desarrolla muy lentamente. - A 1S0, continúamultiplicándoselamayor parte, aunque lentamente. - Por debajo de los 100, en general, no hay crecimiento. - A So, laconservaciónprolongadanoprovocadestrucción apreciable.

328


El crecimiento del M . tuberculosis no se produce probablemente jamás en la leche en las condiciones habituales, en razón de la lentitud de su multiplicación y de la exigencia de una temperatura bien definida. La acidez retrasa y luego detiene el crecimiento; también puede destruirgradualmenteciertosgérmenes.El Salmonellatyphi no resiste habitualmente los medios ácidos, pero pueden aparecer cepas más tolerantes. En general, la acción destructora de la acidez es lenta. La persistencia de gérmenes patógenos en los productos lácteos puede ser superior al plazo normal de su puesta a la venta para el consumidor,especialmenteeselcasodelacrema,mantequilla,y quesosfrescosyde pasta blanda. Las salmonelas sobreviven varios meses en la crema y en la mantequilla; en una crema sembrada por S. typhi y luego congeladaa ”200, se encontraron gérmenes vivos después de dos años y medio. La persistenciadelbacilotuberculosoenlosproductosqueno han sido calentados, es muy larga; la fermentación láctica y el desarrollode los mohoshabituales de losquesosnotienen una acción destructoraneta. Un Camembertfabricado con la leche infectada contieneaún BK vivos despuésde tres meses. En lafabricaciónde los quesosde pasta cocida, el calentamientode la cuajadaauna temperatura de 53 a 560 durante 30 a 40 minutos es insuficiente para destruirtotalmente el BK; perounamaduracióndevarios meses ( 4 a 6) acabaladestrucción. Por este motivo,losquesos del tipo Gruyere y Emmental no contienen BK cuando se comercializan. El “complemento de saneamiento’’ que resulta de la maduración hasidodestacadopor los investigadoresalemanesdel Instituto de Kiel; el calentamiento de la leche en las condiciones menos severas que las de la pasterización clásica, permitiría obtener quesos de pasta blanda exentos de gérmenes patógenos, sin cambiar mucho la calidad comercial habitual de los productos así obtenidos. Esta observación no se aplica a los quesos frescos, para los que la pasterización clásica debe exigirse rigurosamente. Estudiosmásrecienteshechosporinvestigadoresfranceses sobre un quesode pastablanda(género“carré de l’Est”), dieron los siguientesresultados: 1) La mayoría de los gérmenes patógenos inoculados a antesdecuajar,pasan a lacuajada,ylaeliminaciónpor suero es mínima.

la leche el lacto-

2) En el caso de los estafilococos, colibacilos y salmonelas, el grado de acidificación tieneunpapel importante. Cuando el pH alcanza 4,6-4,8 alprincipiodelafabricación(acidificaciónnormal), los gérmenes no se multiplican;alcabodealgunosdías los colibacilos y las salmonelas desaparecen completamente; por el contrario, los estafilococos sobreviven en pequeño número al final de la maduración. Cuando el pHno desciende pordebajode 5 (acidificación insuficiente), el númerodegérmenesquedainalterado o incluso aumentadurante lamaduración.Porlotantolosquesos“madurados” son peligrosos.

PROBLEMAS H ICIÉNICOS

329

3) En el casodelos BK ybrucellas, el gradodeacidificación no tiene influencia; el número de gérmenes va disminuyendo, pero el saneamiento no es jamás completo al final de la maduración. Otros estudios realizados sobre el queso azul han confirmado el papelpreponderantedelaacidificación Iáctica. Elefecto de saneamiento depende del proceso de fabricación; por este hecho la extrapolación de los resultados referentes a un tipo de queso, a otro tipo no está justificada.

VI. A)

- METODOS PREVENTIVOS

Enfermedadesdelganado

y controlveterinario

Nos hemos referido anteriormente a la lucha contra la tuberculosis bovina. Las medidas generales oficiales deberían conducir a la erradicacióndelasenfermedadesdelganadoquetienentranscendencia sobre la calidad higiénica de la leche. Ya. se trate de tuberculosis, brucelosis u otras enfermedades, el método racional compren& las etapas siguientes: 1) Descubrimiento de losanimalescontaminados por examen del conjunto del ganado(examenclínico, examen bacteriológicode la leche, tuberculinización en el caso de la tuberculosis). 2) Marcado, aislamiento y tratamiento hasta la cura controlada; si las probabilidades de cura son pocas o nulas, es indispensable el sacrificio de todos los animales infectados. 3) Control de los movimientos del ganado en las regiones donde se está llevandoacabounacampañade erradkación. 4) Persistencia del controlsanitarioparadescubrirlasrecontaminaciones.

B) Control

sanitario delpersonal

Este esunode los puntosdelicadosdelsistemapreventivo. El examen frecuente del conjuntodelaspersonasquemanipulan la leche o los utensilios, es difícil de realizar y caro. El paso del estado de salud verdadera al estado de portador de gérmenes puede ser muy rápido.Se conocen ejemplosdecontaminación masiva dela leche por personas tuberculosas o que padecían enfer:medades producidas pos estreptococos, que ignoraban la gravedad de su estado. C)

Higienede

los locales y delmaterial

Hemos visto en el capítulo X lasposibilidadesmúltiplesde contaminación por esta vía; dedicaremos el capítulo XVI a las condiciones de producción y recogida de la leche. La contaminación por el medioexteriorparece ser la más fácil de eliminarporlaobser-

330


vancia escrupulosa y continua de las reglas de limpieza y asepsia, pero la disciplina que esto exige parece difícil de adquirir en determinados medios. VII. - LA LECHE CRUDA PARA EL CONSUMO HUMANO Una cuestión de importancia capital, en relación con la sanidad pública, se plantea aúnennuestros díasendeterminadospaíses; se trata de saber si la aplicacih de métodos preventivos puede suministrar a la población una leche cruda de calidad higiénica irreprochable. Para muchos especialistas, la respuesta es negativa; noes posible garantizar la calidad higiénica de la leche sin la aplicación de un tratamiento térmico apropiado. En la práctica, el control veterinario y el control médico no pueden ejercerse de tal manera que se eliminen todas las posibilidades de contaminación de la leche por bacterias patógenas. La distribuciónde leche “higienizada”mediante caCUADRO 45

Control bacteriológicode

una leche cruda (1) Número de muestras

I)

1)

E)

Flora total: Menosde 10.000 De 10 a 50.000 De 50 a 100.000 De100 a 500.000 Másde 600.000

gérmenesjc. c. gérmenes/c.c. gérmeneslc.c. gérmenesjc. c. gérmeneslc. c.

............ ............ ............

............ ............

Bacterias coliformes: Menosde 1 por c. c. ........................... Menosde 10 por c. c. ........................... De 10 a 100 por c. c. ........................ De 100 a 500 porc. c. ........................ De 500 a 1.000 por c. c. ........................ Más de 1.000 por c. c. ........................ Bacterias coliformes % de la flora total: Menos de 8,5 % .................................... De 0,5 a 1 O h ....................................... De 1 a S Oh ....................................... Másde 5 YO (2) ....................................

7 21

7 4 1

O 2

8 16

3 11

%

17,s 52,s

17,5 10 2s

0 5 20

40 7s 27,s

10 11

25 28

15 4

10

37

2 meses. Let e crudaen(1) Cuarentaexámenesdistribuidosen vasadaenrecipientesde cartón parafina o. (Según J RICHARD y

J. AUCLAIR.) (2) Estas cuatro muestrasdelechetienensolamenteuna tal comprendida entre 20 y 30.000 gérmeneslc. c.

flora to-

33 1

PROBLEMAS HICIÉNICOS

lentamiento es general en casi todos los países desarrollados; solamente en Suiza seabastecentodavíalasciudades con leche cruda;pero las condiciones de producciónydistribuciónson completamente especiales. Sin embargo, debe hacerse constar que la leche cruda goza aún del favor de una pa.rte nodespreciablede la clientelafrancesa. En Francia está permitida la venta de leche cruda para el consumo humano, pero suje:d a una serie de disposiciones legales (en especial el decreto del 21 de mayo de 1955). La tuberculosis se vigila en particular; los locales debendesinfectarseregularmente;la leche nodebe manipularse en el establo; debe conservarse a una temperatura inferior a 150y no debe reducir el azul de metileno en menos de 3 horas (prueba de la reductasa). La legislación francesaestablece dos tipos de explotaciones: 1. “Establos patentados“, sometidossolamenteauncontrol terinario(decreto del 29 de setiembre de1935); sunúmero aumento.

2. “Establos oficialmentecontrolados”,quesonobjeto control médico del personal y de un control veterinario de males (ley de 2 de julio de 1935); son raros aún.

veva en de un los ani-

Los prefectosestánautorizadosparadar las normasqueprecisen. las condiciones de obtención y de calidad de las leches crudas, lascualespuedenvendersea un preciolibremente decidido. Un ejemplolosuministrala disposición del Prefectode Ille-et-Vilaine ( 5 junio 1959), que fija normas bastantes riguros,as: menos de 100.000 gérmenes por C.C., ausencia de bacterias coliformes en 0,l C.C., tiempo de reducción del azul demetilenosuperiora 4 ‘/z h. (de mayo a octubre) y 5 Y2 h. (de noviembrea abril). En la prácticaparece difícil laobtenciónregularde leche que satisfagalasnormasprecedentes,sobretodo en lo que se refiere a lasbacteriascoliformes. A esterespecto el cuadro 45 presenta,de forma resumida, los resultados de un año de control ba,cteriológico deuna leche cruda, producida en una explota.ción modernadela región parisina, y se ve que todas las muestras contenían bacterias coliformes (más de lOO/c.c. en los 3/4 de las leches examinadas). Se observatambiénquelaproporciónmás elevada debacterias coliformes, en la flora total (más de 5 % ) corresponde a leches relativamente pobres en gérmenes. Nota. - Las normas de calidad de la leche cruda se encuentran a.ctualmente en estudio por las Comisiones oficiales francesas. VIII. - NECESIDADDELSANEAMIENTO’DE LA LECHE MEDIANTE U N TRATAMIENTOAPROPIADO Aun admitiendo la posibilidad de obtener una leche cruda pura y sa.naen los establos controlados, debe tenerse en cuenta que este tipo de leche nopuede cubrir,generalmente, más queunamínima

332


parte de las necesidades de los consumidores. Por otra parte, es lógico no hacer distinciones, en cuanto a calidad, entre la leche de consumo y la destinada a diversas transformaciones, ya que ambas se destinan a la alimentación. En los últimos 60 años se ha manifestado una evolución considerable de los núcleos de población en lo que respecta a las necesidades sociales y a las condiciones económicas: - La población de las ciudades se incrementa continuamente y las zonas de producción están cada vez más alejadas de los grandes centrosdeconsumo. - Las exigencias del consumidor,aleccionado por la propaganda, son cada vez más grandes en cuanto a la calidad de la leche; la reglamentación es asimismo cada día más severa. - La necesidad de aumentar el consumo a causa del exceso de producción, implica la presentación de productos lácteos de calidad elevada y regular.

La centralización de la leche tiene como consecuencia la mezcla de productosdebuenacalidad con productosmediocres;perolos grandes volúmenesde leche sonpotencialmente peligrosos. Nohay en la actualidad ninguna duda de que el tratamiento de la leche para destruir los gérmenes patógenos y la mayor parte de la flora banal es una necesidad social y económica; sin este tratamiento las autoridadessanitariasestaríandesarmadasparamantenerlasaludpública a un nivel satisfactorio, así como para asegurar la distribución de la leche en los grandes centros y para obtener productos derivados de buena calidad. El señuelo del “producto natural ”oculta realidades que es muy peligroso ignorar. Un alimento como la leche, es una sustancia viva; trasla recogida eindependientemente del control de losbiocatalizadores, puede evolucionar de una manera anárquica, por lo que es necesarioestabilizarla y sanearla.Encuestasrecienteshan demostrado que numerososconsumidoresignoran los datos del problema alimenticio y no ven más que los aspectos sentimentales (retorno al naturalismo,defensacontralatécnica,etc.);esportantonecesario educarlossituando el problemaen su verdaderolugar.

IX. - CRITICA DE LOS METODOSDESANEAMIENTO

Desde el punto de vista teórico pueden estudiarse diversos procedimientos para higienizar laleche,fundadosenla acción de los agentesquímicos y físicos, teniendo en cuentalaspropiedadesde los gruposmicrobianosquepueden encontrarseen la leche. En primer lugar, es necesario resaltar el hecho de que ningún procedimiento permite, en la actualidad, alcanzar lo que puede considerarse comola solución ideal: 1) Destruccióndelatotalidadde

los microorganismos.

PROBLEMAS H IGIÉNICOS

2) Inactivacióndetodaslasenzimas. 3) Conservación integraldetodaslaspropiedades originales de la leche.

333 y cualidades

La destruccióndetodos los gérmenes y esporas, es decirla esteriZizacidn, es desde luego posible,lomismoquelainactivación de las enzimas; pero para lograrlo es necesario utilizar medios enérgicos y, porestarazón,laterceracondiciónnopuedesatisfacerse. Las importantes modificaciones que experimenta la leche sometida a la esterilización total condujeron a la investigación de procedimientosmenosenérgicosqueaseguraranladestruccióndelos gérmenes peligrosos, pero dejando subsistir las esporas y una parte de la flora banal.Tales procedimientos constituyen la pasterización. Sehanpreconizado y ensayadonumerososmétodos de saneamiento, pero todos han levantado vivas controversias. Cada uno tiene sus ventajaseinconveinentes, y para undeterminadonúmerode ellos aún pocoestudiados, los inconvenientesparecen ser mayores que las ventajas. Estos inconvenientes pueden ser de tres tipos: a) Acción bactericidademasiadoselectivaeincompleta;importantes grupos de microorganismos escapan a la destrucción. b ) Efectossecundariosnotables,traducidos porunareducción del valor alimenticio de la leche. c) Efectosperjudicialesdebidosaresiduos o alaapariciónde sustancias tóxicas. LOS métodos químicos basados en la adici6n de sustancias bactericidas o antibióticas a la leche, han sido rechazados de una manera generalportodosloshigienistas. En efecto, vienen asustituirun peligro por otro, sin embargo l a cuestión vuelve a considerarse en la actualidadenloqueserefiereaunadelasdrogasmásantiguas utilizadas: el agua oxigenada. Los residuos de esta sustancia pueden eliminarse enteramente por la adición de catalasa. No se trata, desde luego, de sanear la leche de consumo por este procedimiento; en la práctica se utiliza en EE. UU. para la leche de quesería; volveremos a insistir en este problema en el capítulo XXI. LOS métodos físicos tienen más aceptación. La energía necesaria para la destrucción de las bacterias puede tener diferentes orígenes: calor, irradiación y ondas ultrasónicas. La destruccióndelasbacteriaspor los ultrasonidos es lenta y siempreincompleta;algunasespecies son especialmenteresistentes. Este procedimiento ha sido poco estudiado en el caso de la leche. La irradiación permite lograr la esterilización, pero precisa aplicar una fuerte energía irradiante; como consecuencia, se produce la aparición de anomalías debidas a los efectos secundarios que hemos estudiadoenelcapítulo IX. Con dosismediasdeenergíapuede obtenerse una pasterización. La utilización de radiaciones ionizantes para el tratamiento de los alimentos se encuentra todavía en estado de investigación, ya se trate de rayos catódicos o de radiaciones beta y gammadelosradioisotopos. Todavía es pre.maturoafirmar que este seaelmétodo del porvenirdestinadoa sustituira todos 10s

334

CIENCIA DE LA LECHE

demás, o bien unmétodocomplementario de saneamiento, válido en casos particulares. Por el contrario, se tiene una mayor experiencia conlos rayos ultravioletas,quedesgraciadamenteno son aptos para el tratamiento de un líquido opaco como la leche que,por otra parte, contiene sustancias bioquímicas sensibles a la irradiación; la principal prevención de los higienistas contra la irradiación ultravioleta, es el enriquecimientoincontrolado de esteroles a.ctivos (capítulo VIII). En el actualestado de cosas unpuntoesevidente: ningún método ha sido. tan seria y profundamente estudiado como el tratamiento de la leche y productos lácteos por el calor;ningunose conoce mejor desde el punto de vista de sus efectos bactericidas y de sus efectossecundariossobre el medio. Una larga experiencia pesa decisivamente cuando se trata de emitir un juicio sobre los diferentes métodosde higienización. Por otra parte, el perfeccionamiento continuo de los métodos de calentamiento hace que se tienda hacia una mayor eficacia de la acción bactericida con un efecto “traumatizante” cada vez menor sobre el producto tratado. En los párrafos siguientes consideraremos el aspecto higiknico de los tratamientos térmicos. En la cuarta parte (cap. XIX) estudiaremos los aspectosprácticos de los métodoscitadosanteriormente. X. - PRINCIPIOS DE LA PASTERIZACION Las históricas experiencias de Pasteur, que en 1863 demostraron que el calentamiento del vino alrededor de 60” permitía destruir los gérmenesresponsables de susalteraciones, sin modificarmucho el producto,constituyen el fundamento del método de saneamiento portratamientotérmicomoderado, al queestá ligado el nombre de este sabio: la pasterización. Más tarde se aplicó a di\;ersos productos alimenticios. Las condiciones de pasterización deben definirse para cada producto segúnla composición de la microflora y 1a.s propiedades del medio. La definición incluye necesariamente dos valores: a ) la temperatura que debe alcanzarse, b ) la duración de la exposición a esta temperatura. Dado quese busca limitar al máximo losriesgos de modificación del producto tratado, se tenderá a la aplicación de temperaturas lo más bajas posible duranteun tiempotambién lo m & corto posible, teniendoencuentalas condiciones de destrucción de los gérmenes peligrosos más resistentes y de un margen de seguridad. En el caso de la leche, la pasterización persigue una doble finalidad: 1 ) Destrucción de todos los gérmenes patógenos para el hombre; este es el puntode vista higiénico. 2) Reducción de la fiorabanal al nivello m k bajo posible, conel fin de mejorar la “calidad de conservación”; este esel punto de vista económico y comercial, que tiene ca.si tanta importancia como el primero. Los principalesdatosreferentes a los efectos del calentamiento de la leche en la zona de las temperaturas preconizadas para la pasterización, se detallan enel cuadro 46. La figura 48 da una represen-


C

.o .o

m

.* .>

u

rd G

.I

O

335

336

LA CIENCIA DE

LECHE

tación gráfica, segím los principios expuestos en el capítulo IX, del curso del estudio de los efectos térmicos. La recta de en medio (en trazos) define lasnormas recomendables para conseguirunapasterización eficaz. Se ve que, en estas condiciones, el aspecto físico no se modifica en lo que se refiere a la “capa de crema” (factor “atractivo” para numerosos consumidores), y que existe un margen de seguridad suficiente para la destrucción del B.K. El bacilo tuberculoso es el germen patógeno más resistente entre los que pueden encontrarse en la leche; lasbrucelasysalmonelas sedestruyenmásfácilmente. Sehanrealizadonumerosostrabajos sobre este asunto, después de los antiguos de NORTHy PARKen 1927 (en EE. VU.) hasta los de N ~ V OyTLAFONT en 1958 (en Francia): todos dieron resultados concordantes. Lo mismo ocurre con los numerosos estudiossobre Coxiella bumeti, que es el virus más resistente de los que pueden encontrarse en la leche. Por lo tanto, puede afirmarse hoy día con certeza que la pasterización, según normas fijas, destruye completamente los gérmenes peligrosos para el hombre.Estasnormascorrespondena dos puntos del diagrama (fig. 48): 1O0

Zonade 30

pasterizaci6n

baja (L.T.L.T.)

10

10

5 T

8 l

c

3

.S

E ’

\

c

9

4

0.3

Zona de pasterizaci6n

0.9

alta (H.T.S.T,)

55

60 (69)

65

70 (79)

75’

TEMPERATURAS

Figura 48. - Diagrama d e la pasterización (Según A. C. DAHLBERC)

PROBLEMAS HIGIfiNICOS

337

1) 620 durante 30 minutos; estas son las condiciones de la “pasterización baja”, (designada también con las iniciales L.T.L.T.); en otro tiempo muy difundida en EE. UU.; posteriormente se elevó la temperatura a 630. 2) 720 durante 15 segundos; estasson 1a.s condiciones de la “pasterizaciónalta” (H.T.S.T.), que ha reemplazado gradualmente a la anterior. Existe también un sistemadepasterización relámpago (“flash pasteurization”), que consiste en disponer la leche en capa muy fina y elevar rápidamentelatemperaturahastala elegida, sin mantenimiento a esta temperatura, que debe ser como mínimo de 75”. En Francia sepracticageneralmenteuna“sobrepasterización“ a 800 y aún más, con una “retención” que puede llegar a 2 minutos; o bien se practica una doble pasterización. Este tratamiento enérgico está en principio destinado a lograr el segundofin. de la pasterización: la reducción de la flora banal en las leches que en muchos casos son de calidad mediocre en estado crudo. Sin embargo, debe considerarse quelainterpretacióndela eficacia deltratamientotérmicopuede falsearse por una recontaminación en el curso de las operaciones que siguen a este tratamiento. Un importantedescubrimiento hapermitidolograr uncontrol eficaz y conveniente de la pasterización: se refiere a la fosfatasa alcalina, queesligeramentemásresistenteala acción del calorque el B.K. Una leche fosfatasa negativa es señal de queha sido correctamente pasterizada. La antigua prueba de la peroxiclasa presenta menos interés; las condiciones de la destrucción de esta. enzima están muy alejadas de las correspondientes al B.K. Tras el calentamiento,la leche pasterizadacontieneaúnbacteriastermorresistentes y esporas.Seha dicho quelaflora láctica residual es más pura que la de la leche cruda, y está constituida sobre todo por estreptococos (thermophilus, bovis, durans). Estos gérmenes influyen sobre la duración de la conservación de la leche pasterizada, portanto,no deben encontrarsepresentesengrannúmero,aunque, por otra parte, se oponen al desarrollo de las esporas. N o todas las leches sirven para pasterizar. Es necesario insistir sobre el hecho de que este procedimiento no transforma una leche cruda malaenunabuena leche pasterizada; no es,portanto,un método que pueda corregir la negligencia de los productores o recogedores. La pasterización es tanto más eficaz cuantomáspobre en gérmenesesla leche tratada. Las leches muy fuertemente contaminadas son de difícil pasterización; para que estén conformes con los reglamentos es necesario calentarlas a mayor temperatura. Por otro lado, es posible que las leches muy contaminadas contengan sustancias tóxicas procedentes de la proliferación de ciertos gérmenes que hemos citadomás arriba. La pasterización sólo garantizauna leche sana y de conservación razonab!e, cuando no interviene recontaminación alguna tras el tratamiento térmico y s i se conserva a temperatura relativamente baja: loo o menos.

338


Enaparatosmodernosy a las temperaturasindicadasanteriormente, la pasterización al abrigo del aire, no afecta a la composición de la leche. Las proteínas no se modifican, y las vitaminasse conservan casi totalmente. Disposiciones legales:

En Francia se consideran del 21 de mayo de 1955):

dos tipos de leche pasterizada (decreto

1) “Leche pasterizada”, distribuida a granel (bidones, cisternas). No debe contener por C.C. más de 200.000 gérmenes microbianos vivos.

2 ) “Leche pasterizadaenvasada”, distribuida en recipientes cerrados de un litro o fracción de litro, no debe contener más de 30.000 gérmenes por C.C. y debe presentar una reacción negativa a la investigación de bacterias indológenas en 1 C.C. Esta leche es la ímica que puede venderse en los grandes núcleos de población. Las condiciones límites son: 1) calentamientoinstantaneoa 2 ) calentamiento a 630 durante por lo menos 30 minutos.

95O;

XI. - PRINCIPIOS DE LA ESTERILIZACION La esterilización significa ladestrucción totalde los gérmenes, patógenos o no, y de las esporas. Puede obtenerse a diferentes temperaturaspor encima de los 1000, siendoladuración del calentamiento tanto más corta cuantomás eleva.da es la temperatura. Estudiando los efectos del tratamiento térmico (cap. I X ) hemos señalado un punto importante: la pendiente de la recta de la esterilización es más fuerte que la de las rectas que representan las modificaciones. Para valores elevados de temperatura puede encontrarse en una zona donde las modificaciones dela leche noaparecen.Por tanto, interesa tratax laleche a alta temperatura durante un corto tiempo; es lo que se realiza en el método denominado de ultra alta temperatura. Método clásico. - Se calienta la leche a 118-120”durante algunos minutos en botellasherméticamente cerradas. Laelevación y el descenso de latemperatura son progresivos y lentos.Este tratamiento es insuficiente para asegurar una esterilización total cuando la leche está fuertemente contaminada por esporas. Para obtener la destruccióncompleta de las esporas,es necesario procedera este tratamiento mediante un aparato de ultra alta temperatura antes del embotellado. La leche esterilizadaobtenidapor este procedimiento tienen frecuentemente propiedades organolépticas más o menos modificadas, en lo que se refiere a color y sabor. Laleche destinadaala esterilización debe sera6n de mejor calidad quelasometidaa lapa.sterización,ya que eltratamiento tkrmico es más intenso.


339

Método U.H.T. - (aUltra-HighTemperature,,).Permiteobtener leche es’terilizada sin mayores modificaciones que la leche pasterizada, en lo que se refiere a las propiedades bioquímicas y organolépticas. La esterilización se obtiene entre los 130 y 150° durante 1 a 5 segundos. Este tratamiento tan rápido no es posible más que en flujo continuo, por mezcla de la leche con vapor sobrecalentado; la elevación y descenso de la temperatura es instantáneo. A la salida del aparato debe envasarse asépticamente la leche; la operación es técnicamente posible con envases de cartón o botes metálicos, pero el precio de venta es elevado; actualmenteseencuentraenestudio el envasado aséptico en botellas de vidrio y en recipientes de plistico. Estemodernométodo de tratamientode laleche tienegrandes ventajas;perocomocontrapartidatiene los inconvenientes que hemos mencionado anteriormente. Por una parte, no asegura, una activación irreversible de la fosfatasa; en poco tiempo la, prueba se vuelve positiva, como en la leche cruda, a menos que se mantenga la leche a menos de IOo o a más de 50°, lo que no es práctico; sin embargo, no es trata más que de un inconveniente menor, sin importancia excepto cuandose utilice paraproducir una leche destinadaa la venta con la denominación “pasterizada”. Por otraparte, la estabilidad de la leche tratada a ultra alta temperatura es menor que l a de la leche esterilizadapor el método clásico; lagelificación o floculación del producto puede producirse trasun período de tiempovariable, un mes o más. En el capítulo IX hemos señalado la causa probable de esta lenta desestabilización, es decir, la formaciónincompleta y reversible del complejo productor de las micelas entrela caseína x y laP-lactoglobulina; pero no es imposible la reactivación de una enzima proteolítica (caso dela fosfatasa). Tras una conservación de varios meses después de la esterilización a ultra alta temperatura se ha podidoobservar,sobre todo en el caso de la leche concentrada, modificaciones lentas en la parte protídica; la fracción que precipita a pH 4,6 (caseína -t proteínas solubles desnaturalizadas) disminuye continuamente, el contenido de caseína decrece y, por el contrario, el contenido de sustanciasnitrogenadas no proteicasaumenta.El diagra.ma electroforético se mociifica. En la leche esterilizada al autoclave, nose observan estas modificaciones en el curso de la conservación. XII.

- EBULLICION DE LA LECHE

La presencia de contaminaciones secundarias y la creencia de la ineficacia de la pasterización, en lo queserefiere a los gérmenes patógenos, ha llevado a aconsejar la ebullición doméstica de la leche. Esta práctica no está exenta de inconvenientes; provoca una destrucción de los gérmenes más acusada que la pasterización, de modo que solamente subsisten las esporas de Bacillus y Clostridia (algunas especies tienen esporas frágiles, que experimentanunadestrucción importante hacia los 1000). El calentamiento entre 98-1OOo tiene, por lo tanto, un efecto selectivo sobre los gérmenes esporulados; además

340


activa la germinación de las esporas de ciertas especies, como el B. subtilis. A1guna.s muestrasde leche sealterantanto másrápidamente cuanto más tiempo han hervido. A una temperatura media de 2 4 O , la descendencia de 100 esporas de B. cereus puede llegar a 10.000.000 de gérmenesenundía.Estosgérmenessonproteolíticosyalteran la leche; otros producen toxinas (el Clostridium perfringens es bastante frecuente). Por tanto, es peligroso conservar la leche hervida a temperaturaque desciendelentamente hacia la de ambiente. A 15O o menos, no existe prácticamenteproliferación, como demuestran los valores siguientes, que son los promedios de numerosos ensayos. CUADRO 47 la lechehervida

Desarrollodebacteriasesporuladasen

Número de esporas tras laebullición

consemación Temperaturadedela

24 22

15” 18”

18

24“

(Según M. PLOMMET)

leche

Número de gérmenes después de 24 horas 37 20.000

5.500.000

(Números por C.C. leche) de

Aparte el peligro expuesto más arriba, es preciso mencionar las modificaciones queexperimentalalechecalentada al airelibre: destrucciónimportantedelasvitaminas,formación del sabora COcid0 y formación de la “capa” de la leche (esta “capa” contiene proteínas y grasa). Las personas que rechazan la ”capa“ formada sobre la leche hervida, guardada 24 horas, pierden el 60% de la grasa y el 5% de los prótidos de la leche original. La práctica de efectuar dos calentamientos es costosa y penosa. Algunos autoresaconsejan cocer la leche por lo menos 5minutos tras la primera espuma, pretendiendo que la leche “sube” a 900; esto es falso, la leche comienza a hervir a los 980 formando espuma (a la presión normal). La pasterización, cuyo principioseha expuestoanteriormente, es un medio de higienización de la leche perfectamente comprobado; lascontroversias que sesuscitaronhacealgunosaños,referentesa la eficacia de la pasterización como medio profiláctico, no tienen un fundamentoserio. La ebullición de la leche pasterizada en el domicilio del consumidor no es recomendable más que para niños pequeños, alimentados con biberón, y debehacerseutilizandounmaterial especial, que permita el enfriamiento rápido tras la ebullición. Estos niños deben recibiruna leche no solamenteexenta de gérmenespatógenos, sino también de la mayor parte de la flora banal. Además, la ebullición


34 1

modifica ventajosamente la naturaleza del coágulo que se formará en el estómago delos niños, haciéndolo menos compactoy más digestible. Paralasotrascategoríasdeconsumidores,laebullicióndela leche pasterizada es inútil y lleva consigo numerosos inconvenientes. Muchos consumidores que beben leche fesca o pasterizada por placer, no beberían la leche hervida. Se puede estar seguro de qbe un “país de leche hervida” no será nunca un país gran consumidor de leche.

CUARTAPARTE

* *

9:

PRODUCCION DE LECHE

". .

CAPITULO XV

FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA PRODUCCION Y COMPOSICION DE L.A LECHE I. - Factores de variación. 11. - Evolución de la producción y composición de laleche durante el ciclo de la lactación. 111. - El calostro. IV. - Influencia de la alimentación. V. - Influencia de los factores climáticos. VI. - Influencia del ordeño. VII. Factoresgenéticos. La selección. VIII. - Consecuenciadelasvariacionesde la composición y producción de la leche.

-

I.

- FACTORES DE

VARIACION

La cantidad de leche producida y su composición, presentan variaciones importantes en función de numerosos factores. Estas variaciones deben conocerse, pues interesan tanto a los técnicos como a los nutrólogos. No todas las leches tienen las mismas aptitudes para su transformación en queso o mantequilla ni tampoco el mismo valor nutritivo. Los principales factores de variación son:

- Factores tación.

fisiológicos; evolución durante el ciclo de la lac-

- Factores alimenticios; influencia del nivel energético y de la composición de la ración; acciones específicas de algunos alimentos. - Factores climáticos; estación, temperatura.

346

CIENCIA DE LA LECHE

- Factores genéticos; variaciones raciales e individuales; herencia de los componentes; efecto de la selección. - Factoreszootécnicosdiversos;especia.lmentelaforma de ordeño. La consecuenciadetalcomplejidad es que la influenciapropia de cada uno de estos factores es difícil de separar de las restantes. Las experienciasdebenllevarse con muchocuidado, con elfinde evitar las interferencias que conducen a interpretaciones erróneas. Uno de los aspectos más sorprendentes de la producción lechera enla va.ca estárepresentadoporlasfluctuacionesdiarias,quese manifiestan aún cuandotodaslascondicionesaparecenconstantes. No sesabetodavíasiexisteunafluctuaciónrealen la secreción o si se trata de un reflejo de varias de las causas que estudiamos en este capítulo,en particular delascondicionesclimáticas y de la forma de ordeño. Esta fluctuación se refiere, sobre todo, al contenido en materia grasa;lasdiferencias entre díassucesivos son del 7 al 8%, pero también pueden variar del 5 al 20% (por ejemplo 30 y 313 g/I y 30 y 36 g/l). En Io queserefierealacantidaddelecheproducida,las diferenciasdiariasson muy pequeñas,del 5 al 6% como promedio (extremas 3-12%); paralasmaterias nitrogenadas y lalactosason muchomásreducidas,alrededor del 2,5%, es decirunavariación tres veces menor que la de la materia grasa (según R. JARRIGE). Estas fluctuacionesnoparecen estar ligadas entre sí; enparticular,elcontenidoenmateriagrasa y la cantidaddelechevarían independientemente una de otra en las explotaciones normales, y los coeficientes de correlación son muy pequeños y no significativos. Una consecuenciadeestasfluctuaciones es laincertidumbre referente al valor de las muestras de comparación en la investigación de los fraudes, especialmente en lo que se refiere a1 desnatado.

11. - EVOLUCIONDE LA PRODUCCION Y COMPOSICION DE LA LECHE DURANTE EL CICLODELACTACION Hemos citado en el capítulo I1 la influencia dominante del factor fisiológico sobrelaproducciónycomposiciónde la leche, enuna explotaciónnormal y con animalescorrectamentealimentados. La producción diaria de la leche y de sus principales componentes:lactosa,materiagrasa,materiasnitrogenadastotales y caseína, no evolucionan de la misma manera en el curso de la lactación. La figura 49 presentadostiposdecurvasdeproduccióndelechede una vaca joven; en las primeras lactaciones la curva es plana. La curva B corresponde a la producción de una vaca en la 5.a ó 6.a lactación; tras el máximoquesesitúaenelsegundomesdespuésdel parto, hay un decrecimiento acentuado de la producción (alrededor de un 10% por mes). La nueva gestación tiene un efecto de reducción que se hace sentir netamente al 5.0 mes siguiente a la fecundación, o sea

PRODUCCIdN Y COMPOSICI6N LA DE

347

LECHE

al 8.0 mes después del parto para el ciclo anual regular. La fase de decrecimiento ha sido la mejor estudiada, y se han propuesto diversas expresionesmatemáticas, porejemplo l a parábolade Poly. Las característicasdelascurvasdeproducción y composición de la leche (nivel, pendiente y posiciones de máximo y mínimo) siguen, en general, la marcha indicada; no obstante, algunos factores pueden modificarlas, como la edad, los individuos y las condiciones externas, principalmente la alimentación. 30

efecto de lagestaci6n

I 3

+

5

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9

0

1

díasl (305 días)

-

gesracibn 1280

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7

período

de

lactación

7

f

I meses,

P

Figura 49.- Curvas de Iactacidn

Algunas vacas presentan una producción máxima entre el primer y el tercer mes, seguida de una caída rápida (curvas del tipo B en lafigura 49). En cambio, otras mantienenuniformementesuproducciónalolargodelalactación(curvas del tipo A); sediceque estas vacas “sostienen su leche”. Este último tipo es el más interesante económicamente; pero no es totalmente cierto que se trate de un carácter individual,pues la persistenciadelasecreciónláctea parece estar muy influida por las condiciones del medio; ello permite, de hecho, controlar el estado de nutrición de la vaca. En las vacas bienalimentadas y bienordeñadas,noexisteundescensobrusco despuésdela máxima producción. En lo que se refiere a la producción de los principales componentes de la leche, el cuadro 48 presenta los datos concernientes al primer mes de lactación. Mientras es preciso un determinado tiempo tras el parto (25 a 20 días) para que el animal se encuentre en plena capacidad de producción de leche y lactosa, la producción de materias nitrogenadastotalesalcanzainmeditamente su valor máximo. Para la caseína y. las materias grasas, el máximo se alcanza hacia el 10.0 día de la lactación. La curva de producción de lactosa es similar a la de la producción de leche; por el contrario, las curvas de producción de materias nitrogenadas y grasas son muy diferentes.

348


Enconsecuencia,laconcentracióndeestosdosúltimos componentes en la leche decrece rápidamente durante el primer mes (fig. 50); luego seencuentraeltrazodelaspequeñascantidades, cuya longitud y posiciónsonvariables. La curvadelasconcentraciones se remonta en seguida regularmente, ya que la producción de la leche

Figura 50. -Evolución de

la composición de la leche en el curso de la lactación

disminuye más rápidamente que la producción de materias nitrogenadas y grasas. Por lo tanto, la leche se enriquece al final de la lactación;esteenriquecimientoes muy acusadoa partir del 5.O mesde iniciarseaquélla. La curvadelasconcentracionesenlactosa evoluciona de manera muy diferente; tras una subida rápida en el curso del primer mes, se vuelve sensiblemente horizontal. La alimentacih, y másespecialmente el nivel delos aportes energéticos y de nitrógeno influyen sobre la evolución de la composición de la leche en el curso del ciclo de lactación, pero puede haber interferencias con otras causas de variación, en particular conlos factoresclimáticos. Por ejemplo, paralas vacasqueparenenseptiembre, el mínimo del contenido de materia grasa desaparece pronto y para las vacas que lo hacen en mayo, se alarga más de tres meses. El ciclodelalactación no sereproducedemanerainvariable durante toda la vidadelanimal. La produccióndelecheaumenta hasta la 5." lactación, y a continuación se mantiene o decrece lentamente según los individuos;tras el 11 año suele observarseun brusco descenso. .O

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PRODUCCIdN Y COMPOSICIdN DE LA LECHE

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349

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350


En general, la leche se empobrece progresivamenteen el curso de lactaciones sucesivas, y con más intensidad a partir de la 5." 6 6.a lactación. 111. - EL CALOSTRO Inmediatamentedespués del parto la mama segrega un líquido cuya composición asícomo su aspectodifierenmucho de los de la leche (cuadro 49). Esta secreción semodificarápidamente y, en general, hacia el quinto día, presenta ya las propiedades de la leche. El primer calostro se caracteriza por un contenido muy elevado de proteínas solubles y de sal. Hemos visto anteriormente que la inmunoglobulina es mu;J abundante, y que tiene importancia en la transmisión de la inmunidad. El calostro se coagula duranteel calentamiento, pero no por acción del cuajo. Es un líquidoamarillo viscoso, de reacción ácidaquecontiene numerosas células.Lalegislación francesaprohibe la venta de la leche de vaca antes del 7.0 día después del parto. IV. - INFLUENCIA DE LA ALIMENTACION A)

Nivel alimenticio (energía y materiasnitrogetzadas)

El ayuno y la reducción brusca y temporal del aporte alimenticio provocan un descenso repentino de la cantidad de leche y un aumento de su extracto seco. Por ejemplo, no dando más que la ración de sostenimiento a vacas alimentadasanteriormenteconarreglo a SUS necesidades, endosdíaslacantidadde leche sereduce en 6 kg (17-11) y el contenido de grasa aumenta. un 7% (47-54).La grasa se vuelve muchomásinsaturada debido alaumentode la proporción de ácido oleico. La subalimentación general lleva consigo una disminución de la cantidadde leche y un adelgazamiento del animal,que utiliza las reservascorporales para la secreción dela leche. El contenidoen materia grasa solamente disminuye si hay una reducción simultánea de los aportes energéticos y nitrogenados. La curvade lactación se modifica profundamente. La sobrealimentación provoca un aumento de la producción de leche, m& importante para las vacas de elevada potencialidad, pero la composición dela leche varía poco. Haciendo variar el aporte alimenticio de un nivel inferior a uno superior a las necesidades de la vaca, no semodificasistemáticamente el contenido de materia grasa y de lactosa; por el contrario, se determina un aumento contínuo, pero limitado, del contenido de proteínas y extracto seco. Una experiencia danesa clásica demuestra que forzando las vacas allímitede su apetito,aumentado los cuidados y ordeñando cuatro veces al día, puede duplicarse la producciónde leche (de 4.500 a 10.000 kg por lactación),mientras que el contenidoenmateria grasa vana poco (37 a 39%0).

P R O D U C C I ~ N Y C O M P O S I C I ~ N DE LA LECHE

351

La opinión, muy extendida, de que la leche se empobrece con la subalimentación o seenriquece con una alimentación excesiva, es falsa si se piensa que de esta manera se puede hacer variar de forma importante la composición de la leche. Esta variación se comprueba, encierta medida, paralasmaterias nitrogenadas cuyo porcentaje es muy sensible al aporte alimenticio, pero con variaciones depoca amplitud. B ) Composición de la ración 1. Proporción y naturalezadelosalimenrosglucídicos

La mayor parte de la ración está Constituida por glúcidos (celulosa, almidón y azúcares); la naturaleza y las proporciones de estos glúcidos tienenunaparticipación importanteenlasíntesis de las materias grasas. Hemos visto queestasíntesismamaria dependeengran parte de la presencia en la sangre de ácidos grasos volátiles. Estos ácidos proceden de la fermentación de las materias glucídicas en el rumen; normalmente se forman ácidos acéticos y propiónico en la relación de 3 a 1. La fermentación normal depende, no solamente de la cantidad de glúcidos enlaración,sinotambién de su estado físico; se necesita también una determinada proporción de celulosa en estado grosero: heno, paja. El heno molido yla paja cortada no tienenel mismo efecto que los productos brutos. La insuficiencia, o ausencia, de heno o de paja en los regímenes compuestos de vegetales verdes tiernos y concentrados, provocan descenso del contenido en grasa. Estos regímenes favorecen las fermentaciones anormales y la producción de ácido acéticodisminuye;lasfermentacioneslácticasybutíricas son más activas y mantienenun pH muy bajoqueinhibe lafermentación acética.El aportedeacetato de sodiorestableceelcontenidode materia grasa al nivel normal, mientras que no tiene efecto con una alimentación correcta. La naturaleza de los henos y ensilados no tienen ninguna influenciaespecialsiconservan la buena calidad.

2. Contenido d e laraciónenmateria

grasa

No parece tener influencia sobre la composición de la leche. Contrariamente a la opiniónextendida, no puedeenriquecersela leche enmateriasgrasasaumentandolaproporción de grasa digestible. Muchos trabajos han dado resultados contradictorios, pero las condiciones en que se realizaron son discutibles: pocos animales, regímenes no isocalóricos, falta de distinciónde acciones específicas,etc. La materia grasa de la ración no participa en la síntesis de la materia grasa de la leche más que a lo sumo en un 25 5%; lo que explica la falta de efecto del aumento de la materia grasa en la ración.

352


La riqueza de los “turtós” en grasa no influye sobre el porcentaje graso de la leche, a condición de que la ración aporte el mínimo de grasa exigida por el animal (350 a 400 g por vaca).

3. Contenidoenmateriasnitrogenadas. Un aporte excesivo de materias nitrogenadas no modifica el contenido en proteínas de la leche; sin embargo, puede aumentar la proporción de nitrógeno no proteico (urea, etc.). En algunas experiencias, un aporte muyinsuficientesólologródisminuirligeramente este contenido, pero en otras no se confirmó esta observación. 4.

Contenidodevitaminas.

Hemos señalado en los capítulos V y VI11 la gran influencia del régimen alimenticiosobrela composición vitamínica dela leche en loqueserefierealasvitaminasliposolubles A, D y E. En lo que concierne a la vitamina A, añadamos que el ensilaje no retiene más que el 40 %, como término medio, del caroteno original de la planta, y el heno solamente el 5 %. Se han preconizado diversos aditivos a las raciones para mejorar el poder vitamínico de la leche: aceite de hígado de pescado, cáscara de cacao y levaduras irradiadas (para la vitamina D). Cj

Acciones específicas de algunos a l i e n t o s

1. “Salida al pasto”.

Cuando es precoz y brusca, provoca un descenso del contenido de materia grasa que puede ser importante por lasrazones anteriormentz expuestas. Se trata de unaccidentefrecuente peropasajero,que muchas veces no llega a apreciarse y que puede evitarse mediante un pase progresivo, además de dar heno y paja antes del pasto diario. El efecto estimulante de la hierba se pone de manifiesto por su riqueza. en glúcidos y sustancias de acción hormonal; el contenido en materias grasa.s, lejosdedisminuir,aumenta portérmino medio en un 10 %, lo mismo puede decirse de la cantidad de leche y del contenido en materias nitrogenadas (8-10 %). Se trata en este caso de una acción específica de la hierba. La calidad de la hierba (composición botánica) tiene influencia sobre la producción lechera y sobre el contenido en materias grasas. Recientes experiencias han demostrado que estos dos valores varían ensentidoinverso, según lanaturaleza del pasto. La leche es más ricaengrasacuandolas vacas han consumidohierbaabase de dáctilo y alfalfa;unefectocontrarioseobserva con otras hierbas (“raygrass”, fetuca, fleo y trébol blanco).

2. Henos y ensilados. Numerosos ensayos comparativos realizados con henos diferentes en cuanto a su origen, estado de desarrollo, recogida y conservación,

PRODUCCIóN Y COMPOSICI6N DE LA L E C H E

353

no han revelado ninguna acción específica sobre la composición de la leche. Por el contrario, los ensayos con ensilados han revelado ligeras variaciones del contenido en materiasgrasas,positivas o negativas. 3. Otros alimentos. La cantidad de remolacha en la ración no tiene acción sensible cuando esta ración es equilibrada. Por el contrario, cuando la remolacha se añade a la ración normal, puede determinar un ligero aumento del contenidoenproteínas. Las patatas parecentenerinfluencia sobre el contenido en materias grasas, aumentándolo si se distribuyen crudas y disminuyéndolo ligeramente si se cuecen. Los "turtós"de palmisteycopra,así como los granosdesoja aumentan regularmente el contenido en materias grasas; el cacahuete, lino, algodón y colza no tienen efecto. Algunos aceites provocan una elevación del contenido en materia grasa; otros, sobre todo las grasas fuertemente insaturadas, como el aceite de hígado de bacalao, provocan una disminución; si se hidrogena el aceite (pasando el índice de yodo de 160 a 70), desaparece el efecto depresivo.

Nota. - Hemos visto en el capítulo VI la influencia de la alimentación sobre las propiedades de la materia grasa, en relación con el porcentaje de ácidos insaturados. El"aguado" en el organismo del animal no parece posible. En cambio, una alimentación muy acuosa con subproductos industriales (orujo de cerveza, trozos de remolacha) puede provocar un desequilibrio en la ración y un descenso de la producci6n.

V. - INFLUENCIADE

LOS FACTORESCLIMATICOS

A) La estación ejerce un efecto que se traduce por una modificación delascurvasdelactación. Puede observarseen un rebaño importante con pastos bien distribuidos a lo largo del año. La riqueza de la leche en materia grasa y extracto seco desengrasad0 es mínima a la mitad del verano y máxima al final del otoño; la cantidadde leche varíade forma inversa. Esta evolución se comprueba en todos los países,independientementedela alimentaciór). El retorno al establopuede frenar el aumento en octubre y noviembre. Algunas variacionesdenaturalezaalimenticiapueden tomar la forma de variaciones estacionarias, por ejemplo: alimentación defectuosa al final de la estabulación, influencia de la salida repentina al pasto, influencia de la sequía de verano, etcétera. Sin embargo, enlo que se refiere a la materia grasa, elmínimo de verano y el máximo de invierno son independientes del régimen alimenticio.

B) La temperatura es probablementeunadelascausasdelas variacionestemporales. Los estudios en cámaraacondicionada

de-

354

CIENCIA DE LA LECHE

muestran que la cantidad de leche producida disminuye, y el contenido en grasas aumenta de la forma siguiente:

a ) Rápidamente, cuando la temperatura se eleva por encima de los 2’70, puescausaunasubalimentaciónporpérdidadeapetito. A 400, la producción desciende un 20 % de su valor medio a 100.

b) Progresivamente,cuandola bajo de

5O.

temperatura disminuye por deLa influencia de la temperatura es pequeña entre 5 y 20°.

c ) La iluminación tiene una influencia evidente sobre la producción de leche, pero los resultados publicados son algo discordantes. Según trabajos rusos, las vacas mantenidas en la oscuridad hasta el mediodía tienen una producción invariable y un contenido de materia grasamásbajo; el alumbrado eléctrico nocturno parece aumentar el contenido en materia grasa de la leche de la mañana. d ) Lascondicionesmeteorológicas, comolapresiónatmosférica, origen de las masas de aire, parecen influir sobre el contenido en materia grasa, pero este hecho no se ha confirmado.

VI. - INFLUENCIADEL ORDER0

El contenido en materia grasa de la leche se eleva en el curso del ordeño, desde 15 g/1 al. principio hasta 100 g/1 al final. La leche de un ordeño incompleto corresponde a una leche parcialmente descremada. Por el contrario, el extractosecodesengrasadodisminuye,perose trata de un efecto matemático; si se eleva la materia grasa, el E.S.D. varía muy poco. El ordeño completo es también necesario para el mantenimiento de una buena producción. Tras un ordeño incompleto, la leche que queda en la mamatieneunefectoinhibidorsobrelasecreción. Es precisohacer constarque laextraccióndelalechenunca estotal enlapráctica. Una inyección deoxitocina permiteextraer todavía un volumen de leche que representa del 10 al 20 % del volumen obtenido en el curso de un ordeño normal de la vaca. La leche residual puede explicar en parte las fluctuaciones diarias del contenido en materia grasa de la leche que se han señalado anteriormente. Sin ordeño existe retención de la leche, la cual se modifica rápidamentecomoconsecuenciade la reabsorciónde los componentes principales (camino inverso a la síntesis). A continuación puede tener lugar una reducción duradera de la capacidad de producción de la mama, así como la secreción de la leche modificada. Por otro lado, la retención favorece la infección de la glándula. El intervalo entre los ordeños tiene una influencia bien conocida. A un intervalolargocorresponde una mayorproduccióndeleche, que es menos riza en materia grasa; por el contrario, la leche es más

PRODUCCIóN Y COMPOSICIóN LA DE

LECHE

355

rica y menos abundante tras un intervalo corto. La leche de la mañana es, en general, un poco más pobre en materia grasa si el intervalo nocturno es muy largo; pero parece que el mismo hecho puede producirsecuandolosintervalosson iguales entre dosordeñosdiarios (tal vez como consecuencia de la oscuridad). Practicando el ordeñoaintervalosde 14 horasnocturnasy 10 horas diurnas, el contenido en materia grasa de la leche del ordeño de la tarde puede ser superior en 10 a 15 g/1 a la leche de la mañana. Sin embargo, la producción de materia grasa por ordeño puede ser la misma. El contenido en E.S.D. varía poco y en sentido inverso. Hasta cierto punto, la producción de leche depende del número de ordeños efectuados, puesto que el ordeño tiene un efecto estimulante sobre la producción. Por razones económicas, se realizan generalmente dos ordeños diarios.

VII. - FACTORES GENETICOS. - LA SELECCION ( 1 ) A ) Los individuos

Entre vacas de una mismarazasometidas a las mismas condiciones de medio y alimentación, pueden existir diferencias significativas y reproducibles, en cuantoa l a composikión dela leche. Las mismas observaciones pueden hacerse en lo que se refiere a la cantidad de leche producida. Es interesante conocer la variabilidad de los principales componentesde la leche, ya sea con miras al estudio de la selección del ganado o para determinar las consecuencias prácticas, económicas y también jurídicas de esas variaciones. A continuación se citan los datos más importantes para el estudio delasvariacionesindividuales,independientemente del númerode animales y de las condiciones del medio y de la alimentación.

- Valor medio y valoresextremos;ladiferenciaentreestos dos últimos representa la amplitud de las variaciones. - Diferencia tipo (o desviación standard); da una medida de la dispersióndelosresultadosentornoalamedia; el 68 % de los resultados se encuentran a un lado u otro de la media t la diferencia tipo. -Coeficiente de variación o diferencia tipo por 100 de la media, permite comparar la variabilidad de diferentes componentes. El cuadro 50 resume los resultados de largos estudios referentes a las grandes razas europeas. (1) Este tema se trata elementalmente, sin entrar en detalles de los aspectos pertenecientes al dominio dela zootecnia.

356


CUADRO 50 en unu misma ruzu (Promedios para una lactación completa)

Variacionesindividuales

d.t.:desviación tipica; C.V.:coeficiente de variación en tados por P. A~JRIOL y R. JARRIGE.!

?TI.

(Valores ci-

Pueden admitirse como promedio del coeficiente de las variaciu. nes individuales, los siguier,tes valores:

- producción de leche . 12 a 20 o/o - materias grasas . . 8,2 96 - proteínas . . 6%

- lactosa . . . - extracto seco de-

sengrasado y saIes . . . .

4 Oh

304

Elelementomás variable es, con mucho,lacantidadde leche producida. Para una producción media por lactación de 4.000 1 con un coeficiente de variación del 20 ?AI, la diferencia tipo es de I S00 1. Entre los componentesmayores de la leche, la materia grasa es la que presenta las variaciones más considerables.

Nota. - Estas variaciones individuales se refierena animales sometidos a las mismas condiciones, y son aún más acusadas cuando seconsideran pobla,ciones importantesdeanimalesrepartidosen rebañosybajo condiciones quepueden variar sensiblemente de un lugar a otro, ya que en este caso interviene el efecto de los factores del medio. B ) Relación materias grasas/materias nitrogenadas

Existe una relacihn significativa entre estos dos componentes, enlas producciones individuales; pero el coeficiente de relación es relativamente ba.jo, del orden de + 0,5; lo que equivale a decir que alrededor del 75 % de la variación del contenido en proteínas es independiente de la del contenido en materia grasa. A nivel de una sola lactación no puede preverse el contenido de proteínas de la leche partiendo del contenido medio de materias grasas. Peroconsiderandouna población importante,puedeestimarse que el contenido de las proteínas aumenta como promedio 0,4 cuando el contenido de las materias grasas aumenta una unidad.

PRODUCCIóN Y COMPOSICIóN DE LA LECHE

357

Un estudio realizado en 235 vacas montbeliavdes (P. AURIOL)dio una relaciónde materiasnitrogenadasfmateriasgrasas igual a 0,87 como término medio; pero para la mayor parte de los animales es bastmte variable (de 0,75 a 1). A un valordado del contenido en materias grasas corresponden valores del contenido en materias nitrogenadas que pueden variar de 5 a 6 puntos (en %). Es preciso observar que el 4 % delas vacas presentanunarelaciónsuperiora 1; es decir que su leche contiene más materias nitrogenadas que materias grasas. Por lo tanto, parece ser insuficiente la determinación del contenido en materia grasa con miras a una seleccitjn que tenga como fin el enriquecimiento de la leche en materias nii.rogenadas, o la determinación del precio de la leche con arreglo a s~ composición. C) Las razas

Existen diferencias importantes en las aptitudeslecheras (producción y composición delaleche)delas vacas pertenecientesa diferentes razas. EnFranciahayunasquincerazasparaun efectivo de 9 millones. Se observa la regresión regular de ciertas razas y el desarrollo constmte de otras, lo que conducirii a la disminución del número de razas explotadas para la producción de leche. Corrientemente se dice que cuanto mayor es la producción, menor es la riqueza de la leche en materia grasa y proteínas. La selección prolongadadisminuye el valorde esta regla, quenoesmásque aproximada. Por ejemplo, en Holanda, la raza pía negra, gran productora, no daba en 1907 más que 31,6 %O de materia grasa, como término medio; en 1954, y en la misma región, daba ce.rca del 40 %O. Sin embargo, las razaspequeñasproductoras(menosde 2.000 kg de leche comopromedio anual)dan contenidosde materiagrasa elevados (bretona, píanegra 43 %O, jersey 49 oho), mientrasquelasgrandes productoras (3 a 4.000 kglaño) dan de 35 a 40 %o. Es difícil darencifras las aptitudes lecherasdelasdiferentes razas, ya que el control lechero no suele realizarse más que sobre una pequeñaproporciónde vacas. Elcuadro 51 presenta los resultados más significativos de las razas francesas. La.s diferencias entre razas,tales como resultandeestudios de conjunto, son muy importantes en lo que se refiere a la materia grasa (del 34 al 64 %) y a las proteínas (del 28,5 al 41,s %), constituyen un factor que predispone en favor del determinism0 genético de estos caracteres, sobre todo cuando se obselrva entre razas explotadas en las mismas condiciones (centros de investigación). Un punto importante, a nivel de las razas, es la existencia de una estrecha y positiva relación entre el contenido en materia grasa y el de proteínas (coeficiente “r” cercano a 0,90).

Nota. - La distinción entre “razas ma.ntequeras” y “razas queseras” carece de fundamento.

358

LA CIENCIA DE

LECHE

En ciertas regiones, la existencia de razas de aptitudes mediocres plantea el problema de las leches con un contenido en materia grasa muy bajo (30 960 y menos), inferior a muchas disposiciones legales o a ciertas exigencias industriales CUADRO 51

APTITUDESLECHERASDELASRAZASFRANCESAS segtin los resultados delControl lechero de 1959 (1) Raza

Normanda ............ Frisona francesa ... Montbéliarde ........ Manchada del Este. Parda de los Alpes. Flamenca .............. Salers ................... Abondance ............ Parthenaise .......... Jersey .................. Bretona (Pía negra)

%ímero de resultados 64.876 59.201 12.733 4.600 4.158 3.734 3.106 1.697 1 S34 883 , 430

%

leche

de grasa

kg de materia grasa

3.215 3.704 3.930 3.455 3.389 3.710 2.610 3.718 2.561 2.276 1.962

39,9 35,3 36,4 37,4 36 36,2 36,l 36,7 45 48,9 42,8

128,3 130,8 143,l 129,3 122,3 134,3 94,3 136,6 1133 111,3 84,O

kg de

D ) Selección. - Inseminación

Se admiten los siguientes coeficientes de herencia: - materia nitrogenada y materiagrasa . . . - producción de leche . . . . . . . .

0,4 - 0,5 0,2 - 0,3

La herenciaesconsiderable en el caso de los doscomponentes de la leche estudiados, lo que permite la selección individual (o masiva) según los resultados del control lechero. Por el contrario,la herenciaapenassedeja sentir en la producción. En consecuencia, puede mejorarse eficazmente la composición de la leche por la selección, pero en lo que se refiere a la mejora de la producción, es más eficaz actuarsobre los factoresexternos, especialmente la alimentación. En los estudios relativos a la selección, se utiliza actualmente la prueba de la descendencia o progeny test, que consiste en la selección del reproductor según las aptitudes de sus hijos; es por lo tanto un método difícil, pero puede dar resultados positivos. Los reproductores interesantes se reúnen en centros de inseminación artificial. La inseminaciónartificial permitela difusión del semen de los toros de alta selección; elrendimientode los machos es elevado (una sola eyaculación puede servir para inseminar un gran número de

PRODUCCIdN Y COMPOSICIdN LA DE

359

LECHE

vacas),loquehaceposiblelasupresióndelosreproductores mediocres. La selección permite la mejora constante de las aptitudes lecheras: los progresos en los métodos de cría contribuyen también a esta mejora, sobre todo en lo que se refiere a la producción de leche. Los resultados obtenidos en el centro de inseminación de Charmoy, dan un ejemplo de las posibilidades de mejora para dos grandes razas, en una región que no se consideraba “privilegiada” (cuadro 52). Cuando la selección se orienta hacia un solo carácter, se observan mejoras variables en lo que se refiere a los otros caracteres, pero en algunos casos puede haber un empeoramiento; por ejemplo, el logro deunarazadealtaproducciónlecherapuedeprovocar el descenso dealgunoscomponentesdela leche, segúnocurrióenalgunas regionesdelaGranBretaña,endondesecalcularon los siguientes valores de promedio: 1920 - Contenidoenmateriasgrasas: 373. Extractosecodesengrasado: 89 1950 - Contenidoenmateriasgrasas:353.Extracto seco desengrasado: 865. CUADRO 52

Resultados del Centro de Charmoy (1)

1

T

Normanda

Frisona

..

Contenido de grasa ~~

1953 1955 1957

37,7 37,8 38,5

2.600 2.870 3.100 165

34,9 153 34,3

114 127 3.975 141 I

3.440 3.740

142 I

I

(1) Antesde 1946, la gran mayoría de las vacas de esa región (Yonne, Loiret) no producían más que 1.700 kg/aAo, con un 37 %o de materia grasa.

(Según D. LESSEURy col.) En los últimos decenios, los esfuerzos de selección se centraron sobre todo en lo referente a la materia grasa, cuya mejora ha repercutido ligeramente en los otros componentes. Actualmente, en lo que se refiere a la leche de consumo y a la de quesería, la preocupación gira en torno al contenido de proteínas: pero si la selección se realiza únicamente sobre este carácter, se provoca un aumento del contenido en materia grasa mayor que el de la proteína. Se ha llegado, por lo tanto, a una selección de los reproductores en función de la relación proteínaslmateria grasa.

E) El control lechero es un instrumento de selección y de mejora general, que tiene por objeto determinar la producción de una vaca

360

LA CIENCIA DE

LECHE

lechera durante el período completo de lactación y de la manera más precisa posible. El control de la producción y el control del contenido en materia grasa exigen por lo menos un examen por mes, que consiste en la pesada de la leche de los ordeños de un día y en la determinación de la materia grasa de la leche por el método Gerber. El control del contenido en materia nitrogenada puede realizarse menos frecuentemente (cada dos meses), ya que las variaciones son menos pronunciadas que para los dos datos precedentes. El control realizado por el mismoganadero es poco eficazpor carecer de términos de comparación, y los resultados no se toman en consideración fuera de,la explotación. Existen numerosas asociaciones y sindicatos de control lechero. En a.lgunos países, el control lechero está aún poco desarrollado, porejemplo,enFranciaapenasse controla el 5 % de las vacas (Holanda, 65 96; Dinamarca, 60 %; Alemania federal, 35 %; etc.). Los siguientes valores muestran los progresosque pueden derivarse del control lechero (cuadro 53). Se obtuvieron en Baviera, donde un“ejército”de 900 controladores y 2.400 tomadores de muestras aseguran la buena marcha de este control. CUADRO 53 Progvesos conseguidos con el control lechero en Buvieru

(promediosanualesen

1960) 1

I

Número

de vacas

controladas: Vacas

1)

- inscritasen

el librogenealógico ................................. - no inscritasen el libroge-

I I

~

I

4.045

nealógico .......................... 1 3.343 2 ) Vacas no inscritas . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.965

i

1 I

I 165 130

~

I

-

1 I

1

130.000 415.000

1.000.000

~

VIL - CONSECUENCIASDELASVARIACIONESDE LA COMPOSICION Y PRODUCCIONDE LA LECHE

361

PRODUCCI~NY COMPOSICI~NDE LA L E C H E

- Principio de la, lactación hacia el segundo y tercer mes.

- Salida repentina al pasto. - Ordeño de la mama tras largo intervab nocturno.

- Ración pobre en celulosa bajo una forma grosera. B ) Variaciones estacionales en las leches de mezcla

Estas variacionestienengranimportanciaenlapráctica,sobre todo para los transformadores de leche, y son especialmente acusadas cuandolospartossedistribuyendesigualmentealolargodelaño, debido a que la influencia del ciclo de la lacta.ci6n acentúa los efectos estacionales. Esto es lo que ocurre, en general, en las regiones monCUADRO 54 Variacionesestacionalesde

las lechesde

una quesería (1)

Valoresextremos Mínimo (mes) Máximo (mes) Producción de queso (kg por quincena) 1953-1954 .............. 1954-1955 ..............

Leche recibida (kg porquincena) 1953-1954 .............. 1954-1955 ..............

1.548 ( X I I ) 1.450 ( X I )

18.321 ( X I ) 16.916 ( X I )

Máximo de amplitud (en Oh del promedio)

3.581 ( V ) 3.370 ( V I I )

84,4 79,7

41.046 ( V ) 39.795 (VII)

80,6 81,l

Materia grasa (% de leche) 1953-1954 .............. 1954-1955 ..............

33,9 32,6

111) 11)

402 (x) 39,7 ( X )

17,7 19,9

Materia nitrogenada (%O de leche) 1953-1954 .............. 1954-1955 ..............

29,5 29,7

111) 111)

34,4 ( X ) 342 ( X )

15.3 13,6

Calcio ( 9 6 0 de leche) 1953-1954 .............. 1954-1955 ..............

1,13 (111) 1,13 (1)

1,24 (:X) 1,23 (X)

9,o 83

8,36 (111) 8,38 (111)

9,51 (‘[X) 9,61 (:X)

13,O 13,9

Rendimiento (kg dequesopor 100 kg deleche) 1953-1954 .............. 1954-1955 ..............

(1) Queseríadel Jura, quefabrica el quesotipo“Comté”. (Según P. AURIQL y G. MOCQUOT)

362

LA CIENCIA DE

LECHE

tañosas productoras de queso, donde los partos se producen frecuentemente al final del invierno. El cuadro 54 ofrece un ejemplo de tales variaciones: puede verse que en esa región, la producción es muy estacional. El aporte de leche tiene su mínimo en otoño, y su máximo de mayo ajunio según la intensidaddelaslluvias; la amplituddelasvariacionesesconsiderable:enveranoseobtiene 2,3 veces más leche que en noviembre. La producción quesera presenta variaciones comparables a las de la producción lechera, a pesar de las variaciones en la composición; en efecto, el rendimiento quesero varía relativamente poco. Elperíodo de mayor producción quesera va de mayo a septiembre. La riquezadela leche y el rendimientoquesero alcanzan su máximo en otoño; el mínimo se encuentra en marzo. El contenido en calcio varía poco en comparación con el de la grasa.

.. .

,

CAPITULO XVI

CONDICIONES DE LA PRODUCCION. ORDEÑO I. - Producción de leche de buena calidad. 11. - El animal. Higiene. Alimentación. 111. - El establo clásico. IV. - Especialización de la explotación, Estabulación libre. Sala de ordeño. V. - El ordefio. Observacionesgenerales. VI. - Ordeño mecdnico. VII. - Ordefio colectivo.

I. - PRODUCCION DE LECHE DE BUENA A)

CALIDAD

Composición

No se ha establecido una “composición normal” para la leche de vaca. Solamente se mencionan algunas anomalías de composición en diversos reglamentos y con frecuencia de una manera imprecisa. La calidad de l a leche, en lo que se refiere a su composición, puede estudiarsedesde dos puntosde vista: 1. La leche es un alimento para el hombre y para el ternero. Debe ser suficientemente rica en principios nutritivos, de los cuales se considcrauna Puente principal:lactosa, lípidos, fosfhtidos, prótidos, rosrato decal,\,itaminas ( A y B1 principalmente), etc. No debe contcner sustancias t6sicas o perjudiciales, eiirninadas por l a mama (insecticidas,antibióticos, etc.). No debepresentar color n i sabor anormales. No se le puede afiadir sustancia alguna conel f i n d e enriqueceria o conscrvarla.

364


Desdeel punto de vista cuantitativo algunas legisla,ciones, como lafrancesa, sólo mencionan actualmente el contenidoenmateria grasa(lechedeconsumo unificada a 34 g/l); pero, es posible que, en el futuro, se fijen límites mínimos para el contenido de los otros componentes, en particular de las proteínas. En Inglaterra, el mínimo legal para el E.S.D. es de 8,5 ?h.

2. L a leche es una materia prima para la industria láctea. Según la transformación a l a que se destine, debe presentar una composición conveniente; por ejemplo: - Leche rica en materia grasa para mantequería o para la fabricación de quesos grasos. - Leche rica en caseína con buena aptitud para l a coagulación por el cuajo, para quesería. - Leche rica en extracto seco y sin acidez desarrollada, para su concentración y desecación. A nivel de la “calidadbioquímica” interesa principalmente l a elección de la raza y l a selección de los individuos. Sinembargo, tienen influencia la a.limentacibn y los cuidados dados a los animales así como la recogida de la leche.

B ) Calidad bacteriológica 1. Desdcel punto de vista higie‘nico, la leche debe ser sana, es decir, no contener los gkmlenespatógenos mencionados anteriormente.

2. Desdeel puntode vista técnico, debetenerunamicroflora banal lo másreducida posible, sobretodo en lo que se refiere a los grupos de gkrmenes que muestmn una actividad acusada en las condiciones habituales: acidificantes, productores de gas y de sustancias viscosas, proteoliticos, ets. La aptitud de la Ieclze para la conservacidtz es muy importante desde el punto de vista tkcniso. y depende, ante todo, del número de gkrmenes que contiene. A este nivel las condiciones de la producción tienen una importancia capital. Los principios expuestos en l a primera parte nos han ififormado sobre las fuentes de contaminacibn, sobre la proliferación de los gérmenes en la leche y sobre las consecuencias de esta proliferación. Existendos medios paraproducir leche de buena calidad bacteriológica: 1.” Cuidados en la recogida (son objeto de este capítulo). 2.O Reducción del desarrollode los gCrmenes presentes en la leche, sobre todo mediante refrigeración (capítulo XVII).

La importancia respectiva de estos medios es, con frecuencia, mal apreciada. La calidad depende ante todo de los cuidados de l a recogida, perono debensubestimarselas posibilidades de la refrigeraci6n.

CONDICIONES DE L A PRODUCCI6N. O:RDEÑO

365

La necesidad de suministrar una leche de buena calidad es absoluta,tantosisetratadelecheparael consurno humano como de leche destinada a una transformación. En el primer caso, puede hablarse de un deber (salud pública, mortalidad infantil), pero en los dos casos está en juego el interés del productor y del transformador. Una leche de buena calidad es más fácil de “trabajar” y da un mejor rendimiento, razón por lo que puede pagarse más cara al productor. La finalidad del pago de 1~ leche con arreglo a la calidad, que se estudiaráen el capítuloXVIII, es favorecerlaproduccióndeleche de buena d i d a d .

11. - EL ANIMAL A ) Higiene La vaca debe disfrutar de buena salud y, sobre todo, tener una mama sana. La mama sana no aporta más que un pequeño número de gérmenes, que además tienen poca actividad en la leche. El interés de la investigación de las mamitis subclínicas es grande, no solamente en lo que se refiere a la calidad de la leche, sino también en lo que concierne a la capacidad de producción de los animales. Cuando éstos presentan signos demalasaluddebensepar,arseinmediatamente del resto. Las vacasdebenlimpiarseregularmente. La higienecorporal, sobre la que no parecería necesario insistir, por su evidente necesidad, se olvida con muchafrecuencia.En lo referente a los cuidadosde la recogida, el uso de la almohaza y del cepillo se olvida casi siempre. La vida en el pasto y la estabulación libre favorece la limpieza del animal.

B ) Alimentacióndelavacalechera Se ha visto en el capítulo anterior la influencia de la naturaleza de los alimentos sobre la producción de leche. Enla elección de los alimentos,esprecisotenerencuenta, ademásdesuvalor forrajero y digestibilidad,lasposiblesrepercusiones sobre la composición y propiedades de la ]!eche. Ninguna forma desuministrodeforrajeestanfavorableparalaproducciónde leche de calidad como el pasto. El problema de la alimentación de las vacas lecheras se sale de los límitesdeestaobra.Sinembargo,podemos resaltar elhecho de que muchas vacas están subalimentadas en las primeras semanas de la lactación. En efecto, como lo muestran los datos del cuadro 48 (capítulo XV), el máximo de producción representa un valor calórico elevado (13.800 calorías); lo que corresponde a unas 6 unidades forrajeras.Estoquieredecirquelasnecesidadesenergéticas son dobles tras el parto, en una época en que el apetito de la vaca es limitado. Estasubalimentaciónprovocaundescensode la producciónque persistirá durante la lactación. Por otra parte, :seha, señalado en el

366


capítulo VI1 la importancia de las necesidades minerales (P, Ca); la hembraen lactacióntienefrecuentementecarencias,sobretodo de fósforo,de aquí el interésdeuncomplementomineral,quepueda aportar, además, oligoelementos y vitaminas. La leche capta fácilmente los olores de los vegetales, como labiadas y cruciferas (coles, nabos, etc.). Porlo tanto, es necesario eliminar los forrajes que puedan transmitir a, la leche sabores anormales. La leche de las vacas alimentadas con la “pulpa” de las azucareras tiene un sabor desagradable si su estado de conservación es malo. La prohibición del ensilado, en ciertas regiones deproduccióndequesos de pasta cocida, está motivada por su aporte de fermentos butíricos, que son los agentes de la hinchazón y putrefacción. C) Problemas de la cría de animales deleche

destinados a la producción

La elección de los animales buenos transformadores se hace según los siguientes criterios:

- Nivel de producción elevada, conbuenapersistencia cursode la lactación; - Leche rica, según las exigencias del utilizador; - Precocidad lechera; - Partos regulares; - Buen apetito (“vacas en el pasto”); - Adaptacibn al ordefio manual o mecánico.

en el

111. - EL ESTABLOCLASICO

La oscuridad, así co~xolas atmósferas calientes, cerradas, húmedas y amoniacales son pernici0sa.s; ponen a prueba la salud de los animales y favorecen el desarrollo de gdrmenes. La aireaciónsanea la atm6sfera y regula la temperatura. Las temperaturasmoderadas sonfavorables a la producciónlechera y retardan el desarrollomicrobiano ( 5 a 15”). La luz solar favorece la salud de los animales y el saneamiento del medio (acci6n bactericida), adem& de aumentar l a acti\.idad \-itaminica D de la leche. Todos los elementos que fa.\-orecen la limpieza de los animales y del local son igualmente favorables a la calidad higiknica de la leche. Pueden citarse los siguientes:

- Establoscortosque obligan a los animales a depositar sus deyecciones en un canal y que limitan sus desplazamientos; - Suelo elevado, establos en pendiente; - Separacibn de los animales nuevos en observaci6n, en locales anejos; - Preparación dc: los alimentos fuera del establo.

CONDICIONES DE LA PRODUCCI6N. OKDEÑO

367

El mantenimiento de los establos no debe limitarse a los pequeños trabajos diarios. En numerosas regiones lecheras existen actualmenteposibilidades de limpieza y desinfección anuales o bianuales, por un preciorelativamentemódico,gracias a los servicios creados por las organizaciones profesionales subvencionadas, dotadas de material adecuado en forma de unidades autónomas montadas sobre camionesconducidos poroperarios especializados. Elmétodomás simple consiste en pulverizar sobre todas las paredes (una vez vaciado y limpiado el establo por los medios habituales) una solución de un producto cuyacomposición seestablece con la idea de que cumpla las tres fina.lidades siguientes:

- Desinsectación (D.D.T.,H.C.H.,S.P.C., Dieldrin). - Desinfección (derivados de la oxiquinoleína, etc.). - Blanqueo (caolín, etc.). La lucha contra las moscas no es eficaz si 1-10 se realiza simultáneamente en toda la explotación, no solamente sobre el insecto perfecto,sinotambién sobresus huevos y larvas (tratamientode los estercoleros y del estiércol). La desinfección de los locales es obligatoria. cuando se compruebalaexistenciadeunaenfermedad infecto-contagiosa. Las disposiciones legales establecen la lista de estas enfermedades y de los productos desinfectantes admitidos.

IV. - ESPECIALIZACIONDE LA EXPLOTACION. ESTABULACION LIBRE. SALA DE ORDENO No debe perderse de vista la finalidad de laexplotacióndelas vacas lecheras:produciruna leche sana y decalidad, en las condiciones más económicas. El establo clásico de estabulacih cerrada se adapta mal a esta finalidad. Una solución más racional consiste en:

- Separacióndelespaciodestinadoacada vaca: estructura ligera y polivalente, ampliamente abierta en su orientación más favorable y cerca de un “área de ejercicio”. - Establecimiento de unasaladeordeño y de un local para lechería, a los que se dedicará la máxima atención. Estabulacih libre Este sistema es muy favorable para la salud y la limpieza de los animales y, como consecuencia, para la producción lechera. El cuadro 55 resume datos comparativossobre la estabulaciónlibre y la clásica.

s.


368

CUADRO S3 Sistemas d e estabulación y producción de leche Establo clásico

Estabulaciónlibre

Experiencias de Wisconsin durante 4 años (1)

Enfermedades g r a ves ...................... Manode obra . . . . . . . . Ración alimenticia ... Producción lechera (kg/vaca) ............. Precio de venta de l a leche standard (4 0% M.G.) ............ Temperaturamedia. Temperaturadelestercolero .............. Cama (kg/vaca/día). Aumento de peso durante seis meses ...

..

1O0

L4

1 81,6

1O0

102,5

13,25 ( = 100)

13,9 ( = 105)

100

+ 13"

97,s

+ 3

+ 145 3,5 kg (economía)

f 29"s S,6kg(exigencia)

5,9 kg

22,2 kg

Iefinitiva, inextensible, Flexibilidad lade intransformable instalación ......... Retirada d e 1 estiérDiariamente col ....................... PCrdidas de nitrógeno Calidad del estiércol. Estercolero y fosa de Obligatorios purln ................... Inútil Descornado ............ Ordeño ................... A mano o a máquina, difícildeorganizar racionalmente

Modificación y adaptaciónfáciles Cadados años Excelente (y abundante)

Pequeños o inexistentes A veces necesario A máquina, duración reducida, operación racional,elordeñadornose desplaza Producción de leche. Exige muchos cuidados, Enlasaladeordeño, dificultades para obte- posibilidad de obtener ner una perfecta calidad una leche irreprochable higiénica Superficie edificada 7 a 10 m' 3a4m' por cabeza ....... Precio construc. ,de 75 a 60 cion ..................... 100 (1) Dos lotes de 20 holandesas, clima crudo (extremas -30" (Según S. WITZEL.y según L. GOVIN)

en enero).

Sala de ordeíío

Es el órgano más importante del sistema. Bien concebida, permite Los animales aportan su leche cerca del mismo lugar donde luego se conserva, de tal modo que aquéllatiene un mímimodemanipulaciones. El suelo seráde

l a producción de leche de muy buena calidad.

CONDICIONES DE LA PRODUCCIóN. ORDEAO

369

baldosa o cemento, y el local debe poder limpiarse rápida y completamente. Los constructores proponen diversos modelos de establos construidos con tubo galvanizado, dispuestos en pa.ralelo,en tandem, en espiga, etc., que frecuentemente se sitúan en un plano más elevado que el del operador. Se dispone un punto de ordeño para cada dos plazas. La circulación de los animales, así como 121 trabajo del ordeño, están organizados racionalmente. Los animales no están atados y se habitúanrápidamente a presentarse en el mismo orden y sin vigi-

Figura 51.

-

Sala de ordeño e n espiga(Herringbone)

Estesistemapermiteordeñarrápidamenteungrannúmerode vacas; interesa para establos con gran número de animales. Los animales,unoalladode otro sinseparación y con la cabezahaciala pared, tienen las mamas al alcance de la mano del operador. Mientras se realiza el ordeño en la parte derecha se prepara la fila izquierda. Cuando el ordeño de la primera se termina, se quitan las pezoneras y se colocan directamente sobre la vaca correspondiente de la segunda fila. La leche fluye en gran cantidad y se centraliza directamente por el sistema aReleasers a la lechería de la granja, sin control individual. (ClichC AI.F.~LAV.\L)

310


lancia. Puede hacerse una distribución del alimento concentrado medianteunatolva,durante el ordeño. Las instalaciones de las salas de ordeño han sido objeto de perfeccionamientos continuos con el fin de lograr dos finalidades:

1. Organización racional del ordeño para rapidez de ejecución y economía de mano de obra.La instalación “en espiga” permite ordeñar hasta 100 vacas por hora con solo dos operarios (figura 51). 2 . Posibilidad de una limpieza rápida total y de la desinfección del material que se pone en contacto con la leche.

La lechería de la

granja

Comprende un sistema de refrigeración de la leche, instalación de aguacaliente y dispositivosde lavado y escurridodelmaterial. La lecheríanotienecomunicación con el establo, y depreferencia se orientará hacía el Norte.Elsuelo y los muros deben poder lavarse fácilmente.

V. - EL ORDENO.

- OBSERVACIONES GENERALES

Ya sea el ordeño manual o mecánico, deben observarse rigurosamente varias condiciones para responder a los siguientes fines:

1. Produciruna leche debuenacalidad. 2 . Favorecer la eyección de la leche. 3 . No lesionarlamama. Las figuras 5 2 y 53 esquematizanlas nociones esenciales referentes al ordeño, en sus aspectos fisiológicos. Las condiciones de un buen ordeño son:

1. Higiene: ordeñador con buenasalud,vestidolimpiamente, y con antebrazos y manos recién lavados; ordeñadora mecánica perfectamente limpia; local limpio, atmósfera sin polvo. 2 . Ambiente apacible,quietud. La vaca es un animal de temperamento calmoso; todo aquello que altera la tranquilidad puede provocar estímulos inhibidores de la eyección de la leche. 3. Masaje de la mama con un trapo húmedo; puede combinarse el lavado de la mama(trapo sumergido en una sohción clorada)con el masajeque favorece la secreción de laoxitocina. El masajedebe adaptarse al animal. Una preparación insuficiente de la mama tiene como consecuencia la detención del flujo inicial de la leche tras uno o dos minutos, y esnecesario un nuevo estímulo para obtener una segunda descarga de oxitocina. Debe evitarse la doble descarga, ya que reduce la eficacia del ordeño y aumenta su duración total. 4. Rapidez. La acción de la oxitocina es fugaz, de modo que el ordeño debe terminarse corno máximo en 5 minutos. Cuando el orde-

371

CONDICIONES DE LA PRODUCCI6N. OKDEÑO

ño es muy largo, la eficacia disminuye y la pezonera asciende a lo largo del pezón, lo que puede provocar traumatismos. 5. El ordeñodebeserindoloro; el vaquerodebeactuar suavemente, pues si la vaca sufre, tiene tendencia a retener la leche, No deben perderse de vistalas nociones expuestasen el capítulo XI11 EFICACIA DEL ORDER0

I (secretada por

Is

M1OEPITE;LIALES sensiblea a la oxitocins

DURACION de la acción

ESTIhlULOS INHIBIDORES (Miedos. modificaciones

mnmlrio

abundante

(aporte rápido de OXITOCINA) EYECCION DE LALECHE de l o s acinis y candiculos

Diámetro del orificio del

Regulación de

PEZON

la

MAQUINADE ‘ORDENAR

EVACUACIONDE

I

LA LECHE

ORDESO RAPID0

Figura 52

6.

Deben rechazarse los primeros chorros de leche.

7. El ordelio debe ser completo; esteresultado depende mucho de las condiciones anteriores. Recordemos que un ordeño incompleto provoca el “desnatado” de laleche y favorece la infección de la mama.

CIENCIA DE LA

372

LECHE

vasos sanguíneos --\

\

LOBULO

acinls (corte)

rnioeptteliales

\

\\

\IJ/

q,

cisterna (seno galactoforo)

i + "

haaa

e:

pulsador

t-"-

4.-

m

pezonera

colector de leche

LECHE

VI. - OKDEÑO MECANICO A ) Ventajas delordeño

mecánico

Desde el punto de vista de la calidad de l a leche o de l a salud del animal, los dos métodos de ordeíío, a mano o a mriquina, dan buenos

CONDICIONES DE LA PRODUCCI~N. ORDEÑO

373

resultados a condición de que por una parte el ordeñador sea competente y eficaz y por otra que la máquina esté bien regulada y perfectamente limpia. La máquina suple la escasez de personal y permite la mejora de la calidad higiénica de la leche, ya que tiene contactos muyreducidos con el medio ambiente, lo cuales muy importante en los establos mal dispuestos o poco cuidados. La máquinatieneinterés económico para las explotaciones medianas y grandes. La economía de mano de obra es sustancial; dado que cada vaquero puede atender al mismo tiempo dos o tres cubos de ordeño. Por otra parte, el ordeño a mano es penoso, sobre todo para lasmujeres.Enfin, el 1ava.do del pezón se hace másagustopor parte del personal que cuida la máquina que por el ordeñador, que debe distraerse de un trabajo para hacer otro. Puede existir un período de adaptación del animal a la máquina, durante el cual es necesario vigilar lamama y a veces “apurar” a mano. Perodespués deunciertotiempo, debe realizarse completa.mente el ordeño a máquina, salvo en casos particulares. En lo que se refiere a las ovejas, el “repaso” a mano es necesario.

B ) Principio delaordeñadoramecánica Pueden distinguirse cuatro tipos de ordeñadcras mecánicas: 1. Máquina desimple bomba de pistón.

efecto o de succión cortada, con una

2. Máquina de doble efecto: a) De válvulas, con una bomba de pistón. h ) De pulsador, con una bomba de paletas. c ) De pulsador electrónico, con una bomba de paletas.

La mayor parte de las ordeñadoras son dedoble efecto (figura 53); en principio, tienden a imitar la acción del ternero, haciendo sobre el pezón los efectos de la succión y del masaje. Cada pezón se introduce en una pezonera (o tetina) de goma que se conecta a.1 cubo de ordeño mediante un tubo, por el que pasa la leche. El cubo de ordeño está en conexión con la canalización de vacío. La pezonera está encerrada en una copa rígida; entre las dos pieza.s se encuentra unespacio anular sometido alternativamente a la presión atmosférica y al vacío producido por una bomba. En el primer caso, lapareddela pezonera seaplicasobre el pezón, lo quetienepor efecto la interrupción de la succión y de provocar una especie de masaje; en el segundo caso, cuando la depresión es igual en los dos lados de la pared de goma, el pezón está sometido a una succión y mana la leche. La alternanciadelapresiónyladepresiónenla pezonera se obtiene ya sea por el pulsador, especie de pequeño motor accionado por la depresión, ya sea por la unión directa de la pezonera a una bombadepistón. La frecuencia delaspulsacioneses regulable, lo mismo que el vacío de la ordeñadora; la bomba está provista de una

374


válvula decontrolque mantieneel vacío a un valor fijo,variable según los aparatos (alrededor de 35 cm de mercurio). Una depresión muy fuerte (40 cm o más) provoca un flujodeleche demasia.do rápido y el vacío se ejerce entonces en el interior del mismo pezón, lo que puede traer consecuencias graves. Las máquinas con pulsador permiten modificar la cadencia a w luntad. Se ha llamado “pulsador electrónico” a. un sistema que permite modificar fácilmentelarelacióndel tiempode succión con el tiempo de masaje.En el ordeñomanual,esta relación es de 50/50; noobstante,puederesultarventajosoreducir el tiempodemasaje, a.sí en lamayoríade vacas puedenrealizarse 60 pulsaciones por minuto con l a relación 75/25. De este modo se obtiene una evacuación de leche más rápida. Existenmáquinasdesimpleefecto(succióninterrumpida). Una bomba de pistón provoca una aspiración intermitente sobre los cuatro pezones a lavez. La pezonera es una simple envolvente de material flexible. Aunque el ordeño es menos completo que con las máquinas precedentes, se trata de un instrumental poco costoso (muy usado en Estados Unidos). Hay instalaciones movibles o fijas que seadaptan a t0da.s las formas de explotacitin. El cubo de ordeño puede colocarse en el suelo o colgado del cuerpo del animal mediante un cinturón. El cubo “suspendido” tiene la ventaja de reducir la longitud de los tubos de goma. y de suprimir l a “araña“ (pieza de unión de los ocho tubos), así como de impedir la subida de Ins pezoneras a lo largo de los pezones, como consecuencia de la creciente traccicin ejercida, por el cubo; pero es mris .inccjmodo para manipular que el cubo colocado en el SUCIO. L a s insta!acioncs fi,jas son especialmente interesantes; se suprime el C L I de ~ or-deiio la lechc fluye directamente allocal que s i n e de Icchcría, por mcdio clc una tubería rígida; un dispositivo denominado ~clctlso-permite recuger lalechc en los bidoncs, tras pasar por un refrigerante. La tubería de a l leche puede unirse tambikn al dcpdsito, cn los mctodos d e recogida de l a leche en masa que se estuciiarhn en cl siguienlc capítulo; en estas condiciones, la lcche no tiene contacto con ia atmcislcra y su calidad bacteriolcigica es excelentesi l a !impieza del material sc‘ hacecon los debidos cuidados.

- La limpieza de

,~‘O[LI.

1t;

ordeíiadora se estudiará en el capítulo

siguiente. VII. - ORDER0 COLECTIVO Este método es de origen alemán y tiene una expansión limitada en la provincia de Hanover. Puede practicarse de dos maneras: 1. Camioneta de ordeño,que realiza. esta operación por cuenta de los productores. 2 . Camicjn de ordeño con depGsito para el transporte de l a leche a la fribrica.

CONDICIONES DE LA P R O D U C C I ~ NORDEÑO .

Desdeel soluciones:

puntode

vista de la manode

375

obra, son posibles dos

a ) El camión esatendidoporun solo empleadoespecialista, ayudado en el ordeño por el personal de la explotación. b) En el camión van dosordeñadores; la explotación nointerviene en el ordeño.

El camión deordeño puede asegurar el servicio de 100 vacas lecheras, dos veces al día. De esta manera se puede aliviar o suprimir una de las “servidumbres”másabsorbentesde la granja(“exclavitudde la mama”). El material de ordeño se utiliza mejor, su amortización es más rápida, su conservación estáasegurada por especialistas que aplican una técnica de limpieza seria y deformaregular; como essabido,la limpieza y la desinfección de la ordeñadora mecánica son operaciones delicadas,causasdenumerosos reveses. El ordeño colectivo puede también favorecer el aumento del ganado lechero (actualmente la tendencia es inversa). Los inconvenientes son, principalmente, el desfase de las horas de ordeño en relación con el horario habitual, para una gran parte de los productores (sin embargo, este desfase puede ser consta.nte) y, secundariamente, las consecuencias de una posible huelgadel personal industrial. El camión de ordeño, con depósito refrigerado por un compresor, tiene interés en lo que se refiere a la calidad de la leche recibida en la fábrica, pero debe esta.r servido por un personal muy cualificado. Para una buena eficacia es necesario reunir las siguientes condiciones:

- Elevado nivel de producción individual, con un efectivo bastante importante de las explotaciones (más de 10 vacas); - Producción regular a. lo largo de todo el año; - Recorrido lo máscorto y rápido posible (elevada densidad kilométrica). En Francia se realizó una experiencia conun camión de ordeño (tipo 2 a) por la Cooperativa lechera de Salon-de-Provence. El precio medio decoste por litro de leche ordeñada,refrigerada y transportadase elevó en 1960 a 0,0554 F; el ordeñosefacturabaa 0,lO F por minuto al productor. A su llegada a la fábrica, la leche era de una ca1ida.d muy satisfactoria; el control realizado por la Estaci6n central de Investigaciones lecheras halló los siguientes resultados: número de gérmenes 200.000 C.C.; reductasa.: 4 horas.

CAPITULO XVII

CONDICIONES DE LA RECOGIDA DE LA LECHE. REFRIGERACION. LIMPIEZA. I . - Lucha contra la proliferación microbiana. 11. - Limpieza y desinfección de los recipientes y d e la ordeñadora mecánica. 111. - Filtración de.ta leche. IV. - Refrigeración d e la leche.Aspectosmicrobiológicos y técnicos. V. - Conservación de la leche en la granja, en depósitos refrigerados. VI. - El prob1enz.a de los gérmenes sicrófilos. VII. - Leches de entrega directa. VIII. - Transporte de leche.

I. A)

- LUCHA

CONTRA LA PROLIFERACIONMICROBIANA

Nivel de contaminación

Cualquieraqueseanlasprecaucionestomadas durante larecogida,esprácticamenteimposibleobtenerunalecheestéril(capítulo X). Esta carga microbiana inicial, inevitable, se agrava en seguida por contaminaciones de diverso origen, sobre todo las que proceden del material limpiado o desinfectado insuficientemente. Los gérmenes habitualmente presentes en la leche proliferana una velocidad aproximadamente proporcional a la temperatura, entre 15 y 400; es, por lo tanto, interesante mantener la leche a una temperatura lo más baja posible. Una parte de la contaminacibn puede proceder de partículas

378

CIENCIA DE LA LEC HE

ricas en gérmenes, que deben eliminarse lo más pronto posible, antes de que se desintegren. La mayoría de los gérmenes que proliferan en la leche a las temperaturas medias estáconstituida por especies queproducen ácido a expensas de la lactosa (bacterias lácticas y coliformes); puede por lotanto, establecerseuna relación aproximada entre el númerode gérmenespresentesen un momentodado y la calidad “técnica” de la leche, con la posibilidad depoderaplicarle los tratamientos industriales previstos. En regiones desarrolladas, la microflora total de la leche, determinada por cultivo sobre medio de gelosa standard, no debería rebasar los siguientes valores:

- 50.000 gérmenes/c.c., para la leche tomada en la granja. - l.OOO.OOO/c.c., para laleche tomadaen la fábricainmediatamente antes de someterla a tratamiento. Hastaun millón degérmenespor C.C., las modificaciones que esperimentala leche son, en general,imperceptibles:pero entre 50 y 100 millones es de creer que la leche coagulará en el curso del trata.mientotérmico. Mil millones de gérmenes/c.c., representan un máximo para muchas bacterias,cuya proliferación se retrasa o detiene al llegar a esta cifra; en este momento, la leche coagula a la temperatura ordinaria. Las leches crudas enel depósito de mezcla delafábrica contienen frecuentemente más de un millón de gérmenes por C.C. En las regiones donde no se ha realizado ningún esfuerzo para la mejora, este contenidopor C.C. puede rebasar los 50 millones de gérmenes. B)

Cuidados tras el ordeño

Serán objeto de estudio en los apartadossiguientes; órdenes.

son de dos

1. Impedirlacontaminación: - limpieza y desinfección del material; - filtración de la leche. 2. Limitación delaproliferación:

- refrigeración. Elcircuito recorrido por la leche tras el ordeño hasta SU utilización debe ser lo más corto, lo más al abrigo del aire y lo más frío posible. La figura 54 esquematiza los circuitos que seencuentran en la práctica.Elque seencuentraenelextremoderechadeesta figura representa la forma más avanzada del progreso actual (recogida y transporte por camión cisterna). Un caso particular está representado por la leche cruda destinada a su venta para e1 consumo humano. Debe recibir una cuidadosa

RECOGIDA, REFRIGERACIóN Y LIMPIEZA

379

vigilancia con el fin de que se mantenga conforme con la reglamentación especial que a ella se refiere y que hemos mencionado en el ca.p. XIV.

11. - LIMPIEZA Y DESINFECCION

Recopilamos enesteapartadolas nociones esenciales,válidas para los diferentes tipos de material, dado que no hay lugar en este libro para un capítuloespecial dedicado a esta cuestión; pero haremos especial hincapié en el material de lechería empleado en la granja y en la ordeñadora mecánica. A)

Principios

Hemos resaltado varias veces la imperiosa necesidad de una limpieza completa y de una desinfección eficaz de todos los aparatos y recipientesencontactoconla leche. El norespetarlas reglas que más adelanteexpondremos,eslacausadelamayor partede los trastornosobservadosen los intentos emprendidos para mejorar la calidaddelaslechescrudas.

380

LA CIENCIA DE

LECHE

Esta cuestión tiene un aspecto legal. La leche es un producto alimenticio, por lo que la limpieza del material con el cual este tipo de productosentranencontactosueleestarreglamentadoporvarias disposiciones;recordemoslasprincipales:

- Los recipientesdebenlavarse y escurrirse inmediata.mente antes de su utilización. - Los productosutilizadosdebenasegurar l a eliminación de todas las impurezas,asícomoladestruccióndetodos los microorganismospatógenos. - El lavadodebeeliminartodoslosrestos de productos de limpieza; debe hacerse con agua potable, o de preferencia con vapor de agua. - El escurrido o secado, sin enjugar, debe terminar las operaciones. En lo que se refiere al material utilizado en la lechería, se debe ser más exigente; es necesariollegara la esterilización, es decir,a la destrucción totaJ de los gérmenes. Deben, por lo tanto, distinguirse dos operaciones esenciales:

1.0 La limpieza propiamentedichaqueeliminatodoslosresiduoseimpurezas,especialmentelasmenossolubles:grasas,proteínas y sales. En muchoscasos,elaguacalientesola nopermite obtener una limpieza completa y es necesario emplear los productos llamados detergentes. 2 . O La desinfección que elimina todos los microorganismos, v que se puede realizar de dos maneras:

- Por medios físicos, que tienen un gran interés en los aspectos de eficacia y en los de la higiene y la técnica, ya que no plantean el problemade los residuos. El ca.lor es el más utilizado: aguamuy caliente, vapor, aire recalentado. Sin embargo, estos procedimientos se encuentran aún poco difundidos en las granjas de muchos países. - Por medios químicos, que son más fáciles de utilizar fuera de la fábrica y son menos costosos. Se utilizan diversas sustancias antisépticas, que refuerzan la acción de los productos de limpieza cuyo efecto bactericida propio es insuficiente. No es posible proponer un método Único de limpieza válido para todos los casos; en efecto, es necesario tener en cuenta: a) La naturalezade los materiales:aceroinoxidable,aluminio, caucho, plástico, vidrio, etcétera. b ) Las condicionesde empleo: temperatura,duración de utilización, intervalo entre dos operaciones, etcétera.

Se pueden, sin embargo, hacer dos recomendaciones importantes:

- Un lavado con aguapotable, fría o tibia., debeseguirinmediatamenteala utilización conel findeeliminartodos los restos

381

RECOGIDA, REFRIGERACI~N Y LIMPIEZA

de leche. Es preciso impedirlaformaciónde películas o depósitos de leche seca o cuajada. - Es preferiblerealizarla desinfección inmediatamenteantes de la próxima utilización. Una práctica interesante, cuando la desinfección se obtienemediante una solución antiséptica, esdejar el material en contacto con esta solución durante todo el tiempoque media entre dos períodos de utilización. B ) Limpieza Se utiliza una solución detergente caliente (40-500) y se cepillan los utensilios. Se emplea generalmenteuna mezcla de sales alcalinas, cuyas diferentes propiedades se asocian; frecuentemente se añade un humectante orgánico. El cuadro 56 indica las principales propiedades de los productos minerales más emple,'3 dos. L a soluci6n de lavado se hace a la concentración del 0,3 al 1 %. La fórmula siguiente es un ejemplo de mezcla que no ataca al aluminio: Carbonatodesosa (Solvay, Na,CO,) Metasilicato de sosa (Na,SiO,, 5 H,O) Fosfatotrisódico (Na3P04,12 H,O). Alquil-arilsulfonato (humectante) .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. 60 % . 20 941 . 15 % . 5%

CUADRO 56 Propiedades de los productos de limpieza

Poder Producto

Humectante gente (1)

.Ablan- SolubiliEnjuague Emuldante zante (2)

(3)

I _

Carbonato de so-

sa ................. regular regular muy bueno difícil débil Metasilicato de sosa .............. muy bueno bueno bueno r'egular muy fácil Fosfato trisódieo ................. muy bueno regular muy bueno bueno fácil Hexametafosfato sódico ...... bueno mu,y bueno muy fácil malo bueno Sosa cáustica ... malo nulo muy bueno difícil regular

(1) Dispersióndelasgrasas. (2) Disoluciónde los residuosproteicos y salinos. (3) Mantenimiento en solución de las sales de cal en el agua dura. (Según J. G. DAVIS, Laboratory Control of DairyPlant.)

Para el vidrio (botellas), se emplean soluciones fuertemente alcalinas, que contienen hasta el 70 % de sosa cáustica. El hexametafosfatode sosa o Calgón (NaP03)6,seañade a las mezclas alcalinas

382


hechas con agua dura; impide la formación de precipitado y facilita el lavado. Diversos productos de síntesis tienen propiedades detergentes sin ser cáusticos, su solución es neutra o poco alcalina, y no precipitan las sales de calcio conel agua dura. Se trata principalmente de los alcoholes grasos sulfonados (aril-sulfonatos, alquilaril-sulfonatos). No se emplean solos, ya que su poder espumante esmuy elevado; además, no tienentodas las propiedadesde los agentesalcalinos(acción disolvente sobre los depósitos de caseína y fosfato de cal) y su eliminación por el lavado es más difícil. Más recientemente, han salido al mercado de los productos de limpieza y de lavado, numerosos derivados polioxietilados cuyo radical activo es el óxido de etileno (C,H,O). Cuando se observa la formación de incrustaciones calcáreas debe realizarse una limpieza con un producto ácido. C) Esterilización

La esterilización no es eficaz más que cuando se silios perfectamentelimpios.

aplica a uten-

a) El empleo delvapores el procedimientomásrecomendable. En los países anglo-sajones seutilizanarmariosmetálicoscerrados, en los cuales se exponeel materialalvapordurante 10 minutos. Este procedimiento es bastante caro. b ) .Las soluciones esterilizantesofrecen un medio barato; las más empleadas son las de hipoclorito (í),que constituyen excelentes desinfectantes, pero es necesario utilizarlas a dosis convenientes. Los hipocloritos se definenen mg decloroactivo porlitro. La esterilización totalseobtieneporcontactodurante algunos minutos con una solución de 250 mg de cloro; con dosis más elevadas se presenta el riesgodecorrosióndelmetal.Esbuenorealizarun lavado final con una solución clorada débil de 20 mg C1. El cuadro 57 da las proporciones a emplear para obtener diferentes concentraciones a partir de un producto comercial. El bañodesinfectantedeberenovarsefrecuentemente,por lo menos una vez al día. La solución de agua de Javel de 250 mg C1 es ligeramente alcalina (pH 8 a 9). En medio excesivamente alcalino (pH 10 ó más), disminuye la capacidad esterilizante. En medio ácido, la actividad es máselevada,pero el cloro liberadoatacalosmetales. Un inconveniente del agua de Javel es su inestabi1ida.d relativa. La concentración de las soluciones va disminuyendo,yse corre el riesgo de emplearunproducto poco activo. Los productoscomerciales deberíanindicarlafechalímitede utilización. c ) Técnica del lavado y desinfección simultáneas.Para los teóricos, esta tkcnica no es recomendable;sinembargo,enlapráctica dabuenosresultadoscuandoseaplicadebidamente.

(1) Agua deJavel, cálcico.

alejía,, <
-ri 383

RECOGIDA, REFRIGERACI~NY LIMPIEZA

CUADRO 57

Preparación de soluciones cloradas desinfectantes

I

Zantidades de agua de Javel (en centímetros :úbicos) a añadir a 10 litros de agua para >btener.losvaloressiguientes mg de cloro activopor litro

I

Agua de Javel ordinaria de 12-19 (38 g C1/1) Agua de Javel industrial: - 45- 5 8 (150 g Cl/l). - 90-100" (300 g Cl/l).

14

8,5

I

Cloruro de cal

10

(100-120") ..,......,....._... 1 kg de polvoen 9 litros deaguadauna solución de 12-13', equivalente al agua de

Javel ordinaria.

La técnica se simplifica por la utilización de un solo producto, que es una mezcla de agentes alcalinos con un antiséptico: sustancias cloradas o yodadas,salesdeamoniocuaternario,derivadosfenólicos, etcétera. Traslalimpiezainicial,elmaterialse lava conunasolución al 0,2-0,3 % del producto. A continuación se procede al enjuague final.

Observación sobre laaccióndesinfectante. Se ha acusado a ciertos antisépticos de provocar, a la larga, una selección de las bacterias Gram negativas, especialmente de las coliformes y de las bacterias proteolíticas, que son peligrosas en la leche. Enrealidad, el mismofenómenopuedeobservarse con todoslos agentes bactericidas cuando se emplean en malas condiciones: dosis insuficientes,duración dela accióndemasiado corta, mezcla con otrassustancias incompatibles,etc. Las bacteriasGrampositivas (las bacterias lácticas pertenecen a este grupo) son más sensibles a los antisépticosquelasbacteriasGramnegativas;esta es unapropiedad general. Por lo tanto, las bacterias lácticas se destruyen más fácilmente, aunque la acción bactericida se produzca en condiciones que no correspondan al máximo de su eficacia. Se trata de un punto importante en la desinfección. Hay condiciones especiales de empleo para cada tipo de desinfectante, motivo que aconseja respetar las indicaciones dadas por los fabricantes competentes, que han realizado minuciosos ensayos de sus productos. Es de notar que algunos antisépticos utilizados ampliamente, comolassalesdeamoniocuaternario, no estánautorizadosentodos los países.

.*

334


D)

Caso especial de laordeñadoramecánica

Hemos señaladolas dificultades del lavado,queraramente se hace de manera sa.tisfactoria en las granjas. La ordenadora mal limpiada es una de las causas de contaminación de la leche. Las partes de gomaexigenlos mayorescuidados.Estematerial es ata.cado por la grasa de l a leche y de la piel de lospezones, por el aire y la luz, y por los productos de limpieza; el resultado es una pérdida de elasticidad. El servicio del ordeño ocasiona fisuras en la superficie interna que favorecen la proliferación bacteriana intensa, ya que así escapa a l a acción de la desinfección química. LOS especialistas de l a fabricación del caucho sintktico realizan estudios encaminados a la obtención de una materia más resistente, especialmente a las soluciones doradas. El cuadro 58 presenta los resultados de una experiencia referente alestado de las pezoneras. Con unmaterial viejo, de caucho, l a microflora total de la leche es elevada y el tiempo de reducción del azul de~netileno es relativamente bajo.Esta contaminación no se refiere a las bacterias coliformes. CUADRO 58 Influencia del estudo

d e las pezoneras sobre

la calidad de

C

B

A

la leche (1)

"

I Estadodelas pezoneras ......................... buen estado Estado de los tubos paraleche .............. buen estado Examen de la leche(2): - microflora total

I

buen estado

lsadas (1 año)

usados (1 año) usados (1 año'

(gérmenes/c.c.).....

8 800

7 250

65 850

mes/c.c. ............

420

393

167

Prueba de lareductasa; número de muestras que reducen en: - 8 h. y mBs ...... - 6 % a 8 h. .........

22 8

16

- bacteriascolifor-

-5

a'6h.

............. I

O

1.t O

i)

17

13

~"

(1) Según J . RICHARD y J. AUCLAIR. (2) Promedios de 30 ensayos durante ocho dias.

El procedimiento clásico de limpieza de las pezoneras por cepillado cotidiano en una solución detergente y desmontado semanalcompleto, da buenos resultados. Pero esta limpieza es engorrosa; en especial el tener que desmontar todas las semanas l a máquina exige una gran atención y representa cerca de una hora de manipulación por pezonera.

RECOGIDA, REFRIGERACIdN Y LIMPIEZA

385

Para simplificar la limpieza se han propuesto diferentes métodos, especialmente los siguientes:

1. El método por “inmersión” (“Immersion cleaning”), que consisteensumergir,entrecadaordeño,lascopas con laspezoneras y los tubos para la leche en una solución de sosa cáustica al 3 % que contengaunagentequelantedel calcio (E.D.T.A., gluconato,etc.). Con este procedimiento es suficiente desmontar la máquina una vez al mes. Debe indicarsequelasosaes muy difícil de eliminar con el lavado. 2. El métodopor“circulación”,queconsisteenhacercircular pormediode un dispositivoespecial(autolavador)unasolución detergenteseguidadeunasolucióndesinfectanteatravésde los órganos de ordeño. Con este método es preciso desmontar la máquina semanalmente. El uso del autolavador se extiende rápidamente. Es un dispositivo de membrana que se conecta con la tuberia de vacío. El tubo para leche(separadodelcubodeordeño o del conductodeleche) se une al autolavador; las copas de ordefio se sumergen en el recipiente que contiene la solución detergente o desinfectante.Elautolavador provoca una circulación continua de la solución, con movimiento alternante, en el conjunto de los conductos que han estado en contacto con la leche; por esta razón es muy eficaz. La operación debe durar 15 minutos, y se recomienda dejar luego la pezonera en contacto con unasolucióndesinfectantehasta ‘el ordeñosiguiente. 3. Las instalacionesmodernasdeordeñotienenencuenta en su concepción el problema que plantea la desinfección eficaz y completadetodaslaspartes del circuito. Los sistemasautomáticos hacen posible la limpieza sin modificación de la instalación. LOS autores citados anteriormente (cuadro 58) realizaron un estudio comparativoriguroso de diferentesproductosdelimpieza,tomando como testigo el simple lavado con agua caliente. Los ensayos se prolongaron durantesiete meses. La conclusiónpuedeparecer sorprendente, pero a pesar de ello es muy ilustrativa: “Los mejores resultados bacteriológicos se obtuvieron limpiando las pezonerasdeordeño con aguacaliente. A pesardelaausencia dedetergente, noseprodujoocumulaciónderesiduos en las pezoneras. Debe observarse, sin embargo, que para obtener tales resultados la temperatura del agua no debe ser inferior a 800 C, ni el tiempo de contacto inferior a 2 minutos. La goma utilizada (mezcla G.R.S. Perbuan) no experimentódeformaciones; susuperficiepermaneció enbuenestado.Posiblementeno ocurriría lo mismocon otros tipos de goma empleadosenlafabricacióndepezoneras.”

+

111.

- FILTRACION D E LA LECHE

Es una operación complementaria que se convierte en innecesariacuando el ordeñosehace en lasdebidas cortdiciones. Esta ope13.

386


raciónpuedelimitar “losdaños”,peroen ningún caso corrige los defectos de un ordeño mal realizado. Tiene como finalidad eliminar lasimpurezas visibles: pelos, partículas de excrementos,partículas vegetales y polvo, que caen en los recipientes durante el ordeño o queseencuentran ya en ellos. Algunas de estasimpurezas se desmenuzan poco a poco en el líquido y los microbios que contienen se diseminan en la masa de la leche, agravando la contaminación. El Único procedimiento recomendable en la granja es el de hacer pasarla leche por unfiltroque lleva un disco de algodón entre dos discos metálicos perforados; las partes metálicas son preferentemente de aluminio. El disco de algodón debe cambiarsefrecuentemente si el establo es importante; una vez usado se tira. LOS filtros detela o gasa tiendenadesaparecer; los tamices simples son ineficaces, Algunas ordeñadoras mecánicas con el dispositivo “releaser” llevan un filtrode nylon quela leche atraviesaantesdecaer en los bidones. A veces lafiltraciónenlagranja estáprohibidaporlas reglamentaciones de la recogida de la leche; tal es el caso de las queserías de Gruyere, enquelafiltracióntienelugaren el local del quesero en el momento de pesar la leche, de manera que aquél puede apreciar la limpieza del producto aportado por los productores.

IV. - REFRIGERACION DE LA LECHE A)

Finalidad y aspectos bacteriológicos

La finalidaddelarefrigeración es conservarlacalidad inicial de la leche hasta el momento de su utilización o transformación. En ningún caso puede, por lo tanto, mejorar la calidad de la leche recogida en malas condiciones, pero impide siempre la agravación de la contaminación y es beneficiosa cualquiera que sea la calidad inicial. El equipar a las granjas con aparatos frigorificos es uno de los más importantesobjetivos del plandemodernizacióndelaagricultura. Tras el ordeño, la leche forma en los recipientes una masa tibia cuya temperatura se acerca a los 330 y que se enfría muy lentamente al aire, aunque el ambiente sea fresco. La leche del ordeño de la tarde puededeestaformapermanecer 10 a 12 horas a unatemperatura que decrece poco a poco de 33 a unos 20”; es decir, en condiciones muy favorables para la multiplicación de numerosas especies de bacterias mesófilas. Esta multiplicación se producea una velocidad variable según las leches. En algunos casos, la fase bactericida es clara, y durante algunas horas no aumenta el número de gérmenes, o lo hace muy poco; el frio pareceprolongar esta fasebactericida. En otros casos nose manifiesta,y el númerodebacteriasse eleva inmediatamente tras la recogida, tanto másrápidamentecuantomás elevada esla temperatura.

RECOGIDA, REFRIGERACIdN Y LIMPIEZA

387

Es necesario descender rápidamente a una temperatura inferior a 150 para impedir el desarrollo de las bacterias acidificantes mesófilas. Este límite conviene para la recogida diaria de la leche en la granja.Sisequiererealmente“estabilizar” la leche, con el finde realizar una recogida cada dos o tres días, el enfriamiento debe ser más acusado, por debajo de los So de temperatura. La refrigeración debe intervenir desde el momento del ordeño; su eficacia es tanto más grande cuanto más pobre sea la leche en gérmenes. El tiempoque transcurreentre la recogida y la utilización de la leche debe tenerse en consideración; cuanto más largo es, más enérgico debe ser el enfriamiento. Los cuadros 59 y 60 muestran la influencia de los dos factores más importantes que intervienen en la conservación de la leche:

- la calidad bacteriológica inicial de la leche; - la temperatura de conservaciáa. CUADRO 59

Calidadbacteriológica de laleche conservada. Influencias de lacontaminacióninicial y de la temperatura de conservación

I

Temperatura de conservación Contaminación inicial

4 300

I

I

4,5”

”

lo”

I

I

24h

~

48h

I

I

24h 1600000 (372)

33000000 (8 000)

40 O00 140 O00

Los resultados son en númerode gérmeneslc. c.; entre paréntesis,

los porcentajes de multiplicación.

(Según R. DAVISy J. T. KILLMEIER)

I

I

Elcuadro 59 se refierea tres clasesde leche con diferentes contenidos microbianos y conservadas a las temperaturas obtenidas con los sistemasderefrigeraciónutilizadosenlapráctica. Puede observarse que la temperatura de 160 no permitie obtener un número de gérmenes/c.c. inferior a un millón; por otra parte, la leche que tiene inicialmente un contenido en gérmenes bastante elevado (140.000/c.c.) debe necesariamente refrigerarse a 4,Sa para tener una calidad aceptable tras 2 4 horas.

388


O 0 O 0

O0

O 0 O 0 O 0

m-

23,"

gz gg

22 N

a,

c

moo 3-

IN3 I

000000

880,888 \Omt-ooo

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\OPIO -0

*

000000 000000

mhloooo

3mmoo m000 \O

RECOGIDA, REFRIGERACIóN Y LIMP!!EZA

389

El cuadro 60 pone de manifiesto la influencia del estadobacteriológico inicial de la leche sobre el efecto del enfriamiento por un método muy simple(molinetehidráulico por ,agua corriente),utilizado en las pequeñas explota,ciones. Este mét'odo de refrigeracihn nopermite conservaruna calidad bacteriológic,a satisfactoriacuando la leche está ya muy fuertemente contaminada en la recogida. La refrigeración en la granja no tiene influencia sobre el número de gérmenes que se encuentran en las leches pasterizadas, ya que los gérmenestermófilosy sus esporasno se desarrollanprácticamente a temperaturas medias y bajas. Su número no cambia sensiblemente, tanto si se enfría o no la leche. B ) Aspectos técnicos La abundancia de aparatos en el mercado facilita la elección del que se adapte a las condiciones particulares de cada explotación. La decisión suele depender de condiciones económicas, caudal de agua, instalación eléctrica, pago de la leche por calidad, etcétera. 1. La refrigera,ción por agua corriente es, en general, el sistema utilizado en las pequeñas explotaciones, y debe considerarse como un sistema transitorio. Es preciso disponer de agua fresca (temperatura hacia los 10") en cantidad suficiente; cosa que en verano no es posible en la ma.yoría de las explotaciones. El empleo de aparatospequeños concebidos según el principio del torniquete hidráulico mejoran la refrigeración. Estos aparatos se colocan sobre el bidón y el agua cae sobre las paredes exteriores y la leche se agita en el interior; en algunos modelos más eficaces, el agitador es tubular y permite la circulación del agua en su interior. En 15 minutos, con un caudal de 5 a 10 litros de agua por minuto, latemperaturadela leche desciende hastauno o dosgrados por encima de la del agua, en un bidón de 20 litros. 2. Tan solo el fríoartificialpermite resolver convenientemente los problemas planteados. Se utiliza en aparatos de diversos tipos: a)

Refrigeración en bidón: - depósito de inmersión enfria.do directamente por un ser-

pentín refrigerante; - aspersión de agua helada por medio de una regadera colocadaentre los bidones, o bienmediante un collar que rodeacadabidón, o porun molinete. El aguapuede proceder de un frigorific0 adjunto;unabomba recoge el agua despuésde su uso yla envía de nuevo alrefrigerante; - formacióndebloquesde leche helada: se congela una parte de la leche en bloques de 5 kg entre dos ordeños; ala leche caliente del ordeño siguiente se le añadeun bloque por cada 15 litros;

390

LA CIENCIA DE

LECHE

- cámara frigorífica (la refrigeración es muy lenta si la leche permanece inmóvil); de inmersión.

- refrigerante

b ) Refrigeración en masa: - refrigerante por recirculación; - depósito refrigerado. CUADRO 61 Velocidad de enfriamiento de la leche

-I !

~~

15 m i x

E n bidones de 20 litros Ambiente a 20” ............ Agua corriente a 14” (molinetehidráulico) ......

l h

1 3 h

21”

I

.(1) Temperaturainicial

5 h

10 h

2.Y

22

10

3 2

16“

Cámarafrigorífica a o”: - sinagitación ............ - con agitación ............

6

Agua helada: - inmersiónsinagitación ....................... - inmersiónconagitaclon ........................ - aspersión sin agitaclon ........................ - aspersión conagitaclon ........................ Lechecongelada (5 kg + 15 1) ............................. Refrigerantesumergido . . . En masa: Depósito refrigerado (400 1) ......

1

(1) Temperaturaalcanzadaen

17

4

15 16

3 2

10

12

8

11

3-5”

de la leche: 32-33”.

Cada unodcestos sistemastiene sus ventajas y sus inconvenientes. Los másinteresantes son los queestán constituidospor materialesde fácil limpieza y quepermiten mantener en frío los bidones de leche después de la refrigeración propiamente dicha. Es útil conocer la velocidad derefrigeración.Elcuadro 61 da indicaciones a este respecto,referidos a diferentessistemas. Debe darse preferencia a aqueIlos que aseguran una refrigeración rápida. C ) Refrigeración colectiva

En las regiones de poca producción individual, donde el productor no puedeequiparse con material parala refrigeración,puede

RECOGIDA, REFRIGEFUCIdN Y LIMPIEZA

391

ser ventajoso crear un centro de recogida de la leche en una zona determinada (aportadores de leche); este centro puede también reaIizar una doble recogida si la zona es reducida. IJn material moderno y eficaz de refrigeración puede funcionar de esta manera en buenas condiciones.

V. - CONSERVACIONDE LA LECHEEN LA GRANJA, EN DEPOSITOSREFRIGERADOS A)

Conservacióndel producto de varios ordeños en un depósito refrigerado

El interésdelfríoartificialresideenlaposibilidaddedistanciar las recogidas de leche. La disminución de 1.a frecuencia de una operación cara y frecuentementepeligrosaparalacalidaddela leche,esventajosaparalaindustria y, enfindecuentas, para el productor. Es posible hacer una sola recogida cada dos o tres días, si puedenreunirse las condicionesfavorables.Estascondicionesse refieren a:

1. La operación del ordeño en sí, quedetermina el nivel inicial de contaminación. 2. Las característicasdela pieza principal del nuevo sistema derecogida, es decir, del depósitorefrigerado(cisterna, tanque), y los cuidados habidos en su limpieza. Las características que debe poseer el depósito son las siguientes: - Material inerte; se emplea generalmente acero inoxidable 18/8. - Aislamiento térmico eficaz, por ejemplo, con material plástico esponjoso. - Equipofrigoríficodepotenciacalculadasegúnlacapacidad del depósito y el número de ordeños a conserval-. La temperatura de la leche debe descender a 1 8 en una hora, o a menos de So en dos horas, contando el tiempo a partir del final del. ordeño. AI final de la adición del ordeñosiguiente, la temperatura. no debe subirpor encimade 120.Un depósitoconcebido para conservar l a lechede cuatro ordeños de 200 litros, no conviene para la conservación de la leche de dos ordeños de 400 litros. - Agitadorinoxidable eficaz, quepermite los cambiosde calor'y la homogeneización de la leche, especialmente en el momento de la toma de muestra. - Fácil limpiezadetodaslaspartes. No debeescaparala desinfección ningún órgano en contacto con la leche. Existen diversos modelos de depósitos para granja, cuya capacidad va de 200 a 1.500 litros. Los más perfeccionados están provistos de unmecanismoautómáticoqueregulalamarchadelcompresoren función de la temperatura de la leche. El transporte de la leche puede

392

CIESCIA DE LA L E C H E

hacerse conel cubo de ordeño,pero el sistemamásrecomendable es llevar la leche por medio de una canalización fija, unida directamente a las pezoneras por un extremo, y a un dispositivo de vertido automático por el otro. Algunos depósitos se encuentranherméticamente cerrados y pueden someterse alvacío.

Figura 55. - Corte de un depósito refrigerado(tanquevertical)deacero inoxidable,contapa y agitadordesmontables.Larefrigeración se obtiene por expansióndirectadefreónen un doble fondoembutido. Capacidad: 600 Zitros (Cliché ALFA-LAVAL)

B ) Calidad bacteriológicade la lecheconservada Los depósitos de granja se están difundiendo en la mayoría de países; en Francia hay en la actualidad más de 2.000, y ello ha permitidomejorarla calidad dela leche recogida; sinembargo, no se puede decir que la leche suministrada por esas 2.000 explotaciones sea constantemente de una calidad bacteriológica excelente. Las encuestas llevadas a cabo por la Estación Central de Investigaciones Lecheras (Jouy-en-Josas),donde sesiguecon muchaatención el desarrollo de este nuevo método, demuestran que la leche conservada en depósitos de granja contiene corrientemente más de un millón de gérmenes por centímetro cúbico, cuando legalmente debíaalcanzar un contenido microbian0 inferior a 100.000.La causa de estas diferencias son primeramente la falta de cuidados en la limpieza y desinfección de los depósitos, y, en segundolugar,almalfuncionamiento del sistema de refrigeración. El cuadro 62 resume los resultados de una de estas encuestas. Los resultados citados no tienen nada de excepcionales. La leche refrigerada, recogida en masa, es de mejor calidad que la leche diariamente recogida por el métodotradicional,pero el sistemaestá todavía sujeto a mejoras.

393

RECOGIDA, REFRIGERACIóN Y LIhiPtEZA

Si se considera la duración de la conservación en depósito refrigerado, se 'observa en general unabuenaestabilidad del contenido microbian0hasta el cuartoordeño;frecuentementeseproduceun aumento del número de gérmenesen el tercer día. La conservación de la leche de seis ordeños en el mismo depósito, lo que corresponde a una recogida cada tres días, no debeutilizarse másque con la debidaprudencia. CUADRO 62

Calidadbacteriológica

de la leche recogidade

diferentesformas (1)

-

Microflora total (gérmenes/c.c.) A. Leches de 26 depósitos refrigerados (conservación de 4 a 6 ordeiios, toma de mues-

tras al paso del camión): 2 depósitos ( o sea el 8 O/O) contenían . . . .. . 9 depósitos ( o sea el 34 Oh) contenían ...... 13 depósitos (o sea el 50 O/o) contenían ...... 2 depósitos (o sea el 8 Oh)contenían . . .... B. Promedio de los recuentos (a la llegada a a la fábrica): Recogida ordinaria (en bidones) .... . . .... . . Leche en bidones recogida en - camióncisternanorefrigerado ...... - camión cisterna refrigerado ......... . . Recogidaenmasa(depósitorefrigerado)

(1) Suministrosdeunasolafábrica,noviembre (Según R. MOURGUES)

VI.

- EL

menosde100.000 dt: 100.000 a 1 millón de 1 a 10 millones rnás de 10 millones

24,6 millones 14,7 millones 6,4 millones 1,s millones

1963.

PROBLEMA DE LOS GERMENES SICROFILOS

A una temperatura situa.da entre O y 5", la leche no se encuentra realmente"estabilizada". Los gérmenesde la microflora sicrófila que hemos estudiado anteriormente, se desarrollan todavía a 20, y sus actividadesenzimáticas nose detienen. Temperaturas relativamente bajas,entre 50 y 100, les son muyfavorables; ahorabien,laleche pasa por esta zona de temperaturas en el curso de los enfriamientos y manipulaciones a que se la. somete. Desde el punto de vista bioquímico, estos gérmenes no degradan sensiblementelos glúcidos y noproducen ácidc); por el contrario, suelen ser poco activos en lo que se refiere a la. degradación de los lípidos. Algunos gérmenes sicrófilos producenunalipasaquetiene lasorprendentepropiedaddesertermorresistente,mientrasque el germen noloesen absoluto; esta enzima- resistela pasterización fuerte. Por otraparte,numerosos gérmenes sicrófilos sontambién

394


proteolíticos. El estudio de la evolución de lassustanciasnitrogenadas no proteicasen el cursodela conservación de la leche por el frío, revela cambios característicos;en especial, la cantidad de amoníaco aumentarápidamente. La consecuencia másperjudicialdelaactivadaddeestos gérmenes es laa.paricióndel sabor a rancio (lipolisis), amargo (proteoh i s y lipolisis) u otros “impropios” difíciles de definir. En general, los defectos aparecen después de pasadas 48 horas; a veces aparecen claramente a los tres días. Las leches conservadas dura.nte bastante tiempo por el frío, dan malos resultadosenmantequería y en lafabricación de quesos frescos o de pasta blanda. En Suecia se ha comprobado que la mantequilla obtenida a partir de la leche procedente de depósitos refrigerados emplazados en las granjas, aun con una conservación 1imita.da a dos días, es de una calidad inferior a la de la mantequilla obtenida a partir de leche recogida diariamente en bidones. En los países anglosajones se ha observado la aparición de sabores a rancio, ama.rgo o pútrido, y en ocasiones olor a patata, en el “Cottage chesse” fabricado con leche conservadaa 5 O durante mucho tiempo. Al parecer, la conserva.ci6n de la leche en depósitos refrigerados durante un tiemposuperiorados d.’as (más de cuatroordeños en e1 mismodepósito),presenta riesgos.

VII. --

LECHES DEENTREGADIRECTA

En las regiones donde la producción estábastante agrupada y donde hay unafábrica de productoslácteos, el mismoproductor suele llevar la leche a la industria después de realizar el ordeño. La región del Jura, en Francia, con sus “fruitieres” donde se fabrica el gruyere, ofrece un ejemplo de este sistema. La producción por establo esde poca importancia (de 5 a 10 vacas lecherasenla mayoría de explotaciones), y la leche constituye su Úniconegocio; laquesería recibe de 500 a 2.000 litros de leche al día. Las ventajas de este métodosonlas siguientes: 1. Económicas: no hay gastos de recogida, ni de refrigeración en la granja, tampoco se necesitan envases especiales para la recogida, con la consiguiente obligaci6n de su mantenimiento y limpieza. El productor utiliza y cuida sus propiosrecipientes según sus conveniencias.

2. Técnicas: la leche llega fresca y reciente a la quesería, poco tiempodespués del ordeño,demodoquelas bacteriasno han podido proliferar. El quesero examina la leche a su recepción; descubre eventualmente las anomalías y puede rechazar las leches anormales. Este examen leguía en su trabajo. 3. Psicológicas: contactos estrechos entre el productor y el transformador y comprobación de los suministros de leche delante de los productores.


395

Este método es muy favorable para una producción quesera de calidad, que es lo que da reputación al producto y al mismo tiempo para establecer un precio remunerador para la leche. Debido al sistema de centralización, que progresa en todas partes, estemétodoseencuentraenregresión.En el mlsmo Jura, la recogida mediante vehículos, realizada por los transformadores de leche, es cada vez más frecuente.

VIII. - TRANSPORTEDELECHE A)

Condiciones generales

Los problemas económicos ytécnicos,planteados por el transporte de leche, son tanto más fácilesderesolvercuantomayor es la“densidadlechera“. Las regiones degranproduccióntienenuna densidad próxima a los 1.000 hectólitros de leche por kilómetro cuadrado.Siladensidadesinferiora 500 hl/km?, las recogidas son caras y su organización muy difícil. Cuando el número de litros recogidos por kilómetro recorrido es bajo, los transportes son largos, con sus nefastas consecuencias sobre la calidad de la leche por agitación prolongada y calentamiento en verano. Es preferible que el transporte se realice con la responsa.bilidad del transformador. El transportista independientle no tiene el mismo interés por la calidad de la mercancía; para é1 lo que importa sobre todoesla cantida.d. Elmaterialde rccogida debe adaptarse aeste sistema, y se aleccionará al personal respecto a los cuidados que exigen la manipulación y el transporte de leche; debe poder reconocer por su aspecto y olor, los suministros defectuosos y tener la autoridad necesaria para rechazar leches de mala calidad. Es necesarioconsiderarla recogida comouna “carreracontra reloj” con los métodos clásicos. La organización de los recorridos es untrabajo delicado. La duración del transporte debe ser lo más corta posible, y en verano,deberealizarserápidamente, antesde lashorasde calor.También es necesariotenerencuentaalgunas necesidadesprácticas;así, por ejemplo,lasdiversas expediciones no pueden llegar a la vez al muelle de la fábrica, sino que se suceden con arreglo a un plan establecido. La leche no debería abandonar el local más fresco de la granja hasta el mismomomentoenquesecargapara su transporte. La práctica de dejar la leche al borde de la carretera1 es censurable. B)

Recogida mediante bidones

Es el método clásico, prácticamente el Único utilizado en algunas regiones, pero en el actualestadodecosas,selepuedeconsiderar como transitorio. Los bidones suelen ser de 20 litros (los recipientes de Charentes continen hasta 100 litros). Los bidones de hierro estañado se utilizan

396


mucho toda,vía, por su buen precio, pero son losmenos recomendables por su peso elevado (7’5 kg para los de 20 litros); son poco resistentes a los choques, por lo que se deforman y su contenido disminuye, asimismo, el estaliado es dkbil y el hierro puede llegar a ponerse en contacto con l a leche. Los bidones de “alma.silium” (aleación de aluminio) doblan el precio, pero son m& resistentes y ligeros (con un peso de 3,5 kg para los de 20 litros). Los hidorzes d e ??laterial plústico se encuentran en el mercado desdehacevarios alios; el material es polietileno de bajapresión. Estos bidones tienen grandes ventajas: muy poco peso, insonoridad, elasticidad y ausencia de juntas en la tapa (siempre difíciles dedesinfectar). La mejora de estos recipientes debe tender a aumentar su rigidez, la firme f i j a c i h de la tapa (estos recipientes pueden deformarse en el camión, lo que provoca l a expulsión de la tapa) y sobre todo hacer más opaco el material plástico, con el fin de disminuir el riesgo que presenta la acción fotoquímica de la luz. Se les reprocha tambikn su lentitudpara los cambiostkrmicos (la refrigeraciónde la leche enbidonespor el exterior exige cuatro veces mástiempo que los bidonesmethlicos), así como su facilidad pararayarsedur m t e su manejo y limpieza; también exigen una modificación de las máquinaslavadoras de bidones. En realidadestasdificultadesno representan más que una adaptación de tkcnicas. Este tipo de bidones seestáextendiendo en algunos países, aunqueen varios de ellos solamente se emplea. la tapa de plástico.

Figura 56. - Pequeño cur~ziórzcistcrrza destinado a la recogida, e n el ?zonzento de trasvasar la leche conservada en up7 depósito refrigerado (Cliché ALFA-LAV-X.)

RECOGIDA, REFRIGERACIóN Y LIMPIEZA

397

La recogida mediante bidones presenta la ventaja de permitir la individualización de los suministroshasta la recepción. Frenteal productor es un factor favorable; el control de la leche y la pesa.da se realizan en la fábrica, lo que facilita la toma de muestras para el pago por calidad. Es interesante mantener la separación de las leches de tarde ymañana, durante el verano. Es preferible que la fábrica tenga sus propios bidones y proceda a su limpieza en la lavadora, que realiza sucesivamente el enjuague, el lavado mediante una solución detergente muy caliente (75") yla esterilización por vapor. El retorno de subproductos a la granja, en los mismos bidones destinados a la leche, es una práctica peligrosa. La leche desnatada, el babeurre y el suero están siempre muy contaminados, a no ser que se hayan pasterizado; lo que no es muy frecuente. El transporteen bidones metálicostiene varios inconvenientes importantes:

- peso elevado de los recipientes,capacidadreducida del vehículo. Los camiones transportan como máximo 200 bidones, o sea 4.000 litros. Con el mismo coste, el camión cisterna transportaría dos veces, o más, de leche; - el mantenimiento de un gran número de bidones precisa de un tallerdereparaciones y deunaimportante y costosa máquinalavadora; - imposibilidad en la práctica de un transporte isotermo. En el curso de un recorrido que dure 3 ó 6 horas, las leches refrigeradas por el productor se ponen rápidamente a la misma temperatura que las otras; - doble recogida diaria, necesaria corrientemente en verano. C) Recogida por camión cisterna El método de recogida más racional es el que utiliza el depósito refrigerado en la granja y el camión cisterna (de preferencia refrigerado o isotermo). El trasiego de la leche se hace 6nicamente mediante tubos, tanto en la granja como en l a fábrica. Se suprime el local de recepción, y sereducenlasmanipulacionesdela leche; lasoperaciones de limpieza se simplifican considerablemente (figuras 56 y 57). Los camiones transportan hasta 12.000 litrosde leche. Los conductores que los llevan deben estar advertidos de las exigencias referentes a la calidad dela leche. Este método reclama una cierta uniformidadde los suministrosde leche, ya que hace difícil la selección. Está muy difundido en América (160.000 depósitos en las granjas de Estados Unidos en 1961). En algunos pa.íses de Europa este sistema se desarrolla rápidamente. La recogida mediantecamióncisternapuedehacerse con el método clásico de recogida de la leche en bidones. En este caso la heterogeneidad de los suministrostiene el peligro de sergrande,y la mezc:a de todos ellos podría ser peligrosa para la calidad del con-

398


junto. Es preciso, por lo tanto, poder transportar separadamente las leches de calidad dudosa en los bidones sobre una plataforma situada al lado de la cisterna. Las cisternas refrigeradas por acumulación de hielo durante la noche en la fábrica, han hecho posible mejorar sensiblemente la calidad de l a leche recogida.. (Cuadro 62).

D) Lactoducto (c
Es un medio de transporte de leche utilizado en lamontaña y puesto en práctica en fecha relativamente reciente (1955 en Austria). Permite resolver eldifícil problema del transporte en las regiones accidentadas, y obtener una revalorización de la leche producida en la montaña. La leche desciende a los valles mediante una tubería. ligera de materia plástica, de 10 a 20 mm de diámetro interior; el polietileno y el cloruro de polivinilo son convenientes para estos usos. En la estación snperior, la conducción partede unacabina,donde se pesa la leche; en elvalle, puede desembocardirectamenteenla fábrica, sobre la cuba de la quesería por ejemplo. Actualmente existen en Francia 8 instalaciones de este tipo en la Alta-Saboya. La última, la de Sixt, es la más larga, su tubería mide 4 500 metros y el desnivel es de 1 150 metros. El precio de las instalaciones se acerca a 10 F el metro (comprendidos la línea. telefónica y la cabina). Los inconvenientes que se objetan se refieren a la limpieza y a la acción de la luz:


399

1. La estaciónlecherade Jouy-en-Josas ha realizado numerosos ensayos referentes al control bacteriológico de la leche que pasa por estos lactoductos, y sobre la eficacia de la limpieza efectuada. Esta última, para ser eficaz, debe ser muy cuidadosa; no basta pasar una solución detergente y enjuagar; de un ordeño a otro, es conveniente dejar la tubería previamente lavada, llena deuna solución dorada. Si no se toman estas precauciones, la leche puede contaminarse fuertemente con bacterias coliformes y otras caractex-ísticas de las a.guas sucias, que pululan en gran número por la tuberíay que son peligrosas para la fabricación de quesos; también se pueden desarro1la.r mohos (Fusarium) en cantidadsuficiente pa.ra obturar el tubo(no se ha comprobado en Francia, pero sí en Austria y Suiza). 2. Como en el caso de los bidones de polietileno, algunas leches experimentan fenómenos de oxidación durante el transporte,por acción de la luz solar. Estudios realizados en Austria han dado resultados variables de una instalación a otra en lo que se refiere a este últimoaspecto(medidaporlaprueba del ácid(:, tiobarbitúrico).El empleo de material plástico coloreado puedereducir este inconveniente. En Francia, después de más de seis años de uso, el comportamiento de estas conducciones de leche se ha revelado satisfactorio.

Nota. - En el estado de Nueva York se estudia la posibilidad del transporte de enormescantidades de laleche consumida en Nueva York mediantegrandeslactoductosde aluminio de 20 cm de diámetro.

CAPITULO XVIII

COMPROBACION DE LA CALIDAD DE LA LECHE. PAGO SEGUN CALIDAD I. - Fines y métodos. Toma de muestras. 11. - Riqueza de la leche. Calidad “química” 111. - Calidad bacteriológica. Métodos directos e indirectos. IU. Pruebas basadas en la reducción de colorantes. U. - Las pruebas de reducción en leches de depósitos refrigerantes de granja. Preincubación. VI. - Pago de la leche. VII. - Pago según la calidad bacteriológica.

-

I. - FINES Y METODOS A) Generalidades La calidad de la leche se relaciona con varios conceptos anteriormenteexpuestos. En generalseconsideran los siguientesaspectos:

a ) La riqueza de la leche en sus diferentescomponentes.Se puede admitir, desde un punto de vista general, que cuanto más rica es la leche en materias grasas, materias nitrogenadas, vitaminas, etc., mejor será la calidadquímica, 1la.mada así para diferenciarla de la calidad bacteriológica. b ) La calidad bacteriológica, que está en relación directa con el número y la naturaleza de los gérmenes presentes en la leche en un momento dado. Sobre ella puede influirse fácilmente por el sistema de pago según calidad.

402

LA CIENCIA DE

LECHE

c ) Existen, desde luego, relaciones entre la calidad bacteriológica y la composición de la leche. La proliferación delasbacteriasse acompaña de modificaciones del medio, siendo la másimportante, en lapráctica,la descomposición de la lactosa con formación de ácido. Esta modificación es el principal factor de la reducción de la calidad técnica, a la que ya se ha hecho referencia. Este aspecto es el más significativo, en general, para el industrialtransformador de leche. Para medir o apreciar estas calidades, pueden utilizarse diversos métodos, entre los que podemos citar: 1. Las pruebas fáciles, de ejecución rápida, que solamente precisan material sencillo y productos poco costosos. Su precisión es limitada y en ciertos casos su valor es escaso por su falta de especificidad. 2. Los métodos analíticos más o menos complejos, que no pueden realizarse másqueenlaboratorios bien equipados y por personal preparado.

Para los exámenes sistemáticos a realizar sobre gran número de muestras se precisan, naturalmente, métodos simples, rápidos y que noexijangrandes gastos. Puededarse el caso de queunmétodo elegidocon estos criterios no tenga la suficiente precisión; entonces se tiene que recurrir a un método con una técnica más delicada, que exigirá materiales costosos ypersonal especializado. Estosmétodos no siempre se encuentran al alcance de los laboratorios particulares. Puede citarse como ejemplo l a determinaciónde las materias nitrogenadas totales de la leche. E1 método del formol, muy fácil de ejecutar, da resultados irregulares en relación con el método de referencia (KJELDAHL),aplicado a las leches individuales. Se impone un método más preciso; la determinación colorimétrica responde a esta exigencia, pero sólo puederealizarsedemanerarentableenlaboratorios de importancia, que centralizan un gran número de muestras quepuedenexaminar con ciertoautomatismosin menoscabo de la rigurosidad del control. B ) Toma de muestras En lo que se refiere a la calidad química, l a toma de muestras no planteaproblemas difíciles. Es necesario insistirsobrela absoluta necesida.d de hacer la toma en un medio homogéneo cuando se trata delamateria grasa. Esmás difícil de lo que comunmentese cree obtener una muestra verdaderamente representativa del producto, a causa de l a inestabilidad de la suspensión. La leche debe preservarse contra lasalteracionesimportantes que puede experimentar mediante la adici6n de sustancias que detengan el desarrollo de las bacterias. El bicromato potásico y el formol (formol líquido o pastillas de trioximetileno), a la dosis de 1 g/l de leche, son las más empleadas en las muestras destinadas a la determinación del contenido de materia grasa. El bicloruro de mercurio c

COMPROBACI6N LA DE

CALIDAD

403

el fenol (al 0,066 y 1 % p/v respectivamente) deben utilizarse cuando se tratadedeterminar lasmateriasnitrogenadas,(elbicloruro de mercurio o sublimado es una sustancia muy tóxica, por lo que debe adicionársele un colorante rojo, como la fucsina, con el fin de llamar la atención). Mucho más delicados sonlosproblemasqueplantea el control de la calidad bacteriológica, ya que ésta tiene un ca.rácter dinámico; varía con el tiempo de conservación y la temperatura. Ello obliga a definir cuidadosamente las condiciones de la toma de muestras y de su conservación hasta el momento del análisis. Parapoderobtener resultados comparables puede ser necesario hacer correcciones según la temperatura exterior. Estos problemas serán estudia.dos a propósito de la fijación del precio de la leche según la calidad bacteriológica.

11. - RIQUEZA DE LA LECHE. CALIDAD QUIMICA Las pruebas que en la práctica se realizan para este control limitan corrientemente a una o dos determinaciones:

se

1. La determinación de la materia grasa es a l prueba más difundida para la evaluación del precio de la leche; des’deel punto de vista técnico, se realiza en la fábrica en la mayor parte de las fases de transformation. En Europa, se utiliza más que ninguno el método ácidobutirométrico de Gerber.

2. La determinación de lasmateriasnitrogenadastotalesseha citado anteriormente. Su utilización para la determinación del precio la leche según su calidad es reciente. En las regiones queseras, lo que tiene verda.dera importancia es conocer el porcentaje de caseína, pero en la práctica esta determinación no se realiza por considerar que la determinación de las materias nitrogenadas totales es insuficiente, ya que se admite que la proporción de caseína en el total nitrogenado varía POCO. En la actualidad, el método de determi:nación más empleado es el colorimétrico, que utiliza el negro amido.

Las dosdeterminacionesanterioreshacen posible apreciar,respectivamente, el “valormantequero” y el “valor. quesero”deuna leche; por el contrario, son insuficientes para la estimación del “valor nutritivo” para el hombre o los animales, y para la apreciación del “valor industrial” cuando la leche se destina a la concentración y a la desecación. Para el control de la calidad de la leche suministrada por el productor, en realidad no se ha logrado aún un método racional y definitivo. Durantemuchotiemposeatribuyóunaimportancia excesiva a la materia grasa, que dejaba en un segundotkrminoa los otros elementos. El contenido de materia grasa no es el reflejo exacto de la riqueza de la leche, hecho que ya se ha señalado al tratar de los factoresgenéticos;perodebemos añadir que es precisamente sobre este valor sobre el que más influyen 1a.s pequeñas irregularidades que

404


se produzcan en la toma de muestras. La determinación sistemática delasmateriasnitrogenadasconstituyeunamejoraimportante, y es de esperar que las técnicas evolucionen favorablemente en relación con el perfeccionamientode los métodosanalíticos,debidoa un mayor automatismo y a una mayor sencillez de ejecución. Los aparatos para la determinación rápida del extracto seco han sido objeto de grandes progresos en los últimos aiios. El dispositivo de deseación por medio de rayos infrarrojos propuesto por O. CLAESSON representaunprimer avance, peroseráfundamentalmente la aparición en el mercado de los a.nalizadores automáticos la que modificará en mayormedida la situaciónactual.Hemospresentadodos analizadores de estetipoen el capítulo IX (IRMA, DARISON);son aparatos de medida directa que no exigen pesadas ni determinaciones de volumen. E s probable que en un futuro próximo los controles de rutina, en varias ramas de la industria láctea, recaigan esencialmente sobre la materia grasa y el extracto seco desengrasado. También es posible que algunas sustancias clave para los nutrólogos, como por ejemplo la vitamina A o la vitamina B,, se determinen sistemáticamente en la leche. En algunas zonas, y para ciertas utilizaciones, puede estar justificada la práctica habitual de otras determinaciones analíticas; tal es el caso de la medición del índice de yodo o del índice de refracción de la materia gra.sa, establecido con el fin de primar las leches más convenientes para la producción de mantequilla de calidad.

111. - CALIDADBACTERIOLOGICA A)

Métodos directos

Existen numerosos y diversos métodos para apreciar la calidad bacteriológicadela leche. Los más precisosy significativos son aquéllos que permiten la enumeración de los gérmenes; pero también son los más delicadosy más largos;además,nopuedenrealizarse más que en laboratorios bien equipados. Elanálisisbacteriológico de laleche exige, enprincipio, el recuento de la microflora total y de los grupos microbianos más importantes, especia.lmente desde los puntosdevista higiénico y técnico (bacterias patógenas, coliformes, termorresistentes, esporuladas, productoras de gas, etc.). Evidentemente, este sistema no se utiliza para controlesderutina. A continuacióndamosunareferenciade los métodos más utilizados y cuyos resultados son los que a.parecen con más frecuencia en los informes. Se exceptúan los que se refieren a las bacterias patógenas estudiada.s en los capítulos XI11 y XIV. 1. Microflora total porcultivo.

Las muestras de leche se diluyen convenientemente para sembrar placas, utilizando un medio de gelosa como cultivo; tras una incubación de 2 a 3 días en estufa a 30°, se cuentan las colonias microbianas.

COMPROBACIÓN DE LA CALIDAD

405

La composición del medio de cultivo debe permitir el crecimiento del mayor número posible de gCrmenes pertenecientes a tipos fisiológicos diferentes. Debe observarse, sin embargo, que no existe un medio de cultivo universal; cualquiera que sea el medio y las condiciones elegidas, siempre ha.y gérmenes que se escapan al recuento. El medio preconizado por la Comisión Francesa. de Metodos Analíticos (CNERNA) dado como oficial por decreto del 2 de junio de 1955, tiene la siguiente composición: glucosa 1 g, peptonapancreática de carne 5 g, leche desnatada 5 g y gelosa 15 g, pasa un litro de medio con pH 7,4. Ta,mbiCn se utiliza el medio PCA (Plate count agar) o triptonaagar: triptona-Difco 5 g,extractode levadura 3 g,glucosa 1 g y gelosa 15 g, para un litro de medio con pH 7,O.

2. Recuentodirecto

al microscopio.

El método de Breed se utiliza sobre todo en América: con una pipeta graduada se extiende 0,Ol C.C. de leche sobre un porta de vidrio, en un espacio de 1 cm2; se seca al aire y se desengrasa con xilol, a continuaciónse fija con alcohol y se tiñe con azul demetileno al 0,3 %. Se exa.mina un cierto número de campos en el microscopio con el objetivo de inmersión; conocida la superficie del campo puede calcularse el número medio de gérmenes por C.C. de leche. Con este método se obtienen valores más elevados que por el método de los cultivos, ya que los gérmenesmuertostambiénintervienenen el recuento. 3. Investigacióndedetevrninadosgruposmicrobfanos. a ) Entre los gruposmicrobianosmásimportantesque se encuentran en la leche, el de las bacterias coliformes es el más frecuentementeestudiado en razón de suimportancia higiénica y técnica (capítulo X). Se utilizan medios selectivos azucarados que contienen salesbiliares: caldo al verde brillante, gelosa al desoxicola.to, etc. Una técnica nueva que simplifica la investigación de los coliformes es el método “bacto-strip”, que utiliza tiras de papel de filtro impregnadas con un medio de cultivo al desoxicola,to y un indicador coloreado; estas tiras tienen una capacidad de absorcih de 1 ó 0,l C.C. Las tiras se empapan con leche y se llevan a la estufa a 3 7 O , dentro de su envoltura plástica. Tras la incuba.ción se cuentan las colonias coloreadas. El recuento es sólo aproximado; sin embargo, se trata de un procedimientoútilparaponerrápidamente de manifiestolasbacterias coliformes.

b ) El recuento de los gérmenes termorresistentesda indicaciones interesantes desde el puntode vista técnico, como son las causas de contamicación y el comportamiento durante los tratamientos. La muestra se mantiene a 630 durante 30 minutos y seguidamente se efectúa la siembra sobre medio de gelosa en placa de Petri para su cultivo y posterior recuento.

406


c ) La investigación de las bacterias esporuladas anaerobias productoras de gas, puede hacerse mediante una prueba sencilla: la leche se mantiene a 8.50 durante 10 minutos en un tubo de ensayo con un trozo de parafina; las células bacterianas se destruyen y solamente quedan las esporas. Tra.s enfriamiento, la parafina forma un tapón en la superficie. Se incuba en estufa a 37", y la presencia de bacterias esporuladas se manifiesta por una producción de gas que levanta el tapón de parafina. La prueba puede aplicarse al queso. B ) Métodos indirectos Sehan preconizado numerosaspruebas simples y rápidas; su valor es muy desigual y algunas se encuentran en vías de desaparecer. 1. Pruebas basadas et1 la reducción de colorantes.

Son 1a.s ímicas quepresentanunacorrespondencia significativa con la microflora total; cada vez son más utilizadas para l a apreciación de la calidad bacteriológica de las leches crudas. En el a.partado siguiente se estudiarán separadamente.

2 . Pruebas basadas en el desarrollo de la flora acicl'f' '1 zcante. La ACIDEZ y el pH están, evidentemente, en relacih con la proliferación de. la microflora acidificante. Laacidez es la característica que se determina con mayor frecuencia. Hemos visto enel capítulo IX que existen variaciones naturales de este valor, por lo que la correspondencia con el recuento microbian0 no es buena. La PRUEBA DEL ALCOHOL esuna de las más fáciles de realizar: se mezcla 2 C.C. de lechecon 2 C.C. de alcohol etílico de 68O G.L.;se aprecia floculación neta (resultado + ) o ausencia de floculación (resultado Existe unabuenacorrespondencia entre estaprueba y la estabilidad de la suspensión coloidal, aunque esta depende sólo de l a acidificación de la leche por las bacterias. Las leches con un contenido elevado de calcio iónico o de composición anormal, especialmente las del final de la lactación, pueden coagular por el alcohol sin ser ácidas. Esta limitación de la prueba no se refiere más que a leches de pequeñas mezclas. En realida.d, la prueba se utiliza todavía mucho para la seleccicin de las leches a su llegada a l a fábrica. Puede añadirse un indicador alalcoholde pH parahacer l a pruebamás significativa. La PRUEBADE LA E B U L L I C I ~ N , efectuada trasun tiempo de conservación variable, constituye el mejor medio paramedirla calidad de conservacibn de l a leche.Comoen el caso de la prueba del alcohol, el resultado no depende sólo de laacidezde l a leche. En l a práctica se toman 2 C.C. de leche en un tubo de ensayo, que se lleva bafio maríahirviente; tras 5 minutossecompruebala coagulación (resultado + ) o la ausencia de ésta (resultado -). Nota. - Las pruebas precedentes (grupos 1 y 2) pueden hacerse más precisas sometiendo la muestra de leche a una preincubación a

COMPROBACI~NDE LA CALIDAD

unatemperaturadeterminada,quedependeráde bianos que se desee poner de manifiesto.

407 los grupos micro-

3. Lactofermentación. Es una prueba de incubación sin recuento de gérmenes, en la que leche. Seobservasimplemente el aspecto de la muestra (10 C.C. de leche en un tubo estéril) tras 12 y 23 horas en la estufa o al baño maría a 30 o a 37O. La leche de buena calidad no coagula antes de 12 horas. El aspecto del coágulo después de 24 horas permite deducir la actividad microbia.na; si es homogéneo y gelatinoso indica fermentación Iáctica pura,si esesponjoso con burbujas de gas, la fermentación ha sido producida por bacterias coliformes, y si se presenta en forma de flóculos o en vía.s de disolución, reflejaráuna proteolisis. En ocasiones aunque excepcionalmente, puede alterarse la leche sin coagulación (digestión con alcalinización). El interés por esta prueba ha decrecido mucho: las indicaciones que da se refieren a la acción de un grupo de gkrmenes con actividades enzimáticas acusadas y no al conjunto de la microflora original.

el medio de cultivo eslapropia

4. Prueba d e la filtración.

Estapruebaformapartede algunos métodos oficiales para el control de la calidad bacteriológica de la leche de consumo. En realidad, constituyeunamedida de l a limpieza de l a leche peronode la flora microbiana que contiene. Después deagitar la leche en su recipiente original, setoman 500 C.C. y se hacen pasar a través de un disco de algodón colocado en un cart6n especial numerado. Tras secado, el aspecto o la abundancia de las impurezas permite una clasificación en leche muy sucia, ligeramente sucia y limpia. El resultado es inmediato, por lo que tiene gran valor informativo para el productor. Para rea1iza.r la prueba se utiliza un lactofiltrador, que actúa por gravedad (en el laboratorio), o bien una bomba portátil (bomba de Van Dorn).

IV. - PRUEBASBASADAS EN LA REDUCCIONDECOLORANTES

Los fundamentos de estas pruebas se handado en el curso del estudio físico de la leche (capítulo IX). El tiempo de decoloración de un coloranteindicador de la oxidorreducción da una medida del grado de contaminación de la leche, ya que existe una relación entre la importancia del desarrollo microbian0 y el descenso del potencial redox. Enrealidad,la relación es estrecha cuando no seconsidera el número de gérmenes sino su actividad reductora; ahora bien, ya se ha vistoque varía bastante según los grupos considerados. En la actualidad se utilizan dos pruebas.

408

CIESCI.4 DE LA L E C H E

A)

Pruebadelazulde

metileno o prueba de la reductasa

La incubación se hace en tubos estkriles a 37u con 10

C.C. de leche de indicador, constituido por 5 mg dc azul de metileno disueltos en 100 C.C. de aguaestbril. A intervalosregulares se observa el color dela mezcla, pudiendo así definirsediferentescategorías de leches.

v 1

C.C.

Ejemplos. L a decoloración seproduceenmenos de 15 minutos: leche de muy mala ca.lidad, altamente contaminada. La decoloración seproduceentre 15 y 60 minutos: leche bastante contaminada. La decoloración se produce entre 1 y 3 horas: leche ligeramente contaminada. La decoloración seproducetras 3 h0ra.s: leche poco contaminada, de calidadsatisfactoriapara la industria; la microfloratotal es probablemente inferior a 1 millón de gérmenes/c.c. Este método es el másdifundidoen el mundo para apreciar calidad de los suministrosde leche a lasfábricasyparafijar precio seg6n la calidad.

la el

B ) Prueba de la .resazurina El colorante vira del azul al rosa, y luego al blanco, en el curso de la reducción. La decoloración es más rápida y por tanto los resultados se obtienen antes que con l a reductasa.; pero los leucocitos influyen sobrela reacción (el potencialdereducción es más elevado que en el caso'del azul de metileno). Como el cambio de color es progresivo, puede utilizarse un comparador, con una escala coloreada gradua.da, y observar el color tras un tiempoconstantedeincubaciónde 30 minutos. El comparador Lovibond, tiene siete discos numerados del O al 6. L a cifra 6, coloración azul, corresponde a leche normal,calidadexcelente; l a cifra O, coloracih blanca, corresponde a leche de muy mala calidad. Bajo la influencia del airepuedeobservarseun retorno al color rosa intermedio. Como para la reductasa, se observa el tiempo que dura el viraje (del rosa al blanco, en este caso). Observución. - Es indispensable observar un mínimo de precauciones deasepsia, si no se quiere correr el riesgo de obtener resultados erróneos. El agua utilizada para prepara.r la solución del colorante, los tubos y los tapones, deben ser estkriles (pase por autoclave o en s u defecto ebullicih del agua, tubos y tapones). Los dos colorantes se presentan en comprimidos. Para la resazurina se encuentran en el mercado tabletas dosificadas para una prueba; por lo tanto, 110 es neccsario hacer una solución de colorante.

COMPROBACIóN DE L A CALIDAD

409

V. - LASPRUEBAS DE REDUCCION EN LAS LECHES DE DEPOSITOS REFRIGERANTES DE GRANJA.PREINCUBACION El rápidodesarrollo de los nuevos sistemasde recogida de la leche, con la conservación de ésta en la granjamediantedepósitos refrigerantes y su transporte a lafábricapor medio de camiones cisternas, obliga a reconsiderar los métodos utilizados hasta el presente pa.ra el examen bacteriológico de la leche de los productores. La toma de muestras debe hacerse obligatoriamente en la granja a partir de los depósitos de refrigeración, mientras que antes se hacía generalmente en la industria. Por otra parte, la refrigeración rápida a baja temperatura y la conservación deesta leche durante 48 horas, que impide prácticamente todo desarrollo bacteriano en la leche, conduce a que las entregas sea,n de mejor calidad - o que parezcan de mejor calidad- que la que permitía la recogida tradicional en bidones. De hecho, esta mejora suele ser tan sólo aparente, ya que muchas bacterias conta.minantes, y en especial los gérmenes termorresistentes, se encuentran presentes en la leche refrigerada en tan gran número como en la leche no enfriada. Por otro lado, el solo hecho de mantener la leche a baja temperatura (4O) durante 24 6 48 horas, tiene por efectoprolongarladuración de lareducción de los colorantes, sin que haya mejora de la calidad bacteriológica dura.nte esta “incubación en frío” sino muy al contrario. La refrigeración de la leche prolonga el tiempo de reducción de los colorantes, de tal forma que las pruebas no pueden realizarse en el horario normal de trabajo de las industrias (tiempo de reducción del azul de metileno hasta 10 y 12 horas). Por otra parte, la diferenciación de las muestras de leche de los productores por las pruebas de reducción se hace discutible cuando la duración de la reducción es larga (más de 8 horas). La incubación prolongada,a 370, pone de manifiesto las contaminaciones por 10s gérmenes que se desarrollan bien a esta temperatura, como por ejemplo los micrococos de la mama, pero no permite descubrir las contaminacionespor los gérmenes característicosdeuna limpiezadefectuosa o de insuficientes cuidados higiénicos en el ordeño, gérmenes quegeneralmentesedesarrollanatemperaturasbastante baja.s (de 10 a 150). Por esta razón se ha tratado de modificar los métodos basados en la reducción de colora.ntes, de manera que se adapten al examen bacteriológico de la leche refrigerada. La modificación que suele adoptarse consiste en someter las muestras de leche. auna incubación previa de 15 a 20 horas a una temperatura que varía entre 12 y 150 C.; a continuación se realiza laprueba del azul demetileno o dela resazurina. Esta preincubación tiene por efecto favorecer el desa.rrollo de los gérmenes sicrófilos procedentesde los utensilioslecheros, indicadoresdela insuficiencia de los cuidados higiénicos, mientras que los gérmenes que proceden de la mama y las bacterias lacticas mesófilas se multiplican relativamente poco. El resultado es una disminución del tiempo de reducción de los colorantes para el conjunto demuestras,perosobretodo es muy acusada en lasmuestras de leche recogidas en condiciones higiénicas insuficientes.

410


El cuadro 63 resume los resultados de recientes experiencias c0mparativa.s; en él puede verse quela incubación previa delas muestras tiene por efecto intensificar la rigurosidad de la prueba del azul de metileno, sobretodoparalasmuestrasque contienen una florabacteriana sicrófila importante. La clasificación delas muestras según el tiempo de reducción del azul de metileno es mucho más equilibrada que anteriormente. Los tiempos de reducción se reparten regularmente entre 15 minutos y 7 horas, y laconcordancia con el número de gérmenes totales esmuy satisfactoria. Solamente las leches de buena calidad (número de gérmenes totales generalmente inferior a 100.000) reducen el azul de metileno en 6 o más horas. CUADRO 63

-

Clasificación de las muestras d e leche procedentes de depdsitos refrigerantes según el tiempo de reducción d d azul demetileno a 37” (1)

i

Tiempo de reducción delazulde metileno

7 h y mris 60de 7 h. 6 horas .............. 5 horas .............. 4 5 horas .............. 400

324

3 horas

..............

2 horas .............. 1 hora ............... Menosde 1 hora.

Sin preincubación

142 755 2 100 2 10 700 11 200 141 O00

1

Tras incubación durante 18 h a 13”

27 15 11

76 126

5

590 1 120

3

1

i1

1100

6000

16 11

11 13

7 18 13 11

I I I I i (1) Según R. MOURGUES y J. AUCLAIR.- Experiencias realizadas sobre 150 muestrasprocedentes de 41 depósitos, en cuatro regioneslecheras y

-

en diferentes épocas del año.

VI.

- PAGO

DE LA LECHE

Los problemas económicos se salen del temario de esta obra; sin embargo, antes de abordar el problema de la evaluación del precio de la leche según su calidad, consideraremos algunos aspectos generales de la cuestión.

A) Precio

de

la leche

Puede establecerse de varias maneras:

1. Según el precio de costo real.

41 1

COMPROBACIóN CALIDAD LA DE

El cálculoes difícil, ya que a.lgunos conceptosnopueden rarse con precisión. Alimentación, . Mano obra de . Capital . . . Gastos secundarios

. . . . . .

.

. ,

. . .

50 % 20 % 10 % 20 %

de de de de

valo-

los costes de producción los costes de producción los costes de producción los costes de producción

2. Según larentabilidadefectiva.

La fabricación de productos lácteos muy diversos hace que la rentabilidad media sea difícil de evaluar. El tipo de transformación de la leche &stádeterminado,máspor la demanda del consumoquepor el valor de la materia prima. La producción de leche de consumo, que exige l a mejor calidad de leche cruda, rarament.e es la más rentable. En algunos países se aplica este método. En Suiza, el precio de la leche, lo fija cada año la Unión Central de Productores de Leche, según el precio del queso. 3. Enotros países, el preciodela leche para el productor se fija por decreto ministerial. La leche se considera como un “alimento social”, y su precio no puede ser el resultado de aplicar la ley comercial de la oferta y la demanda. Las importantes fluctuaciones estacionales de la producción tendrían como consecuencia la irregularidad de los mercados, aspecto muy perjudicial para el productor. Nota. Recordemos quela leche crudadeestabloscontrolados no entra en la reglamentacióngeneraldeprecios.

B ) Pago de la leche según su calidad Hasta hace pocos años el precio de la leche solía fijarse por volumen o peso, como si su composición fuese constante y su calidad invariable. Esta forma de evaluación nosolamentees injusta, sinoque puede tener consecuencias nefastas: - sobre la selección bovina: búsquedadeanimalesdeelevada producción; - sobre la calidad bacteriológica media de la leche: negligencia del productor, que no es sancionado o recompensado; falta de interés para seguir el progreso técnico.

Actualmente seha preconizadoelprincipiodecomprade la leche alaproducciónsegúnlacalidad; noobstante,muchas veces sólo se considera el contenido enmateria grasa para lavaloración. La evaluación según la cantidad de materia grasa no ofrece dificultades. El método de análisis (GERBER)se practica en todas partes. Habitualmente se toman 4 muestras por mes de cada suministrador y se obtiene la media de los resultados. La toma de muestras proporcional es más equitativa: de cada entrega de leche, se toma un volumen en relación con la cantidad total suministrada; las tomas suce-

412

ClCNCI.1 DL L.l L E C H E

sivas se van añadiendo a un h s c o con el númerodeproductor, que contiene bicromato potrisico. El anidisis se hace cada quincena. Los dos problemas de mayor actualidad son: 1. La evalua.cióndel precio según la calidadbacteriológica. sin duda el más importante (artículo siguiente);

Es

2. La evaluaci6n del precio según el contenido en materias nitrogenadas. Se ha visto en el capítulo XV que la relación entre el contenido de grasa y el de ma.terias nitrogenadas totales es real, pero dCbil. Porotraparte,las diferenciascomprobadas entre el contenidoen materias nitrogenadas de las leches de los productores son tales, que este sistema de pago se impone en las regiones queseras: por ejemplo, tal sucede en el Jura, donde más del 80 9'0 de la leche producida se destina a la fabricación de queso.

La frecuencia de las tomas, destinadas a la determinación de la materia nitrogenada., puede ser dos veces menor que para la materia grasa. En el capítulo VI, hemos señalado la necesidad de centralizar las muestras en laboratorios importantes, bien equipados.

VII. A)

- PAGO SEGUN LACALIDADBACTERIOLOGICA

El problemaengeneral

El sistemade pago diferencialsepracticadesde hace añosen algunos países, como Holanda, Suiza, Dinamarca, etc. En los que no 10 usan, la calidad bacteriológica media es inferior. Para remediarlo no ba.stan los buenos deseos. El productor de leche no tiene, corrientemente, más que ideas imprecisas sobre los peligros de la leche en malas condiciones ylasconsecuenciastécnicas de su alteración. La leche mala no debe pagarse al mismo precio que la buena,ya. que esta última cuesta más cara, exige más cuidados, y por tanto más tiempo de dedicación y mejor material, lo que equivale agastossuplementarios. L a transformación de las leches de mala calidad presenta dificultades y gastos mucho másimportantesde lo que generalmente se cree:

- necesidad de una doble pasterización; - frecuente limpieza de los circuitos de pasterización; - accidentes de fabricación,etcétera. La industria láctea tiene el máximo interés en generalizar el pago de l a leche según la calidad bacteriológica. Desde 1951, un determinadonúmerodeindustriasfrancesasadoptaronestemétodo, con diversos sistemas de clasificación de la leche y ello dio como resultado una mejora inmediata de la calidad de la leche cruda. Esta mejora

COMPROBACIóN CALIDAD DE LA

413

tiene como consecuencia esencial un aumento correspondiente de la rentabilidad de la leche. En una etapa más evolucionada de la producción lechera, el sistema devaloraciónporcalidadpuederesultarinútil. Los organismos oficialesestablecennormasdecalidad y laslechesque noestán conformes se rechazan y devuelven al productor (éste es el caso en los Estados Unidos). El productor de tales leches puede también ser sancionado como si cometiese un fraude. B ) Principios Cualquiera que sea el sistema elegido, es necesario lograr la estrecha colaboración de los productores y transformadores de leche. Los productoresdebentenerconfianzaenlosmétodosdecontrol y de clasificación. El problema de arbitraje no debe plantearse. No se debe procurar la obtención de una leche de calidad excepcional mediante primas elevadas a unos pocos productores, sino que debe tenderse a conseguir una mejora notable de la calidad en el mayor número posible de aquéllos; de aquí que al principio se aplique una clasificación poco rigurosa y se den primas pequeñas pero numerosas; lo que interesa es que la mayoríade los productores aporten leche de calidad óptima, y no unos pocos. Los malosresultadosnosecomunicarána los productoresen tono de censura (salvo en el caso de numerosas reincidencias); esta misión debe hacerse por medio de un agente experimentado que comente los resultados y aconseje al productor descuidado. Espreciso que existaacuerdo entre los proFesionales; el transformador debe abstenerse de admitir la leche de un productor que ha dejado de entregar a otro industrial por la única razón de que los controles de calidad no le eran favorables. En las regiones poco desarrolladas desde el punto de vista de la producciónlechera,la evolución debeserprogresiva.Enalgunas regiones se aplican planes especiales,con métodos diversos, adaptados a las condiciones locales, con lo que la calidad se mejora y con ello se da un ejemplo y un estímulo a las regiones vecinas, que, a su vez, realizarán los esfuerzos necesarios. Cuando las mejoras locales seanlo suficientementenumerosas,puedeintentarselamejorageneralde todo el país, con un método ímico y condiciones normalizadas. Es materialmente imposible apreciar en valor absoluto la calidad de la leche suministrada, es necesario que las tomas de muestras y el análisis se realicen en el mismo momento en que se recoge la leche en casa del productor. El resultado debe emitirse en forma de valor relativo, y tiene por objeto permitir comparaciones equitativas entre laslechesde los diversosproductores, con el fin declasificarlas y pagarlas según su calidad. Engeneral,seadmiteunaclasificaciónentsescategoríassolamente. Las leches de la primera categoría (las mejores desde el punto de vista de calidad) reciben una prima, mientras que a las de tercera categoría se les aplica un descuento.

414


C)

Técnica de clasificación

La prueba de la reductasa con azul de metileno se utiliza ampliamente;sin embargo, laprueba delaresazurinatienetambiénsus partidarios. Un problema importante se refiere a la influencia de la temperatura. Las muestras de un mismo día deben analizarse a la misma hora y tras haberlas conservado enlasmismas condiciones. Siguiendo el métodotradicionalde recogida, sehacencuatro exámenes por mes para cada proveedor: dos de leche de la mañana y dos de la noche en el caso de doble recogida, o bien cuatro muestras correspondientes cada una a la mezcla de la leche de la tarde y de la leche de la noche, en el caso de recogida única. La toma se hace a la llegada del camión a la fábrica. En el caso de que los bidones no estén individualizados, la toma se hará en lagranja. Las muestras se guardan junto a una pared orientada hacia el Norte hasta el m@ mento del examen (a las 14 h.); las tomas de la tarde se conservan durante la noche en frigorífico hasta las 9 de la mañana, que se dejan de nuevo al exterior. La clasificación según el tiempo de reducción, ya se trate de la prueba de reductasa o de la resazurina, debe tener en cuenta la temperatura del exterior para poder obtener resultados comparativos con lasmuestrasexaminadasendiferentes épocas. En el cuadro 64 se expone el sistema holandés. CUADRO 64

Clasificación de la leche segtin la prueba de la reductasa

I clase (nota 2)

Más de 2P 17 a 28 13 a 16“ 9 a 12

I

Menos de 5”

clase (nota 1)

1 I

Más de 1 h 2 h 3 h 4 h 1’

5h 6 h

3.’ clase (nota O)

2:

:1

Temperatura a las 10 h

Entre ”

I

?4y 1 h ly2h l%v3h 2y4h 3y5h 4y6h

Para la resazurina se puede hacer la lectura tras un tiempo tanto más corto cuanto más elevada sea la temperatura exterior. La clasificación de los proveedores se hace según las 4 notas obtenidas, de forma que puedan obtenerse tres categorías:

- nota total 7 u 8; primera categoría; - notainferiora 7, perosinhabertenido categoría; - nota con dos O o más: tercera categoría.

ningún O: segunda

415

COMPROBACIóN CALIDAD DE LA

Nota. - Enloque se refierealaleche recogida endepósitos refrigerados y camiones cisternas, también se hace una diferenciación en tres categorías,despuésderealizarlaprueba según lasindicaciones dadas anteriormente. D) Forma de pago En general,el pago conarregloalacalidadbacteriológicase realiza sin intervenciónde un fondo especial. El pago globaldela lechecorrespondesiempreaunproducto de preciomedioy para las cantidades recibidas. El cálculo de las primas y descuentos puede hacerse de dos maneras:

u ) Reparto equitativo entre la primera y la tercera categoría. La suma de las primas otorgadas a la primera categ,oría es igual a la suma de las deducciones aplicadas a la tercera categoria. Los porcentajes unitarios de las primas (P) y las deducciones (D) son diferentes (salvo en el caso excepcional de una cantidad igual en la primera y en la tercera categoría). La relación de las cantidades es: primera categoría = r segunda categoría Si se fija el porcentaje de las primas, P, el de las deducciones será D = P x r. En verano, cuando es más difícil suministrar leche buena (cantidad elevada de tercera categoría), el descuento será pequeño. Por ejemplo, si hay 10 veces más leche de tercera categoria que de primera, el descuento sólo será de 0,l P. Por el contrario, en invierno será elevada. En cambio, si se fija el porcentaje de descuento, D, las primas son elevadas en verano (P = D/r) y pequeñas en invierno. Esta forma de actuar tiene por objeto provocar un estímulo mayor en la época en que es más difícil producir leche buena. La proporcióndelechedetipomedio(segundacategoría)no influye sobre el porcentaje de las primas y descuentos.

b ) Repartoequitativo entre las tres categorías. La prima y el descuento tienen un valor igual a u. El precio medio es M;la proporción delechesdeprimeracategoríaes X %, ydetercera categoría Z %. La leche de segunda categoría se pagará al precio de B por litro: 100 M

-a

(X - Z)

B = 1O0

La de primera categoría se pagará a: B La de segunda categoría se pagará a: B

+ a.

- a.

QUINTA PARTE

* * *

PRODUCTOS LACTEOS PROBLEMAS TECNICCIS Y PROBLEMAS ALIMENTICIOS

CAPITULO XIX

LA LECHE DE CONSUMO PASTERIZACION Y ESTERILIZACION I. - Generalidades. 11. - Problemastécnicosreferentesa la lechecrudapara consumo. 111. - Procedimientos de conservación no térmicos.Congelación. IV. - Expresión de la acción bactericida. V. - Modalidades del tratamiento. térmico. VI. - Pasterización. VII. - Problemas bacteriológicos de la pasterización. VIII. - La esterilización y su control. IX. - Sistemas de calentamiento. X. - Cambiadores de calor tubulares y de placas. XI. - Tratamiento ultra alta temperatura y calentamiento por condensación de vapor. XII. - Depuración. Bactofugación. XIII. - Homogeneización. XIV. - Envasado de la leche de consumo.

I. - GENERALIDADES Elmercadode la leche deconsumo sige siendo aún muycomplejo enalgunos países en relación con las simplificaciones que se han alcanzado en otros. La leche de consumo, siempre completa, se presenta bajo diversas formas:

- lechecruda,distribuidaagranel

o envasada;

420


- leche pasterizada, distribuida a granel (solamente en las poblaciones con menosde 20.000 ha.bitantes), o envasada en botellas de vidrio o en recipientes de cartón o plástico; - leche esterilizada, siempre envasada, y casi exclusivamente en botellas de vidrio.

En el capítulo XIV se han indicado !as características de estos diferentes tipos de leche. La distribución a granel (fuera del lugar de producción para la leche cruda) representa una situaci6n anacrónica debido a las manipulaciones y mezclas incontrolables a que esta sometida. La leche, quc es el producto alimenticio más lábil y noble es casi el Único que se trata de forma tan descuidada, mientras que otros alimentos como las pastas para sopa y otros productosbastantemásestables, hace ya tiempo que se envasan cuidadosamente al abrigo de la su-ciedad y del polvo. La leche cruda tiendeadesaparecer del mercado dc irc!?i: de consumo en los países con alto grado dc evolución social e induttrial; en el capítulo XIV hemos visto !os motivos, sin embargo, en muchos países, y fuera de las grandes poblaciones, una gran parte de consurnidores permanece fiel a la leche cruda, que constituye a < h más de l a mitad de la leche vendida en muchas ciudades de 100.000 habitantes. Esta persistenciaenla demanda de leche cruda planteaproblemas técnicos especiales; también presenta problemas en cuanto al control de la calidad y a la educación del consumidor. El consumode leche esterilizada ha tomado un incremento extraordinario en algunos países, pero no por ello ha desaparecido la pasterización, sino que coexisten las dos categorías de leche, COP, dos tipos de clientela.

11. - PROBLEMAS TECNICOS REFERENTES A LA LECHE CRUDA PARA CONSUMO Estos problemassecentranesencialmenteenla utilización racional del frío y en la fabricación de máquinas más pequeñas para el envasado y operaciones anexas. Las máquinas eficaces, rápidas, con dispositivos de automatismo y seguridad, no se conciben más que para rendimientos a escala industrial, puesto que en las pequeñas industrias se utilizan máquinasde tipo manual muy simplificadasque precisan mucha atención en lo que se refiere al aspecto higiénico de las operaciones, tanto más cuanto que estos obradores no poseen, en general, instalación de vapor o agua muy caliente. Sin embargo, debe exigirse, incluso en las máquinas más pequeñas, que las partes que entran en contacto con la leche estén construidas con acero inoxidable. La máquina lavadora de botellas de vidrio no puede “reducirse” sin que disminuya su eficacia, por ello es aconsejable la utilización de envases perdidos.

PASTERIZACI~NY ESTERILIZACI~N

42 1

Siempre que la leche no sea vendida directamente al consumidor en el lugar de producción, mediante el llenado a partir de un depósito refrigerado, deberá envasarse en recipientes herméticos que lleven el nombre del productor. Este sistema es el Único para conservar la ca1ida.d de la leche durante su distribución. La leche cruda anónima, en el depósito del revendedor urbano, debe considerarse como mercancía sospechosa. Los siguientes datos se refieren a una instalación de producción de leche cruda en envase perdido: 1. .Sala de refrigeración y envasado.

Es distinta de la sala de ordeño, pero debe construirse con los mismoscuidados higiénicos: suelode baldosa con pendienteshacia los desagiies, muros de azulejos o recubiertos con pintura fungicida, iluminación y ventilación por medio de pequeños ventanalescolocados hacia el norte y en la parte alta, pila de lavado con grifos de agua fría y caliente a 70” o más.

2. Material. El armario frigorífico es desaconsejable, en su lugar es preferible la cámara frigorífica, que se sitúa con la puerta hacia la sala de envasado, y debe poder guardar la producción de dos días. El material propiamente dicho se compone esencialmente de un depósitorefrigerado(capítulo XVII) y delamáquinadellenar o “dosificadora”. Los reglamentos oficiales no exigen másqueuna refrigeración moderada (150 o menos), pero para obtener una leche de buena calidad es necesario descender la temperatura por debajo de este límite (entre 3 y 50). Las máquinas de llenar más racionales funcionan por vacío (el vacío puede obtenerse mediante el compresor de la ordeñadora) y cierran los envases por termosoldadura; desde el ordeño ala expedición, la leche no hatenidocontactoalguno con la atmósfera. 3. Envase.

Se utilizan dos tipos

de envase perdido:

a) Saquitos de polietileno de 0,5 o de 1 litro. Es el envase más barato: la bolsa de 26 x 14 cm para 1 litro tiene un costo muy bajo. Se le reprochaelserblando y deformable y precisar el trasvase cuando se abre para la utilización de la leche. Ekte material es ligeramente permeable a los gases; algunos consumid.ores han comprobado que permite el paso a la leche de “sabores del frigorífico”. b ) Recipientesde cartóndeformas diversas; se utiliza cartón parafinado o plastificado. Trataremos sobre este tipo de envases al final del capítulo. El recipiente de cartón es dos a tres veces más caro que la bolsa de plástico, pero tiene la ventaja de ser opaco, impermeable y rígido.

CIENCIA DE L A LECHE

422

Se están introduciendo en el mercado envases bastante rígidos de polietileno en forma de botella.En todo envase debe indicarse la fecha de su manipulaciónmedianteimpresión o perforación en unalengüeta. 111. - PROCEDIMIENTOS DE CONSERVACION NO TERMICOS. CONGELACION A)

Destrucciónde

los gérmenes

En el capítulo XIV se ha hecho la crítica de los métodos de saneamiento y se han indicado también las razones que existen en favor del tratamiento térmico, el Único autorizado en muchos países. Daremos a continuación algunas precisiones técnicas sobre otros procesos utilizados actualmente. Los rayos ultravioleta son producidos por lámpara de vapor de m.ercurio; su efecto bactericida es máximo cuando la longitud de onda alcanza los 2.600 Angstroms (máximo de absorción de los ácidos nucleicos). Como los rayos U.V. tienen un pequeño poder de penetración en la leche, es necesario hacer el tratamiento en capa fina, y por lo tanto con rendimientos reducidos. La débil energía de estas radiaciones es el obstáculo principal para su aplicación en la pasterización. Una irradiación muy acentuada tiene las nocivas consecuencias que se han citado con anterioridad. La “actinización” de la leche es un método mixto que asocia la accióndelosrayosultravioletaaladelosinfrarrojos. La energía calóricadeestosúltimos es la causaprincipaldelapasterización (pasterización eléctrica). Los métodos químicos suelen estar prohibidos. El oxígeno libre y el agua oxigenada se toleran en algunos países. El oxígeno tiene un efectoinhibidorsobrenumerosasespeciesmicrobianas;elagua oxigenada actúa por medio del oxígeno liberado por las enzimas de la leche (peroxidasa, catalasa). El agua oxigenada de 110 volúmenes (calidad electrolítica muy PUra) se emplea a dosis del 1 %o.El oxígeno gaseoso se utiliza en el procedimiento Hofius (conservación por frio en depósitos bajo presión de oxígeno) y en el procedimiento Wiser. En este último se realiza la oxigenación en caliente por borboteo de oxígeno a la salida de un pasterizador; tiene como fin la “estabilización” de la leche por una ligeradesacidificacióneinhibicióndelasbacteriaslácticastermorresistentes; además, la gasificación puede mejorar el sabor de la leche. La eficacia de este procedimiento, en lo que se refiere a la conservación de la leche, es irregular. B) Conservación por frío. Congelaci6n

A las temperaturas usuales de aplicación, el frío no destruye los gérmenes en proporción apreciable, pero impide el desarrollo microbiano y retarda considerablemente la actividad de las enzimas; es un

PASTERIZACI6N Y ESTERILIZACI6N

423

medio de conservación cuya eficacia es tanto mayor cuanto más baja es la temperatura que se alcanza. Hace ya muchotiempoque se preconiza la congelación como medio para conservar la leche, concentrada o no. Su aplicación está limitada por dos obstáculos: 1. La ruptura de la emulsión, con laconsiguienteaparición de aceite en el momento de la descongelación. Este defecto puede evitarse gracias a la homogeneización de la leche bajo alta presión, antes de la congelación; 2. Floculación del fosfocaseinato;es el inconvenientemásimportante. Hemos dado una explicación teóricaal tratar de las propiedadesdelalactosa; la cristalizacióndeesteelementoprecedea la aparición de la floculación. La inestabilización es progresiva, y al principio el fenómeno es reversible; la viscosidad del producto descongelado aumenta, pero una agitación a temperatura moderada hace desaparecer la anomalía. Más tarde, la modificación se vuelve irreversible y se observa la formación de un coágulo granuloso. La inestabilidaddelasproteínas a causadela congelación ha dado lugar anumerosostrabajosenestosúltimosaños; se refiere sobre todo a la leche concentrada 3/1, sobre la que trataremos en el capítuloXXII. La congelación de la leche ordinarianopareceque sea motivo de preocupación. Recordemos el procedimiento Vermoux, queconsisteencongelarrápidamentela leche, en capafina,sobre un tambor refrigerado a -20"; la película helada se reduce a "nieve" y se envasa en hoja de aluminio. Es evidente que la comercialización de tal producto exige la continuidad de la cadena de frío.

IV.

- EXPRESION

DE LA ACCIONRACTERICIDA

En elcapítulo IXhemosestudiadolas nociones fundamentales referentesa los efectos del tratamiento térmico,indicandoquela destrucción de las bacterias puede asimilarse a una reacción en que el coeficiente de temperatura (Qlo) es como término medio de 15 para lascélulas vegetativas y de 7 para lasesporas.Recordemos que el coeficiente de temperatura, en que aparece una modificación, como eloscurecimiento o el sabor a cocido, es netamente inferior a los citados y que siempre interesa elegir un valor elevado de la relación temperatura/tiempo de calentamiento. En las figuras 35 y 48 pueden verse representaciones gráficas de estos datos; las curvas relacionan entre sí el tiempo de calentamiento y la temperatura. A)

Velocidad de destrucci6n En la práctica, también puede interesar la determinación de la relación entre el número de gérmenes y el tiempo de calentamiento, lo que equivale a estudiar la velocidad de la acción bactericida. Se ha observado que esta acción puede asimilarse con frecuencia a una reacción monomolecular, lo mismo en lo que se refiere a la destruc-

424

DE CIENCIA

LA L E C H E

ción por el calor que en lo referente a la destrucción mediante otras formas de energía (radiaciones) o mediante sustancias tóxicas (antisépticos). La acción bactericidaen función del tiempo puede, portanto, representarse por una recta en coordenadas semilogarítmicas, tal como se muestra en la figura 58, para una cantidad dadade energía (temperatura, intensidad de la radiación) o para una dosis dada de sustancia tóxica. El coeficiente de la velocidad de destrucciónesla tangente del ángulo a:

c=

log N o - log N t

En esta relación N, es el número inicial de gt5rmenesfc.c. y N el número final en el tiempo t. En el caso de una esterilización total, N = O. Para una temperatura dada, la velocidad de la acción bactericida depende de la naturaleza de los gérmenes y de la composición del medio. En la práctica, se utiliza la inversa del coeficiente de velocidad y se le denomina tiempodereduccióndecimal D:

D=

t log No - log N

Este valor D es el tiempo necesario para que el número de gérmenes se reduzca 10 veces. Cuanto mayor es D, más elevada es la termorresistencia, es decir, más débil es l a reducción del número de gérmenes para un tiempo dado.

1 .Inn)

10

1

99

o. 1

99,9

Io

99,99

1 ti

I,

Figura 58. - Velocidaddelaacciónbactericida

tlempo t

425


Tenemos un ejemplo en el estudio de la destrucción de las esporas del Bacillus subtilis, utilizado habitualmente cuando se quiere determinar la eficacia de un tratamiento térmico con miras a la esterilización. Los resultadosobtenidos con diferentes medios, se resumen en el cuadro 65. CUADRO 65

Tiempo d e reducción decimal (19) (1) Medio

-

Leche esterilizada ordinaria ................................. Leche esterilizadaneutralizada a pH 7 ............... Leche esterilizada con un suplemento (2) ............ Leche esterilizadaconunsuplemento y neutralizada a pH 7 .................................................. Tampón fosfato M/15 pH 6,s .............................. Tampón fosfato M/15 pH 7,O ............................. (1) Según J.

(a 115") 3,28 3,85 4,02

4,15 3,65 4,21

HERMIER.

(2) 5 O h de la solución: glucosa 1.000 c. c.

100 g, extracto de levadura 100 g, agua

Puede observarse que la termorresistencia es más débil, y por lo tantomás fácil la esterilización, en la leche que en los otros medios, especialmente el tampón fosfato a pH 7, utilizado como medio decalentamientodereferencia, y la leche suplementadaqueseha preconizado para el control de la calidad bacteriológica de la leche esterilizada. La figura 58 muestraqueunaprimera reducción al 1/10 dela flora inicial N o (destrucciónde 9.000 gérmenes, eneste ejemplo) exige el mismo tiempo de calentamiento que a l reducción al 1/10 de los supervivientes N , (destrucción de 900 gérmenes), y así sucesivamente. Pero la relación definida anteriormente no debe considerarse como regla absoluta; no es válida cuando se trata de poblaciones microbianas heterogéneas, que comprenden grupos muy diferentes. B ) Reduccióndelnúmero

de gérmenes

Si se haceintervenir el tiempo, puede expresane simplemente el resultado de la acción bactericida por un po:rcentaje, ya sea de los gérmenes supervivientes (porcentaje de supervivencia) o de losgérmenes destruidos(porcentaje de destrucción). N El porcentaje de supervivencia es: -x 100.

NO El porcentajede

N , - A' destrucción es: ___-x 100. No

426


Estas expresiones interesancuandoseestudialapasterización. Con lasmicroflorascomplejasdelacontaminaciónhabitualdela leche cruda,sealcanzafácilmenteunporcentajededestrucciónde 90 a 95 %; a partir deestepunto, hace falta,proporcionalmente, muchamásenergía paradestruir los gérmenes supervivientes;es decir, que es necesario elevar la temperatura o prolongar el calentamiento. La pasterización exige unporcentajededestrucciónbastante elevado. Por ejemplo, en una leche que contenga 1.000.000 de gérmenes/c.c.(valor fácil deencontrarenlapráctica), el porcentajede destrucción de los gérmenes para satisfacer la reglamentación de la leche pasterizada envasada (30.000 gérmenes/c.c.), debe ser del 97 %. La esterilización se alcanza cuando el porcentaje de supervivencia seacercaa O, yeldedestruccióna 100. Enla práctica, paraun producto alimenticio dado, y en función de los riesgos que se pueden correr, se fija un porcentaje de destrucción que define de esa manera el tratamiento térmico. Para los cálculos de esterilización no se considera el número de células vegetativas, sino el de esporas; como forma de expresión más cómoda se utiliza la reduccidn Zogarítmica, o eficacia deesterilización; ee = log N , - log N . entre 99,9 y 100 entre algunas unidadesy 10 6 12. Porejemplo,la eficacia dela esterilización de los aparatosutilizados para la leche es,engeneral,superiora 10 paralasesporas del Bacillussubtilis; esdecir, quesi inicialmente había 1 millón de esporas por C.C.(log N,, = 6), tras el pase por el aparato habrá menos de O,OOOl/c.c. (log N = A),o seamenosde unaesporapor 10 litros. Enlugarde

manejar númeroscomprendidos

( o entre O y 0,l) seutilizannúmeroscomprendidos

C) Influenciadelcontenido

en materia grasa

En relación con l a influencia del medio sobre el efecto térmico, debe mencionarse la influencia del contenido de materia grasa. Suele afirmarsequelamateriagrasatieneunacusadoefectoprotector sobre los gérmenes, en los que la sensibilidad al tratamiento térmico estaríapor esta’ causadisminuida, tantomáscuanto mayor sea la riqueza en materia grasa de la leche. La pasterización de la leche descremada sería más fácil que la de la leche entera, y la de la crema mucho más difícil. De hecho, no se encuentran pruebas de esta afirmación enla literatura. En el capítulosiguientecitaremos un estudio quedemuestraqueladestrucción del bácilo tuberculosoyla inactivación de la fosfatasa,seproduceenlasmismas condiciones de tratamiento de la leche y de la crema.

PASTERIZACI6N Y ESTERILIZACI6N

427

V - MODALIDADES DEL TRATAMIENTO TERMICO

A) Principios Aunque el fin esencial sea la destrucción total de las bacterias, no se debe perder de vista el siguiente principio fundamental: la leche es un “edificio” lábil.Los efectos del calor sobre los diferentes componentes de la leche y sobre las propiedades fisicoquímicas del conjunto se han señalado a lo largo de la segunda parte de esta obra, en especial en el capítulo IX, donde el cuadro 29 resume las principales modificaciones. Estas modificacionesson más o menos importantes,segúnlas condiciones de aplicación del tratamiento, y de diversos tipos, según l a clase de ese tratamiento, aunque el resultado bacteriológico sea el mismo. Las condicionesgeneralesquereducenestasmodificaciones son: Tratamiento al abrigo del aire. Condiciones de tratamiento que permiten el calentamiento más breve posible, a partir de un cierto nivel de temperatura. Lasmodificacionessonlimitadasenlapasterizaciónrealizada según se define en el capítulo XIV, y en el tratamiento a ultra-alta temperatura en flujo continuo; sin embargo, en la esterilización clásica,sonrelativamenteimportantes.

B) Metodos

de tratamiento

1. Tratamientodiscontinuoenrecipientescompletamente terrados. Desde el punto de vista bacteriológico, este método parece ser el más satisfactorio, ya que se evitan todas las posibilidades de recontaminación tras el calentamiento,especialmenteacausadelos recipientes ‘ insuficientemente desinfectados. 2. Tratamientodelalecheenfiujocontinuo. A lasalidadel aparato de calentamiento, la leche debe pasar a un aparato de envasado para el llenado de botellas o botes. La pasterización y la “preesterilización”serealizancasisiempredeestaforma. Este segundométodoesel Único quepermite el tratamiento rápido recomendado más arriba. El inconveniente se halla en la dificultad de evitar la contaminación durante el envasado, sobre todo con labotellaclásicadevidrio,que raramente puedeconseguirseen estado estéril. Existen procedimientos de llenado aséptico, con otros tipos de envases. El primer método sigue utilizándose para :la esterilización final, y puede utilizarse también para la pasterización de pequeñas cantidadesdelecheenbotellas.Sumayorinconvenienteesel exigir un gasto de calorías más elevado y un tratamiento más largo o a temperatura más alta que el segundo método, sob.re todo si el recipiente es de vidrio. En efecto, es preciso que toda la masa de la leche alcance

428


la temperatura determinada dentro del recipiente; incluso con agitación continua, la eficacia calorífica es menorque en el tratamiento continuo. En consecuencia, losriesgos de modificación dela leche aumentan.Porotraparte, el tratamientodegrandescantidades de lecheexige instalaciones muy importantes.

VI. - PASTERIZACION

Se distingue tres tipos de pasterización.

1. La pasterización baja (630 durante 30 minutos)hasido muy empleada en América; el tratamientoes suave, da origen a pocas modificaciones; en particular el color y el saborpermanecen invariables y la separación de la crema no se retrasa. Este procedimiento exige una instalación de capacidad voluminosa y puede provocar la multiplicación de las bacterias termófilas; en efecto, si no se toman precauciones especiales laleche pasterizadaseenriquece en gérmenes amedidaque el trabajo progresa.Solamente pueden tratarse leches con escasa carga bacteriana. Por otro lado, es necesario evitar laformacióndeespuma,que favorece la supervivencia de los gérmenes termorresistentes; la temperatura de la espuma es siempre un poco másbajaqueen la leche. 2 . L,a pasterizacibn alta y rápida (720 durante 15 segundos) es la m8s difundida, y ha sustituido a la antigua pasteriza,ción alta en la quela leche secalentaba a unos 8S0 duranteun tiempovariable, en aparatosabiertos. La pasterización alta y rápida,al abrigo del aire, no tiene los inconvenientes del procedimiento antiguo. En Francia se calienta frecuentemente por encima de 720, hasta 800 e incluso 850; estas elevadas temperaturas no están siempre justificadas (véase más adelante); a estetipode pasterización se la designa corrientemente con las iniciales H.T.S.T.

3. La, pasterización alta en capa muy fina o “stassanización”es un procedimiento eficaz. La leche se extiende en una capa de menos de 1 mm de espesor y secalientahasta 75-78O durante un segundo. Los riesgos de“agarrado“ y obturación del aparato son grandes cuando se utilizan leches ligeramente ácidas. En las leches transportadas a larga distancia (leches destinadas a las grandes ciudades), se practica frecuentemente una doble pasterización, la primera en el centro donde se realiza la recogida de la leche, y la segunda a su llegada a la “central lechera”. En todos los procedimientosdepasterización,secalientaprimero la leche a la temperatura deseada (tras una depuración física) y se la mantiene a estatemperaturadurante el tiempopreciso; inmediatamente se la refrigera enérgicamente y se la conduce al local de envasado. Deben vigilarse con la misma atención todas las partes que constituyen el circuito completo de la leche; en especial, deben eliminarse losriesgos de reconta.minaci6n despuésde la pasteriza-

429

PASTERIZACIdN Y ESTERILIZACI6N

cibn, en el refrigerante, las conducciones, los depósitos,lamáquina llenadora, las botellas, etcétera. No todas las leches pueden pasterizarse, entre ellas tenemos: 1. Leches demasiadoácidas para soportar el ca.lentamient0.

2. Leches muy contaminadas por gérmenes %ermorresistentes. En ias condiciones habituales de pasterización no se conseguirá reducir el número de gérmenes por debajo de la cifra máxima legal y será preciso ca1enta.r a temperaturasmás elevadas con los riesgos que ello supone; las modificaciones que experimentará la leche serán mayores para un resultado higiénico final dudoso. 3. Existenlechesinestablesaltratamientotérmicoapesar de ser limpias y sin acidez desarrollada. La prueba del alcohol permite descubrir estas anomalias de la leche.

VIT. - PROBLEMAS BACTERIOLOGICOS DE LA PASTERIZACION A ) Relaciónentrelacalidaddelalechecruda

y lacalidadde

Ia lechepasterizada No debe perderse de vista la existencia dediFerentes tipos de bacterias. La microflora total de la leche cruda o pasterizada, es un dato suficiente para el buen planteamiento y solucith de los problemas. Deben considerarse tres tipos de bacterias:

1. Bacterias no termorresistentes,presentesenlaleche 2. Bacterias termorresistentes, cruda. 3 . Bacteriasderecontaminación. Numerosos estudios han demostrado que no existe ninguna relación entre la microflora total de la leche suministrada por el productor y el número de bacterias termorresistentes que se encuentran en la leche después de la pasterización, y que son estas últimas las únicas que influyen sobre la calidad de conservación de la leche pasterizada, si se evita toda otra contaminación. La incubación previa de la leche cruda a 15", antes de la pasterización, provoca un aumento de la flora total pero no influye sobre el número de bacterias que sobreviven a la pasterización. La figura 59 pone de manifiesto este hecho: no es el número, sino el tipo de bacterias de l,a leche cruda el que decide la calidadbacteriológicadelalechepasterizads. Las leches números 1 y 2 contienen de 0,5 a 1 millón de gérmenes1c.c. Trasincubación durante 24 horas a 15jo, contienende 30 a 35 millones. Sin embargo, la eficacia de la pasterización es la misma, en la leche cruda n.O 1 ó n.O 2 que en la leche incubada n.o 1 ó n.o 2. Las diferencias entre las dos leches, en lo que se refiere a la flora termorresistente, se encuentran tras la incubacih. La figura 59 mues-

430


tra igualmente la influencia de la temperatura de pasterización sobre el número de bacterias termorresistentes. Tras estudios profundos sobre el problema, los suecos han elevadoligeramentela temperatura de pasterizaciónaltade 72 a 74". A mayor temperatura se destruyen muchos gérmenes mesófilos acidi-

1

R&elh&minmediata Pasterimión tm irmbación

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'Temperatura de pasterización (duracion 1 5 segundos)

Figura 59.

- Eficacia

de la pasterización (Según T. STORGARDS)

ficantes, lo que favorece la calidad;en estas condiciones, los gérmenes esporulados se desarrollan más fácilmente. Las bacterias termorresistentes que quedan en la leche pasterizada a 74O no tienen más que una débil aptitud para degradar suscomponentes, y no se observa una correspondencia neta entre su número y la calidad. organoléptica y de conservación de la leche. Cuando una leche pasterizada envasada contiene demasiados gérmenes,espreciso ante todo intentar conocerlanaturalezadesu flora microbiana; puede tratarse de gérmenes existentes en la leche cruda y nodestruidosacausadeunapasterizacióninsuficiente, o bien gérmenes llegados a la leche, tras el calentamiento, a través de las superficies no estériles del sistema. Normalmente la pasterización

PASTERIZACI6N

Y ESTERILIZACIdN

431

propiamente dicha suele ser correcta y la leche se recontamina. Antes de elevar la temperatura de pasterización es preciso realizar cuidadosos controles a lo largo de todo el circuito. B ) Controldelalechepasterizada El control de la pasterización ha dado lugar a numerosas investigaciones. Los primeros reglamentos referentes a la leche pasterizada se fundamentaban en los trabajos de Guittonneau, Mocquot y Eyrard, y se modificaron en 1955; posteriormente, se han estudiado nuevos métodosdecontrol. El control se realiza principalmente sobre la microflora total y las bacterias coliformes. En el capítulo XIV se definen dos tipos de leche pasterizada: la leche a granel no debe contener más de 100.000 gérmenes/c.c. y la leche envasada en botellas, no más de 30.000 gérmenes/c.c.. Se hace un recuento sobre gelosa en placas de Petri, tras 72 horasde incubacióna 310, utilizandoalguno de los medios de cultivo indicados en el capítulo anterior. Por otra parte, se investigan los gérmenes indológenos mediantelareacción de Ehrlich-Kovacs, hecha sobre un cultivo de caldo de peptona durante 48 horas a 37O; la leche pasterizada envasada debe dar una reacción negativa en 1 C.C. La producción de indol, por hidrólisis del triptófano, es un carácter distintivo, pero no específico, del Escherichiu coli; otras bacterias que no pertenecen al grupo coliforme poseen iLualmente este carácter, que falta en bacterias típicamente coliformes. Se ha propuesto un método colimétrico más específico, consistente en la investigación de las bacterias coliformes mediante el cultivo en gelosa con lactosadesoxicolato; la norma para la leche pasterizada envasada es entonces “menos de 6 gérmenes coliformes por C.C. en 3 de cada 4 muestras analizadas” (trabajos de G. THIEULIN y D. BASILB,Comisión de Leche Pasterizada del C.N.C.E.R.N.A.). Existencepaspatógenas de Escherichiacoli, pero a pesarde ello no es el germen más peligroso que puede contener la leche. Se le investiga principalmente porque después de la pasterización su presencia es un índice de recontaminación con bacterias de origen humano.Además, estegermenacompañafrecuentemente a otras enterobacterias más peligrosas, como las salmonelas. Elcontrolindirecto del gradodecalentamientode la leche se hace con la prueba de la fosfatasa, que se aplica a todos 10s procedimientosdepasterización.

VIII.

- LA

ESTERILIZACION

A ) Principios

La esterilizacióndebe destruir todas las bacterias y esporas y asegurar una conservaciónprolongada de la leche en recipientes herméticamente cerrados y estancos.

432

LA CIENCIA DE

LECHE

L a esterilización clásica, tal como suele practicarse actualmente, llevaconsigo, las siguientes operaciones: -

Calentamiento a 60".

- Depuración física (ver más adelante). - Desgasificaciónalvacío (facultativa).

- Homogeneización (puedehacersetambién trasla operación que sigue). Tiene como finalidad impedir la formación de la capa de crema (ver más adelante). - Primera esterilización en continuo, o preesterilización (algunos segundos a 130-140°; tratamiento ultra alta temperatura). Puede realizarse en un cambiador de calor de placas o tubular con vapor, o bien en un aparato con inyección directa del vapor sobre la leche. Estetratamientoessuficienteparaprovocarla esterilización dela leche; pero el problema del envasadoasépticonose ha resuelto debidamente todavía en lo quealasbotellasserefiere;por consiguiente se hace necesaria una segunda esterilización. - Envasa.do a unos 700 (temperatura lo más alta posible) y cerrado de botellas (tapón corona). - Esterilización en aparatos de trabajo en continuo con presión de agua (torres de esterilización) durante 15-20 minutos a 115". Esta última esterilización tienecomofinalidadladestrucción de losgérmenes que han podido penetrar en la leche en el curso de l a operación precedente, y asegurar una mejor estabilidad de la fase micelar. En algunos países se utilizan métodos de un sólo calenta.miento (sin inyección de vapor en la leche); por ejemplo, el procedimiento Martin, en los EE. UU. Este procedimiento es muy interesante, porque su aplicación comienza ya en el ordeño; la leche experimenta entonces una desgasificación, se transporta mediante va.cío a la fábrica, y una vez homogeneizada ycalentadaa 1400 durante 8 minutos, se envasa en botes metálicos previamente esterilizados a 215". El llenado, cerrado y refrigeración se hacen en aparatos enteramente cerrados, de funcionamiento automático. Esta instalación es compleja y costosa. B)

Lechesesterilizadas

y leches aromatizadas

En algunos países, la esterilización de la leche no constituye másqueunsector poco desarrolladodela industria láctea, si se compara con la pasterización y a pesar de sus ventajas de conservación muy larga a temperatura ambiente, venta más fácil y no precisarunsuministro diario.Estasventajassonciertamente menos evidentes en las regiones donde el aprovisionamiento de leche cruda o pasterizada es fácil. Por otro lado, las exigencias de una excelente calidad bacteriológica de la leche destinada a la esterilización es un factor limitante. Lasleches aromatizadas esterilizadas, que gozan degran aceptación en determinados países, no han logrado incrementar la clientela de consumidores de leche, en otros. Se trata de leches con cacao,

PASTERIZACI6N Y ESTERILIZACIóN

433

extractos de frutas, y diversos sa~bores,como café, caramelo, vainilla, etc. A las leches con cacao, pueden añadirse estabilizadores naturales, como los alginatos (sustancias extraídas de algas marinas). La esterilización de leche con productos aromáticos plantea problemas delicados: la esterilización altera elaroma.,sin embargoes necesaria, ya queestos productos contienen frecuentementeesporas bacterianas. C) Control de lalecheesterilizada

Es más difícil que el control de lapasterización, ya que es necesario situarseen las condiciones quepermitenlagerminación de las esporas y la multiplicación de las céulas llenas de esporas. Se practica portantouna incubación de lasmuestras de leche a dos temperaturas:una a 300 durante 20 dias, favorable a los gérmenes esporulados mesófilos, y otra, a 5 5 O durante 10 días, favorable a los termófilos. Lainvestigación determófiloses simple; lasmuestrasqueno presentan coagulación ácida al loo día, se consideranestériles. La investigación de mesófilos esmás laboriosa. El desarrollo microbian0nosiempre va acompañado de modificaciones visibles; se precisa entonces hacer un cultivo sobre medio bacteriológico para aerobios(losesporuladosanaerobios mesófilos son POCO numerosos o no existen). Para simplificar la investigación de los mesófilos, antes de la segunda esterilización puede añadirse el suplemento que se ha citadoanteriormente(cuadro 65) a algunasbotellas de leche; este suplementocontiene un indicadordepH (púrpura de bromocresol). Tras 6 dias de incubación a 300 se colorea el contenido de las botellasno esterilizadas, a causade la acidificación dela glucosa. El suplementoaumentalatermorresistencia de lasesporas; el número de botellas no esteriliza.das semultiplicaaproximadamentepor 7. ES preciso tener esto en cuentaen la apreciacitjn del resultado.

IX. - SISTEMAS DE CALENTAMIENTO A)

En el envase (botellas,botesmetálicos)

a ) Baño maría., para la pasterización baja (63O, 30 minutos) de pequeñascantidadesde leche; esteprocedimiento no tiene interés másqueencircunstancias excepcionales.

b ) Autoclaves discontinuos, parala

esterilización:

- Sistema inmóvil: son autoclaves a baja presión análogos a los empleados en los laboratorios,pero de mayoresdimensiones; se calienta l a leche a 110-115° durante 30 minutos. La refrigeración se realiza, tras el escape del vapor,mediantela admisión deagua tibia y luego fría enel autoclave. Es un Procedimiento para pequeñas jnstalaciones.

434

LA CIENCIA DE

LECHE

- Sistema móvil: elmovimiento de losrecipientes seobtiene porrotación del autoclave, o por rotación deun dispostivo que soporta los cestillosenelinterior del autoclave. La eficacia del calentamiento es más grande que enel sistema anterior, y la operación esmásrápida.Sepuedentratar 500 litrosporhora. Es un procedimiento para instalaciones medias.

c) Aparatoscontinuosapresióndevapor,paralaesterilización en botes metálicos. Estos aparatos son mucho más importantes quelosprecedentes;permiten untratamiento más rápidodada la conductibilidad elevada de la delgada pared metálica y a la agitación debida a la rotación continua de los recipientes. En el procedimiento americano“Foodmachinery“, la esterilizaciónseobtienea 1170 en 12 minutos y en el procedimiento francés PIEN-CARVALLO, a 126O en 5 minutos (este procedimiento es poco utilizado para la leche esterilizada). d ) Aparatos de esterilización de leche en botellas mediante caliente;prácticamentenoseutilizan.

aire

e ) Aparatoscontinuos de columna depresiónde agua. La cámara de esterilización a vapor bajo presicin se comunica con la atmósfera por dos columnas de agua simétricas, cuya altura está calculada paraequilibrar lapresióndelvapor. Las botellasdeleche avanzan lentamente desde lo alto de la primera columna (70°) hacia la cámarade esterilización,dondepermanecende 15 a 20 minutos a 115O, para salir por la segunda columna de agua, donde se enfrían parcialmente. Estos aparatos son de grandes dimensiones y se utilizan en muchos países para la leche esterilizada en botellas de vidrio o plástico tras preesterilizaciónrápidaa 130-140° (sistema CARVALLO, WEBSTERBREILy MARLEL, STORK). Son muy sencillos desde el punto de vista mecánico, fuertes y exigen poca mano de obra. B ) En flujocontinuo 1. Los antiguosprocedimientosdepasterización alta con calentamientomediantevaporencubas o encortinas,seencuentranen vías de desaparición.Presentangravesinconvenientes; la leche no se encuentra al abrigo del aire y la agitación forma espuma; la homogeneidad de la temperatura acostumbra ser imperfecta, y se produce un recalentamiento a nivel de las paredes que separan la leche del vapor; el enfriamiento se hace en un aparato separado; la recuperación de calorías es difícil.

2. Pasterización “eléctrica”; la fuentedecaloreslaresistencia de rayos infrarrojos. Este procedimiento se utiliza poco. 3. Cambiadores de calor,tubulares o de placas. Estosaparatos son los más utilizados para la pasterización H.T.S.T. y para la preesterilización.Se trata de ellos en el apartado siguiente.

PASTERIZACIdN Y ESTERILIZACX6N

435

4. Procedimientosdepasterizacióninstantáneaporcondensación de vapor en la leche (véase más adelante).

X.

- CAMBIADORES

DE CALOR Tubulares y de placas.

A) Los aparatos Los cambios se realizan a través de una pared metálica delgada quesepara los dosfluidos,caliente y frío, los cualescirculanen sentido opuesto. En un mismo bloque, la leche fría se calienta por medio de la leche que sale del sector de calentamiento (recuperación del 80% de calorías), luego se calienta a la temperatura de pasterización, que se hace por medio de agua caliente, o de esterilización, utilizando el vapor. A continuaciónserefrigeraparcialmente por cambio con la leche fría que entra en el aparato. La leche pasterizada serefrigeraaunos 4" por mediodeaguahelada o salmuera.En todo este circuito se mantiene la leche al abrigo del aire. Hay dostiposdeaparatos: - Cambiadorestubulares;laleche circula. atravésdelargos tubos en un espacioanulardealgunosmilímetrosdeanchura.En sentido contrario, por un lado o por los dos, segiln el tipo de aparato, circula agua caliente o vapor. -- Cambiadores de placas; los fluidos pasan por espacios estrechoslimitadosporplacasdemetal,cerradasunacontra otrapor medio de una junta de goma especial. Las placas tienen unos relieves para asegurar la distribución regular del líquido en toda la superficie (figura 60).

Los cambiadoresdeplacassonpocovoluminosos y tienenuna granflexibilidaddefuncionamiento(modificacióndelnúmerode placas); el rendimiento térmico es excelente, interesan especialmente paragrandes capacidades (10.000 l/h o más) y permitenungran automatismo. Son los más difundidos en la mayoría de países, para la pasterización H.T.S.T. y para la preesterilizackón. Los cambiadores tubulares ocupan más sitio, pero sirven para instalacionesdepequeiias y mediascapacidades. Como ventajasdebe señalarsequeelriesgodefugasesmenorque con el sistemade placas, y que estos aparatos son también más baratos. Entodosestossistemas,laalimentaciónsehace me'diante una bomba que aspira la leche de un depósito de nivel constante para asegurarunflujoregular. Los sectoresdecalent,amiento y refrigeración son idénticos; en general, hay una cámara de retención (tubular o de placas) en la cual la leche circula más lentamente mantenida a la temperatura de tratamiento. Al final del circuito de refrigeración salelalechehacia los depósitosdedistribución. Cada aparato debellevaruntermómetroregistradorquetraza lacurvadetemperaturasdelalechecalientesobreundiagrama;

436

CIEKCIA DE LA L E C H E

estosdiagramasdebenconservarseen la fabricaporlo menos d 1 1 rante un mes para poder ser presentados a los inspectores. Los aparatosmodernostienenaccesorimquepermiten un funcionamiento seguro y automático: a)

un regulador del caudal de leche; b ) una vdlvula termostáticaqueregulalaentrada de vapor cn el agua de calentamiento; c) una vhlvula de desviación cuyo funcionamientodependede l a temperatura efectiva de la leche a la salida del sector de pasterizacibn; si esta temperatura baja accidentalmente, la leche se reenvia al depósitodealimentaci6n ha.sta que la temperatura alcance el nivel normal.Puedeadicionarse un dispositivo de alarma. B ) Condiciones de funcionamiento

1. Toda lamasa de la leche debealcanzarrápidamente l a temperatura,depasterizacibn o de esterilizaci6n. Dos medios permiten lograr este fin:

t Figura 60.

- Esqztema

d e circulación en iln cambiador d e calov d e ~ ! A C A S (Cliché AI.F\-LAV.JL)

437

P A S T E R I Z A C I ~ NY ESTERILIZACI~N

a) Circulaciónde la leche encapafina;cuantomásfina es la capa, más perfecta es la homogeneidad de la temperatura. Existen dos límites: las posibilidades mecánicas y el peligro de coagulación de la leche (obstrucción).En el “estassanizador” la capa de leche tiene 0,7 mm de espesor, en los pasterizadores cambiadores clásicos, es de 3 a 7 mm. b ) Turbulencia del líquido,quepermitereducirla velocidad y aumentar el grosor de la capa; en los aparatos a placas seproduceacausa de los relieves delassuperficiesdelas placas.

Una “retención” o permanencia a la temperatura de pasterización durante un tiempo limitado, suple la falta de homogeneidad.

2. Es necesarioevitar el recalentamiento;latemperaturadela superficie de calentamiento no debe ser demasiadoelevada en relación con la que debe alcanzar la masa de leche. Cuando más aumenta la velocidad de los fluidos, mejor es el cambio térmico, lo que permite disminuir la temperatura del fluido calefactor. 3. No debenintroducirsesustanciasextrañas;por lo tanto se proscribirá el hierro y el cobre estañado y se utilizará el acero inoxidable. 4. Limpieza fácil y total.Elaparatodebepoderinspeccionarse completamente para una limpieza periódica con cepillo: debe poder soportar un lavado diariomediantelacirculacióndeproductos detergentes(solución de sosacáusticaal 5%) y deunasolución de ácido nítrico al 2.96, para disolver las incrustaciones (“piedra de leche”).

5. El automatismo debe ser lo más completo posible para paliar los fallos de vigilancia, sobre todo en lo que se reFiere a la temperatura alcanzadapor la leche alfinal del circuito de pasterización y a la velocidad de circulación de la leche (que regula la duración del calentamiento). XI. - TRATAMIENTOULTRAALTATEMPERATURA Y CALENTAMIENTO POR CONDENSACION DE VAPOR A)

Aplicaciones

Eltratamientoporultraaltatemperatura(llamadotambién U.H.T. enFrancia y “ultra-shorttime” en los paises anglosajaes), que consiste en llevar la leche a una temperatura comprendida entre los 1350 y I500 duranteuntiempo muy corto,tienelassiguientes aplicaciones:

- Preesterilizacióndela botellas.

leche antesdesu

esterilización en

438


- Esterilización delaleche, seguida de un envasado aséptico. - Esterilización de la leche antes de la concentración (producción de leche concentrada o de leche en polvo). B ) Tratamientoultra alta temperatura con los cambiadoresde calor Se utilizan cambiadores de placas (sistema inglés A.P.V.) o ca.mbiadores tubulares (sistema Mallory, utilizado en Am6rica y sistema Stork, poco utilizadoen Europa). Estos ca.mbiadores son parecidos a los que se utilizan paxa la pasterización, pero más reforzados; e1 calentamientoa altatemperaturaplantea problemas técnicos especiales, sobre todo en lo que se refiere a la dilatación de las juntas. Estos aparatos presentan dos inconvenientes:

1. La temperatura de tratamiento no puede rebasar el máximo de 1400; la elevación y descenso de temperatura son rápidos, pero no instantáneos; la retención a la temperatura de tratamiento está comprendida entre 10 y 15 segundos; no es por lo tanto un Procedimiento ultra corto.

2. Estos aparatosseensucianrápidamente. C)

Calentamiento por condensacibn de vapor

No se trata más que de un procedimiento clásico; las superficies decalentamiento sesuprimenyladuración del calentamiento se reduce a algunos segundos. Es una solución muy atrayente desde el punto de vista técnico, y con respecto a las cualidades organalépticasy biológicas, essinduda alguna lamássatisfactoria. El procedimiento se ha extendido por Europa, pero no en los Estados Unidos. La mezcla de vapor a presi6n c n la leche precalentada permite alcanzarinstantáneamentela tempe turade 140-1500. Esun efecto térmicointerno muy breve, suficien paradestruir lasesporas bacterianas e insuficiente para provocar modificaciones apreciablesen la leche. Este sistemadecalentamiento se viene aplicandodesdehace mucho tiempo en el “vacreator”, aparato destinado a la pasterización y desodorización de la crema. El vapor inyectado en la crema la hace alcanzar la temperatura de uno 900 en una primera cámara; depués, sesometela mezcla al vacío en dos cámaras sucesivas, donde e1 vapor de agua y los gases de la crema se separan. En el procedimiento francés LAGUILHARRE,leche la precalentada a 700 se pulveriza en finas gotitas en un ambiente de vapor a presión; pasa después a la segunda cámara que se encuentra en depresión, y su temperatura baja bruscamente liberándose vapor de agua (que se aprovecha para calentar la leche fría); por último, la leche esterilizada se enfría. Estetratamiento provoca una homogeneización parcial de l a materia grasa.

PASTERIZACIÓN Y ESTERILIZACICiN

439

Enelprocedimientosuizo"Upérizacion"(estetérminoesuna contracción de ultra-pasterización), se inyecta vapor depurado en la corriente de leche. Según sus inventores, la inyección tiene un efecto ultrasónico y de cavitación, que se adiciona al efecto térmico.

Figura 61. - Aparato de esterilización en continuo VTIS De izquierda a derechapuede verse: elcuadrode control con los registradores,elcambiadordeplacas,lasdoscámarasdevacío y el homogeneizador. Esteaparatotieneunsistemade limpieza automática. (Cliché ALFA-LAVAL)

En el procedimiento sueco V. T. I. S. (Vacu-Therm Instant Sterilizer Alfa-Laval), uno de los últimamente desarrollados, se inyecta en lalechevapora 4 3 kg/cm2, como en el Procedimiento anterior; la lechesemantienea 140° durante 3 a 4 segundos y a continuación pasa a la cámara de vacío. Está previsto un circuito de retorno para el caso de que la leche se haya calentado insuficientemente. La figura 61 muestra este nuevo esterilizadorinstantáneo. Un problema importante en relación con este sistema de calentamiento consiste en mantener el extracto seco original de la leche, ya que ésta no debe diluirse ni concentrarse. Esta condición se cum-

440


ple cuando la temperatura de la leche a la salida (leche esterilizada) esmás elevada quelatemperatura de la leche antes de la condensación del vapor, debiendo ser la diferencia de 1 a 2 3 0 seg6n el sistema. Estos aparatos pueden ser de gran rendimiento, llegando hasta los 10.000 l/hora. La leche obtenidaporestosprocedimientosesestéril y tiene característicassemejantesalasdela leche pasterizada. La coloración es más blanca, a causa del aumento de la refringencia resultante de lacoagulación de unapartede las proteínas solubles. El sabor esneutro.Eltratamiento provoca la eliminación de sustancias volátiles olorosas (“desgasificación”en lacámarade vacío); también hay un ligero descenso de la acidez. Desdeel punto de vista bioquímico, se comprueban las mismas modificaciones que en la pasterización, pero se trata de modificaciones ligeras en comparación con 1a.s que provoca la esterilización en botellas. Como contrapartida a estas grandes ventajas, este moderno métododetratamientotérmicodela leche presentaun inconveniente que ya hemos estudiado con anterioridad; la estabilidad de la “leche ultra alta temperatura.”(leche aséptica) es menor que lade la leche esterilizada por los métodos clásicos, Este inconveniente raramente se manifiesta en la leche esteriliza.da ordinaria en los centros normales de comercialización. Enlas leches concentradas, l a gelificación es más frecuente y más rápida.

XII. A)

- DEPURACION.BACTOFUGACION

Depuración física

La leche deconsumo sedepura generalmentepor un método físico (antes de la pasterización y la esterilización)que eIimina. las impurezasmacroscbpicas, los grumos y unaparte de microorganismos. Puede realizarse dedosmaneras. a ) Filtración a travCs de tejidos espesos o de una capa de celulosa.; el filtro puede estar incorporado al aparato de pasterización. b ) Depuración centrífuga.Es más eficaz;laleche se introduce en un rotorque giraagran ve1ocida.d (ayarato semejanteauna desnatadora,pero regulado detalmaneraque la crema no sesepara); lasimpurezas se sedimentansobrelasparedes, donde sedepositanen forma de Iodo.

La depuración se hace conla leche caliente (50-600); para evitar interrupciones se colocan dos aparatos en batería, ya que se precisa una limpieza frecuente. Las m0derna.s “depuradorascentrífugas” permiten la eliminación de los lodos a medida que se forman. Esta depuración debe hacerse muy bienen el caso de laleche esterilizada, con el fin de evitarlaformación de partículasoscuras quesedepositan en el fondo de las botellas.

PASTERIZACIÓN Y ESTERILIZACI6N

441

B ) Bactofugación Eneste procedimientocreado por P. SIMONART, en Bélgica, se combinan los efectos del tratamiento térmico a unos 7S0,con los de una centrifugación a gran velocidad. Elcampocentrífugonecesariopara separar lamayor parte de las células bacteria,nas es elevado, alrededor de 10.000 g ( g representa la aceleración de l a gravedad); sin embargo, no se puede hablar de ultracentrifugación, ya que ésta pone en juegocamposmucho más elevados, hasta de 100.000 g. La “bactofugadora’” es una depuradora centrífuga de gran velocidad, en la que el bol lleva perforaciones de 0,3 mm, para la eliminación de residuos. En las instalaciones de bactofugación puestas actualmente en el mercado, la leche cruda se filtra. se calienta y luego se pasteriza en unaparatode placas, luego se homogeneiza y alfinse trata dos veces en dos bactofugadoras instaladas en serie. La capacidad horaria es de 6.000 litros. Una centrífuga eficaz constituye un complemento para el saneamiento, ya quepermite laeliminacióndenumerosos“cadáveres” microbianos y, en consecuencia, de las endotoxinas que pueden contener, así como también la eliminación de células vivas que han escapado a la acción destructora de la pasterizacih. El porcentaje de eliminación de gérmenes puede ser del orden de:[ 99,99%.

XIII. SOS;

- HOMOGENEIZACION

Consiste en romper mecánicamente y dispersar los glóbulos grasus efectos principales pueden resumirse corno sigue:

a) Elprincipalefectoeslareducción del d.iámetrode los glóbulos gra.sos (de 6 a 1 micra como términomedio)que,deesta manera,permanecen más tiempodispersosenla leche. Seevitala formación del “tapón” de crema y de grumos visibles en el líquido o pegados a las paredes. b ) Reducción de la tensión de la cuajada formada en el estómago, que se vuelve blanda y más digestiva (la tensi6n se reduce en un 50 %); ello se debe a que los glóbulos grasos, más numerosos, constituyen puntos débiles en el seno de la cuajada y a que una parte de la caseína es adsorbida por estos glóbulos grasos multiplicados. c ) Aumento delaviscosidad ( X 1,3), Considerando el paladar y sabor,la leche homogeneizada tieneunaconsistencia muy regular, con más “cuerpo” que la leche no homogeneizada. d) Mayor opacidad; la leche parece más blanca. e ) Activación delasenzimas queatacan a lamateria grasa. La leche cruda homogeneizada seenranciamásrápidamente,pero la pasterización impide la aparición de este defecto. La homogeneización es indispensable antes de la esterilización o la evaporación. No se hace cuando se desea conservar el tapón o capa de crema.

442


La homogeneización se hace sobre la leche a la temperatura de pasterización (65-700) o tras la preesterilización. En el aparato Gaulin, la leche se hace pasar a presión elevada (250 kglcrn2) entre una válvula de cono y suasiento,produciéndoseunlaminado con rotura de los glóbulos. A continuaciónesconvenientehacerunasegunda homogeneización a presión reducida (40 kg). Algunos tratamientos de la leche reducen el diámetro de los glóbulos grasos. Además del tratamiento ultra alta temperatura (en particular en el aparato LACUILHARRE) puede citarse el desnatado. Por otro lado, es posiblemodificarladesnatadoradetalmaneraque no se separelacrema y quese homogeneize parcialmente(procedimiento de la “Clarificación”). En la leche así tratada la subida de la crema noseproduceduranteuntiempodeterminado.Esútilsometera este tratamiento la leche pasterizada destinada al envasado en recipientes de cartón opaco. En este caso la capa de crema no es de mayo interés y, por el contrario,laformación de grumosesmolesta.

XIV. - ENVASADODE LA LECHE DE CONSUMO

A) Recipientes La elección de los recipientes no depende solamente de consideracionescientíficas y técnicas,sinotambiéneconhmicas, y delas preferenciasenlosconsumidores. La botelladevidrioblanco goza todavíadelamáximaaceptación,aunqueenalgunospaísesseencuentra en regresión (en varias de las grandes ciudades americanas, el 70% de la leche se vende en envases de cartón). La botellatieneventajas:inerciaquímica,impermeabilidad a los gases e insensibilidad a la humedad. Tiene también inconvenientes graves, de los cuales el más importante, desde el punto de vista dela calidaddelaleche, eslatransparenciaa losrayossolares. Incluso con luz difusa se observa una pérdida rápida de vitaminas C y B, y la aparición de sabores anorma.les. Otro inconveniente es !a gran dificultad de obtener botellas con pocos gérmenes después del lavado. Elenvasede cartón tieneindudablesventajas,lasmásimportantes de las cuales son su poco peso y opacidad. El cuadro 66 presenta una comparación de tres tipos de envase de leche pasterizada. A ella podría añadirse el incremento del costo de labotelladevidrioporfragilidad(notablesgastos porroturas), inmovilización de un gran capital (almacén de botellas, cestillos, lavadoras “monumentales”, gastos de transporte ida y vuelta, problema dedepósito),ademásdelasdificultades del llenadoaséptico. El envase perdido se considera como un progreso en todas las industrias alimenticias. Pero, con la excepción de la bolsa de plástico, todavía el envase de un litro es más barato de vidrio que de otros materiales (en Suecia, sin embargo, para el medio litro los envases de vidrio y cartón tienen el mismo precio).

443


CUADRO 66

Diferentestiposde

envasado de la leche

Botellasde vidrio claro

a ) Cualidadesdelenvase. Pérdidas de vitamina C a la luz del día difusa, en YO del contenido inicial: - en 1hora ............ - en 2% .................. Comportamientoen atmósfera húmeda ....... Impermeabilidadalos gases ........................ Alteración por encima de C ................... Rotura por congelación Volumende aire enel recipiente de 1 litro normalmente lleno, en C . C . ..........................

75 100 sin cambio

+

Cartón Parafinado

Plastificado (1)

35 70

15 26

ablandamiento "

+ (fusión) "

-

-

15

100

O

650

34

19

420

18

11

b) Peso y espacio.

Peso en g del envase de 1 litro ..................... Peso en g del envase de Ih litro ..................... Pesodelembalaje(envases y cestillos) para distribuir 1.000 1 de leche, en kg ............ Litrosdelechealmacenados en 1 m' y 1,70 metros de altura ...... C)

Preciodecoste (2) Preciodecostedelenvase de litro para una producciónanualde: - 2 millones de litros - 10 millonesdelitros .....................

(1) Procedimiento"TetraPak". (2) PreciosestablecidosenHolandaen

1 .o00

200

250

850

5,7

12,4

7.6

3,4

11,8

7,o

1957, traducidosenfrancos.

444


U n ejemplo de laevolucióndel envasado nos lodala Central Lechera de Estocolmo, que aprovisiona de leche de consumoa 2.200.000 personas,suministrando el 531”ó de la leche en envases de cartón plastificado (Tetra-Pak) y el 47?6 en botellas de vidrio oscuro, (nunca de vidrio transparente).

B ) Envasado aséptico Desdeel puntode vista tecnológico, laproducción de leche estéril plantea el doble problema de la esterilización de ialeche y de la esterilización dei recipiente que lacontiene, o másexactamente de la pared interna del recipiente que se encuentra en contacto con ella. Para resolver este problemapuede elegirse una de las soluciones siguientes:

1 . EsteriiizacicjFz silnzdtúnea de la leche y del recipiente. Tras el llenado y cerrado del recipiente, este secalienta enun autoclave continuo o discontinuo. El procedimiento que utiliza como recipiente la botella de vidrio da el producto denominado “leche esterilizada”, quepresentacaracterísticasdecolor,sabor y olor muy diferentes de los de la leche pasterizada. 2 . Esterilizacióvl de laleche y delrecipiente por separado. El llenado y el cierre del recipiente se efectúan asépticamente. La preferencia de esta solución en el momento actual de la tecnología se debe a la facilidad con que se puede esterilizar la leche en masa, mediante calentamientoen un aparatodetratamientoporultraalta temperatura, que casi no modifica el aspecto y cualidadesorganalépticas dela leche. Pero es preciso resolver las considerablesdificultades que sepresentanenla esterilización del envase enlas condiciones

Esquema del envasado con cartón plastificado. Eltetraedro se forma a partirdeuna lámina de aquelmaterial,mediante termosoldaduras longitudinal y transversales por debajodel nivel de la leche. (Sistema TETRA-PAK)

PRSTERIZACI6N Y ESTERILIZACIóN

445

industriales y el llenado aséptico. Por razones depreciode venta o de comodidad de empleo, las investigaciones se orientan hacia la botella de vidrio o al envase de cartón, en detrimento del bote metálico, para el que existe el procedimiento Martin. El llenado aséptico delabotella de vidrio no ha pasado aGn de la faseexperimental, mientras que el envase de cartón (tipo Tetra-Palc y Pure-Pack) se emplea con éxito a escala industrial.

El procedimiento más recomendable en el momento actual consiste en hacer pasar el cartón, soldado en forma de cilindro, por un baño de peróxido de hidrbgeno, que se descompone por calentamiento a 200-2500C esterilimndolas superficies. Esta operación se realiza inmediatamente antes del llenado y corte de los "tetraedros". Hace algunos aiios seconsideraba el bote metálico como el recipiente más recomendable para la leche esterilizada. Hoy día puede decirse que el envase de cartón plastificado es el más interesantepara esta utilización. Enunestudiode envasado asépticosobre 308 muestras examinadas, 1 sólo acusó falta de esterilidad a causa de un defecto de la capa plástica (J. HERMIERy G. MOCGUOT). Nota. El envasado de la lechecruda de este capítulo.

seha

tratado al principio

CAPITULO XX

CREMA Y MANTEQUILLA I. - Generalidades. 11. - Composición de la crema. 111. - E1 desnatado (espontáneo y centrífugo). IV. - Las cremas de granja. V. - Apreciación de la calidad de las cremas procedentes de recogida. VI. - Crema de consumo. Crema helada. VII. - Operaciones de mantequería. VIII. - Tratamientodelascremasprocedentesde recogida. Desacidificación. Vacreación. IX. - Pasterización. Refrigeración. X. - Maduración de las cremas. XI. - Batido y malaxado. XII. - Fabricación continua de mantequilla. XIII. - Propiedades y cualidadesde la mantequilla.Reologia. XIV. - Control de las mantequillas pasterizadas. XV. - Calidad de la mantequilla de granja. XVI. - Conservación de la mantequilla y s u regeneración.

I. - GENERALIDADES En el capítulo V hemosestudiadolasprincipalespropiedades químicas y físicas de la materia grasa, el estado globular, la formación de la crema y la transformación que puede experimentar bajo diversas acciones mecánicas. Las aplicaciones prácticas de estos datos constituyen el objeto de este capítulo. Entre los productosderivados de la leche,sedestacan dos, la mantequilla y los quesos. Se emplea el singular al referirse a la man

448


tequilla porserunamateria relativamente homoghea cuandose fabricacorrectamentepor los métodosmodernos. El desnatado, que realiza unaconcentración de los glóbulos grasos, y el batido, que invierte la emulsión y da origen a la mantequilla, son procedimientos mecánicos. En mantequería dominan plenamente los problemas físicos soSre los bacteriológicos y bioquímicos. Es, por tanto, una industria que puede seguir con facilidad los progresos de las tCcnicas industriales. Veremos más adelante que en quesería no ocurre lo mismo. Los procedimientosdefabricación de l a mantequilla se encuentran en plena evolución, pero la mantequilla cambia muy poco; sin emba.rgo, aparecen formas comerciales nuevas como la mantequilla batida y la deshidratada. CUADRO 67 del desnatado y batido

Productosobtenidos

LECHE I , - Desnatado en la granja: I a.Cremadegranja: 1. Batido en la granja: = MANTEQUILLA DE GRANJA = SUERO DE MANTEQLULLA

para el ganado

2. Entrega a la fábrica (crema ,de recogida). I b. Leche desnatada

(para el ganado)

11. - Desnatado industrial: I1 a. Crema: 1. Cremadeconsumo,cremahelada. 2. Cremapasterizada (o no) y batida: = MANTEQUILLA DE FABRICA PASTERIZADA ( o no) = SUERO DE MANTEQlJILLA - Recría (retorno a l a l a fábrica)

de -grania, porquerizas -

.

-

- El

suerodecrema sin acidificarpuedetealgunas aplicaciones como leche descremada. - Suero (babeurre) pasterizado (producto dietktico).

I1b.Lechedesnatada:

.- Recría (en la granja o en l a fábrica). - Fabricación de lechesconcentradas y enpolvo. - Fabricación de caseína.

- Fabricación e yogur y otras lechesfermentadas. - Fabricación e quesos desnatados.

d

La mantequilla debe considerarse como una forma de conservación lábil de uno de los componentes más importantes de la leche; la crema representa un estado intermedio.Sin embargo, este producto

CREMA Y MANTEQUILLA

449

adquiereunaimportanciacada vez mayor,independientementede la mantequería, con las cremas heladas. El cuadro 67 presenta en formaesquemáticalosproductos derivados del desnatado y del batido en las dos formas clásicas de fabricacióndelamantequilla.

11. - COMPOSICION DE LA CR.EMA La crema es leche enriquecida en materia grasa, mediante el desnatado espontáneo o centrífugo. El estado físico permanece sin cambio en el curso del desnatado; la proporción de los glóbulos grasos se eleva considerablemente; el plasma en el cual están dispersos los glóbulos grasos en la crema fresca es idéntico a l a leche desnatada. La riquezadelacrema en materiagrasapuedevariarmucho según laforma del desnatado (del 30 al 60%); engeneral,sesitúa haciael 35%, lo quecorrespondeaundesnatadoreguladoal 10% (10 de crema extraída de 100 litros de leche). En mantequería, es interesante trabajar con cremas de esta concentración. En la leche desnatada, el extracto seco desengrasado representa alrededor del 1/11 deltotalenpeso (9,l g po’r 100 g). La relación entre el extracto secototaldelacrema y el contenidoenmateria grasa en la siguiente:

MG = 1,l E.S.

- 10

De estamanerapuededeterminarseindirectamentelamateria grasadelascremas:sepesa el extracto seco delamuestra,en lugar de valorar la grasa. En la práctica, la determinación de la materiagrasasuelehacerseporunmétodoácido-butirométrico,derivado del método Gerber. El extracto seco desengrasado comprende la lactosa, las proteínas y los pequeños componentes en las mismas proporciones relativas que en la leche; la lactosa se destruye parcialmente en el curso de la fermentación láctica que ocurre durante la maduración de las cremas. La parte nograsadelacremaobtenidadelsuerodequesería, tieneevidentementeunacomposición muy diferenteacausadela desaparición de la caseína. Dado que en la crema, la grasa forma una importante masa, es preciso referir algunos datos analíticos a la parte “no grasa”. Es el caso especial de la acidez, queno tiene significado más que en relación con la fase acuosa. Para una crema rica, del 50 O/ó de M.G., 300 D en la crema representan 60° D en el elemento no graso; es decir, una acidez que corresponde, aproximadamente, a la precipitación de la caseína a la temperatura ambiente. En el cuadro 68 puede verse la composición media de la crema y de la mantequilla.


450

CUADRO 68

Composición d e la crema y d e la mantequilla (p. 100 g )

!

Leche Leche j descreentera

1

" i mada 3,4 Materia grasa ... 8,9 E.S.D.(no graso). Agua . . _ . . . _ . . . _ _ . . . . . . 87,7 ~

1 ~

0,l 9,2 90,7

~

I ~

Crema (1 ) flúida 29 65

64,5

I

media

I

35 6

~

59

quilla

espesa

I

I-¡ ! ~

i

50 4,5 45,5

1 ~

82 2

16

~~~~~

(1) Correspondiente a un desnatado del 12, 10 y 7 Oh, respectivamente.

111. - EL DESNATADO A)

Desnatado espontbeo

Esta forma de desnatado, la ímica conocida hasta 1880, es muy imperfecta. En las mejores condiciones, es decir, a una temperatura de 7 a 8" favorable a la formación de racimos voluminosos de glóbulos grasos y tras un reposo prolongado (24 h.), no puede separarse más del 85 % de materia grasa; la leche desnatada contiene aún 5 gllitro. Se extiende la leche en capa fina, en un recipiente de amplia superficie, y se deja en reposo completoy a temperatura fría. En verano, es difícil mantenerunatemperaturasuficientementebaja,entonces sedesarrollalafloraláctica y la leche se acidifica. Eldesnatado espontáneo no se practica más que en pequeñas granjas y en algunas queseríasdondesedesnata la leche de la tardetras"maduración".

B ) Desnatado centrífugo La leche se calienta a unos 3 5 O y luego se introduce en el bol de la desnatadora, que gira a gran velocidad. La leche desnatada y diversas partículas se proyectanhacialapared;lacrema se dirige haciala parte más cercana al eje de rotación. La eficacia de la separación depende (a parte de otros factores incluidos en la fórmula de Stokes) del campocentrífugo,y por lo tantode la velocidad del bol y desudiámetro. Los boles pequeños deben girarmásrápidamentequelosgrandes;alrededorde 8.000 r/min. en las pequeñas desnatadoras de las granjas. La eficacia aumenta proporcionalmente a la velocidad de rotación del bol y a la raíz cuadrada del radio del bol. Teniendo en cuenta las posibilidades mecánicas, es por tanto preferible aumentar la velocidad y reducir las dimensiones del bol. Además, con un bol más pequeño la potencia eléctrica necesaria para la puesta en marcha es menor y la velocidad de régimen se alcanza más rápidamente. El desnatado centrífugo provoca al mismo tiempo una limpieza; las impurezas mayores se depositan en las paredes del bol en forma de lodo. El bol de las máquinas modernas está concebido de tal mane-

451

CREMA Y MANTEQUILLA

ra que estos lodos se evacúan por unos orificios calibrados a medida que se van formando. Casi todas las desnatadorasmodernas tienen un bol cilindrocónico quefuncionabajo el mismoprincipio(figura 62). La leche llega por la parte baja del bol al centro, y se distribuye en lazona neutra, dondeno hay corrientes;unos discos cónicos superpuestos dividen la masa de leche en capas finas, lo que facilita la separación; estos discos o “platillos” tienen agujeros queformanun conducto vertical al nivel de la zona neutra. Los líquidos salen separados, hacia lo alto, por dos orificios distintos; la crema y laleche desnatada se recogen en canales de salida. El bol está encerrado en unacarcasa resistente.

\ Tornillo

\

regulación de

de la crema Crema

\

T

1

b I

1

Motor

Figura 62. - Corteesquemático

del bol de una desnatadora

452

CIENCIA LA DE

LEC H E

En las centrífugas abiertas (modelos pequeños o grandes modelos antiguos), la regulación se hace por desplazamiento de la válvula del orificio de salida de la crema. La crema es tanto más espesa cuanto más cerca del eje de rotación se forma. La leche desnatada recogida al aire contiene mucha espuma, que tardará en desaparecer. En las desnatadoras “herméticas”, la leche entra bajo presión; la recogida de la crema y de la leche desnatada se hace directamente en las canalizaciones; la leche y la crema salen por piezas de orientación (turbinas) que transforman su energía cinética en presión. Hay poco contacto con el aire y no se forma espuma. Son aparatosde alto rendimiento,hasta 10.000 llhora; la regulación sehacesobreelgrifo de leche desnatada. Estas máquinas muy perfeccionadas tienen varias ventajas:

- Grado de desnatado muy acusa.do (0,5 g de M.G. por litro de leche desnatada), por el hecho de la supresión de los efectos de homogenización parcialde los glóbulos grasos(disminución de choques violentos). - Ausencia de espuma; laespumaprocede de los gases de l a leche y sobre todo del aire incorporado en el bol. La espuma se forma durante la expansión a la salida, y tienen muchos inconvenientes: disminución de la capacidad útil de los recipientes, irregularidad de la pasterizacióny falta de homogeneidad de lascuajadas de quesería. - Evacuación bajopresión,suficientepara el envío a! pasterizador. - Posibilidadde“normalización” de la leche (regulaci6n de SU contenido en materia grasa) por recombinación calculada de la crema y l a leche descremada, a la salida. C)

Condicionesdeldesnatado

1. La temperatura debe ser superior a 300, incluso puede desnatarse a las temperaturas de pasterización (600-700). Con la temperatura de la leche más baja, la viscosidad se eleva v el trabajo de la desnatadora es incompleto. En el mercado han aparecido nuevos tipos de desnatadoras que permiten tratar la leche en frío, hacia los 40; pero el rendimiento de la máquina se reduce aproximadamente a la mitad. 2. La velocidad de trabajo indicada por el constructor debe mantenerserigurosamenteconstante.Sila velocidad es insuficiente, el desnatado es incompleto. 3. La calidad de la leche tiene una gran influencia. Con una leche sucia y defuerte acidez, laformacióndelodos ya es considerable desde el principio del desnatado; el espacio anular entre el borde de los discos y la pared del bol disminuye, la leche desnatada circula a mayor velocidad y arrastra las partículas que no se separan; laevacuación puede hacerse difícil y el desnatado muy imperfecto. Es convenientenopasarporlacentrífugamásquelechesfiltradasy poco

CREMA Y MANTEQUILLA

453

ácidas, de 10 contrario será preciso detener frecuentemente la desnatadora para limpiar el bol.

4. Limpieza: despuésdecadaoperacióndebedesmontarse el bol y lasarmaduras, y limpiarlosperfectamente. Una desnatadora sucia es una causa importante de contaminación de la leche y de la crema. IV. - LASCREMASDEGRANJA En muchos países, el desnatado se hace únicamente en la fábrica que recoge la leche completa. No obstante, el desnatado en la granja se practica todavía a gran escala en regiones de recría, donde la leche desnatada se utiliza para alimentar a los terneros.Sinembargo,se fabrica cada vez menos mantequilla de granja; la tendencia es enviar lacremaalasfábricas(corrientementecooperativas),querealizan una recogida una o dos veces por semana. En la fábrica, los gastos de fabricación y distribucióndelamantequilladebuenacalidadson inferioresa los dela granja,que haceunamantequilladecalidad inconstante. La evolución de los métodos de recría (alimentación de reses con leche reconstituída a partir de leche desnatada en polvo, harinas y condimentos) y de las condiciones detrabajo agrícola, podría conducir a la desaparición progresiva del desnatado en la granja, que se presenta en la actualidad como un anacronismo. Asimismo, las condicicnes económicas tienen una gran influencia, por ejemplo, las subvenciones acordadas por algunos estados a los fabricantes de leche en polvo. LOS inconvenientes del sistema de desnatado en la granja y de la recogida son los siguientes:

1. El rendimiento del desnatado en la granja es inferior al del desnatado en la fábrica. La leche desnatada contiene frecuentemente más de 2 g/1 de M.G. 2. Los cuidados que se tienen con el desnatado y la conservación de la crema en la granja son con frecuencia insuficientes y a veces inexistentes:

- la desnatadora y los recipientes están mal lavados y sin desinfectar, lo que provoca una siembra importante de gérmenes perjudiciales, en particular de bacterias colifomes; - la crema no se refrigera tras el desnatado; la crema caliente se añade a la crema fría de las operaciones precedentes; de esta forma se “estimula” a las bacterias en fase de desarrollo; en general, la crema se conserva a una temperatura demasiado elevada en verano; - la crema se conserva a veces en locales donde se encuentran objetos, productos o substancias que pueden transmitir olores desagradables (alimentos del ganado, patatas, etc.);

454


- la desnatadora y los utensilios de hierro estañado mal conservados provocan un enriquecimiento en hierro de la crema (hasta de 10 mg/kg) y, como consecuencia, unamayorsusceptibilidada los defectos de oxidación.

La fábricarecibede estamanera cremas de mediocre o ma12 calidad, sobre todo en 1a.s épocas cálidas (cremas Acidas, coaguladas, espumosas, pútridas, con mohos, etc.), que precisan de tratamientos especiales para obtener una mantequilla de calidad aceptable. Los remedios pueden parecersimples,pero su aplicacibn es difícil:

- Instruccionesalgranjero para la mejora de la calidad de la leche recogida y paradar alacrema los cuidados indispensables: refrigeración inmediatamentedespués del desnatado,separaciónde las producciones de cada dia, conserva.ción en un local fresco reservado a este uso, etcétera. - Desnatado “cerrado” en caliente, para producir una crema rica en materia grasa (50 96 y más) y, por tanto, pobre en elementos no grasos que constituyen la parte fermentescible. - Recogidas más frecuentes. Se han propuesto otros sistemas:

a ) Refrigeración de la crema a + 10en la granja, con un aparato de frío artificial; este es un medio bastante costoso para conservar la crema “dulce”. El desarrollo de bacterias acidificantes se detiene, peronoelde las bacterias sicrófilas. La cremanodaunabuena mantequilla más que cuando se pasteriza. b ) Salado de la crema, tras el desnatado, con un 7 % de cloruro sódico.La crema se mantiene dulce durante una semana. La fábrica debe hacer un tratamiento especial de estas cremas (lavado por centrifugación) con el fin de poder someterla a maduración. c ) Desnatado diario por el recogedor, mediante una desnatadora transportable. Este sistema permite a la fábrica tratar cremas dulces; pero el desnatadoa plena atmósferapresenta inconvenientes: leche fría y más riesgos de contaminación. d ) Centrodedesnatado bien equipadoenla poblacih,si la “densidad lechera” es importante. Actualmente, ninguno de estos sistemas está

muy extendido.

V. - APRECIACIONDE LACALIDADDELASCREMAS PROCEDENTES DERECOGIDA

Cuando la fijación del precio de la mantequilla se realiza según su contenido en M.G., el análisis de las cremas de recogida, plantea problemas espinosos; el muestre0decremasalteradasesaleatorio, ya que es difícil homogeneizarlas perfectamenteenelbidón,sobre

CREMA Y MANTEQUILLA

455

el muelle de la fábrica; el análisis de las cremas muy ácidas por el método butirométrico da resultados frecuentemente erróneos en relación con el método de referencia. Los resultados analíticos son mucho más significativos en las cremas frescas que en las alteradas. La evaluación del preciodelascremas según su calidad y no tan sólo por su contenido en materia grasa, es un sistema que coadyuvaría a la mejora de la calidad de los productos recogidos. Ello supone la necesidad de contar con un método sencillo y rápido que permita la clasificación en categorías, como en el caso de la leche. La prueba de lareductasa con azuldemetilenono es útil. enestascremas; en cambio,puedenserconvenienteslaspruebasqueponendemanifiesto la alteración química de la materia grasa. Recientemente se han propuesto dos métodos, que se refieren a las dos principales alteracionesque hemos estudiadoenelcapítulo V: la oxidación y la lipolisis. 1. Método colorimétrico (según R. ALIFAX)

El mCtodo más rápido para caracterizar los productos de la degradaciónoxidante es el queutilizalareacciónde los aldehidos y cetonas con l a dinitrofenilhidrazona (DNFH); las hidrazonas formadas se colorean de rojo con potasa. La reacción se hace en un tubo de ensayo;sobre 2 C.C. decremay 1 C.C. dereactivo (DNFH 0,l % en HC1 a 15 %), tras unahoradereposoatemperaturaambiente, se añade 1 C.C.de potasa al 20 %. Se tiene cinco minutos al baño maría a 600, y acontinuaciónseañaden 2 C.C. deuna mezcla dealcohol etílico, alcohol amílico y éter ordinario; se agita y se comparan las coloraciones con una gama obtenidaa partir decremasconocidas. Los primerosresultadosobtenidos con estemétodosonesperanzadores, pero se precisa una m& larga experiencia.

2. Métodoacidimétrico

(según S. KUZDZAL-SAVOIE)

E s unaaplicaciónalacremadelmétodointernacionalparala medida de la acidez de la fase grasa de la mantequilla. Precisa la separación de la materia grasa en un mezclador, seguida de fusión y centrifugación. Se mide la acidez de 5 C.C. de materia grasa fluida, en presencia de alcohol etílico, mediante sosa N/10; si se han utilizado V C.C., la acidez es: V/0,45 (según la norma FIL, en C.C. de sosa N/1 por 100 g de grasa). Este método se ha experimentado ampliamente y tiene la ventaja de dar resultados en valores numéricos; su interpretación es la siguiente:

0,5: mínimo observado en cremas frescas 1,0: lipolisisdébil,quenopuededescubrirsepor examen organoléptico 2,O y más: lipolisis notable, revelada por examen organoléptico.

456


VI. - CREMA DE CONSUMO. CREMA HELADA

A)

Crema deconsumo(crema

<
a ) Cremacon el 12 %, por lo menos, de materiagrasa.Esta calidad corresponde a la llamada “crema para el café” de los países germánicos y anglosajones. Se han propuesto diversas denominaciones: crema ligera, crema fluida, etc. Va bien con el té, el café, con las frutas frescas o en compota, etcétera. b ) Cremacon el 30 %, porlo menos,de materia grasa. Para utilizarla especialmente en la cocina y en pastelería. Ya se trate de crema ligera, o de crema para helados, se plantean los mismos problemas de higiene que para la leche de consumo; la pasterización debe considerarse siempre como indispensable. B ) Cremahelada

Las cremasheladastienenunaaceptacióncada día mayor en todos los países. La antigua fabricación de tipo artesano, con congelación discontinua, se ha transforma.do y ha pasadoa escala industrialmedianteprocedimientosdetrabajo en continuo,utilizando material especializado con un automatismo muy completo. Estos procedimientos modernos permiten obtener productos de buena calidad higiénica y de calidad comercial muy regular. La crema helada se prepara por congelación a de una mezcla de productos lácteos, azúcar ordinario y en pequeña proporción, ingredientes destinados a estabilizar y aromatizar el producto. El extracto seco de la mezcla debe ser del 31 o del 33 %, según el tipo (helado de frutas, helado de aromas naturales). Los productos lácteos deben aportar 18 g de materias secas, de las cuales de 6 a 8 g serán de materia grasa, por 100 g de producto terminado. Frecuentemente se emplea crema y leche entera natural, concentrada o desecada, pero se puede reemplazar la crema por mantequilla. La proporción de 10 g de extractoseco desengrasado de la leche representa un máximo; con una proporción mayor, se corre el riesgo de obtener una consistencia “arenosa” debido a la lactosa cristalizada. El azúcarordinariorepresenta el 15 % del extracto seco de la cremahelada;enciertospaíses,sepuedenutilizarotrasmaterias azucaradas (jarabe de maíz, de arce, etc.). Los estabilizadorestienen como fin dar una consistenciafina y facilitarlaincorporaciónde aireenelbatido. Pueden emplearse numerosas substancias en una proporción que no debe rebasar el 1 % del producto terminado: gelatina, alginatos, clara de huevo, etcétera. La congelación va precedida habitualmente de una corta maduración a go. El punto de congelación de la mezcla se sitúa hacia -2,4O, pero en el congelador la temperatura del producto alcanza -S0; el batido o la agitación continua favorecen la congelación y el esponjamiento(incorporacióndeaire). La cremaasípreparadaesblanda; ” 5 0

CREMA Y MANTEQUILLA

457

puede consumirse así o endurecida por descenso de la temperatura hasta los ”200. Esta fabricación plantea problemas higiénicos delicados. La pasterizaciónde la mezcla quedebesometerseala congelación es obligatoria en algunos países, pero las causas de contaminación son numerosas en el curso de las manipulaciones que recibe el producto. Independiente de la crema y de la leche, es necesario tener en cuenta otros ingredientes. El azúcar aporta pocas bacterias, pero en cambio, los colorantes y la gelatina suelen estar muy contaminados; en esta últimasubstanciapuedenencontrarsegérmenesesporuladosanaerobios.

Nota. - No debeconfundirselacremahelada con los helados obtenidospor congelación de unjarabearomatizadoal cualse le puedeañadircrema o leche. Además, existe la “cremade huevo” que tiene una composición diferente de la crema helada.

VII. - OPERACIONES D E MANTEQUERIA

1. La operación esencial independientemente del desnatado, es el batido, que conduce a la formación de la mantequilla y a la separación de la parte no grasa-: el suero de mantequilla, llamado también mazada o babeurre. 2. Puede batirselacrema“dulce” como sehaceenalgunos países donde se fabrican mantequillas “sosas”. Pero este tipo no es muy apreciado en genera.1, y la maduración de la crema es de rigor; tienecomofinalidad la acidificación delacrema para favorecer el batido y desarrollo del aroma. 3. La pasterización delacrema,antes de la maduración, se extiende cada vez más. Es recomendable desde el punto de vista higiénico yademáspermitecontrolarlamaduraciónporsiembrade fermentos lácticos seleccionados. 4. Al batido sigue, generalmente, el lavado de los granosde mantequilla y el malaxado, que tiene por objeto la homogeneización de la masa, uniendo entre sí los granos de mantequilla y dispersando muy finamente la parte acuosa. 5 . La serie de operaciones terminan con el envasado. Este esquema es el de la mantequería industrial que recibe leche completa. La figura 63 muestraque lascremas de recogida exigen untratamientopreliminar indispensable para laobtención de una mantequillade ca.lidad aceptable; este es el tema del apartado siguiente. Las mantequillasde granja sehacenmuchomássimplemente; maduración espontánea de la crema y batido seguido de un malaxado somero. Las variaciones de la siembra, la falta de control de la tempe-

458


ratura, la maduración excesiva resultante, el desuerado y el lavado, con frecuencia insuficientes, hacen queestas mantequillassean de calidad irregular.

+I

Batxdc,

Pursurrim

Figura 63. - Operaciones en la mantequería clásica (1) Pequeña recepción de leche para la normalización y los fermentos.

VIII. - TRATAMIENTODELASCREMAS PROCEDENTES DE RECOGIDA. DESACIDIFICACION. VACREACION Estas cr;emas se recogen una o dos veces por semana. Corrientemente tienen una acidez elevada (hasta 90") y por lo tanto están coaguladas; diversas fermentaciones le han dado con frecuenciasabores y olores desagradables. Estos defectos están más acentuados cuando la crema es muy pobre en materia grasa (algunas cooperativas mantequeras dan una prima para las cremas concentradas). Además, estas cremas son de contenidos muy irregulares de materia grasa. Es necesario practicar las cuatro operaciones siguientes:

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A)

459

Vaciado

Se extrae la crema de los bidones de varias formas: 1. Vaciado en ca!iente. Fluidificación al baño maría o por inyección de vapor en el bidón colocado encima del depósito. Este procedimiento enérgico provoca una modificación parcial del estado globular; se forman gotas aceitosas de grasa fundida sin membrana hidrófila, que pueden dar lugar a dificultades en el curso de la fabricación de la mantequilla. 2. Vaciado en frío. Inyección de aire comprimido y agua. 3. Dilución con leche desnatada., lo que permite al mismo tiempo normalizar el contenido en materia grasa. B ) Desacidificación

La crema que debe pasterizarse y luego sembrarse, precisa que su pH sea el normal de la leche fresca (6,6-6,7). En la práctica, sólo se determina la acidez. Si seneutralizamedianteproductos básicos diversos, el pH final no será el mismo en todos los casos. Laacidez de la parte no grasa debe situarse en los 2@ D, c) sea 130 D en la crema con 35 % de M.G. Se aplican dos procedimientos.

1. Neutralización, es el procedimiento más rápido y elmás empleado. Basta con neutralizar los ácidos con una base; los productbs de la neutralización permanecen en el medio. L.as cremas muy. ácidas y neutralizadas maduran mal y dan mantequillas rica.s en productos “no grasos”. Comúnmente se emplean la sosa cáustica :y el carbonato sódico. Con estos productos la neutralización es muy rápida y la viscosidad de la crema no aumenta, pero es preciso emplearlos con precaución para evitar la saponificación de la materia grasa..La cal es un producto menos enérgico y más fácil de manejar, pero la neutralización es más lenta y la viscosidad de la crema a las, temperaturas medias aumenta considerablemente. La base se añade a. la crema tibia, agitando vivamente. 2. Lavado por centrifugación; lacremase diluye entre 2 y 4 veces su volumen de agua tibia y se pasa la mezcla a la desnatadora; existen modelos especiales, ya que la producción de lodos es abundante con las cremas ácidas. Se obtiene una nueva crema lavada que puede utilizarsedirectamente;perotambiénselapuede diluir con leche desnatada fresca para fa.cilitar su maduración e igualmente para aportar a la crema las substancias reductoras naturales de laleche. La operación puede repetirse; pero los desnatados sucesivos aumentan los riesgos de oxidación. C ) Normalización

Elcontenidodemateriagrasase establece enunporcentaje medio uniforme para permitir un buen batido, generalmente del 35

460


al 40 %. Este resultado se obtiene por adición de leche desnatada. No es aconseja.ble la normalización con agua. D ) Desodorización. Desgasificación

Esta operación se realiza al mismo tiempo que la pasterización, por uno de los siguientes procedimientos: a ) Procedimiento Neo-Zelandés o “vacreación”.Consiste en una inyección de vapor a la crema, seguida de una evaporación al vacío. La operación se hace en tres tiempos. 1. Mezclade lacremapasterizadaydelvapor en unaprimera cámara a presión reducida; la temperatura se eleva a 900 y el vacío alcanza 5 cm de mercurio. 2. Ebulliciónen una segundacámaradonde el vacío llega a 70 cm; la temperatura desciende a 800. 3. Deshidrataciónal vacío elevado (6 cm).El vacío seproduce por medio de una potente trompa de agua que condensa el vapor y disuelve los gases. Los productos odorantes son arrastrados porel vapor, y al mismo tiempo se produce una desoxigenación. El consumo de agua es muy elevado. Algunos procedimientosderivadosdeéste son más económicos en cuanto a este último punto de vista.

b ) Cámarade desgasificación adjuntaalpasterizador. c) Paso de la crema caliente, tras la pasterización, por un refrigeranteabierto;ladesodorizaciónes con frecuenciainsuficiente; además, es de temer una recontaminación de la crema.

IX. - PASTERIZACION.REFRIGERACION A)

Pasterización

Desde 1890 se aplicaenDinamarca, y ha hechoposibleque la mantequilla danesa haya adquirido la justa fama que posee al ocupar elprimerlugaren el mercadomundial. Las objeciones que sele hacen, referentes a la modificación de las características de la mantequilla “cruda”, no parecen tener fundamento (véase más adelante). La pasterización tiende a generalizarse en la mayoría de países, donde se exige con carácter legal; esta medida beneficia a.1 fabricante “acreditado” con importantes ventajas, como la autorización permanente para la exportación. En generalseaplicaunapasterización muy alta,alrededorde los 900 durante unos 30 segundos. El problema es más complejo que para la leche de consumo, ya que no se busca únicamente el saneamiento. Los fines son los siguientes: 1. Destrucción de los gérmenes patógenos.

461

CREMA Y MANTEQUILLA

2. Destrucción de la mayor parte de la microflora original, con frecuencia muy abundante, con el fin de obtener un medio casi estéril antesdelasiembrade los fermentos lácticos para lamaduración. Enmantequeríadebenconsiderarse como perjudicialestodoslos microorganismos, a excepción de los estreptococos lácticos. 3. Destrucción de las lipasas, que son factores de enranciamiento.

4. Formación de productos sulfurados reductores, que se oponen a la oxidación de la grasa. Sinembargoestapasterizaciónaaltatemperaturanoesindispensable para la destrucción de los gérmenes patógenos y la inactivación de la fosfatasa. El aumento de la termorresistencia en medio ricoen materia grasa, que se comprueba con frecuencia,puede ser solamente aparente, provocado porunafalta de homogeneidaddel productosometido al calentamiento.Parececierto, según trabajos bastante recientes,ejecutados bajocontrolriguroso,quelascondiciones fijadas para la pasterización de la leche son igualmente válidas para las cremas. El cuadro 69 muestra los resultados de experiencias sobre el calentamiento de cremas infectadas por el bacilo tuberculoso. Puede verse que este germen se destruye a temperaturas inferiores a las de la inactivación de la fosfatasa. CUADRO 69

Eficacia de la pasterización de las cremas

Bacilo tuberculoso (inoculación alcobaya)

Prueba de la fosfatasa

Cremainfectada (1) .......................... Pasterización alta a 6P C .................. (15 seg.) 7@ C .................. (2) 7 2 c .................. Pasterización baja a 59” C .................. (30 min.) 61” C .................. (2) 6 9 C .................. (1) Elmismo

resultado para doscremas:

y otra con 18 Oh de M. G.

una.con 48 % de M. G.

(2) Condiciones adoptadas para lapasterizacitjndelaleche.

(Según R. ASCHAFFENBURGy col.) La pasterización no tiene una influencia clara sobre la formación de la mantequilla. La única consecuencia desfavorable de la pasterización es la mayor sensibilidad de la mantequilla para determinados defectosmicrobianos,especialmente para l a proliferación de los mohos en el curso del almacenamiento.

462

DE CIENCIA

LA L E C H E

La pasterización puede realizarse como para la leche, en cambiadores de calor o en apara.tos del tipo “vacreator”, descritos anteriormente. Los pasterizadores de placas son, con mucho, los más difundidos.Esprecisoseñalarlapersistenciaen el uso dedepósitos de pasterización para la crema,mientrasestánprácticamente aba.ndonados para la leche. B ) Refrigeración La crema debe enfriarse bruscamente tras la pasterhción, para evitar la aparición del sabor a cocido y para favorecer la cristalización de la materia grasa. Esta queda fácilmente en sobrefusión (tras el desnatadoencaliente o lapasterización)a las temperaturas de maduración y batido;lacristalizaciónde la materiagrasa sólo es completa tras la refrigeración enérgica (entre 6 y 7 O ) . Con un enfriamiento moderado, a una temperatura de 13O, la materia grasa se encuentra aún en sobrefusión en el momento del batido. El enfriamiento enérgico de las cremas permite obtener una mejora de estructura en las mantequillas ordinariamente quebradizas y desmenuzables. La cristalización rápida de la materia grasa en finos cristales,proporciona unaestructura suave. La. figura 64 esquematiza estetratamiento tkrmico. ParalasmantequillashabituaImente blandas,espreferiblepor el contrariofavorecer la cristalización lenta en gruesos crista.les, a una temperatura no inferior a 12”. Por otra parte, la temperatura influye sobre las fermentaciones que se desarrollan en el curso de la maduración. Se debe por lo tanto

u

Figura

64.

- Diagrama

d e las temperaturas d e unafabricación

de mantequilla

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463

tener en cuenta los dos procesos, la cristalización de la materia grasa y la fermentación láctica, para la elección de las temperaturas de la crema antes del batido.

X. - MADURACIONDELASCREMAS La pobla.ción microbiana natural de las cremas crudas varía mucho y puede comprender especies indeseables que producen gases, así como olores y sabores desagradables. Se recomienda sembrar la crema con bacterias lácticas conocidas, aun cuando se trate de crema cruda y fresca; pero es evidente que el método no es completamente efectivo más que tras la pasterización. Las cepas de fermentos lácticos paralasiembra de lascremas son: Estreptococos lácticos acidificantes (Str.cuemouis) y productores de diacetilo (Sty. diacetylactis). Una mezcla de estreptococosheterofermentativos o Leuconostoc, productores de aroma pero poco acidificantes, y de estreptococos lácticos acidificantes. Hemos visto que las especies productoras de aroma forman, en medio ácido, acetilmetilcarbinol; este cuerpo puede oxidarse a diacetilo o reducirse a butanodiol (CH,-CHOH-CHOH-CH,) según el Ph del medio. De estos tres cuerpos, sólo el diacetilo es aromático, y se le considera como un componente básico del aroma de las mantequillas. Por lo tanto, para favorecer su formación, es preciso obtener un pH ácido y un medio aireado; una temperatura inferior a la óptima de crecimiento y de acidificación o sea a unos 1 1 - 1 2 O es también faxorable a la producción del aroma. El ácido cítrico aumenta la formación de diacetilo, incluso con los estreptococos hornofermentativos, que producen acetoína a partir de los azúca.res. No es indispensable que la acidez sea muy elevada.Unaacidez acusadaes el resultadodeunaintensa actividad de los fermentos lácticos, lo que tiene como consecuencia el agotamiento del oxígeno del medio, que se vuelve reductor; ahora bien, debe existir una cierta tensiónde oxígeno en lacremamaduradaparatmantenerlaforma oxidada, es decir, el diacetilo. Antes, en Francia, la maduración de lascremas solía sermás intensa: 24 horas o más a 15-18", con una acidez final de 600 D y más. Estetipo de cremasdamantequillasaromáticas,pero muy ácidas, con un pH de la masainferiora 5 , favorable al desarrollode los defectos de oxidación. Estasmantequillas no puedenalmacenarse. El batido de las cremas muy aromáticas tiene menos importancia de 10 que pudiera pensarse. Las substancias produc.toras del aroma son solubles en el agua (menos que en la. grasa); por lo tanto, hay pérdidas durante el batido. La mantequillaquesaledelamantequeranoes nunca tan aromática como lacrema,aunque sea rica en dia.cetilo.

464


Elsabor completo nosehabrádesarrolladohastaunas 24 horas después; el batidoencontacto con el aireproduce y permite una. nueva formación de diacetilo en la fase acuosa de la mantequilla. Es bueno que queden aún citratos en la mantequilla fresca. En los países orienta,dos hacia la producción de mantequilla de largaconservación, se hareducidoyaunsuprimidolamaduración de las cremas. El fermento se añade a la crema poco antes del batido (técnica “Cherry Burrel”; 2 h. a 200) o en la mantequera; la maduración se hace en la mantequilla misma; la masa es poco ácida. Las técnicas que puedenemplearseson muy variadas;confrecuencia se practica la maduración larga, durante 12 a 16 horas a temperaturasquevaríanentre 11 y 150, másbajas en verano queen invierno. La dosis de fermento de siembra varía del 2 al 8 %.

XI. - BATIDO Y MALAXADO A)

Principios

Es sabido que el fenómeno de la producción de la mantequilla O butirificaciónconsiste en una modificación delasuspensión de 10s glóbulos grasos con inversión de las fases. Según los procedimientos, sedestruyeunaproporciónmás o menos importantede glóbulos grasos,yla película de adsorcióndesaparece; lagrasaliberadase vuelve hidrófoba y forma un cemento que engloba los glóbulos grasos intactos junto con gotitas acuosas; la fase no grasa se separa. En la mantequera clásica y en los procedimientos más difundidos de batido continuo, es la agitación la que realiza esta transformación. Estos procedimientos tratan cremas de concentración media, es decir, con 30 a 40 % de materia grasa. La mantequeraesunrecipientequepuedepresentarformas muy diversas. El recipiente fijo, en el quegiraunagitador,estaba prácticamente abandonado en favor de los recipientes móviles; pero la introducción del batido continuo, según el sistema FRITZ,ha remitido de nuevo al uso de este principio, con importantes modificaciones técnicas. La mantequera móvil, la más difundida, tiene la formade un tonel cilíndrico que gira en torno de su eje; en su interior los “batidores” placas o planchas fijas al cilindro, favorecen la agitación. Hace algunosaños,estemodelo de mantequeraseconstruía de madera,preferentemente madera imputrescible (teca de Java). El ma.yor inconveniente de este material es su dificultad para el lavado y desinfección Más recientemente han aparecido mantequeras de formas geométricas variadas: cúbicas, de sección triangular redondeada, en tronco de pirámide, bicónicas, etc. En general se construyen de acero inoxidable con superficie interior rugosa. Por una parte permiten rea1iza.r el malaxado tras la extracción del suero de mantequilla, y por otra, la regulación dela temperaturamedianteuna duchaexterior de agua.

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465

B ) Batido tradicional

1. La acidez de la crema, desarrollada en el curso de la maduración, modifica la capa lecitino-proteica que rodea los glóbulos grasos, y de esta manera favorece el batido. Es necesario, sin embargo, no rebasar los 600 D en la parte no grasa o sea 40° D en la crema con 35 961 de M.G. Se introduce crema hasta aproximadamente la mitad del volumen de la mantequera. Si la tempera.tura de batido e:; diferente de la temperatura de maduración - en general, el caso del verano (ejemplo, maduración a 160, batido a 100)- es necesario refrigerar la crema. Con los depósitos modernos de ma.duración, se puede regular la ternperatura antes de trasvasar la crema a la mantequera. La adición de hielo es perjudicia.1 por el riesgo de contaminación delacrema y de desgaste de la mantequera. La temperatura debe ajustarse con una aproximación de medio grado. Se realiza el batidoa 130 en invierno y loo en verano. Las consecuencias de un batido a temperatura incorrecta son graves: Con temperatura demasiado baja: operación lenta, mantequilla seca; en invierno l a mantequilla. se forma mal. Con temperaturademasiado elevada: producción demasiado rápida de la mantequilla, pérdidas de grasa en la rmzada, la mantequilla es blanda y más rica en agua. El batido de las c r e m a dulces se hace a temperatura más baja, con el €in de reducir las pérdidas en el suero de l a mantequilla (6 a 7 O ) .

2 . Se la hace girar algunos minutos, luego sela abre para evacuar el gas y restablecer la presión atmosférica. en e! aparato. A continuación se procede al batido a la velocidad indicada por el constructor (según el diámetro, entre 25 y 50 vueltas por minuto), hasta que comienza la formación del grano. La operación dura de 30 a 40 minutos. La duraci6n del batido no debe variar mucho de una operación a otra si la acidez y la temperatura se sitúan en el valor óptimo establecido por la experiencia. Cuando el grano comienza a formarse (figura 651, el vidrio de la mirilla de la mantequera se aclara; es preciso entonces

."_ I

a)

Tras el batldo Figura 65.

Toma de muestra Grano de la mantequilla b)

-

466


retardar la formación de la mantequilla parapermitirunabuena separación del suero y un buen lavado y para disminuir las pérdidas en la mazada; para ello se añade agua que debe ser muy fría en verano;se sigue dandovueltashasta que los granosdemantequilla alcanzan el tamaño del trigo, y finalmente se evacúa la mazada. Si la operación se ha realizado correctamente, el suero contiene menos de 3 g de M.G. por litro. 3. El lavado del grano de mantequilla debe hacerse con agua muy pura, a una temperatura variable según la estación y la consistencia de la mmtequilla. Con cremas de buena calidad, noes necesario lavar. la mucho; son suficientes dos operaciones de 10 minutos. Un lavado exageradopuededisminuir la finurade la mantequilla.Por elcontrario, con las cremas de calidad mediocre, es necesario lavar durante más tiempo. Finalmente se “concentra” la mantequilla dándole vuek tas con un poco de agua, hasta que alcance el tamaño del puño. C ) Malaxado

Antes, estetrabajo mecánico se hacía fuera de la mantequera, haciendo pasar la mantequilla entre una mesa giratoria y un cilindro acanalado. Hoy día, las grandes mantequeras están c0ncebida.s de tal formaque el malaxado se producemediante la rotaciónlenta del aparato tra.s la evacuación del agua. Se evita así la extracción de la mantequilla bruta de la mantequera y se reduce el riesgo de contaminación. Las batidorasmodernasno llevan rodillos, que son difíciles de limpiar. El malaxado se realiza por el choque de las masas de mantequilla entre sí y contra las paredes. El contenido en agua de la pasta se regula al 16 %. Eventualmente, puede realizarse el salado en el curso del malaxado. La mantequilla contiene una cantidad de aire que varía de 3 a 5 C.C. por 100 g, según la duración del ma.laxado.

Obsevvucidn. - Ellavadose

suprimea

veces, porejemploen

el procedimiento d a n k de la “mantequillalíquida”,quecaede

la mantequera sobre el carro de mantequilla. Uno de sus objetivos, la eliminación de las materias nutritivas solubles que pueden alimentar a los microbios, tiene poco interés cuando se tratan cremas pasterizadas en mantequeras estériles, con un malaxado perfecto que pulveriza lasgotitas de aguadejándolasa undiámetrosemejanteal de las bacterias. En estas condiciones, la supresión del lavado evita una posible recontamina,ción por el agua. Es necesario, sin embargo, que el contenido en materias secas no grasas, sea igual o inferior al 2 Yó. La desinfección es un problema muy importante en mantequería. Se recomiendautilizar agua estéril,quepuedeobtenerseporfiltración sobre placas esterilizantes (tipo Seitz). Las aguas impuras aportan gkrmenes muy perjudiciales,bacteriasproteolíticas,levaduras y mohos.

467

CREMA Y MANTEQUILLA

XII. - FABRICACION CONTINUA DE MANTEQUILLA Los costos de fabricación de la mantequilla pueden disminuirse sensiblementemedianteun trabajomás rápido, con manode obra reducida, gmcias a diversos procedimientos, que tienen como característicacomún la elaboración de la mantequilla(butirificación) en continuo. Algunos de ellos solamente permiten tratar cremas dulces. Muchas sonlas investigaciones realizadas y numerosas 1a.s patentes que se han registrado, pero solamente unas pocas se han llevado a la práctica. Los procedimientos más utilizados se agrupan en tres tipos: a ) Batido acelerado(procedimiento FRITZ:I,denominadotambién "sistema por flotación". Esteprocedimiento,de origen alemán, es el más extendido en Europa Occidental. b ) Tratamientotérmico y mecánico de lascremas muy concentradas, aplicado en Europa del Norte (procedimiento ALFA) y en Rusia (procedimiento MELESHINE). c) Ruptura total de la emulsiónen la crema muy concentrada, aplicadoen los procedimientosdifundidos en los Estados Unidos (GOLDENFLOW,CREAMERY PACKAGE).

A)

Procedimientodebatidoacelerado Elprincipio es el mismo que eldel procedimiento clásico y se pueden tratar cremas maduradas de concentración media (40 a 50 % de M.G.). El aparato comprende esencialmente dos partes, como muestra esquemáticamente la figura 66. Crema

Cilindro de batido refrigerado

ranos de mantequilla

Boca d e salida

d e la mantequilla

Compartimiento para 1 0 s m o t o r e s y l o s variadores

Figura 66.

', \

-

Representaciónesquemática d e los de una manteqtcera continua

6rgnno.s esellcia1e.s

468


- Un cilindro de batido refrigerado a 9 O , en el cual gira a gran velocidad unbatidor (2000 r.p.m.);la formacih de los granos de mantequilla es instantánea. Algunos apxatos llevan un cilindro de batido previo. - Un cilindro de malaxado inclinado, en el cual dan vueltas en sentido inverso dos tornillos de Arquimedes que comprimen la. mantequilla y la fuerzan a pasar a travts de placas perforadas: se obtiene así una excelente homogeneización. El suero cae hacia la parte baja de este cilindro. El grano de mantequilla puede lavarse. Estas máquinas (WESTFAL.IA, CONTIMAR, etc.), son de pequeño tamaño y permiten a.ltos rendimientos. Su precio es del mismo orden que el de las mantequeras metálicas de la misma capacidad. La mantequillasale en forma de banda o cinta y puede caerdirectamente en l a tolva de una empaquetadora. La calidad de lamantequillaes satisfactoria, la pasta es suave y la repartición del agua en extremo fina (diámetro de 1 a 2 micras). El contenido en agua se regula por la temperatura y el caudal de alimentación. La cantidad de aire incluido es más elevada que en la mantequilla ordinaria (unos 7 C.C. por 100 g); sin embargo, la conservacih es buena. El suero es más rico en M.G. que con lamantequera cl5sica (10 g/]); es necesario desnata rlo. Las mantequerascontinuasse perfeccionan continuamente; los modelos más recientes permiten una “doiificación” muy precisa del agua en lamantequilla,asi como el batidoal vacío. Mediante un cilindro de ba.tido previo queprecedealcilindro de batidopropiamente dicho, lás pérdidasen el suero se han podido rebajarhasta 3 a 5 g/]. Con este mktodo sepuedenobteneractualmente,mantequillas de tan buena calidad como con el mktodo clásico. La figura 66 bis presenta un esquema de una instalación para la fabricación continua.

Figura 66 bis.

-

Esqrlema d e instalacidn d e ztna manreqtleria con

mantequeracontinua (Clichk

WESTFALIA)

Procedimientosdedoblecentrifugación El principio es muy diferente del batido clásico. La crema se concentra hasta un porcentaje del 80 al 90 % de M.G. mediante centrifugacióna 5O-6Oí> (crema“plástica”). A continuación se trataen aparatos especiales. B)

CREMA Y MANTEQUILLA

469

a ) En el procedimiento ALFA lainversión de las fasesseproduce trabajando mecánicamente la cremaencilindrosrefrigerados; en el interior de cada uno de éstos gira un tambor acanalado a 70 vueltas por minuto. El conjunto forma el llamado “transmutador”. La mantequilla sale en estado fluido y adquiere una consistencia normal a los 30 minutos. El procedimiento ALFA no puede tratar oremas dulces; la fase grasa es relativamente poco modificada, ya que más del 80 94 de la materia grasa permanece en estado globular. b ) A diferencia del anterior, en el procedimiento “GOLDEN FLOW”(Cherry-Burrell),lafasegrasaglobular se transforma completamente en fasegrasacontinua. Un desestabilizador rompela emulsión antes de la concentración y la pasterización y el producto pasterizado fluye en forma de un aceite amarillo (de aquí el nombre del procedimiento);la mezcla se reemulsiona en el “chiller” seguido del “texturador”. La mantequilla obtenida es al principio dura y granulosa, pero poco a poco va tomando la textura definitiva, que se aproxima a la de la mantequilla tradicional. La repartición del agua es muy fina (gotitas de menos de tres micras). Esta mantequilla tiene mayor tendencia a “aceitarse” a 25-300 que la mantequilla ordinaria. Con esteprocedimientosepuedealmacenaraceitedemantequilla casi completamente deshidratado.

A)

Caracteresespecíficos.

Tipos de mantequilla

Técnicamente se pueden corregir algunos defectos de textura o de aroma, sin embargo, no se puede llegar a una normalización absoluta. Estehechoesinteresante en los paísesdondelaproducci6n no tiene un carácter uniforme; existen diversos tipos de mantequilla que corresponden a las variadas propiedades de las leches de diferent-es regiones. Ejemplos de mantequillas francesas: - Mantequillasnormandas: muy coloreadasnaturalmente, untuosas aun en invierno y bastante blandas en verano; con “bouquet” acusado. - Mantequillas “charentais”: más pálidas y duras, su aroma es muy fino. - Mantequillas del Este: duras y quebradizas en invierno y malas parauntar;blandasdurante la mitad delaño; su aromaes discreto. En lo que se refiere a las características específicas de las mantequillas,puedenhacerselassiguientesobservaciones(según los traba.josde M. Bejambes y colaboradores). - Batiendocremas de orígenes diferentes, pasterizadas,sembradas luego con unmismofermentoláctico,seobtienemantequi-

470


llas que conservan su aroma particular. Así, la mantequilla de Isigny conserva suaroma original, sea cual seael método de tratamiento de la crema; lo que prueba que el diacetilo no es elCnico elemento del aroma. - La consistencia de la materia grasa de la mantequilla, medida por el micropenetrómetro deBailey (aparato dotadode una aguja que cae verticalmentesobre la muestra de mantequilla)esuno de los caracteres típicos de las mantequillas de cada región. - De la composición química dela materiagrasase derivan los caracteres específicos de las mantequillas de los diferentes orígenes. Si la técnica utilizada no modifica la composición química, los elementos característicos de la comarca deben subsistir.

Nota. -Hemos estudiado en el capítulo V la influencia decisiva de la alimentación de los animales lecheros sobre la proporción de ácidos saturadoseinsaturados,ysobrela consistencia de la mantequilla. B ) Propiedades reológicas La consistencia de ia mantequillarepresentaunconjunto de propiedades reológicas.Lareología es laciencia de ladeforma.ci6n y del flujode la materia; puede encontrar aplicaciones enmantequería y en quesería. Debe destacarse que no se trata, en estos dos a s o s , depropiedades simples, como la viscosidad, sino de propiedades complejas y difíciles dedefinir con precisión. La gptitud para la extensión es una de las propiedades más importantes de la mantequilla en Ia práctica, ya que es muy apreciada por el consumidor;en el lenguaje de los especialistas, estapropiedadse designa tambiCn por“untabilidad”, o sea la aptitudpara recubrir la rebanada de pan o la tostada. La capaformadapor la mantequilla debe ser continua y regular, y larebanadanose debe romper. Es necesario distinguir, por una parte, lo queserefiere al estado del soporte(pan y tostadas), y alinstrumento(cuchillo), y por otra la dureza de la mantequilla. Esta propiedad puede definirse como la resistencia a la deformación, y se mide con diferentes aparatos. El más reciente es el “extruder”, que permite medir la presi6n que se necesita para expulsar la mantequilla a través de un orificio estrecho; las indicaciones dadas poresteaparato concuerdan con ias apreciaciones de los expertos. Los anglosajones designan como “setting” a la propiedadque posee lamantequilladeendurecersecuandose la deja en reposo despuCs de haberla trabajado. Está en relación con l a cristalización de la materia grasa y con la tixotropía. En efecto la mantequilla es tixotropa, es decir, que algunas de sus propiedades se modifican de forma reversible con la agitación. La firmeza debe tomarse como sinónimo de dureza; sin embargo, este término se emplea para designarmás especialmente la resistencia de la mantequillaa la deformación bajo su propio peso, cuando se

47 1

CREMA Y MANTEQUILLA

encuentran en forma de bloques voluminosos (la mantequilla en pellas es cada vez más rara). La textura corresponde al aspecto de la mantequilla, y depende a la vez de las propiedades reológicas y de la presencia de gotitas de agua o degranosqueponendemanifiesto la heterogeneidad del producto. La friabilidad es consecuencia de una durezaexcesiva y de una estructura cristalina grosera. Cuando se aplica una fuerza a la mantequilla, se rompe en lugar de deformarse y fluir. La mantequilla grasienta posee una dureza muy baja, debido a que la proporción de grasa sólida es escasa; a la temperatura ordinaria, la superficietieneaspecto oleoso. Todas estas propiedades dependen delatemperatura. Los exámenesdebenhacerseen condiciones rigurosamentedeterminadas y constantes.

C) Influencia de latécnica La influencia de la técnica sobre las propiedades, y por lo tanto sobre la calidad delasmantequillasseaprecia de diversas formas. Para algunos autores, esta influencia es pequeña, correspondiendo a la naturalezadelamateriaprima el 80 % de lascausas de variación; paraotros tienegranimportancia la eficacia dela técnica. Esta actúa principalmente sobre los siguientes puntos:

1. La repartición de agua en la masa de la mantequilla; un buen repartomejorala consistencia y retardael desarrollomicrobiano. No debenformarsegotitas acuosas cuandoseejercepresiónsobre la mantequilla a temperatura ambiente. 2. La proporcióndegrasa librequeformala fasecontinua actúa como lubrificante en los desplazamientos de las partes sólidas; esto condiciona la dureza y la aptitud para la extensión. Un exceso de esta fase líquida determina la textura grasienta. 3. El alcance de la cristalización y materiagrasa; debe observarse que la laconsistencia firme; inversamente,la voca una disminución delafriabilidad siadoduras.

la forma de los cristales de cristalización lenta favorece refrigeración enérgica prodelas mantequillas dema-

4. La cantidadde gas retenido;cuanto más elevado es,tanto mayor es el volumen de un peso dado de mantequilla y mayores los riesgos de oxidación a causa de la presencia de oxígeno. Sin embargo, en los Estados Unidos sefabricala“mantequilla batida” con un 30 % deaire o de nitrógeno (esta mantequilla se extiende con facilidad). 5. La posibilidad de exudación de aceite por

la mantequilla.

Hemos visto que algunos procedimientos de fabricación continua danun excelente reparto de agua,peroprovocaaunaimportante

472

LA CIENCIA DE

LECHE

incorporación de aire. Para mejorar la textura de la mantequilla se han concebido otros métodos de trata.mientodespués del batido, porejemplo el procedimiento de trituraciónal vacío, difundido en Australia, quemejoralatextura,elimina el gas y reducela posibilidad de exudación de aceite por la mantequilla. En algunos paises se realizan mezclas de mantequillasde diferentes orígenes paraobtenerunproductoconstantedela calidad deseada (“blending”).

XIV. - CONTROL DE LAS MANTEQUILLAS PASTERIZADAS

A título de ejemplo,damosacontinuación una información relativa a la legislación francesa. Todas lasfábricasfrancesas cuya producción se vende bajola denominación de “manteqPlillas pasterizadas” están obligadas a someterse a un control realizado por el “Servicio Técnico Interprofesional de la Leche” (STIL)(Decreto del 30 de septiembre de 1953). Este control comprende tres tipos de exámenes: l. Exámenes químicos. Contenido en agua; el porcentaje de humedad admitido es como máximo de 16 %. Extracto seco no graso; máximo, 2 %. Investigación deantisépticos; debe confirmarse su ausencia. Hay queobservarquelasdosúltimas condiciones se cumplen siempre.

2. Exámenes bioquímicos y bacteriológicos. Investigación de las bacterias coliformes indológenas; el máximo tolera.do es de 25 por gramo de mantequilla. Prueba de la fosfatasa; debe ser negativa. Hay quedestacarque el control bacteriológico es insuficiente paraponer de manifiestotodos los gérmenes capaces de provocar defectos. Un control más profundo debe comprender también la investigación de bacterias caseolíticas y lipolíticas, levaduras y mohos, sin olvidar el recuento de la microflora total de la mantequilla. 3. Exámenes organolépticos, tras conservación durante 10 días a 100. Estos exámenes, realizados por un grupo de expertos procedentes de diferentes medios, se hacen sobre el sabor y el olor (puntuación sobre 13), la repartición del agua (sobre 3), el aspecto (sobre 2) y la. textura(sobre 2); lapuntuación másalta es 20. .

Elcuadro 70 pone de manifiesto que unos dos tercios de las muestras se consideraron sin defectos. Entrelasmuestras imper-fecta.s se comprueba que el defecto más frecuente es la presencia de sabores desagradables que, en orden de importancia decreciente son: sabor de queso, oxidado, ácido, cocido, metálico y rancio. El segun-

473

CREMA Y MANTEQUILLA

do defecto consiste en la presencia de coliformes indológenos; parece quelasfaltasdecontrolenlas fábricasseencuentransobre todo en la comprobación de la calidad de las aguas utilizadas. CUADRO 70 Control d e Ia fabricación d e mantequillaspasterizadas

Número de fábricascontroladas ...... Número de muestras controladas ...... Muestras no conformes (1) ............... Causas de inconformidad (1): - humedad ................................... - coliformes ................................. - fosfatasa .................................... - sabor y olor .............................. Material de pasterización (1): - pasterizadores de placas ............ - vacreatores .............................. - pasterizadores tubulares ............ - otros tipos ................................. Mantequeras (-1): - demadera ................................. - de acero inoxidable ..................... - continuas ................................... (1)

O h

1954 75

1,7 7,4 22 23,5

1958

1962 (2)

250 2.460 357 4,9 13,5 1,4 21.3

61 13 13 13

7

412 3.737 32

5,1 6,6 12 22,9

74 5 6 15 27,5 50 22,5

del total.

(2) Producción total de mantequilla industrial en 1962:282.840 das, de las que el 78,6 % fueron mantequilla pasterizada. (Según Lucie SERRES)

tonela-

La calidad bacteriológica de las mantequillas d.epende poco de la técnica de fabricación en sí misma, y mucho de la materia a la que se aplica. No debe perderse de vista que la mantequilla llamada “pasterizada” es en realidad una mantequilla que procede de una crema pasterizada. Al realizarse la pasterización sobre la materia prima y no sobre el producto final, es necesario cuidar mucho las operaciones que siguen. Hay por lo tanto varios factores de calidad que tienen igual importancia:

- La eficacia de la pasterización.

- La pureza de los fermentos. - La limpieza y desinfectación del material. - La pureza bacteriológica del agua. El agua

es probablemente la más importante causa de contaminación en la fabricación de las mantequillas pasterizadas.

474


XV.

- CALIDADDELAMANTEQUILLADEGRANJA.

Alrededor de 100.000 toneladas de mantequilla (o sea la cuarta parte del tonelaje anual) se fabrican aún en las granjas francesas y se distribuyen por todo el país. Las mantequillas de gra.nja son de calidad muy irregular; hemos recordadoanteriormentelasdificultades de fabricación quesepresentan sin pasterizar la crema y sin controlar la flora microbiana. En estadofresco, estas mantequillas son, a veces, agradablespara el consumo y muy perfumadas; pero, cualquiera que sea la calidad organoléptica inicial, estas mantequillas no pueden conservarse y se alteran rápidamente, salvoexcepciones. El lugar ocupado por la mantequilla degranja en el mercado es lo suficienteimportante como para que tenga interés el preocuparse de los aspectos relativos a la calidad del producto y a la higiene púbIica. A este respecto, e insistiendoen el ejemplo francés, es interesante considerar los resultados de una encuesta regional realizadaen 1964 por el Comité Técnico Departamentalde laLeche de Ille-et-Vilaine, encuesta que no conocemos haya otra equivalente en otras regiones. El cuadro 71 resume estos resultados, comparándolos con los que se refieren a la mantequilla industrial de crema pasterizada en la misma región. CUADRO 71

Calidad de la mantequilla en la región francesa de Rennes

'1 I

Microflora total contaminante (2) ...... Bacterias coliformes, gérmenesjg ,..... Gérmenes caseolíticos, gérmeneslg .... Gérmenes lipolíticos, gérmeneslg ...... Levaduras y mohos, gérmeneslg ......_.. Puntuación de degustación(sobre 10).

1.050.000 15 84.000 19.000

400

0,8

j

33

II

9,4

21

37.000

(1) Mantequillasemisalada;muestre0referente a 550 kgde man tequilla procedente de 37 granjas (con 342 vacas). (2) Númerodegérmenesporgramo, a excepción de lasbacterias lacticasque no crecenenelmedioelegido.El 10 To delasmuestras contienenmásde 5 millonesdegérmenesjg, 40 Oh de 1 a 5 millones, 20 Oo/ de 0,5 a 1 mill6n y 30 O/O menos de 500.000.

Estos resultados ponen de manifiesto una calidad bacteriológica mediocre. La mitad de las muestras contenían más de un millar de gérmenes por gramo. Desde el punto de vista del sabor, solamente el 10 % se consideró sin defecto en el momento del examen. La frecuencia de los defectos del sabor no es la misma que en las mantequillas pasterizadas; los sabores a rancio y oxidado están a la cabeza.

CREMA Y MANTEQUILLA

XVI. A)

475

- CONSERVACION

D E LA MANTEQUILLA Y REGENERACION

Salado

El salado es el procedimiento más antiguo. Para detener la proliferaciónde los gérmenes es necesarioalcanzarunaconcentración de sal del 15 al 20 % en la fase acuosa, o del 2,4 al 3,2 % en la mantequilla (puede tolerarse hasta el 10 %). E l salado se hace con sal fina durante el malaxado. En los paíseslatinos,laproducción de mantequillasalada es bastante reducida.En los anglosajones,lamantequillasesala muy frecuentemente al 0,s %; pero se trata más que nada de cambiar el sabor y no de fecilitar la conservación. El ácido bórico es un antiséptico utilizado durante mucho tiempo para adicionara lamantequilla,arazóndel 0,s %; pero felizmente, su uso se ha prohibido. B ) Congelaciónde la mantequilla En la actualidad se hace necesario conservar en frigorífico cantidades importantes de mantequilla con el fin de nivelar la producción deunaestacióna otra (del veranoalinvierno). Esta circunstancia planteanumerososproblemas que no están deltodoresueltos. Aun tratándose de mantequillas de buena calidad, siempre es posible que se produzcanalteraciones en el frigorífico. Las condiciones quese consideran esenciales para una buena conservación son las siguientes: a) La congelación a -150 esnecesariaparaunaconservación de varios meses, a esta temperatura los procesos bioquímicos transcurrenlentamente y la proliferaciónmicrobiana se detiene. No p’arece necesario utilizar temperaturas más bajas. b ) La mantequilladebecongelarse poco después de su fabricación. El pH no debe ser muy ácido (no inferior a 6) con el fin de evitar el desarrollo de los sabores de oxidación. S e puede neutralizar con precaución mediante bicarbonato o sales especiales (sales A.I.V.). Sin embargo, no debe rebasar el pH 7; las mante,quillas alcalinas toman rápidamente el “sabor de sebo”. c ) La mantequilla debe contener muypoco cobre y hierro; menos de 0,07 y 0,02 mg/kg respectivamente. d ) La mantequilla debe estar bien envasada en cajas con papel de aluminio,sinbolsasde aireentrela mantequilla y la hojade papel.

C) Congelaciónde

la crema

Un procedimiento destinado a evitar la conservación prolongada de la mantequilla en frigorífico (cuya calidad deja bastante que desear corrientemente), consiste en congelar la crema concentrada. En invierno, se descongela y mezcla con crema fresca; de esta manera

476


se puede obtener una mantequilla de invierno con calidades organolépticas mejoradas y con más vitamina A. El procedimiento comienza aextenderseenalgunospaíses;dabuenosresultadoscuando se conserva l a crema, por lo menos con el 50 % de materia grasa, a una temperatura comprendida entre - 1 2 O y -18°. D ) Regeneración Esta operación se realiza para hacer consumibles las mantequillasdefectuosas,especialmentelasque se han conservado (mal) en frigorificos. Un sistema consiste en malaxar primero la mantequilla con una solución debicarbonato y luego con leche fresca; se trata de una especie de lavado alcalino seguido de una reintroducción de plasma que permite una nueva fermentación aromática. Es preferible regenerar la mantequilla separando la materia grasa por fusión y .decantación;asíseeliminacompletamentelafase acuosa., que es la más alterada. El aceite de mantequilla obtenido se emulsiona en leche fresca,obteniéndoseasí unacremaquepuede tratarse en las condiciones habituales, tras una desodorización previa.

CAPITULO XXI

I. - Generalidades. 11. - Arte y técnica. 111. - Fasesesenciales de lafabricacióndequesos. IV. - Principales tipos de quesos. V. - Composición de los quesos. VI. - Distribución de los componentes de la leche. Rendimiento. VJI. - Calidadbacteriológica de la leche de quesería. Los clostridios. Empleo del agua oxigenada. VIII. - Causas de inhibición de la fermentación láctica. IX. - Pasterización de la leche de quesería. X. - Siembra y maduración de la leche. XI. - Calidad química de la lechedestinada a quesería. XII. - Aptitud de la leche para la coagulaci6n por el cuajo. XIII. - Modificacionesdelaaptitudparalacoagulación. XIV. - El cuajo y la medida de la actividad coagulante. XV. - El cuajado. XVI. - Propiedades reológicas de la cuajada.“Rotura”de la cuajada. XVII. - Desuerado. XVIII. - Salado. XIX. - Maduración. Microflora de tos quesos. XX. - Proteolisis y lipolisis. XXI. - Aroma y sabor de los quesos. XXII. - Métodos modernos en quesería. XXIII. - Producción continua de la cuajada. XXIV. - El problema de la corteza. El pre-embalaje. XXV. - Quesos fundidos.

378

CIENCI.l DE LX L E C H E

I. A)

-

GENERALIDADES

Definición

Los quesos son una forma de conservación de los dos componentes insolubles de la leche: la caseína y la materia grasa; se obtienen por la coagulación de la leche seguida del desuerado, en el curso del cual el lactosuero se separa de la cuajada. E1 lactosuero contiene la mayor parte del agua y de los componentes solubles de la leche, quedando una pequeña parte aprisionada en la cuajada. La definición legal del queso precisa que “el producto puede estar o no fermentado”; de hecho experimentapor lo menos unafermentación lzictica. El queso descremado se obtiene a partir de la leche descremada. El queso es un a!imento universa.1, que se produce en casi todas las regiones del globo a partir de leche de diversas especies de mamíferos. Los quesos seencuentran entre los mejoresalimentos del hombre, no solamenteen razón de su acusado valor nutritivo (materias nitrogenadasbajodiferentesformas,materiasgrasas, calcio, fósforo, etc.), sino también en razón de las cualidades organolepticas extremadamentevariadas que poseen, ya que la variedad es fuente de placer.

B ) Variedades La gran variedad de quesos se explica por dos hechos esenciales: 1. La naturaleza de la leche. Las pequeñas diferencias en la composición, independientementede las diferencias existentes entre leches de especies o de razas diferentes, tienen repercusiones sobre laspropiedades del queso. 2 . Las formas de preparación.Presentanuna diversidad cuyos límites son difíciles de fijar. Antes sedeterminabanpor las condiciones climatológicas, geográficas, económicas ehistóricas. El progreso técnico y el desarrollo de los medios de comunicación han modificado estas condiciones; sin embargo, algunos tipos de quesos permanecen aún hoy día ligados a una región y nose fabrican, o se fabrican en escasa proporción, en otros lugares.

Las formas de preparación diversifican los quesos por la influencia que tienen sobre la estructura y sobrelasfermentaciones: a ) Los quesos tienen una “armazón”de paracaseinatode cal; su estructura depende de la forma de coagulación, del desarrollo de la acidez, de lacantidadde agua retenida,delaproporciónde la materia grasa y del grado de proteolisis, que le hace perder su rigidez. b ) Las posibilidades de fermentación de la caseína y de la materiagrasa son diversas; su realización dependedeunconjunto de condiciones fisicoquimicas, y de las enzimas presentes. El aspecto d&los quesos y su sabor se deben principalmente a la actividad de los microorganismos y a las fermentaciones que experimentan la caseína, la materia grasa y la lactosa que queda en la cuajada.

QUESOS

479

XI. - ARTE Y TECNICA Las características de cada tipo de queso no están determinadas por un pequeño número de factores como en el caso de la mantequilla. Por el contrario, sonel resultado de la influencia de numerosos factores interdependientes, de los cuales los principalesson:

- Factores microbiológicos: composición d.e lamicroflora vista bajounaspectodinámico(microflorassucesivas). - Factores bioquímicos: concentración y propiedades de las enzimas del cuajo, de las bacterias, de las levaduras y de los mohos. - Factores físicos y físico-químicos: temperatura, pH, Eh y efectos osmóticos. - Factoresquímicos:proporciónde calcio retenidoenlacuajada, contenido en agua y sal, composición de la atmósfera (humedad, gas carbónico, amoníaco). - Factores mecánicos: corte, agitación, trituración y frotamiento,quereducen o acentúan los efectos de los factoresprecedentes. Se trata, por lo tanto, de un sistema muy complejo (si se excluyen ciertos tipos de quesos simplificados). El hombre de ciencia no conoce este sistema más que imperfectamente y no puede ser dominado,en su conjunto, por el ingenieroqueseocupade la racionalización y de los automatismos.Enquesería el progresotécnico choca contra grandes dificultades. Los intentos para producir queso encontinuo con máquinasautomáticas,desde la leche alproducto terminado,nohanlogradouna posición definitiva. Enelmomento actual sólo sepuedenproducir de formacontinuaalgunas“pastas frescas” que no pueden considerarse como quesos completos y por otra parte, la coagulación es discontinua. Para los otros, el procedimiento continuo se detiene en la cuajada desuerada, moldeada o no. El número de tipos de cuajadas que pueden hacerse por este medio es probablemente muy limitado en relación con los que sabe hacer el queserotradicional,queconducelafabricación según lo que éI aprecia con sus sentidos.Probablementela mecanización totalen quesería provocaría la desaparición de numerosas variedades de quesos europeos. En otro tiempo, quizá se haya insistido demasiado sobre el “arte sutil del quesero”, sobre la importancia de la calidad intrínseca de la leche y de lasnumerosasmaniobrasqueintervienenenlaformación del “grano de cuajada“ enla cuba, y frecuentemente se hayan despreciado los imponderables - e l azar- queayudanarealizar tanto las obras perfectas, como los fracasos. Sin! embargo, este arte tradicionalesindispensableparamantenerlavariedaddelaproducción quesera actual. Este mantenimiento no sería necesario si se considerase el queso sólo como alimento; como una conserva de proteínas y grasas nobles, que situaría el producto en una calidad media. Porelcontrario,laconservacióndelavariedadesnecesaria si se toman en cuentalascualidadespsicosensoriales del queso; condi-

480


mento de laracióncotidiana o alimentoestimulante,dentro de su variedad, en los días solemnes. Pareceinevitablelaconcentraciónde l a producciónquesera en grandesfábricas con laaplicación de procedimientosdestinadosa regularlacalidad y a rebajar el preciodeventa. Es dedesear que esta concentración no lleve a una uniformidad demasiado grande, a la creación de tiposindefinidos, o a l a desaparición de algunas fabricacionestradicionales.

111. - FASESESENCIALES DE LA FABRICACION DE QUESOS A)

Separacióndelaparteinsoluble

Se fundamenta únicamente en las propiedades de la caseína. Desdeestepuntodevista, la materiagrasapuede considerarse como una carga inerte que se une a la ca.seína tras la ruptura del estado micelar. Desde lepuntode vistateóricopuedenconsiderarse diversos métodos que se derivan de las propiedades estudiadas enel capítu10 VI y que se resumen en la figura 11. 1. Separación del fosfocaseinatonativo por medios físicos: son muy in'cómodos para ser objeto de aplicación práctica. Por ejemplo, si se somete la leche a la acción de un campo centrífugo muy intenso se obtiene una pasta que se puede hacer madurar; realmente Só10 se trata de una curiosidad de laboratorio.

2. Floculaciónde la caseína. a ) Consecutiva auna acción enzimática;seforma un gel de fosfoparacaseinato. La mayor parte de los quesosseelaboran con el cuajo. En ciertas regiones, el agente de la coagulación es la pepsina. b ) Pordescenso del pH hasta alcanzar el punto isoeléctrico de la caseína que puede obtenerse de dos maneras: - Porfermentaciónláctica. - Poradiciónde ácido. En algunos países este m h d o es muy empleado principalmenteparala producción de quesosdescremados. c ) Poradicióndeunagenteprecipitante o desnaturalizante. Elclorurodesodioprecipitalacaseínade l a leche con exclusión de los otrosprótidos. A temperatura ordinaria, esnecesarioalcanz a r l a saturaciónencloruro sódico. Calentando la leche o tratándolacuandotieneuna ligera acidez desarrollada,noesnecesario utilizar tanta sal. En la prácticase conocen raros ejemplosdeobtención cuajada por este método.

de la

481

QUESOS

CUADRO 72

Fabricación de2 queso Acciontsymodificaciones

Fases principales 1. Maduración de la

leche (r+ fermento láctico).

- Desar:rollolimitado de la

Leche

microflora acidificante y, a veces,deunaflora de micrococosque preparan el “terreno”.

- Formacióndelgel.

2. Coagulación (cua-

jado) ( + cuajo).

Cuajada fresca - Ruptura delgel,acelera3. Corte de la cuajada desuerado y + lactosuero cióndelasineresis y se(+- trabajo mecáparación de la mayor parte nico o cocido). delagua. - Acidificación láctica que favorece el desuerado e inhibe: determinadas bacterias. 4. Colocación en molde.

Queso fresco

5. Salado.

Queso salado

- Continuacióndeldesuera-

do y de ladestrucciónde la lactosa; el contenido en aguadebeaproximarse al valor óptimo.

- Secad,o(complementodel desuerado). - Influenciasobreelsabor. - Selección de microorganismos.

- Influencia

sobre las actividadesenzimáticas.

6. Maduración.

QUESO MADURADO

- Destruccióncompletade lalactosa.

- Neutralización de la pasta. - Pérdida de agua.

- Proteolisis

y lipolisiscon formación productos de arom:iticos. - Formación de la corteza.

Los otros agentesdesnaturalizantes o precipitantesnopueden utilizarse para la preparación de substancias alimenticias. B ) Adquisici6ndelaforma,

aspecto y sabor característicos

o precipitada,debeexperimentar La masahúmeda,coagulada numerosastransformacionesantesdeconvertirseen queso.

482


Las fasesprincipales de la transformacicin de la leche en queso se enumeran en el cuadro 72, cuandoseobtiene l a cuajada por acción del cuajo, lo querepresenta el caso más general. En las fabricaciones mecanizadas, laparte continua del trabajo se detiene, en general, en la fase número 4. Más adelanteestudiaremosestasdiferentesfases,en el orden indicado. En la práctica, este orden no es inmutable. La maduración de la leche no se realiza corrientemente; el desuerado puede hacerse tras colocar la cuajada en el molde y el salado antes del moldeo. La maduración, y a vecesel salado,no existen enlas operaciones de fabricación de las pastas frescas,que son quesos imperfectosa los que falta una característica muy importante:la posibilidad de conservación atemperaturaordinaria.

IV. - PRINCIPALES TIPOS DE QUESO A)

Quesos al cuajo (1)

1. Pastasfrescas: - sinmaduracibn,productos muy húmedos y perecederos; extracto seco: 30 % o menos; - en general, coagulan muylentamente(hasta 30 horas), con poco cuajo (2 a 5 C.C.), a baja temperatura (menos de 2 0 O ) ; cuajada con acidez Iáctica desarrollada; con frecuencia, se pasa la pasta por la refinadora para hacerla más homogénea.

a ) Quesos frescossalados:Semisal, Gournay fresco, Régimen, etcétera. b ) Quesosfrescosno salados: Petit-Suisse (cuajada enriquecida con crema), Neufchgtel, Queso Blanco. Nota. - Quesos de transición; algunos de estos quesos (NeufchC tel,Gournay)puedenexperimentarunabrevemaduración, con mohos blancos. 2. Pastasblandas: - pequeñosquesosdemaduraciónrápida(algun8ssemanas) de conservación limitada; extracto seco: 40-45 %; - en general, cuajada lenta (1 a 2 horas), poco cuajo (6-12 C.C.), acidez notable, pH inferior a 4,9 al final del desuerado.

a ) Desuerado espontáneo;desarrollo de mohos blancos superficiales: - pastasblandas de “cortezaenmohecida”: Brie., Camembert (tradicional), etcétera. 1. Lasdosisdecuajo se indicanencentímetroscúbicos(C.C.) del cuajo líquido (afuerza, lO.OO0) por 100 litros de leche. El extracto seco indicado esel extracto seco final por 100 gramos de queso.

QUESOS

483

b ) Cuajadacortada antesde ponerlaen 110s moldes, flora bacteriana superficial viscosa, corteza roja: - pasta.s blandas de “corteza lavada”: Livarot, Munster, MaroiHe, etcétera. c) Tipo intermedio: - cuajada cortada, corteza enmohecida: Carré de ]‘Est, etcétera; - desueradoespontáneo,corteza lavada: Langres, Epoisses, etcétera.

d ) Otrostipos: el Pont-1’EvCque es un queso de pastablanda obtenido con mayor dosis de cuajo, la coagulación es más rápida y la cuajada menos ácida. - Sellaman“quesos solubilizados” a las pastas blandas cuya cuajada se ha sometido a lavado para evitar una acidificación demasiado grande. E) Quesos de corteza seca: principalmente los quesos de cabra poco enmohecidos.

3. Pastas azules:

- quesos con mohos interiores, de corteza.viscosa y pasta bastante firme; -. cuajado de tipo medio (una hora), con el cuajo: 20 C.C.; - cuajada cortada, desuerado antes de l a colocación en molde, extracto seco 50 %. a) Saladoen fríotras desuerado: Koquefiort (leche de oveja), Azules (leche de vaca). b ) Saladoen caliente: Azul del Alto Jura.

Nota. -A veces los quesos Azules se incluyen entre las pastas blandas,locual no está justificado. 4. Pastas prensadas. - cuajado rápido mediante el cuajo (20 a 30 C.C.) con lo que se evita la acidificación al principio de la fabricación; la pasta conserva mucho calcio: a) Cuajasda cortada y prensada,pastaagitada,extracto Seco poco elevado: 45 Yó. - Corteza lavadahúmeda,maduraciónbastante corta (uno a dos meses): Saint Paulin, Keblochon, Saint Nectaire (corteza con mohos), etcétera. - El mismo tipo pero más desuerado, corteza raspada: Holanda (Edam, Gouda). b ) Cuajada cortada,prensada,triturada;pastafirme; desuerado intenso; extracto seco: 55%; madurado lento (tres a cinco meses), corteza seca: Cantal, Languiole. c ) Como b ) , con semicocido: Cheddar, Port-du-Salut.

484


5 . Pastascocidas. - Quesosmuy deshidratados,extracto seco superioral 60%, de larga conservación; cua.jada dividida, cocido en caldera hacia los 550; - Maduración muy rápida, dos a tres meses, a temperatura relativamente elevada (20°), grandes “ojos”, corteza seca cepillada, EmmentaI; - Masduración lenta, cuatro meses o más, corteza encerada hílmeda; ojos medianos: Gruyere, Comté; - Maduración muy lentaatemperaturabaja ( 1 2 O ) , sin ojos: Beaufort. Nota: Los quesos de pasta “hilada”, en son quesos italianos del tipo Provolone. B)

agua o suero hirviendo,

Quesos sin cuajo

La cuajadaestá,engeneral,formadaporlaacidificacihespontánea de la leche. Se obtienen quesos de dos tipos: a) Quesos secos,friables, de pequeiías dimensiones,corrientemente aromatizados con hierbas o especias. Ejemplos de este tipo se encuentran en los países orientales. b ) Quesoshechos con lechedescremada, demaduracicin rápida Ejemplo: el Quargy los quesossimilaresdelaEuropaCentraly Septentrional.Son,dehecho,subproductosdemantequería, lo mismo que los quesos hechos con el “babeurre”, más raros.

El Cottage-cheese, variedadsincuajo, se fabrica con aporte de fermentos Iácticos, peroseestáensayandolaproduccióncontinua con ácido clorhídrico. Algunos quesosseobtienen con ayudadevinagre o jugode limón; por ejemplo, el Mascarpone italiano, hecho a partir de crema. Cualquiera que sea su forma de maduración, estos quesos tienen siempre una estructura muy diferente de la que poseen los quesos obtenidos mediante el cuajo, a causa de no formarse el paracaseinato de cal.

V. - COMPOSICION DE LOS A)

QUESOS

Contenido en agua y materia grasa

Estos va.lores varían de un tipo de queso a otro, dentro de amplios límites y dependen de dos condiciones: 1. La formaenquese realizanla coagulación y el desuerado; estas dos operacionesdeterminan el contenido de agua. 2. La composición de la leche utilizada, que determina el contenido en materia grasa.

QUESOS

485

También existeninteracciones entreestas dos causasdevariación; la manera de coagular la leche y la forma de trabajar la cuajada influyen sobrelacantidaddemateriagrasaretenidaenesta Última; porotraparte, elcontenidodemateriagrasa de la leche influye sobre el desuerado, y el contenido de proteínas sobre la retención de agua. Los quesosse definen habitualmentepor su contenidoen extracto seco total que va desde el 25% para los quesos de pasta fresca, hasta el 70%, en los quesos de pasta dura. A la vista de esta considerable amplitud de variación, la composición del queso se expresa generalmente referida a su extracto seco (ES). Otracaracterísticaimportantede los quesos es el contenido de materiagrasapor 100 de ES (“grasasobreseco”). Parala mayor parte de los quesos “grasos” está comprendida entre 40% y 50%. Para obtener un queso de 50%, es necesario cuajar una leche de 33 a 35 g/1 de MG, quees el contenidocorrientede las leches de vaca de lasbuenas regiones queseras. Paraobtener un queso de 40%, contenido legal de algunos países, puede realizarse un desnatado parcial de la leche (leche a cuajar con 24-26 g de MG) Actualmente, algunos países acusan una tendencia a la fabricación d.e quesos muy grasos. Desde un punto de vista muy general, en los quesos al cuajo se comprueba una relación entre el contenido en agua y otras propiedades diversas. De estaformasepuedenseparar dos tipos bien marcados, aunque existen tipos intermedios y también quesos especiales que escapan a esta distinción. B ) Tipos generales a ) Quesosdehumedadelevada. La cuajadahaexperimentado en general,unafermentación Iáctica activaquehadesmineralizado más o menosfuertementelapasta,que es fri.able o blanday sólo permite quesos de pequeño formato; por otra parte, las actividades microbianas son grandes y la maduración es rápida (cuando existe). El tiempo que se conservan es corto a la temperatura ordinaria. Son alimentos perecederos que presentan sabores y aspectos diversos. Su fabricaciónesbastante sencilla yrelativamente fácil de mecanizar: el rendimiento es elevado. Estos quesos se producen en gran escala en las mismas comarcas lecheras o cerca de los centros urbanos (pastas frescas y algunas pastas blandas). b) Quesosdepocahumedad. La cuajada es firme ya veces dura, presentando retención de las sales de calcio. Pueden moldearse piezas voluminosas yelqueso es debuena conservación, pero su fabricación es muy delicada, exigiendo leches debuenacalidad. El sabor y aspecto son menos variados que en los casos anteriores. Los grandesquesosdepastaduratienen como principal origen lasregiones montañosas, donde las dificultades de transporte eran en otro tiempo muy grandes durante la mayor parte del año.

486


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QUESOS

487

C) La parte no grasa

En sus 9/10 partes está constituida por las materias nitrogenadas (del 85 al 91%); el resto representa las sales y productos de degradación delalactosa. Estaparte tieneuna composición muchomás regular que las materias seca.s totales. En el caso de las fabricaciones a partir de leche descremada, esta parte representa el extracto seco total. a ) Lacaseína modificadaconstituyela parte esencial de las materias nitrogenadas en el queso desuerado. Durante la maduración, se degrada y solubiliza una parte importante, que puede rebasar la mitad. b) Lalactosa desaparecerápidamente(enlos 10 primerosdías por lo general) y se transforma principalmente en ácido Záctico. El contenido de ácido láctico es elevado en las pastas frescas: 2 a 3% de queso húmedo. En las pastas consistentes, una parte del ácido láctico queda en la forma de lactato de calcio; en el Gruykre, se encuentra como término medio el 1 % (2% de ES). En las pastas blandas, el ácidolácticoestransitorio;loconsumenlosmicroorganismos, principalmente los mohos superficiales, y desaparece casi completamente de los quesos muy madurados. c) Elcontenido en sales naturales(procedentesdelaleche) dependeestrechamentedelaformadefabricación y en particular de la acidificación durante el desuerado. La proporción de los minerales que quedan en el queso, sobre todo el calcio, es tanto más baja cuanto más desarrollada se encuentra la acidez; lo que es el caso de la mayor parte de los quesos de pasta blanda. I31 contenido de sales es elevado en las pastas duras. El cuadro 73 pone de manifiesto este fenómeno, y muestra que la relación Ca/P es característica del modo de fabricación. En los quesos en que la fermentación láctica no tiene un papel señalado en el curso del desuerado, la relación se eleva a 1’6, es decir, aproximadamente al valor que se encuentra en la fase coloidaldela leche. En losquesosenquelafermentaciónlácticase desarrolla rápidamente, esta relación es de 0,5, aproximadamente; la acidez provoca la solubilización de una proporci6n de calcio superior a la del fósforo. Ello se corresponde con los datos expuestos en el capítulo VI1 (figura 28); en la fase coloidal de la leche se encuentra 0’87 de calcio contra 0’49 de P, del cual el 0,19 está unido a la serina y nopuedesolubilizarsecon la acidez (proporcionespor 1.000 de leche). Las sales del queso se determinan globalmente bajo la forma de cenizas. El contenido de cenizas (sin cloruros), vana desde 0,9% en losquesos muy desmineralizadosporlaacidez, hasta 2,6% enlos quesos “al cuajo”, o sea en relación a.1 extracto seco: de 2,O a 4,5%, respectivamente.

488


VI. - DISTRIBUCION DELOSCOMPONENTESDE

LA LECHE.

RENDIMIENTOS A ) Distribución de los componentesde

la leche

La cuajada desuerada retiene aproximadamente la mitad,en peso, del conjunto de componentes de la leche que forman el extracto seco total; pa.ra cada uno de ellos, las proporciones son, aproximadamente, las siguientes: Materia grasa . . . . . . . . 92% toMateriasnitrogenadas Extracto tales . . . . . . . . . . . . 76% Caseína . . . . . . . . . . . . 94% Lactosa . . . . . . . . . . . . 5%

Cenizas totales . . . . . . . seco total (ES) . Extracto seco desengrasado (ESD) . . . . . . . . .

20% 50% 33%

Se trata aquí de valores cuyas proporciones dependen del modo de fabricación. La caseína y lamateriagrasa sonretenidasporla cuajada casi completamente; los otros componentes lo sonen cantidadproporcionalalcontenidoenagua de la cuaja.da,esdecir del lactosuero que no se ha expulsado en el curso del desuerado. B ) Rendimiento en funcióndel extracto seco Hemosvisto más arribaqueaproximadamente el 50% del extracto seco total del queso se queda en la cuajada desuerada. Si el extractosecodelaleche es: “e” g/l, y el extracto seco del queso “ E ” por 100 g, el valor del rendimiento quesero será:

50 X e g de queso por litro de leche =

E. Por otra parte, con la misma aproximación, el 33% del extracto seco desengrasado de la leche (e.s.d.) se encuentra en el queso A.M. Guerault ha designado como “coeficiente G” al extracto seco desengrasado del queso procedente de un litro de leche. G es aproximadamente igual a 0,33 X e.s.d. Para una leche de tipo medio con e.s.d. = 90; se tendrá un G medio igual a 30. El valor de este coeficiente varía de 27 a 32; es más elevado en los quesos de pasta blanda (30-32) que en los de pasta cocida (27-28); en la fabricación de estos últimos, las pérdidas son más importantes en el suero y en los residuos. El cuadro 74 muestra los valoresmediosde los rendimientos correspondientes a los principales tipos de queso, para un valor fijo del contenidoenmateriagrasa. El coeficiente G , obtenido por pesada de la leche y del queso y por análisis del queso, tarda en obtenerse un tiempo que puede ser largo. Se le puede calcular a partir de los extractos secos desengrasados de la leche (e), del queso (E) y del lactosuero (S), todos ex-

489

QUESOS

presados en miligramos, con la siguiente fórmula de G . MOCQUOT, que no necesita conocer peso alguno. El(e-s)

G = El-S De esta forma se puede obtener rápidamente el valor de G, aunque el resultado es aproximado, ya que la fórmula no tiene en cuenta las pérdidas durante la fabricación.

C) Rendimiento en funcióndelcontenido

demateriagrasa

y

proteínas de la leche La evaluación del rendimiento quesero en función de la composición de la leche ha dado lugar a numerosos trabajos que han llevado a fórmulas diversas, entre las cuales las más empleadas son las del tipo: Rt=aXPr+bXMG El rendimiento (Rt) se expresa en kilogramos de queso por 100 kilogramos de leche; los contenidos de proteínas (Pr), materia grasa (MG) y caseína, se expresan en gramos por 1.000 gramos de leche. El rendimiento en queso varía según el contenido de la leche en proteínas y en materia grasa; pero la influencia de las proteínas es preponderante. Cada gramo de proteína aporta un peso de queso muy superioralqueaportaungramodemateriagrasa; hemos visto la, causa de esa infuencia al estudiar el agua ligada, en el capítulo IX. Por ello el factor atribuido a las proteínas es muy superior al que seatribuyealamateriagrasa.Enlas dos fó:rmulas citadas como ejemplo, la relación entre los factores es de 3,7. Se trata de fórmulas recientemente calcu1ada.s para dos delasprincipalesfabricaciones de queso francesas:

- Gruykre de Compté (según G . MOCQUOT y col.) Rt = 0,218 Pr

- Camembert(según publicados):

+

0,058 MG

J. L. MAUBOIS, trabajos preliminares no

Rt = 0,327 Pr

+

0,090 MG

Si laproporciónde caseína enlasproteínastotales ( N X 6,38) no varía mucho, puede considerarse que las anteriores fórmulas son satisfactorias; peroesta hipótesis no parecequese realice enla práctica. Los trabajos preliminares sobre el Camembert en el Oeste de Francia, han permitido hacer observaciones muy interesantes (J L. MAUBOIS).


Y

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QUESOS

49 1

1. La proporcióndecaseínaenporcentajesdelasmaterias nitrogenadastotales,presentavariacionesnotablesqueparecenser estacionales;se encuentra un máximo de 79 % ennoviembre y un mínimo de 74% en julio-agosto. Es probablequeestasvariaciones no sean exclusivas de la región estudiada, ya que se encontraron resultados parecidos en un laboratorio industrial en el Este de Francia. 2. A causa de tales variaciones, la fórmula que da el rendimiento en función del contenido de caseína es más sig.nificativa que la que lo daenfunción de lasproteínastotales.Eliminandolainfluencia dela materia grasa, el coeficiente de correspondencia entre el rendimiento y el contenido en caseína es de 0,82, mientras sólo es de 0,65 entre el rendimiento y el contenido en proteínas. Para el caso aquí estudiado (Camembert), la fórmula queda así: Rt = 0,606 Caseína - 0,077 N[G La técnica de fabricación (cuajada dividida o no) tiene poca influencia sobre el rendimiento. Elcuadro 75 ponede manifiesto las influencias respectivasde las proteínas y de la materia grasa, en el caso de la fabricación del Camembert, no solamente en lo que se refiere alrendimientosino también en lo que se refiere a la composición ciel queso en extracto seco y materia grasa. En efecto, es necesario tlener en cuenta estos dos factores junto con el rendimiento, en relacih con la calidad y la reglamentación. Con respecto a las repercusiones de las variaciones enla composición dela leche, puedenhacerselassiguientesobservaciones:

1. Cuando la relación proteinalmateriagrasa permanececonstante, es decir, cuando los contenidos en estos dos componentes varían de la misma forma, el rendimiento es proporcional a la riqueza de la leche, pero la composición del queso no varía. 2. Cuandosolovaría el contenidodeproteínas,elrendimiento es proporcional a este contenido, pero la composición del queso no es constante; el contenidoenextractosecoylarelacióngraso/seco varía.n en sentido inverso al rendimiento. Un enriquecimiento importante de la leche en proteínas, sin enriquecimiento paralelo en materia grasa, tendrá como resultado la obtención de un queso más acuoso y menos graso. 3. Cuando sólo varía el contenido demateria grasa., el rendimiento varía en el mismo sentido, pero mucho menos que en el caso anterior. L a composición del queso varía igualmente, y en el mismo sentido que el rendimiento.

492


VII. - CALIDAD BACTERIOLOGICA DE LA LECHE DE QUESERIA. LOS CLOSTRIDIOS. EMPLEODE AGUA OXIGENADA A)

La calidadengeneral

El papel de los rnicroorganismos en quesería tiene suma importancia, según veremos más adelante al estudiar las diversas fases de lafabricación. La siembra de la leche es, por lo tanto, indispensable, pero debe estar bajo el control del técnico. Sabemosque la leche puedecontenergérmenesperjudiciales (en particular los que producen gases); en realidad, el quesero sólo domina la fabricación cuando trabaja con leche fresca, pobre en gérmenes, y sin acidez desarrollada. Si se necesita un determinado nivel de acidez debe obtenerse en el momento más oportuno y en las condiciones de siembra más favorables. Debiera exigirse una ca.lidad bacteriológica excelente para todas las leches de quesería.. En la práctica, la selección rigurosa de la leche solamentese realiza parafabricar ciertosquesos de pastadura; quesos de fabricación difícil en la que las leches ácidas y fuertemente contaminadasconducen con seguridad a alteraciones del producto. Para la fabricación de muchos tiposde quesos frescos, de pasta blanda o de pasta azul, pueden utilizarse bien que mal, leches de mediocre calidad. Una acidez ligera puede no ser perjudicial, pero la presencia de ciertos gérmenes es, a veces, causa de graves accidentes. Una de las características rnlis importantesdela produccicin queserafrancesaes la variedad de tipos de quesodepastablanda que tienen gran reputacicin mundial. Esta reputación nació en la @pocaen que dominaba la producción artesana en la granja. El desarrollo industrial ha dado origen al transporte de grandes cantidades de leche, en ocasiones a grandes distancias, que ha traído como consecuencia la baja calidad de la leche dequesería y la aparición de numerosasdificultades,debidasprincipalmentealasbacterias coliformes que con tanta frecuencia y tan abundantemente se encuentran en la leche transportada. La pasterización es un remedio que no puede generaliza.rse, como veremos más adelante. Además, las leches ácidas no pueden pasterizarse a menos que se las neutralice con una base; lo .que resulta una práctica impropia. B ) Eas bacteriasbutíricas y el ensilado

Las bacteriasesporuladasanaerobias del género Clostridium, son las causantes de un grave accidente en quesería, que se traduce por el hinchamiento tardío del queso en las cavas de maduración. Resulta de la fermentación del lactatode cal, conproducción de ácidos butírico y acetic0 y de ga.ses hidrbgeno y anhídrido carbónico. La contaminacibn es frecuente y tiene como prinbipal origen los excrementos. Sin embargo, el accidente no se produce en todos los

QUESOS

493

rlpos de quesosmadurados y, en los queocurre,semanifiestade manera inconstante. Se conocen varias causas dle estas varia.ciones: 1. El hinchamiento tardío no se produce en los quesos de pasta blanda, sino en los de pasta dura y de corteza .sólida, sobre todo en las pastas cocidas Emmental y Gruyhe. La presencia de la corteza hace posible la retención de gases que dan origen a una presión interna. Por otra parte, las temperaturas elevadas que experimenta la cuajada de los quesosde pasta cocida tienenprobablementeuna influencia favorable a causa del descenso del potencial redox, la formación de compuestosfácilmenteasimilablesporlosclostridios y, quizátambién,porladestrucciónde microorg.anismos antagónicos.

2. A1guna.s bacteriasbutíricasnopuedenutilizarloslactatos, y, por lo tanto, no provocan fermentación gaseosa en los quesos. 3. Elnúmerodeesporascontenidasen la. lechetiene una importancia fundamental. El accidente sólo se produce por encima de un determinado nivel decontaminación. Los excrementos’delas vaca.s alimentadas con ensiladoscontienenfrecuentementemillares y aún millones de esporas por gramo, mientras que normalmente no contiene más que algunos centenares. Los FORRAJES ENSILADOS aportan muchas esporas, especialmente si son de mala calidad (pH superior a 4 y contenido elevado denitrógenoamoniacal). Los ensiladosde maíz tienen un bajo contenido en esporas. En los Estados Unidos, donde se utiliza mucho este tipo de ensilado, el hinchamiento tardío de los quesoses muy raro; pero debentenerseencuentatambién los minuciosos cuidados con que se hace la recogida de la leche en ese país. En Europa existe interés en prohibir el ensilado en las granjas productoras de leche destinadas a la fabricación de quesos de pasta cocida, ya que no sedispone aún de un medioseguro paraluchar contra el hinchamiento. Se ha preconizado la utilizaci6n de algunas sales,comocloruro de sodio, bromato,clorato,nitrito y nitrato de potasio, mezclasde sales, etc. Su acción es irregular; además tienen al mismo tiempo un efecto inhibidor sobre la fermentación láctica. La nisina producida por el Str. hctis es eficaz contra los clostridios; este antibiótico se utiliza en la fabricación de quesos fundidos, pero no se ha introducido aún en la práctica corriente de quesería.

C) Empleo

de agua oxigenada

Se conoce el efecto destructor y eficaz del agua oxigenada sobre la,s bacteriasperjudiciales,yenespecialsobrelosclostridios;se sabe también que el agua oxigenada puede ser destruida a su vez por l a catalasa. Sobre estas bases se ha desarrollado en América un procedimiento para la fabricación d e quesos de pasta cocida. Se añade 0,2% de agua oxigenada (de 35 volúmenes) a la leche y se mantiene 30 minutosa 350, acontinuación seañadelacantidaddecata,lasa precisa(procedimiento“Per-zyme” o método“‘Peroxi-catalásico”).

494


VIII. - CAUSAS DE INHIBICION D E LA FERMENTACIONLACTICA La aptitud de l a leche para permitir el desarrollo de las bacterias lácticas es una característica muy importante en quesería, dado el papel capital que tienen en l a fermentación Iáctica. Si las bacterias lácticasno pueden desarrollarsea una velocidad suficiente en la cuajada, se hace imposible la. fabricación de queso de buena calidad, e incluso llega a hacerse imposible toda fabricación. En efecto, ,disminuyela velocidaddel desuerado y se perturba el equilibriode los diferentesgruposmicrobianos, con lo que las especies perjudiciales tornan ventaja, especia.lmenie las productoras de gases y las proteolíticas, etcétera. A)

Causas intrinsecas

Hemosestudiadoen el capítulo XI laspropiedadesde l a leche considerada como medio de cultivo para las bacterias Iácticas, y hemoscitadovariascausas de inhibici6n. Desde e1 punto de vista de la. queseria, estas causas no son las mks imporrantes, pero deben tomarse en consideración a l elegir las leches destinadas a l a preparación de 10s fermentos o a ia maduracibn. El porcentajedesustanciasinhibidorasnaturales(lacteninas) parece ser bastante constante; sin embargo, las propiedades bacteriosthticas pueder! variar cie una leche a otra, probablemente en relación con los porcentaies de sustancias estimulantes. La5 variaciones de estas 6ltinlss explican ios cambios estacionarios de !a apritud de la leche para el cultivo de bacterias lixticas, pcro es cecesarlo n o t x que estos cambios son .m5s acusados en l a leche crudaque err la Ieche pasterizada, AlgLmas leches de composición anormal no van bien para el cultivo de bactcrias Iácticas; es el caso de !as ieches de mamitis o las rancias. Por ejemplo, e! Str. Iuctis. especie corriente de los fermentos, es especialmente sensible a l a rancidez; basta una proporción de 594 de leche rancia en una leche de mezcla para retrasar el crecimiento B j Cepas de bacterias lácticas queproducensustancias bidoras

inhi-

El más importante es el Sty. lactis que produce nisina. Esta sustancia es útil cuando se emplea contra gérmenes peligrosos, como los clostridios, pero hemos visto que también actha contra otras bacterias lácticas,especialmente lactobacilos. Pueden seleccionarse cepas de lactobacilos resistentes a la nisina por medio de cultivos en presencia de dosis crecientes dz este a.ntibiótico. Los estreptococos inhibidores forman una parte considerable de la flora natural de las leches crudas y de los quesos examinados en Francia.

495

QUESOS

C ) Presencia de antibióticos y antisépticos

1. Antibióticos

La penicilina es el antibiótico que se encufentra conma.yor frecuencia; es también el más activo en su efecto inhibidor de las bacterias lácticas. En la práctica es necesario considerar: a) La cantidad de antibiótico contenido en la leche, que provoca una inhibición apreciable del crecimiento de las bacterias en un cultivo puro (caso de los fermentos). En lo que se refiere a la penicilina, los estreptococos son más sensibles que los lactobacilos; los primeros son inhibidos por 50 a 300 U.I./litro, los segundos, por 300 a 600 U.I. s e g h las cepas'.

b ) La cantidad, o dosis crítica,apartirdela cual se observa una depreciación de los quesos. Depende, por una parte, de la sensibilidad de las bacterias que tienen una intervención dominante en la fabricación considerada y, por otra, del modo de fabricación. La dosis crítica es muy pequeña en el caso de la fabricación de quesos de pasta cocida, a causa de la gran semibilidad de dos especies que intervienen en la ma.duración: el Str. tlzerrnophilus y el Propionibacterium; a partir de 10 U.I./litro pueden producirse accidentes. En el caso del Cheddar, la dosis crítica esde unas 10 veces mayor. En el caso de Camembert, parece que se situó alrededor de 150 U.I. por litro hacealgunosaños;posteriormentese elevó a 400 U.I., en Normandía (según J. JACQUET). La frecuencia de los accidentes debidos a la presencia de antibióticos en la leche de quesería parece no ser grande en los países dondesehanrealizadoencuestas.Esprecisoseñalarque los métodos para la determinación tienen una precisión limitada y que son difíciles deapreciardosisinferioresa 50 U.I./litro,que son yadosis críticasparalaspastas cocidas. Más adelante se indica unmétodo quepermiteidentificar los antibióticoseventualmentepresentesen la leche.

Los remedios que hemos indicado en el capítulo XI11 no se han generalizado;adición de penicilinasaala leche y usodelascepas lácticas resistentes. La penicilinasa es eficaz y se la puede añadir a la leche antes da la pasterización, pero su precio es elevado. Las cepas resistentes no se encuentran en el comercio. La figura 67 muestraunejemplode accidentecaracterístico producido por la presencia de penicilina en la leche de quesería.

(1) U.I. = Unidad Internacional:corresponde liua-G cristalizada.

a 0,6 microgramosde

penici-

496


Figura 67. - Hinchamiento característico de un queso de Comptd fabricado con unalechequeconteníapenicilina (Foto I.N.R.A., cliché (
2. Antisépticos

Es raro que la leche contenga cantidades apreciables de antibióticos. Sin embargo, puede encontrarse agua oxigenada (adición fraudulenta en algunos países), así como sales de amonio cuaternario o agua de Javel (hipoclorito) procedentes del lavado de los recipientes. La investigación deestassustanciaspuedehacerseparalelamentea lade los antibióticos,porsiembra de la leche sospechosa con una bacteria láctica preparada para resistir a una u otra de las principales sustancias que pueden encontrarse en la leche (la resistencia adquiridaesespecífica). De esta forma. puede decubrirse la presencia de un inhibidor y luego identificarlo. El cuadro 76 muestra los resultados obtenidos con el Str. Zactis como organismo de ensayo. CUADRO 76 Investigación de antibióticos y antisépticos en la leche

1 Dosis crítica (por litro de leche) (1)

I

Lentitudenla fermentación láctica

Penicilina ................................. Estreptomicina ........................ Aureomicma .............................. Amonio cuaternario .................. Agua oxigenada (10 vol.) ......... Hipoclorito (12") ....................... Formo1 (HCHO) .......................

Inhibición total 300 5

U1 mg

0,s mg 100 mg 5 C.C. 20 C.C. 100

mg

~

(1) Organismo de prueba: Str. Zactis.

(Según J. PIENy col.)

497

QUESOS

D ) Los bacteridfagos Los accidentes debidos a los fagos de los estreptococos 1Acticos no suelen ser muy frecuentes, en las fabrica.ciones a partir de leche cruda, o por lo menos, su efecto nocivo es poco acusado. Los accidentes son muy graves y frecuentes en las fabr.icaciones a partir de la leche pasterizada. En el caso de quesos de pasta prensada (Saint Paulin,Holanda,Cheddar,etc.),laformadefabricaciónponerápidamente de manifiesto un defecto de acidificación, ya que la continuidaddelasoperacionesdependeestrechamentedelamarchade la fermentación Iáctica. Los medios de defensa se han visto en el capitulo que trata de los fermentos; el procedimientoderotacióndelascepas da excelentes resultados. EnEuropa,seprefiereutilizarfermentosconstituidos por una mezcla de cepas. Un punto importante en quesería es reducir lo más posible el tiempo de exposición de la leche al aire antes de la coagulación, lo que conduce a disminuir la duración de la maduración y aumentar la dosis de fermento.

IX. - PASTERIZACIONDE

LA LECHE DE QUESERIA

Tiene una doble finalidad: 1. Finalidadhigiénica(destrucción de gérmenespatógenos). El problemase ha expuesto en el capítulo XIV, dondesehandado indicaciones respecto a la supervivencia de los gérmenes en diferentes tipos de quesos.

2. Finalidadtécnica:destrucción,lomás.acusadaposible,de microorganismos indeseables. La sustitución de 1.a microflora espontánea por cepa.s seleccionadas, permite obtener una calidad más uniforme en la producción quesera. Una consecuencia de lapasterización (que algunosconsideran como una tercera finalidad), es el aumento del rendimiento quesero. Ello se debe a tres causas:

- desnaturalización de1a.s proteínas solubles~ cuya intensidad es proporcional a la temperatura alcanzada; - mejor retención de la materia grasa en la cuajada; - insolubilización de una parte de 1a.s salesminerales. Sobre este aspecto del aumento del rendimiento, se han dado resultados muy dispares (de 1 a 10%). Sin duda se debe a diferencias en la composición de la leche, a la forma de calentamiento y a los métodosdefabricación. La pasterizaciónofrece, por lotanto, ventajas tangibles para el fabricante. Los problemas técnicos, que se plantean son:: a) Elcalentamientodelalechedisminuyela cuagulación por el cuajo; la cuajada obtenida

aptitudpara la es menos dura, y la se-

498

ClENCTA DE L..\ L E C H E

paraci6n del lactosuero muydifíci!. Silatemperatura de pasterización no es muy elevada, se puede corregir mediante la adición de cloruro de calcio (0,l a 0,2 g/l de leche) antes de la adición del cuajo. b ) Paraciertostipos de queso es difícil obtener con la leche pasterizada una textura y aroma tan buenos como con la leche cmda, por lo menos si se compara con los quesos de mejor calidad. El problema de una resiembra eficaz no está resuelto. Para la fabricación de queso Cheddar, el uso de fermentos de enterococos (Str. fuecalk y Sty. duuans) y de micrococos, aumenta el sabor característico del queso. La modificación de la textura se debe probablemente a las albúminas y globulinas precipitadas con la caseína. Otras modificaciones fisicoquímicas provocadas por el calentamiento,ejercen una acción sobre los procesos que intervienen en la fabricación del queso -por ejemplo la formación de sustancias sulfuradas reductoras-, pero su efecto se conoce poco. Los defectos quese derivan del calentamiento son tantomás acusados cuanto más intenso ha sido el tratamiento térmico. En realidad,nodeberíanrebasarselas condiciones exigidas para, la pasterización de la leche de consumo: 72a durante IS segundos. En el caso de quesos de pasta cocida, la pasterización puede tener un efecto perjudicial si la leche se encuentra muy contaminada con fermentos butíricos. Este tipo de gérmenes no se destruyen, y por otro lado, la fermentación butírica se halla estimulada en el queso hecho con leche pasterizada. Las leches que llegan a la quesería son a veces demasiado ácidas para someterlas a la pasterización, por Io que es necesario una desa.cidificación; para este fin se aconseja utilizar lechada de cal, ya que el calcio favorece la acción del cuajo.

X. - SIEMBRA Y MADUFUCIONDE

LA LECHE

Sea cual fuere el tipo de coagulación que experimente la leche destinada a la fabricación del queso, debe asentarse en ella una microflora láctica activa precisamenteen el momentoenque la cuajada va a formarse. El enriquecimiento de la leche en fermentos lácticos puede realizarse de varias formas: A)

Maduracióndela

leche

La “maduración” es la conservación de la leche cruda durante un tiempo variable, corrientemente el de dura.ción de la noche, cuando se guarda la leche de la tarde en la quesería. Esta conservación debe hacerseatemperatura relativa.mente baja, hacia los 10-15O; deesta manera, los g6rmenes pueden multiplicarse sin provocar una acidificación apreciable de la leche. El número de bacterias puede alcanzar 1 millón/c.c. mientra que la acidez nose eleva más que 1 6 2 O D.

QUESOS

499

Si la leche cruda tiene pocos gérmenes, puede sembrarse con un cultivo de fermentos lácticos. B ) Siembra con fermentos lácticos La siembra es necesaria cuando se parte de leche pasteGizada. Los fermentos lácticos se preparan según las reglas dadas en el capítulo XII. En quesería., aún más que en mantequería, es preciso utilizar fermentos muy activos, que produzcan poca acidez, por lo que deberán ser fermentos poco coagulados o sin coagular; así se encuentran en el máximo desu actividad y además lamezcla con la leche es fácil. Para las pa.stas blandas se emplean cepas de estreptococos lácticos semejantes a los utilizados en mantequería; para elaborar algunos quesos,seadicionancepas“fluidificantes” conel finde darles untuosidad; pa.ra las pastas cocidas se emplea una mezcla de estreptococos termófilos y lactobacilos. Elfermento se añade a la leche inmediatamente antesde adicionar el cuajo, o un determinado tiempo antes íuna hora o más), de tal forma que se produzca una pequeña maduración. La dosis de fermento a sembrar depende de la temperatura dela leche y dela duración de la maduración;en general, es pequeña (0,s a 1 %). Se puede realizar una doble siembra. con dos cepas cultivadas a temperaturas diferentes; por ejemplo, en el caso del Saint-Paulin, con la cepa de estreptococos cultivada a 30°, cuya actividad se dejará sentir inmediatamente y seproseguirá durante eldesuera.do, y con una cepa a 200, que se desarrollará más tarde y contribuir6 a la producción del aroma. C) Casoparticular de los quesos de pastacocida

El mktodo tradicional de fabricación de las pastas cocidas (Gruyere, Emmental) precisa una siembra especial en dos etapas: a ) Maduración de una parte de la leche, en general la leche que los productores entregan por la noche a la quesería. Esta leche se deja en la “cámara de leche”; la tempera.tura más favorable es la de 100 Las leches son de ordeño reciente y están limpias en el momento de dejarlas madurar; su contenido microbian0 es bajo, con predominio de los micrococos que proceden de la mama; estos gérmenes tienen actividades caseolíticas. Generalmente, el efecto favorable de l a maduración se atribuye a la degradación parcial de la caseína, que prbduce péptidos, los cuales estimulan el crecimiento de las bacterias lácticas aportadas en lasegunda fase. Sin embargo, no existen pruebas evidentes de esta estimulación. El efecto favorable de una siembra de micrococos podríasermásdirecto;porejemplo,cabesuponerque la caseína modificada mejora su comportamiento en el curso de la coagulación y de las operaciones que le siguen. Es preciso observar que durantelamaduración el númerode micrococos caseolíticos no aumenta de una manera neta.

500


b ) Siembra con “cuajo natural”. Es una maceración de cuajares secos de ternero, en el suero procedente de la fabricacibn anterior o en el “recocido” (suero exento de proteínas solubles por acidificación y ebullición).Durante la maceración,a unos 3Su, la enzima se solubiliza y se desarrollan los fermentos Iácticos presentes de forma natural en el cuajar y en el suero. Así se obtiene un verdadero fermento. Para más seguridad, pueden añadirse cultivos de fermentos lácticos seleccionados al macerado del cua.jar, pero puede ocurrir que dominen especies perjudiciales. Este macerado se añade, en la cuba, ala n1ezc.la de la leche fresca de la mañana con la leche madurada durante la noche en la “cámara de leche”. Puede hacerse Gruyere sin esta maduración, COII el cuajo comercial; pero entonces se precisa hacer una siembra muy cuidada.

D)

Siembras diversas

Salvo losfermentoslácticos,lasiembrademicroorganismos se hace en la leche antes de la cuajada o bien más tarde en la cuajada misma o sobre el queso:

- Micrococos caseolíticos sembrados en la Ieche destinada a la fabricación del Cheddar, en Nueva Zelanda, con e1 fin de aumentar el aroma; - Bacterias propiónicas, productores de la “abertura” del Gruykre, adicionadas a la leche al mismo tiempo que los fermentos Ihcticos. - Penicillium candidurn, moho superficial de los quesos de corteza enmohecida que suele pulverizarse en forma de una suspensión de esporas en agua, sobre e1 queso fresco: - Penicillium glaucum, moho interno de los quesos de pasta azul, que corrientemente se mezcla a la cuajada en el momento de introducirlaen los moldes, bajoformade polvo depan enmohecido o de suspensión de esporas; - “Fermentoscolorantes”, especies proteolíticas de lassuperficies viscosas, añadidas a la leche al adicionar el cuajo. XI. - CALIDAD QUIMICA DE LA LECHE DESTINADA A QUESERIA Es un hecho conocido que, en ciertas regiones que parecen privilegiadas, la calidad de determinados quesos es siempre superior a la de otros fabricados en distinto lugar. La calidad bacteriológica y los detallesdelastécnicasdefabricación no danuna explicación suficienteestasdiferencias. La composicirjn química es laquerealmente interviene en numerosos casos. La influencia de la composición d t la leche es muy evidente cuando seconsiderandostipos de quesosfrescoselaborados en condiciones técnicas semejante pero preparado:con la leche de especies animales diferentes. Es el caso del Roquefort (leche de oveja) y del

501

QUESOS

queso azul (leche de vaca). Pueden forzarse las analogías hasta obtener el mismo porcentaje de humedad y materia grasa, y situar próximos los dos tipos de queso en la misma cava y siempre habrá una diferencia esencial debida principalmente a lacornposición de la materia grasa en ácidos de bajo peso molecular (de (2, a Cl0). Considerando únicamente la leche de vaca se encuentran variaciones en la calidad de un mismo tipo de queso producido en diferentes estaciones o en diferentes lugares. Por ejemplo, Normandía es el país de origen de varios tipos de queso de pasta blanda: Camembert, Pont-l'EvCque, Livarot; su calidadsemantienea un nivel relativamente elevado a lo largo de todo el año. Ello se debe a la composición de la leche producida en Normandía, y esencialmente a los elementos que constituyen la materia grasa. En esta región se explota una raza indígena única,yseutiliza un métodoespecialdecría,enque los animales se encuentran todo el año en el pastó; su clima marítimo es constante. En otras regiones, a donde se ha extendido la fabricación de uno de estostipos de queso, la calidad es menosregular y, en general, más baja. Se conoce bastante bien lainfluenciade la alimentación y de las condiciones de cría sobre la composición de la materia grasa; por el contrario, son malconocidaslasinfluenciassobreotros componentes de la leche, que se traducen en variaciones estacionales de la calidaddelqueso.Porejemplo,lacalidad de los quesos depasta blanda es casi siempre mejor en la producción de otoño que en la de las otras estaciones. El otoño es la época del año con mayor proporción de leches de final lactación.

XII.

- APTITUD

DE LA LECHE PARALACOAGULACION POR EL CUAJO

A ) La coagulabilidad de la leche y la calidad del

queso

Hemosvisto en el capítulo VI lainfluenciadela composición de la leche sobre el tiempo de coagulación. Las leches de coagulación rápida, son aquéllas que dan las cuajadas más firmes y más fáciles de desuerar. Dentro de una región quesera, los lugares donde la Calidad del queso es más elevada son también aquéllos en que ia cuajada tiene mejor consistencia. La existencia de leche de coagulación difícil plantea serios problemas en quesería.El caso másinteresante es el de vacas sanas que dan constantemente leche que presenta esta anomalía. En la práctica, la influenciade esta anomalía sobre lacalidadde los quesos se deja sentir aun en las leches de mezcla que co'ntienen una proporción suficiente de leches individuales de coagulación difícil, sobre todo para aquél1a.s en que la coagulación es del tipo "al cuajo" y que se fabrican, con cantidades de leche poco importantes, en la granja o en queseríaspequeñasdepueblo,como en el caso del Gruybre y del Cantal. En algunasqueseríasseproducequesoquesiempretiene demasiada agua y queda una pastapoco elástica, con tendencia a agrie-

502

LA CIENCIA DE

LECHE

tarse; en otras, la fabricación es regular y buena. Ha podido comprobarse que en las queserías del primer tipo, la duración de la coagulación de la leche de mezcla es siempre más larga que en las queserías del segundo grupo. Los defectosrelacionados con la aptitudde la leche para la coagulación semanifiestan,engeneral,durantelargosperíodos; se diferencianasídelosdefectos de origenmicrobiano,queaparecen y desaparecen en un tiempo bastante corto.

B) Carácter genético Estudiosrecientes handemostradoquela“velocidadde coagulación‘’ es un carácter que se encuentra bajo la dependencia de factores genéticos, presenta una gran variabilidad y puede ser objeto de mejora mediante selección. Dadalaimportanciadeestecarácter,desde 1953 setiene en cuentaenlasinscripcionesdelcontrolqueserode la descendencia de toros comprobados, dentro del plan de investigaciones sobre posibilidades para mejorar, mediante la selección, la producción quesera de las vacas de la raza pía roja del Este. El control se realiza sobre los siguientes puntos:

- porcentaje de materias nitr0genada.s totales;

- porcentaje de calcio; - tiempo de coagulación por - estudio de la relación

el cuajo; Ca/N.

La prueba de coagulación se realiza de una forma simple: a 10 C.C. de leche se añade 1 C.C.de una solución de cuajo, se mantiene al baño maría a 3 5 O y se aprecia el momento en que aparecen los coágulos. El tiempo de coagulación de la leche de mezcla se acerca a los 15 minutos con el cuajo utilizado corrientemente. Puede añadirse púrpura de bromocresol a la. solución de cuajo, para poder apreciar las leches que tienen un pH anormal. Un estudio de los casos de variación dio los siguientes resultados (según P. AURIOL).

1. En el cursodela lactación, el tiempode coagulación dela leche producida por una vaca aumenta durante 10s 200 primeros días, 75 a 115 como promedio (valor expresado en % de la media de lactación); a continuación decrece hasta el final de la lactación. Esta evolución está ligada a la de la relación Ca/N en la leche. Las leches más “lentas” corresponden (hacia el día 200) a los valores más pequeños de Ca/N. 2. La raza y sobre todo el individuo son importantes causas de variaciones. Las leches de las vacas normandas (63 lactaciones) dieron un tiempo mediode coagulaci6n de 16 minutos,contra 20 minutos para las francesas frisonas pía negra (44 lactaciones). Los coeficientesdevariaciónen unmismoestablo sonmuy elevados; 24,8 % v 18,7 % en los ejemplos citados.

503

QUESOS

XIII. - MODIFICACIONES DE LA APTITUD PARA LA COAGULACION La aptitud de la leche para l a coagulación no es muy estable y es necesario conocer las causas de las modificaciones que se pueden en.contrar enla práctica. A ) Conservacióndela

leche a bajatemperatura y congelación

Los efectos de la conservación por el frío por debajo de 100, son de dos órdenes: 1. Prolongación del tiempo de coagulación. Esta prolongación es progresiva durante las primeras horas; a partir delas 30 horas, el tiempo de coagulación, en general, se estabiliza.. La mayor duración depende de la. temperatura: es más acusada a 2.0-40 que a 70-10”. 2. Disminución de la “tensión” de la cuajada; tras conservación por el frío, la cuajada obtenida con el cuajo es más blanda que antes de la conservación. La congelación seguidadeunafusiónbruscatiene poco efecto sobre el tiempode coagulación; por el contrario,es muy marcado sobre la tensión de la cuajada. El descenso de l a tensión es unas dos veces mayor en el caso de congelación que cuando se trata de una simple conservación por el frío. El tiempo de conservación en estado de congelación parece que no tiene influencia. El cuadro 77 da algunos valores caracteristicos, asícomolasdosisdeclorurodecalcionecesarias para restablecer los valores iniciales. CUADRO 77

Efectos de la conservación de la leche a baja temperatura sobre la aptitud para la coagulación mgdeC:aCl,/litrodeleche Tiempo de coagulación (valores proporcionales) Leche fresca .............. Leche conservada 24 h a 3 ” ....................... Leche conservada 48 h a 3” ....................... ....... Lechecongelada

Para restable- Pararestablecer el tiempo cer la tensión normalde normal de la coagulación cuajada

1O0

O

123

75

127 102

80

I

1

O 80 165

O (Según E. PELTOLA y P. VOGT)

504


En el cursode un estudio realiza.do con leches individuales de coagulación difícil, observamos un comportamiento muy irregular de las diversas muestras frente al cuajo; a veces, el tiempo de coagulación se alargabadeunamaneraconsiderable y otras permanecía constante. No se conocen las causasexactas de estos fenómenos. A bajas temperaturasno hay probablementeformación de complejo entre las proteína.s, y no parece que se pueda invocar un cambio en el equilibrio salino. Por el contrario, podría ocurrir que las modificaciones se produjesen en la capa de deshidratación de las micelas, ya que el contenido en agua ligada aumenta cuando desciende la temperatura. El contenido bacteriano y el pH, no se modifican de manera sensible durante la conservación. €3)

Efecto del calentadento, Conservación de la leche calentada

No volveremos a tratar de las modificaciones por que pasa la leche en el curso del calentamiento. Desde el punto de vista de la coagulabilidad por el cuajo, los efectos del calentamiento utilizado para la pasterización en quesería son similares a 10s efectos de la conservación por el frío; el tiempode coagulación aumenta y latensiónde cuajada disminuye. Pero si la leche pasterizada se conserva algunas horas a temperaiura media,secomprueba una nueva prolongación del tiempode coagulación; este fenómenose ha designado con el término “histéresis”. En el curso del calentamento, el calcio y el fósforopasan del estado soluble al coloidal (6 mg de Ca y 4 mg de P por 100 C.C.de leche desnatada., a 350 durante 30 minutos). Cuando la leche pasterizada se conserva a unatemperaturamedia, el calcio y los fosfatostienden a volver alestado inicial y, sinembargo, el tiempode coagulación aumenta todavía.. Se ha demostrado que el efecto de histeresis no se produce en los sistemasdesprovistosde P-lactoglobulina, lo mismo que el efecto primario (alargamiento del tiempo de coagulación consecutivo al ca!entamiento); por lo tanto, esta proteína está implicada en estos fenómenos y sabemosquepuede formar un complejo con l a caseína (trabajos de A. KANNAN y R. JENNESS). El Calentamiento a unatemperaturamoderada(hacia 5O0-6Oo) modifica poco el tiempo de coagulación; no obstante, algunos autores han comprobado un acortamiento de este tiempo. C)

Influencia delenriquecimiento de laleche en fosfocaseinato y de la concentración de la leche

1. El contenido de fosfocaseinato en la leche, no tiene un efecto considerable sobre el tiempo de coagulación cuando varía é1 solo; por el contrario, influye claramente sobre la consistencia de la cuajada.

505

QUESOS

El cuadro 78 resume una serie de experiencias realizadas con una leche descremada enriquecida con fosfocaseinato que se obtiene por ultracentrifugación de la leche durante una hora. a 50.000 revoluciones por minuto. Se observa que el tiempo de coagulación es aproximadamente el mismo en todos los ensayos, hasta una concentración en fosCUADRO 78

Coagulacidn de la leche enriquecida con fosfocaseinato Concentración de fosfocaseinato mg1c.c.

Número proporcional

30

1,o 19

56 65

I

Tiempo

decoagulación

Coagulación

(1)

550 560

22

83 1O0

23

3,3

525

110 135

.3,6

560

4s

(1) 5 c. c. de leche

+

0,lc.c.de

1

Normal. Coágulomásfirme. Coágulo muy duro. Formación de masafirmecasi en el misma instante de la aparición de fl6culos. Se dificulta la observación de los flóculosdebido a queellíquidose espes,a y se forma una membrana en la superficie antes de queseanvisibleslos flóculos

cuajo, a 4P;tiempo en segundos. (Según C. ALAIS)

focaseinato más de 4 veces superior a la concentración normal; sin embargo, a medida que se eleva la concentración de fosfocaseinato, se va reduciendo el tiempo que media entre la aparición de los flóculos y la coagulación en masa, y la cuajada se hace cada vez más firme. Por lo tanto, la velocidad de la ruptura dea l suspensión micelar no dependedelcontenidodefosfocaseinato,mientrasque, por el contrario, tieneunaestrechainfluenciasobrelaspropiedades del coágulo. 2. Un hecho bien conocido en las queserías de los Estados Unidos es que el Cottage-cheese se “hace mejor”, y el rendimiento es mayor, cuando aumenta el extracto seco desengrasado. Numerosas fábricas unifican la leche a 9,5 % de ESD.

3. Un laboratorio lactológico francés ha puesto a punto nuevos procedimientos para la fabricación de diversos tiposde-queso, a partir de leche previamente concentrada (procedimiento Stenne-Hutin, véase más adelante). En uno de estos procedimientos, la concentración no

506


esmásquetemporal (a 36 % de extractosecototal);antesde la adición del cuajo se hace aumentar el porcentaje de extracto seco a un nivel ligeramente superior al normal. El resultado práctico de este tratamiento es una coagulación más rápida, una cuajada más firme y asimismo un rendimiento más elevado. En otro de los procedimientos, se pone a reaccionar el cuajo directamente con la leche concentrada fría; en el momento del recalentamiento, la coagulación es inmediata y todas las operaciones siguientes son más rápidas, con un rendimiento aún más elevadoqueenelcaso anterior(lacantidaddecuajo añadida es proporcional al extracto seco). De Io expuestosededucequelaconcentración,aunocasional, mejora la coagulación de la leche. Los trabajos de H. HOSTETTLER han demostrado, por una parte, que la concentración provoca el engrosamiento de las partículas de caseína nativa y su aglomeración parcial y, por otra parte, que el tiempo de coagulación es tanto más corto cuanto mayores sean las dimensiones de las partículas. La concentración modifica el comportamiento dela leche frente al cuajo, probablemente como consecuenciadelasumadevariosde los factores siguientes: - aumento del tamaño de las partículas;

- formación de aglomerados; - aumento de la concentración de calcio en la fase acuosa; - aumento de la concentración de fosfocaseinato. La persistencia del efecto favorable de l a concentración, tras la dilución, debe corresponder a un período de retorno al estado inicid, ya quedebetenerseencuentaqueladiluciónhadehacersepoco tiempo antes de la adición del cuajo.

XIV. - EL CUAJO Y LA MEDIDA DE LA ACTIVIDAD COAGULANTE

A) Laenzima E1 término “cuajo” se reserva para la enzima bruta extraída de los cuajares de los rumiantes jóvenes sacrificados antes del destete, (legalmente, en Francia, el cuajo sólo debe proceder de los cuajares de terneros). Se extrae industrialmente por maceración de fragmentos de cuajares secos, en una salmuera al 10 % de sal común, adicionada de un antiséptico (ácido bórico, timol, ácido benzoico, etc.). El cuajo así obtenido, en estado de solución, es impuro; contiene sobre todo pepsina (el contenido de esta enzima aumenta muy rápidamente en el estómago después del destete, mientras que el cuajo desaparece). Se puede precipitar el cuajo mediante nuevo salado, con lo que se obtiene el cuajo en polvo, que es más puro que el anterior ya que parte de la pepsina se queda en el agua salada.

507

QUESOS

B) Actividaddelcuajo Está representada por una relación cuantitativa entre un determinado volumen de cuajo y otro de leche, realizándose la coagulación en unas condiciones fijadas arbitrariamente.

-

1. Según SOXHLET, la definición de la “fuerza” del cuajo se utiliza siempre en la práctica; la fuerza representa el número de volúmenesdelechefrescaprocedentede mezcla, coaguladospor un volumen de cuajo en 40 minutos a 350. Si se toma un volumen v de cuajo, un volumen V de leche, y se mide el tiempo de coagulación T en segundos, se calcula: 2.400 V F = Tv Fuerza de los “cuajos líquidos” comerciales Fuerza de los “extractos cuajo” de comerciales Fuerzade los “cuajos en polvo”comerciales . cuajo Fuerza cristalizado del . . . .

.

.

.

.

5.000 10.000 100.000 y 150.000 10.000.000 2.000 y

Esta definición no es realmente tal, ya que considera una base indefinible: la leche fresca normal.

2. Se han llevado a cabo diversos intentos para dar un carácter más riguroso a la definición de la actividad del cuajo, siendo especialmente interesante la de BERRIDGE. Este autor ha elegido como “sustrato estándard” una solución de 120 g de leche en polvo descremada, secada por elprocedimiento “Spray” (sin precalentamiento),enun litro de solución de cloruro cálcico N/50 (o sea 1,11 g por litro de CaCl, puro anhidro). Define la unidad cuajo como la cantidad de enzima contenidaen 1 centímetro cúbico, que puede coagular 10 centímetros cúbicos de sustrato estándard en 100 s’egundos a 300. 10

UP =

v

Tv

Las lechesen polvo, fabricadas a partir degrandes mezclas de leche, presentanmuchas menos variacionesenla aptitudparala coagulación que las leches crudas; sin embargo, aun en este caso, se comprueban diferencias notables entre lotes distintos. Esta definición, mejor que la anterior, se utiliza poco todavía. El cálculoquepermitepasardeunaa otra utilizandounafactor de aproximación es como sigue:

UP = F

X 0,00457

3. Es evidenteque la mejordefinicióndelaactividad estaría representada por el contenido en enzima pura. Pero éste no puede determinarsedirectamenteporanálisisquímico..Sinembargo,puede obtenerse por comparación entre el tiempo de coagulación de la

505


muestra y el patrón que constituye la solución de cuajo cristalizado. Actualmente, este procedimiento es inaplicable en la práctica. C)

Medidadeltiempodecoagulación

En general, ya sea {ara elensayode los cuajos, ya sea para el estudio de las aptitudes de lasleches para la coa.gulación, semide el tiempo que media entre el momento de la adición del cuajo y la aparición de los primeros flóculos, que corresponde a la ruptura de la suspensión coloidal. En el laboratorio,seoperaal bario maríaaunatemperatura constante,habitualmentea 350; laapariciónde flóculos seobserva sobre las paredes del tubo de vidrio inclinado, que se hace girar lentamente o sobre una lámina de vidrio que se introduce y retira de la leche adicionada de cuajo. En general, se. expresaelpodercoagulantede un cuajo x que se quiere valorar, en relación con un cuajo elegido como patrón e. Se calcula por la fórmula: Ee x Te Fx = Fe Ex X Tx F representa la “fuerza” de las soluciones de cuajo y E 1a.s cantidades utilizadas en el ensayo. D ) Actividad específica del cuajo de cordero Se han observado diferencias de comportamiento entre el cuajo de cordero y el de ternero, cuando actúan sobre las leches de oveja y de va.ca. En comparación con un cuajo de ternero (cuajo comercial), el cuajo de cordero tiene mayor actividad coagulante sobre la leche de oveja que sobre la de vaca. La acidificación de la leche acelera más intensamente la coagulación si se utiliza el cuajo de cordero que si se emplea el de ternero. La diferencia entre los dos cuajos disminuye para valores de pH inferiores a 6,4. Por el contrario, los dos cuajos tienen propiedades proteolíticas muy similares, tanto a pH 6,s como a pH 6,45. En el capítulo VI se ha visto que cualquiera que sea el cuajo utilizado, la caseína de oveja no se comporta como la de vaca en lo que se refiere a la formación de sustancias nitrogenadas no proteicas. E ) Sucedáneos del cuajo

A causa de la escasez y carencia del cuajo de ternero en determinadasépocasdel d o , se han preconizadodiferentesproductos de sustitución, entre los que podemos señalar los siguientes:

1. La pepsina procedente del estómago de diversos animales, especialmente del‘cerdo. Esta enzima se utiliza en algunos países de la

QUESOS

509

zona mediterránea, y seleachaca el darcuajadasamargas, cuya consistencia es diferente de las cuajadas originadas por el cuajo. Sin embargo, trabajos más recientes no han podido comprobar con base científica esta mala reputación de la pepsina, cuyo inconveniente real es el de no cuajar la leche fresca. Esta enzima pierde su actividad coagulante por debajodepH 6,6. En América sevendendiversas preparaciones cumerciales (“Metroclot” y otras).

2. Los “cuajos vegetales” procedentes de diversasespecies: Cynara (cardos, alcachofas), Gallium (galio o cuajaleche), Pinguicula (hierba demantequilla), Whitania (granos de W. coagulans),Ficus, etcétera. No se preparan industrialmente. 3. Los “cuajos microbianos”; numerosas especies de microorganismos,especialmentemohos,puedencoagularlalechesinacidificación, a causa de la producción de enzimas diferentes del cuajo. Debe indicarse que ninguna de estas enzimas, a parte de su poder coagulante, tienen propiedades idénticas al cuajo: actividad proteolítica,sensibilidadalcalcio,aloscambiosde temperatura, etc. Los “cuajos” microbianos se parecen a la quimotripsina animal, su actividad proteolítica es, por lo tanto, mayor que la del cuajo. Su aplicación es objeto de estudio, y puede tenergranimportanciafutura, especialmenteparalafabricacióndedeterminadostiposdequeso, como los denominados de “pastas blandas”. En estos últimos tiempos se ha dado mucho impulso al estudio de los “cuajos microbianos” especialmente los derivados de Endothia parasitica y de la cepa Mucor pusillus. A estas dos enzimas, las mejor conocidas en la actualidad, es necesario añadir las que proceden de bacteriastipo Bacillus, especialmente el derivadodeunamutación de Bacillus cereus.

Nota. - Las pastas de cuajo utilizadas para fabricar los quesos italianos son ricas en lipasas.

XV. - EL CUAJADO En el método tradicional, la separación de los componentes de la leche en dos partes se produce en dos tiempos: 1. La coagulación,enelcursodelacual se insolubilizala caseína. 2. El desuerado, en el que el lactosuero se separa de la leche.

Las dos operacionessoncomplementarias. En elcapítulo VI hemos señalado la importancia de la primera, que determina las propiedades de la cuajada y las principales características del queso, y se ha diferenciadolacoagulaciónpor el cuajo de lacoagulación por acidificación. El cuadro 79 resume las características referentes a las dos formas de coagulación.

510


CUADRO 79

Caructerística.s d e las dos formus habiruales d e coagulación de la leche ~

Coagulaci6npor Accióndel cuajo Procesobioquímico

. _ _ ._ . ..

Acidificación espontánea

A c c i 6 R enzirnática Fermentacidnláctica de la (iactosa no degra- a expensas

lactosa.

dada).

en Sin modificacibr; quíde la proparacasema y se- mica

Modificacicin dela caseina, Transformaci6n

paración de u n a parte no proteica. pH . . . . ... . . . . . .. .... . . . . . . . . . . . Composición del coágulo... ,

,,_

Naturalezadelcoágulo

6,s

teína. -

4,6

Caseína pura Fosfo-paracaseinato (desmineralizada) de cal Cuajada desmenuzaGel elástico ble.sincohesi6n impermeable

Sjneresis(retracciónnatur a l de lacuajada y expulsión del suero) . . _ _ _ . _ . .

Rápida

Lenta

Los factoresque tienen influencia sobre las propiedades de la cuajada y que el quesero puede dirigir en cierta medida son:

- la acidez de l a leche en el momento d.e la adición dei cuajo su siembra con fermentos apropiados; - la temperatura; - la cantidad de calcio soluble; - la dosis de cuajo. Para la fabricación de cada tipo de queso existen valores 6ptimos queha fijado la experiencia y quecorresponden a mrios tipos de cuajadas. La cuajada propiamente dicha, esto es la producida por el cuajo, tienelugar en la leche sin acidez desa.rro1lada y puede presentarse bajo dos formas: a ) Cuajadade texturafirme y elástica, que se obtiene en las condiciones que favorecen una coagulación rápida: temperatura entre 300 y 40° y presencia en ca.ntidad suficiente de calcio soluble.

b ) Cuajada suave, detextura blanda, como resultadodeuna coagulación renta, debida a una temperatura baja (menos de 250) o alta(más de 450), confalta de calcio soluble queescaracterística de las leches ‘‘lentas’’ o “perezosas”, de las leches con escaso contenido en caseina, de las leches aguadas, etcétera.

QUESOS

511

Cuanto más elevada es la acidez en el momento de la adición del cuajo, mayor es el carácter "ácido" o "láctico" de la cuajada: friable y porosa. La duración de la coagulación depende del conjunto de factores mencionadosmás arriba, y es característica de cadatipodefabricación. Las cuajadas obtenidas por una acusada acción del cuajo se utilizan para la fabricación de quesos grandes; resultan de la coagulación rápida de una leche con una acidez de 16" a 18" D y con una dosis elevadadecuajo (de 25 a 40 C.C.deextracto :1/10.000 por 100 1 de leche), una a temperatura un poco superior a 30". El tiempo de cuajado es de 8 a 15 minutos. Las cuajadas de carácter láctico se obtiene:n por coagulación de lechesconvariosgradosde acidez desarrollada(acidezglobal 20° a 250 D, y a veces más), con una dosis débil de cuajo (5 a 15 C.C. por 100 1) y a temperatura muy variable (18" a 30"). A baja temperatura (1¿P-2O0)la coagulación es muy lenta y la masa es fina y permanece húmeda. En los procesos de fabricación, cuando la acidez cambia de una cuba a otra, se plantea la cuestión de saber si debe mantenerse constante el tiempo de coagulación variando la dosis de cuajo. M. MARUEJOULS recomiendaconservarinvariableladosisdecuajocuando la acidez es más fuerte,con el fin de obtener unacoagulación muy rápida y reducir el tiempo en que la cuajada está sometida a la acción de la elevada acidez. En la práctica se emplean diversos tipos de cuajo:

- extracto líquido de fuerza 1/10.000, que es uno de los más empleados; - cuajoenpolvodefuerza 1/100.000 ó 1/'150.000, que es más puro desde el punto de vista químico y bacteriológico que el cu.ajo líquido y conserva mejor su actividad, pero es más delicado de manipular, ya que es una sustancia higroscópica; - el cuajo natural para el Gruyere, del que ya hemos hablado, tiene una fuerza de coagulación escasa, dado que se utiliza en cantidades elevadas, como si fuese un fermento; pero por otro lado, tiene una fuerte acidez (80" D). Como sea que la actividad de este cuajo es variable, el quesero debe realizar una prueba con la leche de la cuba antes de su empleo. Esta medida constituye una buena práctica, ya que así el tiempo de coagulación puede fijarse con bastante precisión. El cloruro de cal se emplea de forma irregularcomo coadyuvante de la coagulación con las leches crudas, y regular.mente con las leches pasterizadas. Un exceso de cloruro de cal (más de 20 g por 100 1) es inútildesdeelpuntodevistadela Coagulación, yperjudicialen razón de la posible aparicióndel sabor amargo. En los métodos modernos de fabricación mecanizada interviene un tiempo suplementario, que es el de permanencia en frío (5 h y más entre 1 y 5 O ) , de la leche con el cuajo, en el curso de la cual se desarrolla la reacción primaria del cuajo sobre la caseína. La coagulación

512


propiamente dicha se produce muy rápidamente (algunas decenas de segundos) mediante un recalentamiento hacia 300. Todas lasobservacionesanterioressonválidas para los nuevos procedimientos.Parecequelafijación del valorde pH de laleche y de la temperatura, en el momento de la coagulación, tiene una importancia decisiva y que 1/10 de grado o 1/20 de unidades pH en más o menos, puede modificar sensiblemente la calidad de la cuajada.

XVI. - PROPIEDADESREOLOGICASDE

LA CUAJADA

“ROTURA” DE LA CUAJADA A ) Apreciaciónde

las propiedades de lacuajada y su aroturas

Estas propiedades varían con el tiempo. Sabemos que el gel de paracaseinato de calcio se encuentra en un estado físico inestable y que la sineresis se produce espontáneamente. Esta debe controlarse einclusofavorecersemedianteaccionesmecánicas. En el momento de iniciarse la coagulación, la cuajada es blanda y progresivamente va haciéndose más firme, En un cierto momento, las propiedades reológicasalcanzanunvalorcaracterístico y deberáiniciarsela “rotura de la cuajada”. Paraciertostiposdequesostradicionales, el éxitodelafabricación dependedelabuenaapreciacióndelaspropiedadesdela cuajada en el momento de la “rotura“ y también en el momento en que deben intervenir otras operaciones. En efecto, estas operaciones determinan el grado de desuerado; el contenido en agua de la cuajada debe alcanzar, en un tiempo fijado, al valor óptimo para la iniciación delamaduración. Estas operacionesdeterminantambiénlatextura de la pasta. En los quesos de acusado carácter “al cuajo“ y cuyo desuerado necesita un trabajo mecánico, se exige bastante precisión en lo qu6 se refiere a la apreciación del momento en que debe hacerse la “rotura”. En el caso de procesos de cuajado más largos, con una acidificación notable que favorece el desuerado espontáneo, no es necesario prestar gran atención a las operaciones del desuerado. En el momento de la “rotura”, la cuajada debe tener una firmeza suficiente y resistencia al corte (que corresponde a la “tensión” de la cuajada). Las cuajadas muy blandassedesmenuzan durante el trabajo, formándose el “polvo” de cuajada, que hace disminuir el rendimiento. Las cuajadas muy duras son difíciles de trabajar y se forma una capa seca sobre la superficie de los trozos. En los dos casos, el desuerado es imperfecto.Elqueseroapreciaestaspropiedades con la mano, aunque también puede guiarse por otras observaciones. Para todo tipo de queso existe una relación: tiempo de fijado/duración del cuajado, que varíapoco (para la cuajadatípica es de S,como término medio). Además, cuandola acidez del sueroqueexudalacuajada comienza a elevarse es, en general, el momento de iniciar la “rotura”.

513

QUESOS

B ) Medidas reológicas El reologista dispone de instrumentos de medida para apreciar la tensión (resistencia al corte) o la dureza (resistencia a la deformación) de la cuajada. Algunos de ellos son muy simples; por ejemplo, una copa de materia plástica que se posa suavemente sobre la superficie de la cuajada y en la que se lee sobre una escala la parte que se introduce en ella al cabo de un tiempo dado; otro aparato en forma de balanza permite medir la deformación de la cuajada, sin romperla, bajo el peso de una carga constante. Las aplicaciones de la reología a los quesos se han estudiado especialmenteen los países germánicos y anglosajones, y se refierena sus principales producciones, el Tilsit y el Cheddar, quesos que presentan analogías con nuestros quesos de pasta prensada. La figura 68 muestra los resultadosdelamedidadela"densidadaparente"de la cuajada con la balanza de sedimentación de SCOTT BLAIR,en el curso del trabajo en cuba, para la fabricación del Cheddar. La densidad

e6

o

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9

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c

L' e2

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I

Figura 68.

1

- Medida de la consistencia de . .

17.

I

40

60

I

u O

20 minutos

la cuajada ,en la fabricación del queso Cheddar (Según G . W. SCOTT-BLAIR)

514


aparente es larelación peso/altura (P/a) de una muestra cilíndrica de la cuajada, tomada en la. cuba con un pequeño tamiz y desuerada durante 300 segundos. Esta relación disminuye a medida que avanza el trabajo, porque la cuajada se vuelve más rígida. En el momento en que el expertoindicaque el trabajo debecesar,puedecomprobarse que la densidad aparentees casi siempre la misma en las diferentes cubas. Existe una relación bastante buena entre el valor P/a y el contenido de agua de la cuajada. Estemétodosehaaplicadoalafabricación del Gruykre enla región del Jura, y ha permitido observaciones interesantes sobre los diferentesfactoresqueintervienen en ladelicadatécnicaquesera, especialmente sobre el grosor de los gra.nos durante la agitación. La medida de la densidad aparente proporciona datos más útiles sobre la futura calidaddelquesoterminado,quelasdeterminaciones del contenido en agua de la cuajada. Los métodos reológicos permitenestudioscomparativosdelas técnicas de fabricación de los quesos y de las variaciones locales de la composición de la leche, que no pueden ponerse de manifiesto por medio de los análisisquímicosordinarios.Constituyen un excelente medio de enseñanza, y pueden, además, rendir servicios en la práctica, especialmente cuando el quesero se encuentra. ante una fabricación difícil. Este tipo de mediciones no se realizan corrientemente en la fabricación de quesos de pasta dura; una de las dificultades se encuentra en la obtención de muestras representativas. La precisión de las medidas aumenta amedidaquesedaunamayorhomogeneidada la cuajada; los grandes volúmenes de leche, la pasterización y la meca,nización muy acusada, son factores de uniformidad que concurren en las grandes fábricas. Pos esto, las medidas reológicas son menos necesarias que en las queserías pequeñas. Con el trabajo manual las variaciones son frecuentes y estas medidas serían de un interés real, pero el quesero no está suficientemente preparado para utilizar los instrumentos de medida apropiados.

XVII. - DESUERADO A)

Diferentes formas dedesuerado y detrabajarlacuajada

1. En el desuerado natural o espontáneo, la cuajada se toma de la cuba con precaución y se introduce directamente en el molde. El desuerado es casi enteramente el resultado del descensodel pH debido a la fermentación láctica, cuyo desarrollo se favorece. Por lo tanto, seproduce a temperaturas relativamente elevadas (25 a (300). Las pastas blandas de corteza con mohos más difundidas se fabrican de esta manera, por ejemplo, el Camembert y el Brie; pero en lo que se refierealprimero,latécnicahaevolucionado y corrientementela cuajada se somete a troceado. Cuando la cuajada se mantiene a una temperatura relativamente baja, por debajo de 200, el desuerado se hace muy lento, a pesar del

QUESOS

desarrollodelafermentaci6n Iáctica. En la pastasfrescasseejerceunapresiónsobre dentro de un saco.

515 fabricacióndealgunas l a cuajadamantenida

2. El trabajo mecánico aplicadoalacuajadaaceleraeldesuerado, que puede sermuy limitado con las cuajadas de caracter láctico, pero más complejo y acusado con las cuajadas propiamente dichas, ya que un desuerado espontáneo sería más largo; es necesario señalar que el desueradoaceleradodeunacuajadadeestetipopermite obtener un extracto seco elevado (60 % y más), l o que no sería posible con una cuajada “Iáctica” en las mismas condiciones. Las técnicas de trabajo mecánico son diversas:

- cortado de lacuajadaenlacuba en trozoscúbicos más o menos gruesos, con el “corta-cuajadas o lira”, y posterior colocación en los moldes seguida del volteo de éstos a intervalos regulares; como ejemplos pueden citarse el Camé de I’Est, el Munster, etc.; - cortado, desuerado preliminar sobre tela y colocación en moldes; ejemplos: Roquefort, Azul, etc.; - cortado,agitación,presiónsobre la cua.jadaen la cuba tras evacuación del suero, colocación en moldes y presión sobre los mismos; ejemplos: Saint-Paulin, Holanda (Edam, Gouda), etc. En ciertas fabricaciones, se reemplaza el suero de la cuba por agua tibia pura o salada, con el fin de eliminar lo más posible la lactosa; por este hecho, la acidificación será limitada (pH superior a 5); - fabricación en varios tiempos; 1. cortado, desuerado sobre tela y presión de la cuajada sin moldear, por ejemplo, el TGme de Cantal; 2. fragmentación, salado, colocación en moldes y presión sobre éstos. 3. La cocción de la cuajada se utiliza en l a fabricación de quesos degranformato, en los que el desuerado es muy pronunciado y rápido. En realidad, el tratamiento térmico es más moderado de lo que el término “cocción” deja entender; la cuajada finamente cortada se agita en su suero a una temperatura constante entre 50 y 60°. En unas 2 horas la cuajada alcanza la consistencia conveniente y puede pasarse a los moldes; en ese momento, el extracto se aproxima al 50 % y tras 24 horas se acerca al 60 %. La proporción de materia grasa tiene una influencia notable, no solamente sobre la textura de la cuajada, sino también sobreel desuerado.En condiciones defabricaciónidénticas,lacuajada nograsa tiene siempre una humedad más elevada que la cuajada grasa, debido a la afinidad de la caseína por el agua. B ) Acidez y pH durante el desuerado

En otro tiempo se concedía muchaimportanciaala acidez del lactosuero separado de la cuajada, para el control del desuerado. Por ejemplo, el “corte de la cuajada” debía iniciarse cuando la acidez del suero exudado de la cuajada se hubiese elevado a 2 O D, y la cuajada

516


desuerada en los moldes debía llevarse a la cámara fría cuando alcanzaba los loo0 D, en el caso de la fabricación de pastas blandas. La medida del pH del queso desuerado es más significativa, pero debe realizarse con precisión. En algunos tipos, el valor del pH del queso desuerado permite prever su calidad futuray aplicar las correcciones necesarias. Por ejemplo, la experiencia ha demostrado que un pH 5,O correspondeaunabuenacalidad,mientrasqueun pH 4,8 corresponderá a un queso áspero, dedifícil maduración, y un pH 5,2 a un queso con peligro de estropearse por esta causa; en efecto, este último permanecerá muy hdmedo y podrá ser objeto de fermentaciones gaseosas y de una proteolisis demasiado rápida. La medida del pH puede hacerse directamente sobre la masa del quesocon un electrodo de vidrioresistente;puedeperforarse la masa para facilitar la introducción de los electrodos. Si el queso es muy duro, se puede raspar e introducirlo en un tubo ancho y corto, abierto por sus dos extremidades; para efectuar la medida, se sumerge un extremo en KC1 saturado, y en el otro se introduce la punta del electrodode vidrio. La medida del pH,sobrequesoraspadoen el agua, da un resultado erróneo por exceso, pues la dilución provoca una elevación del pH,variable según lanaturaleza del queso y el grado de dilución. C)

El moldeo Esta operación da su forma al queso (quizá sea el origen de su nombre en francés, formar = fromage). Los moldes pueden ser de diversas formas, como cubetas y cilindros perforados, o simples lienzos y tiras de tela. Corrientemente son de hierro estafiado o madera, aunque se va extendiendo la utilización del plástico y el acero inoxidable. Desde el punto de vista técnico, existe una considerable variedad en el material utilizado para el cuajado y desuerado. Las formas y materiales han evolucionado con el tiempo, y difieren de una región a otra. Podría formarse un museo pintoresco con los instrumentos de quesería, del mismo modo que podría recopilarse un original vocabulario con los nombres empleados, algunos de los cuales caminan hacia el olvido: su enumeración ocuparía demasiado espacio. En los procedimientos mecánicos se utilizan los moldes múltiples, o conjuntodemoldesagrupadosbajounaplacadedistribución y situados bajo el orificio de vaciado de la cuba. Cuando el queso está ya lo bastante duro en el molde, se procede a sacarlo de él; a continuación se traslada a los locales reservados para e1 salado o la maduración. XVIII.

- SALADO

Esta operación es una transición entre el desuerado y la maduración; sus efectos son múltiples: 1. Protección contra los microorganismos indeseables; tanto más necesaria cuanto más húmedo sea el queso. Corrientemente, su

QUESOS

517

finalidad más inmediata es la lucha contra la invasión microbiana de la parte superficial. Algunos microorganismos, tales como el Oidium Zactis, que forman la llamada “piel gruesa” o “grasa” sobre los quesos mal desuerados y poco salados, son sensibles a concentraciones bajas de sal. La sal frena también el desarrollo de bac.terias de la putrefacción y productoras de gas. Por el contrario, impide poco el desarrollo de los Penicillium. Por lo tanto, ejerce una acción selectiva, que se suma primeramente a la del pH y se manifiesta por sí sola cuando desaparece el Bcido láctico.

2. Drenaje del suero y complemento del d’esueradoacausa de la acción higroscópica de la sal; ésta contribuye a la formación de la corteza, sobre todo en los quesos que se frotan con ella. A este nivel de la fabricación se manifiesta desde luego una notablemodificacióndelagualigadaalas proteína:;. En el capítulo IX hemosvistoqueelcontenidodeagualigadadisminuye a causade la aplicación de las técnicas del desuerado y, sobre todo, del salado. 3. Efecto potenciador sobre

el sabor del queso.

4. Influenciasobrelaaccióndelasenzimas;un exceso desal retrasa la maduración y la masa permanece dura más tiempo.

5. Ligero aumentodelasolubilidaddelasproteínas

del queso

fresco. La concentración media de sal en el queso e s del orden del 1 al 2 %. En los quesos azules, y en algunos quesos de cabra, puede alcanzar el 3 ó 4 %. La forma de efectuar el salado influye sobre las propiedades p aspecto del queso. En general,elsaladotienelugar “enfrío”,esdecir,tras el desuerado, a una temperatura igual o inferior a W . Pero en algunas clases de queso se sala “en caliente” durante el desuerado. El salado de la cuajada en caliente acelera la expulsión dell lactosuero. El salado en frío elimina un líquidomás diluido que el lactosuero; como consecuencia, la concentración de sustancias solubles aumenta enla parte acuosa de la masa. En la misma cuba de cuajada puede tener lugar un saladopreliminartraselvaciadodellactosuero(enelcaso del Saint-Paulin se trata sobre todo de un lavado de :la cuajada, con agua salada a 20 gjl). Los salados en caliente y en cuba exigen cantidades de sal importantes, una gran parte se arrastra así con el suero, lo que produce problemas al utilizarlo para la alimentación animal. Elsaladosepracticaconsalcristalizada, clue se pone simplemente sobre el queso o se frota sobre él. También puede realizarse con salmueraal 20 %, procedimientoquepermiteunsaladomás regular y que exige menos mano de obra; es el que: tiende a una mayor difusión. La difusión de la sal en el queso varía según 121 formato, la humedad, la textura de la pastay la forma de salado. En las pastas blandas, se produce de forma constante una “inversión del salado”: el centro

518


del queso,despuésde algún tiempo,se vuelve mássaladoquelas partes externas. El contenido de agua en el queso tiene importancia en el momento del salado. Si la masa no está suficientemente desuerada, toma demasiada sal y retiene mucho ácido láctico. En consecuencia, la maduración se retrasa y el centro del queso queda duro.

XIX. - MADURACION.MICROFLORADELOS A)

QUESOS

Su complejidad

La formación del aroma y del sabor no constituyen la ímica finalidad de la maduración, sino que además debe dar al queso la textura deseada en la masa y su aspecto típico exterior. La maduración de los quesos plantea uno de los problemas más complejosdela bioquímica delassustanciasalimenticias, y es el resultado global de una serie de variados fenómenos: proteolisis, desaminación y descarboxilación; lipolisis y degradación de los ácidos grasos; sacarolisis y fermentación del ácido láctico; reacciones ácidobhsicas y efecto tampón. A éstos se aiíaden las acciones sinérgicas de las sustancias sápidas, etcétera. Sehandedicadobastantes trabajos al estudio de las modificaciones queseproducen durantela maduración;sobretodoen los países muy desarrollados (donde precisamente la sapidez no es el carácterdominantede los alimentos del hombre).Sinembargo, el problema general no está resuelto, y cabe preguntarse si el descubrimiento de todos los mecanismos que conducen a la formación de los diversos aromas del queso y delaposibilidaddeproducirlos en los quesos de leche pasterizada, merecería ser galardonado con el premio Nobel. B ) Modificaciones en el curso de la maduración 1. Pérdidadehumedad

o secado.

2. Destrucción totaldelalactosa;neutralización o desaparición parcial del ácido láctico; elevación del pH. La fermentación propiónica del ácido láctico es la causa de la “abertura“ de los quesos de pasta cocida. 3. Solubilización parcialdela ción de la “textura”. 4.

caseína (proteolisis) y modifica-

Hidrólisislimitada de lamateriagrasa.

5. Formación de la corteza. La extensión de estas modificaciones depende de un conjunto de condiciones físicas y químicas, las más importantes de las cuales son las que influyen sobre el desarrollo de los microorganismos y sobre

QUESOS

519

la actividaddelasenzimas: pH y Eh del queso,composiciónde la fase acuosa del queso (sobre todo el contenido d:e sales), temperatura ambiente y composición de la atmósfera. El queso puede considerarse como un cultivo sólido, que puede hacerse más o menos selectivo, y como un sustrato de enzimas cuyas actividades se controlan. Los cuidadosqueseprodiganalqueso durantela maduración contribuyen a esta selección y control. Las modificaciones que experimenta el queso dependen también de su forma y dimensiones. La relación superficie y peso es una característica importante, sobre todo en los quesos de pasta blanda. Cuanto más delgado es el queso, tanto más rápida y regular es la maduración, lo mismo en el centro que en la periferia; tal es el caso del Brie, que se presenta en forma de discos de 20 a 40 cm de diámetro, con un grosor de 2 a 4 cm. C ) La microflora de los quesos durante la maduraci6n En el queso no existe una microflora compuesta de especiesdiver. sas en equilibrio estable; por lo tanto, deben considerarse las microfloras que se desarrollan sucesivamente en el interior o en la superficie del queso.

1. Microfloraláctica y micrococos. Tras el desuerado, el queso suele contener un número de bacterias muy elevado, quepuedellegaravariosmilesdemillonespor gramo; normalmente dominan las bacterias lácticas. Al principio de la maduración son numerosos los estreptococos lácticos que desaparecen después progresivamente; su papel en la maduración parece ser escaso; sin embargo, los productos de la fermentaciónlácticadelosestreptococosintervienenenlaformación del aroma de algunos tipos de queso. Después de los estreptococospredominan los lactobacilos,productoresdeenzimasproteolíticasylipolíticasendocelulares,que pasan al medio tras la muerte de las bacterias;s u papel es importante en la maduración de los quesos que no poseen una microflora superficial activa. Apartelasbacteriaslácticas,puedendesarrollarseeintervenir especialmente en la maduración, los micrococos. En el Cheddar se ha encontrado un considerable número de gérmenes pertenecientes a la especie M. freudenreichii. 2. Microflorasuperficial.

Si las condiciones de las cavas no se oponen a su desarrollo, la superficiedelqueso es invadidarápidamenteporunavariada microflora. Sobre los quesos de pasta blanda con un contenido de agua relativamente elevado y un pH bajo, aparece primero una microflora aci-

520


dófila nobacteriana, con variostiposdelevaduras:micodermos torulas, y especies demohos,principalmente Oidiumlactis (que se deberíallamar Geotrichumcandidum). Las levadurasproducenun oloretéreo,defrutas, debidoalacetatodeetilo; el oidio invade intensamentelasuperficie del quesoen formade piel arrugada; hemos visto anteriormente que el salado limita su desarrollo. Sobre las pastas blandas con corteza con mohos se favorece el desarrollo del Penicillium candidum medianteunasiembraintensa. El moho blanco recubre todo el queso de un vello espeso que anula a las especies anteriores. Cuando se neutraliza la superficie, los fermentos productores de pigmentos rojos se desarrollan a su alrededor La corteza de algunos quesos, como el Livarot, el Munster, etc., contienen una microflora aerobia compleja. Las levaduras, que toleran un pH bajo y un contenido elevado de sal, forman la primera capa viscosa; utilizan el ácidoláctico?activanladegradacióndela caseina y provocan una elevación local del pH. A continuación vienen los micrococos y los bacilos. Entre estos últimos se encuentran especies que producen un pigmento rojo como el Bacterium linens y el Bacterium erytrogenes, que son proteolíticos, se desarrollan bien entre pH 6 y pH 9, y soportan concentraciones elevadas de sal. Otros tipos de mohos se desarrollan sobre determinados quesos: mohos azules de los quesos de cabra; mohos naranja, amarillos o marrones del Saint-Nectaire, del Cantal, etcétera. 3. Mohos internos. Se desarrol1a.n en los quesos de pasta azul, gracias a la aireación provocada por el picado. Están constituidos por variedades del Penicillium glaucum; elaboranproteasas y lipasasquedesempeñanun papel importante en la maduración. Mediante radiación se han obtenido mutaciones incoloras; de esta forma se pueden preparar quesos incoloros, que conservan el sabor característico que agrada a determinada clientela. D)

Pérdidas de humedad

La maduración propiamente dicha tiene lugar en cavas frescas y húmedas; la pérdida de agua por el queso es así muy limitada; sin embargo, no es despreciable. Antes de pasar a la cava de maduración, algunos tipos de quesos permanecen en un local aireado, donde se realiza el secado; éste es el caso del Camembert. La temperatura y el grado higrométrico de las cavas de maduración deben estar reguladas con precisión. Las cavas frescas tienen una temperatura próxima a los 10-120 C; las cavas calientes, 1 5 - 1 8 O C. La humedad relativa varía de 85 a 95 %. Existen cavas naturales dondeseproduce,sin aparato alguno, una buena regulación de la humedad y de la temperatura; tales son las cavas deRoquefort con sus “fleurines”, o fisurasenlas rocas, por las que penetra una corriente de aire fríoy húmedo.

52 1

QUESOS

E ) Neutralización de la masa delqueso

Al final del desuerado la pasta tiene siempre una reacción ácida. Las pastas blandas tienen en general un pH bajo; próximo al punto isoeléctrico de la caseína. Las pastas prensadas y cocidas tienen un pH comprendido entre 5 y 5,3, y conservan aún calcio y fosfatos en cantidad apreciable; el medio está tamponado y tiene poder de neutralización. El ácido láctico se neutraliza o desaparece durante la maduración, de varias formas: a) Neutralización con la cal que queda en la pasta; b) Fermentaciones secundarias: butírica, propiónica, etc., a partir de lactato de cal; c) Destrucción(combustión),principalmentepor los mohos superficiales; d ) Neutralización con amoníaco, en los quesos fermentados que tienen una flora superficial alcalinizante.Un exceso de lactato amónico da un fuerte sabor amargo. La atmósfera de los locales de maduración cerrados, ricos en amoníaco, contribuyen a la neutralización de la superficie del queso. e) En algunas fabricaciones poco comunes interviene una neutralización especial; por ejemplo, por medio de la potasa contenida en las cenizas de madera que sirven para recubrir el queso (Olivet, etc.). CUADRO 80

Valores característicos de lamaduración "

Pasta blanda (Camembert)

Pasta cocida (Cantal) (Comté)

I 1?remada

azul

-I-

Principio d e 1 a maduración ...... Maduración media .................. Maduración intensa .................... Principio d e 1 a maduración ._. _. Maduración media .................. Maduración intensa .................... Contenidodecalcio ......... ( % de ES) (1) Relacióndemaduración

Pasta

Pasta

4,9 5,4 5,6

1,5 20

35 1,3

M =

N soluble N total

>: 100.

522


ElpH del quesose eleva durantela maduración; poco enlas pastas duras y cocidas, que no alcanzan la neutralidad en los plazos normales, y más fuertemente en las pastas blandas, que pueden llegar aseralcalinas (cuadro 80). Como esevidente, los sabores de estos diversos tipos de queso son muy diferentes. F) La <
XX. - PROTEOLISIS Y LIPOLISIS A)

Solubilización de la caseína

Es el fenómeno más importante de la maduración, ya que afecta a la vez a la textura y al sabor. En el queso desuerado existe de un 4 a un 8 % de sustancias nitrogenadas solubles en el agua; al final de la maduración, esta proporción se eleva entre 20 y 50 % según el tipo de queso. El cuadro 80 da, en orden de importancia, la relación de maduración “M” para los principales tipos. La solubilización de la caseína consiste en una digestión progresiva, comparablea la queseproduceen el tubo digestivo de los animales, pero más limitada; tiene dos consecuencias:

- la masa del queso se vuelve más blanda y untuosa; - entre los productos de degradación de la caseína se encuentran sustancias que poseen aroma y sabor, especialmente los aminoácidos y SUS productos de descomposición: ácidos, aminas, amoníaco. El cuadro 81 presenta los resultados de un estudio de la proteolisis en el curso de la maduración de un queso de pasta blanda: el Camembert. En el cuadro pueden verse las principales formas de las materias nitrogenadas sohbles, en orden decreciente según sus pesos moleculares y su complejidad química; se resalta que los aminoácidos no se acumulan durante la maduración; por el contrario, el amoníaco, forma última del nitrógeno, constituye una importante parte de la fracción soluble al final de la maduración de este tipo de queso. No ocurre lo mismo en otros quesos muy diferentes. El alcance de la proteolisis, medida por la relación de maduración, no es suficiente para caracterizar un tipo de estas transformaciones; es necesario también considerar las proporciones relativas de los com-

523

QUESOS

CUADRO 81

Proteolisis durante la maduración (Ca.membert) I

MaduFormas de nitrógeno

excesiva

N/caseína Y O del N total .................. N/soluble (Ns), % del N total ............ N/proteosas y peptonas, Yo del Ns ...... N/peptídico, Oh del Ns ........................ N/aminoácidos, 'Yo del Ns .................. N/amoníaco, 940 del Ns ........................

I

(1) Más dedosmeses,inconsumibles.

(Según J. .JACQUETy J. LENOIR) ponentes solubles de bajo peso molecular, especialmente los aminoácidos y el amoníaco. El cuadro 82 pone de manifiesto las diferencias existentes, en el curso de la proteolisis, entre tres de los principales tiposdequesosfranceses(elCamembert,querepresentaalrededor del 20 %, el Saint-Paulin el 10 % y el Gruyitre el 7 % de la producción total, que se acerca a las 500.000 toneladas). S e g h los valores medios indicados en dicho cuadro, se ve que la proporción de nitrógeno amoniacal es escasa y la de aminoácidos abundante, para los quesos no enmohecidos, en los que la maduración es, sobre: todo, obra del cuajo y de las bacterias Iácticas. CUADRO 82

Caracteres distintivos de los quesosCamembert, Saint-Paulin y Gruybre de Com!té Saint-

Formasdenitrógeno N N N N

soluble total (1) .................. 32-37 13-18,5 aminado (2) ........................ amoniacal (2) ..................... aminado/Namoniacal .......

31-34 9-12 21-27 0,35-0,50

28-32 2,l-7,5

10,s-14,5 2,4-3,3 " " "

(1) P. 100 del nitrógeno total (relación de madu.ración). (2)

P. 100 delnitrógenosoluble

total. (Según J. LENOIR)

B ) Las proteasasde los quesos

Los quesoscontienenvariostiposdeenzilnasproteolíticas,en proporción variable según el método de fabricación:

524


1. La proteasa natural de la leche noparecequeintervenga en el desarrollo de la maduración, ya queseinactivaal pH del queso fresco; su actividadesmáximahacia pH 8-9. Sinembargo,en los quesos muy maduradosqueviranhacialaalcalinidadpuedetener influencia. 2. El cuajo tiene una actividad proteolítica no específica (peptidasa que no rompe más que un número determinado de enlaces peptídicos en el curso de la “reacción terciaria”), que se manifiesta en la zonadel pH de los quesos,esdecir, entre 5 y 6. Por el contrario, la pepsina de los cuajos comerciales no debe tener más que una débil actividad en estas condiciones. La acción del cuajo no llega a la liberación de aminoácidos; sin embargo, su papelseconsideraactualmente como importante. El cuajo es uno de los principales agentes de descomposición de la caseína en productos intermediarios, los cuales experimentan a continuación una degradación más pronunciada bajo la acción de las enzimas microbianas. 3. Las proteasasde los lactobacilosintervienen, en granparte, en la maduración de los quesos de pasta dura. La solubilización de la caseína tiene lugar uniformemente en toda la masa. 4. Las proteasasde los microorganismosdelaflorasuperficial tienen una gran importancia en la maduración de los quesos de pasta blanda; la solubilización avanza del exterior al interiordel queso.

5. Proteasasdeotrostiposmicrobianos,menosconocidos,por ejemplo los micrococos caseolíticos que forman parte dela microflora interna del queso. Las proteasas reciben diferentes denominaciones según su forma de actuar. Las proteinasas no rompen más que algunos enlaces peptídos. Las peptidasasrompentodos los enlacesydanaminoácidos libres. Estos pueden a su vez descomponerse por la acción de las descarboxilasas (produciendo aminas) y las desaminasas (que producen ácidos). Numerosasenzimasmicrobianas:proteinasas,peptidasasydescarboxilasas, son muy activas a pH 5-6, salvo las desaminasas, cuyo pH óptimo es más elevado (pH 7 y más). La velocidad de la proteolisis depende de los factores siguientes: a ) La temperatura tiene, evidentemente, una gran influencia. La solubilización 4e la caseína es lenta hacia Oo, pero está lejos de ser detenida. Paraun queso de pastaprensada,conservadodurante 6 meses a diferentes temperaturas, se encuentran las siguientes relaciones de maduración: 23 % a Oo, 36 % a 13O, 40 % a 16O, y 46% a 21°. Por lo tanto, la proteolisis es dos veces más intensa a 21° que a OO. b ) La velocidad de solubilización de la caseína es más rápida al principio de la maduración que al final. c) Cuanto mayor es la humedad del queso fresco, más rápida es laproteolisis,auna temperatura dada. Los quesos muy desuerados

525

QUESOS

tienen una maduración lenta. El revestimiento del queso con una capa impermeable favorece su maduración. d ) La proteolisis se retrasa en medio muy ácido, por debajo de pH 5,5. Los quesos de larga conservación tienen, en general, un pH que no subepor encima de 5,6. Recientemente se analizó enSuecia un queso viejo de 37 años: su pH era de 5,3 y su extracto seco 82,3 %. e) La caseína se digiere más rápidamente en los quesos descremados que en los quesos grasos. Sabemos que los ácidos grasos insaturados tienen un efecto inhibidor sobre las bacterias proteolíticas. f ) A mayor dosis de cuajo, más pronunciada es la solubilización de la caseína. g ) Hemos visto que la sal retrasa la proteolisis. C)

La lipolisis

La hidrólisis de la materia grasa tiene un importante papel en la formacih del aroma;por el contrario, no provoca modificaciones notables en la textura del queso. La hidrólisis de la materia grasa es, en general, muy limitada en los quesos de pasta dura; por el contraric! es más acusada en los quesos de pasta azul y de pasta blanda, como lo muestran los datos del cuadro 83. Según el valor del indice de yodo, se destaca que los ácidos grasos libres son más insaturados que los ácidostotales. Se hademostradoque los ácidos grasospueden ser deshidrogenados (desaturados)por los microorganismos, entre los cuales el Penicillium glaucum es especialmente activo. Los ácidos grasos liberados intervienen en el aroma del queso, así como sus productosde degradación, lasmetilcetonas. Las lipasas activas en el queso proceden de los microorganismos, principalmente de los mohos y de los micrococos. La lipasa natural de la lec.he no es activa a valores de pH inferiores a 6,5. CUADRO 83 Lipolisis en

el curso de lamaduración

Quesos y sus clases

Camembert (fresco) ............... (madurado) ......... (muy madurado). Munster (madurado) .............. Roquefort (madurado) ............ Livarot (madurado) ............... GruykreComté (madurado) ...

I (1)

-

Acidos grasos libres % de grasa (1)

Indice deyodo de los ácidos libres

80,7

losde ácidos totales

41,9 46,7 42,O 40,2

Grasa extraída con éter de petróleo, no contiene ácidos volátiles. (Según M. BEJAMBES y co¡rj

526


D)

Influenciade los cuidadosdurantelamaduración

Los quesos de “corteza con mohos” reciben pocos cuidados: vo!teo en los estantes y en ciertos casos “planchado”,destinado a aplastar el moho y limitar así su desarrollo, lo que tiene por consecuencia un retraso de la caseolisis. Los quesos de corteza roja viscosa se frotan regularmente con un trapomojado en aguapura o salada. Las cavas donde se obtiene el “rojo lavado”tienen una atmósfera fuertemente amoniacal. Esta atmósferapareceser favorable aestetipodemaduración,pero no lo es tanto para los operarios. Tales condiciones de trabajo, junto con los cuidados constantes que exigen estos quesos, son sin duda alguna la causa del abandono de estas fa.bricaciones. En la fabricación de numerosos tipos de quesos se limita o impide el desarrollo de una microflora superficial. Para ello se utilizan diferentes medios:

1. E: cepillado y el r a s p d o del queso favorecen la formación de una corteza seca, ya quc la caseína se endurece en la superficie. 2. Elrecubrimiento del quesosedestinaaprotegerlacorteza cuando ya está formada; también puede impedir su formación si se aplica prematuramente. El queso se recubre de aceite de linaza, cera, parafina o materia plástica. j. En ciertas fabrica,ciones locales se utilizan otros medios, como recubrimiento con cenizas de madera, orujo de uva, hojas de vegetales, etc.

4. La maduración“sumergida”seha ensayado en Alemania. El queso madura en una solución salada y no se forma corteza.

XXI. - AROMA Y SABOR DE LOS QUESOS A)

Los componentes

Son muy difíciles de distinguir, ya que están equilibrados en una mezcla que no ha sido posible reproducir artificialmente, en ningún tipo de queso madurado. No se ha conseguido aislar ni identificar un “componente clave” (como el diacetilo de la mantequilla.) o un grupo de sustancias que posean el sabor típico de un queso. En el caso del Cheddar se han realizado experiencias muy intensas (destilación, extracción) sin ningún resulta.do positivo. Los métodos analíticos cromatográficos y electroforéticos han permitidoidentificarnumerosassustanciasen el quesomadurado. Los avances y el desarrollo de las nuevas técnicas de cromatografía en fase de vapor permitirán, sin duda, mej0ra.r nuestros conocimientos. Pero, como hemos mencionado en el capítulo I X , los métodos analíticos no sonsuficienteparaevaluarlaspropiedadessensoriales.

QUESOS

S27

La proteína es casi insípida, pero tiene tanta influencia como la materia grasa: las dos diluyen, suavizan y mezclan íntimamente los diversos sabores. Los productos finales de la proteolisis son sápidos. Las peptonas sonamargas,por lo que no deben ser demasiadoabundantes. Los aminoácidos librestienen ungranpapelacausadesus diversos sabores. Algunos tienen un sabor azucarado: glicocola, alanina, serina, etc., otros amargo: leucina, lisina, triptófano, etc. La tirosina es insípida,ylacistinatiene un curiososabora caucho; los diácidos (aspártico y glutámico) tienen un sabora caldo. En elCheddar,la partepreponderante del aromaparece estar constituidapor nueve aminoácidos. El sabor suave de los quesos tipo Holanda es probablemente debido a los aminoácidos leucina, prolina, ácido aspártico, etc. En los quesos Cheddar de sabor pronunciado, se encuentra en proporción relativamente elevada una amina aromática., la tiramina (procedentedelatirosina);sinembargo,estasustanciaesinsípida. La prolina es abundante en el Emmental y tiene sabor dulce. El amoníaco ejerce un cierto efecto sobre el sabor, sobre todo en los quesosdecorteza lavada. Antes, los quesos amargosypicantes estaban más extendidos que ahora. El hidrógeno sulfurado (H2S), siempre presente como indicios, se considera como un componente del aroma. Los productosdela degradación delalactosa:ácidos volátiles (acético,propiónico,butírico,etc.),cetonas(diacetilo),ésteres,etc., son sápidos y odorantes. El ácido láctico da un sabor refrescante P los quesos frescos. Los productos de la degradación de la materia grasa tienen gran influencia en el aroma. Son suficientes pequeña:; cantidades de cada uno de los ácidos butírico, caproico, caprílico y cáprico para dar al queso un sabor pronunciado. El sabor picante del Roquefort se debe, por una parte, a los ácidos grasos volátiles (de C:, a Cia) y por otra, a las metilcetonas. El propionato de calcio formado en los quesos de pasta cocida y de “ojos” (tipo Gruykre) da un sabor suave a estos quesos; junto con laprolina,seleconsidera como unimportanteelemento del aroma. B ) Importancia práctica de

los estudios sobre el aroma

Se refieren,sobretodo,a los quesos de :leche pasterizada en los que el saborseencuentra“apagado”. La deficiencia aromática parece difícil de superar; puede resultar de la falta de ciertas enzimas o de una desnaturalizacióntérmica.Sehademostradoque el queso de leche pasterizada tiene una composicitjn química diferente de la del queso de leche cruda; este último tiene siempre más aminoácidos libres ( a igualdad de edad), y las proporciones son diferentes de las que se encuentran en los quesos de leche pasterizada. La adición de enzimas de diversos orígenes al queso y a la leche ha dado resultados irregulares en el caso del Cheddar y de los quesos azules. Frecuentementeseproducensaboresamargos o rancios.

528


Para obtener el sabor picante propio de algunos quesos italianos, como el Provolone, se utilizan en los Estados Unidos preparaciones enzimáticasque contienen cuajo y lipasa (extraídos de la glándula. tiroides de los rumiantes), que reemplazan al cuajo italiano en pasta, que por sí mismo es rico en lipasas. Este cuajo se obtiene raspando los cuajares“llenos”, de animales lactantes y adultos; los americanos no lo utilizan en razón de su alto contenido microbiano. Lafabrica.ción de quesos con leche pasterizada se orienta hacia productos con un sabor de intensidad media y regular, diferentes del de los productos obtenidos con la leche cruda, pero que apetecen a una amplia clientela. Los estudios sobre el aroma del queso podrían tambikn explicar las diferencias estacionales de la calidad. Hemos dejado dicho que algunos quesos son mejores en otoño que en otras estaciones. En los Estados Unidos, el “queso de Junio” tiene un aroma superior y se vende más caro. Las causas de estas variaciones de calidad son poco conocidas.

XXII. - METODOSMODERNOS EN QUESERIA A)

Objetivos

Los métodosqueserosmodernos

tiene unatriple

finalidad:

- Reducción de la mano de obra, que es un factor importante del precio de coste, en las queserías industriales clásicas. - Regulación de lasfabricaciones y consiguiente obtención de un producto más uniforme. - Mejora de la calidad higiénica por reducción de las posibilidades de contaminación. La mecanización empezó a nivel del tratamiento de la cuajada separada del lactosuero,esdecir, en laúltimaetapa de la fabricación del queso nomadurado, con máquinas cortadoras, agitadoras y moldeadoras. Progresivamente se fue ascendiendo en la mecanización hasta llegar a la materia prima, es decir, la leche. Sin embargo, no se han resuelto aún todos los problemasqueplantealafabricaciónencontinuo, desde que llega l a leche alaqueseríahasta la maduración del queso, con la evacuación o desplazamientoregular de las materias a una velocidad constante, desde el principio al fin dela ca.dena.La leche, fría o caliente, debealmacenarsesiempre con el cuajo adicionado, durante un tiempo más o menos largo. En los másrecientesprocedimientos, este tiempodeespera de la masa líquida se ha reducido. La causa de discontinuidades el desarrollo de la reacción primaria, que permite la coagulación. Es de suponer que incluso la adición del cuajopodráintegrarse enel procesoen los métodos modernos, realizándola en continuo sobre la leche en movimiento, junto con los aditivos coadyuvantes: fermentos,cloruro

QUESOS

529

decal,etc. Este perfeccionamientotieneimportanciacuando es posible escalonar a lo largo de la jornada de tra.bajo las recepciones de leche en la fábrica. La recogida en depósitos refrigerados permite resolver este problema.

Figura 69. - Mecanizacidn eM qtlesería de pasras blandas (Sistema CCJRBLIK)

B ) Mecanización Tras la propagación de la cuba holandesa (cuba horizontal muy alargada,provistadeunsistemadeagitaciónycortede velocidad variable),aparecieron los "Kasefertiger", o cubasverticalescilíndricasde origen alemán, con un orificio en su parte inferior especialmenteconcebido para el vaciado encontinuo de la cuajadaen los moldes, que se agrupan en una placa de distribución (molde múltiple). En principio son polivalentes, adaptándose a la fabricación de quesos de cuajada cortada muy diferentes. La aplicacióndela mecanización con la simplificación delas técnicas tradicionales de cuajado, rotura de la cuajada y colocación en molde, se ha extendido a la mayor parte de las fabricaciones queseras,aun alasmás difíciles, como sonlas depastas cocidas. En primerlugar destacala utilización de moldes-tamicesdeaceroinoxidable, que eliminan la tela y la laboriosa operación del prensado. Las prensas neumáticas con programadores hacen posible un desuerad0 regular sin volteos (sistema GU~RIN-FILLOL).

530


Unanueva técnica mecanizada de fabricación de pastas blandas se representa en la figura 69, donde se muestra una sala de fabricación en una fábrica con el sistema CORBLIN. El cuajado se hace en cubastipocuna de 600 1, en las que sehacenseparacionesantes devaciarlacuajada ya dividida en los moldesmúltiples. La fabricación del Camembert exige una mano de obra abundante que realiza un trabajo penoso; con el fin de mecanizarlo es necesario cortar la cuajada para permitir el moldeo en serie, como para el Carré de 1’Est. C)

Fabricaciónrápidade

quesos sin corteza

La llamada fabricación “continua” del Cheddar se ha extendido en los paísesanglosajones. En el procedimientoamericano,lacuajada cortada en la cuba se bombea a través de un tambor perforado giratorio, donde se elimina la mitad del suero; la cuajada que sobrenadaen el suerose sala en unacuba y sebombeadirectamente sobre moldes especiales. Tras el prensado, el queso se parafina y envuelve; seobtieneasíunquesosincorteza. La acidificación dela cuajada en bloque(correspondientealafase análoga del Cantal) se suprime en esta fabricación. En América sefabricatambiénelquesotipoGruyeresincorteza. La cuajada se distribuye en grandes moldes formados por placas móviles y se corta en trozos de 80 kg. Estos trozos o panes se salan en salmuera,sesecanparaendurecerlasuperficie, y serecubren herméticamente con parafina. La maduración comienza atemperatura elevada (240) con la formación de “ojos”. El queso se vende al cabode un mes, o bien se conservaa loo para mejorar su aroma. Este procedimiento ha provocado una revolución técnica en los Estados Unidos (procedimientoStine). Es probableque en unfuturo próximo desaparezca de este país la fabricación clásica con calderas y moldeo. D ) Separadores centrífugos de la cuajada

Una técnica revolucionaria es la de la centrifugación de la cuajada que permite laseparacióncontinua del Iactosueroen un tipo especial de centrífugas. Este método no es conveniente para las pastas frescaslácticas,obtenidas poruna coagulación muy lenta (16 a 20 horas). La cuajadapuedetransformarseenunamasafluida homogénea que se bombea al separador, tras haber atravesado un tamiz. Las figuras 70 y 71 muestran el separador del sistema WESTFALIA. La separación de la cuajada y del suero tiene lugar instantáneamente en el bol. La cuajada se elimina por cuatro bocas intercambiables (generalmente de un diámetro de 0,s a 0,6 mm) situadas en torno al bol, y choca contra una pared vertical cilíndrica para caer en un receptáculo anular en torno a la armazón de la máquina. Unas paletas fijas a una polea acanalada que gira lentamente en torno al

53 1

QUESOS

bastidor empuja la cuajada hacia la abertura del fondo del receptáculo a.nular, de donde cae por una gotera al embudo. Una bomba especial aspira la cuajada de este embudo y la hace pasar por un refrigerante yendo luego a una empaquetadora o hacia un depósito para mezclarse con la crema (fig. 71).

Figura 70.

- Separador

(Puede verse en la parte de abajo, cuajadatrassuseparación.)

de cuajada SH-117007

a la derecha, l a abertura de salida

de In

(Cliche WESTFALIA)

La construcción del bol separador de cuajad.as, llamado “bol para cuajada” corresponde a l de un bol normal para. la limpieza de leche. Los platillos tienen canales de elevación exteriores, l a leche descremada adicionada de cuajo circula, por lo tanto, entre los platillos, del exterioralinterior. La particularidad del bol para cuajada es la forma de su cámara de Iodos. El espacio interior d a bol tiene la forma de dos troncos de cono cuyas bases se encuentran una frente a otra. Las materias sólidas separada.s resbalan hacia el exterior por la periferia, donde se encuentran las bocas. Entre las cuatro bocas laacumulaciónde la cuajadaforma po’r sí misma una gotera.

532


2

1

Figura 71.

7

- Esquetnu

10

11

13

15

18

d c fabricacich? er? contimro d e

1. Dep6sito de coagulacidn con agitador. 2 a 6. Conducción hacia el separador, a travks de un tamiz tubular. 7 . Separador cuajada. de 8.de Entr-ada agua 9. Salida del suero.

20

23

CllUiUdU

Erusu

10 a 12. Transporte de

24

O deSrlUtUda

l a cuajada al

refrigerante 13 a 15. Refrigerantede 16 a 23, Fabricacihnde

cuajada. cuajada grasa con un mezclador continuo y bomba dosificadora. 24. Cuba de cuajada desnatada.

(Cliche

WESTFALI.4)

XXIII. - PRODUCCION CONTINUA DE LA CUAJADA En los métodos siguientes, l a mecanización y la continuidad han vuelto, en cierto modo, a la fuente de origen.Lacoagu!ación no se produceenunacuba, sino en un aparato especial en forma de columna (“coagulador”), que es la parte más original de1 conjunto. Sin embargo, se conserva la cuba para la maduración y adición del cuajo a la leche. A ) Cuajadas ácidas

Las cuajadas de tipo ácido, obtenidas con muypoco o nadade cuajo, tienen una gran importancia económica en algunos paises donde se fabrican quesos como el “Cottage” y “Mozarella”. Los estudios emprendidosa partir de 1954 en l a Universidad de Wisconsin, con el fin de poner en marcha un procedimiento de cuajada en continuo, hanpuesto de manifiestolasventajasde dos nuevas tkcnicas:

- El tratamiento de la leche abajatemperatura y Iacoagulación por recalentamiento. - Lacoagulación de leches con elevado contenidode extracto seco. Elprocedimiento se adapta a la produccióndecuajada descremada y a lacoa,gulación ácida. La leche tratada contiene de 16 a 20 oio deextracto seco desengrasado(concentración 2/1); se enfría a 5-70 y se acidifica por adición de ácido concentrado. Son diversos los ácidos orgánicos (láctico, cítrico), o minerales, que dan una cuajada conveniente. En el procedimientofinal se ha elegido el ácido clorhídricopor ser el mks barato. Elpunto m& importanteesla

QUESOS

533

regulación precisa del pH entre 4 5 y 4,7.Comoya se ha explicado, la leche ácida no flocula a esta temperatura y se la puede agitar y bombear. La leche fría ácida se conduce a la base del "coagulador" aparatotubular vertical con cámaradecalentamiento;cuandola leche sale, se encuentra ya cuajada y su temperatura es de 37"; se cortamedianteuna cuchilla rotativa y se trataenformacontinua para lavarla, deshidratarla y enriquecerla con crema, y eventualmente aromatizarla con un destiladodecultivo. B ) Cuajada <
El procedimiento Nizo (Holanda) se describió en 1962, y permite fabricar el queso Edam; la fase continua va desde la leche adicionada con el cuajo hasta el moldeo. El cuajo se añade a 20 durante por lo menos 5 horas; tiempo muy superior al que se necesita para que tenga lugar la reacción primaria a esta temperatura, y que corresponde al preciso para una maduración. La leche conel cuajo y fría pasaa un cambiadordeplacas, dondesecalienta a unos 300; la regulacióndela temperatura es muy importante,hasta el puntoque influyenvariaciones de l/lO'. Este recalentamiento debe ser muy breve, ya que el tiempo de coagulación a esta temperatura esdelordende 25 a 100 segundos. La leche llega a continuación a la parte baja de la sección de coagulación como en el anterior procedimiento, y luego .se corta la cuajada. La separación del suero tiene lugar en un cilindro rotativo inclinado; finalmente se lava la cuajada en una columna especial y se introduce en los moldes. C) Cuajadagalcuajo,,apartirdelecheconcentrada

El procedimiento Stenne-Hutin presenta ventajas en relación con el anterior. El aparato es más simple y menos voluminoso, no tiene cambiador, y pueden fabricarse diferentes tipos de queso. La originalidad del procedimiento reside principalmente en una cuajada muy rápida de l a leche entera concentrada a 1/3 de su volumen y en la formaderecalentamientopormediodeaguacaliente,sinturbulencia,en torno ala entrada de leche. La leche descremada adicionada de cuajo coagula casi instantáneamente en la parte superior del coagulador. La figura 72 esquematiza el funcionamiento de una máquinatipo SH-13, adaptada en este casoa la fabricación de pastas prensadas (el aparato está patentado por la Sociedad S.E.F.F.A.C.). Las operaciones preliminares son las siguientes: 1. Normalización delamateriagrasadela Leche, cuyo pH es 6,65. 2. Pasterización a 78" durante 2minutos. 3. Concentraci6n hasta 36 % de EST; el pH desciende a 6,40. 4. Maduración de la leche concentrada a la temperatura de 130; la duración es variable según la proporción y actividad del fermento

534

CIENCIA DE LA LECHE

1

I

Leche Concentrada (EST = 36%) adicionada de cuajo a EO0

r

7

" " "

o

a 41'

o

:1I

Seccibn de cuajado

2 minutos l

Figura 72.

Cuajada

c

7

Agua de lavado del

grano del suero calentado coccion por

.-

Sección de escurrido y lavado de la cuajada

2 minLlt0S b3.

- Esquema d e funcionamiento de la máquina SH-I3 para la fabricación de los quesos en continuo

láctico, y según el tipo de queso. El punto más importante es alcanzar el valor fijado de pH con un error de & 0,05 unidades (para las pastas prensadas alrededor de 6,20). La leche concentrada a 1/3 permanece lo bastante fluida parapermitirtodaslas mezclas y una buena maduración,

5, Enfriamiento a 80 y adicióndecuajo;ladosis calculasegún el extractoseco;la d u r a c i h es de

de éste se 30 a 45 minutos.

6. Bombeo al coagulador.

En el apartado XI11 hemosseñaladolasparticularidadesdela coagulación de l a leche concentrada y delalecheenriquecida con

QUESOS

535

fosfocaseinato. Enlapráctica,lasventajasdeutilizarenquesería leches con alto contenido de extracto seco, son las siguientes: a) Fabricaciónacelerada;enlamáquina SH-13, el tiempode permanencia es de 4 a 5 minutos; de la adición del cuajo al moldeo transcurren 35 a 50 minutos.

b ) Obtención de una cuajada consistente, clue madura bien (la maduración es más rápida que con el método clá.sicoy la pasta es de mejor calidad). c ) Mejora del rendimiento,delordendel 10 al 13 % (calculado en extractoseco).Estamejoranosedebeaunamayorretención de las proteínas solubles, sino a la calidad de la cuajada obtenida, queforma pocos "polvos". También seha com.probado cuandose reconstituyelalecheconcentradaantesdeañadir el cuajo,para tratarla luego en la forma habitual (según A. CA:UUS y col.).

Muchos e interesantes son aún los estudios científicos que quedan por hacer sobre la coagulación a baja temperatura de la leche con alto contenido de extracto seco. Experiencias recientes (trabajos de P. STENNE) handadoimportantesresultados; el coágulo que se forma a 80 en la leche con el 36 % de EST, tras la acción del cuajo es tixotropo y la sineresis parece estar b1oquead.a. Este coágulo es muy compacto (un recipiente con 10 kg delechepuedelevantarse asiendo el agitadorintroducidoenlamasa):perosiseagitase obtienedenuevounproductofluido, un pocomás viscoso que en su origen. Abandonando la masa a sí misma, se vuelve a formar el coágulo compacto y así sucesivamente.

XXIV.

- ELPROBLEMADE

LA CORTEZA.ENVOLTURAPREVIA (PRE-EMBALAJE)

La corteza del quesotieneimportanciadesdedospuntosde vistadiferentes:

1. Elaspectoexterior del quesointervieneen su especificación y normalización; también influye en la decisión del comprador consumidor. Hasta hace pocos años, en el comercio tradicional, se presentaban los quesos enteros, o en trozos grandes, y se cortaban en presenciadelcomprador.Enmuchoslugarestodavíaseconserva estesistema. 2.

La cortezatienevariasfunciones:

- es muy importante en la maduración de ciertos quesos, pero noentodos; - constituye una estructura que protege y sostiene la masa; - es una superficie de intercambio que limita el paso del vapor de agua y, eventualmente, de los gases de fermentación.

536


Perolacortezatienetambiénun inconveniente; constituye un desperdicio ya sea al hacer la venta en el comercio o en el domicilio del consumidor.Sinembargo, debe indicarseque los buenos conocedores de queso comen la corteza de la mayor parte de lasvariedades. En lo que se refiere a los quesos de pequeño formato, con corteza recubiertade mohos o de unacapa viscosa formadapor las bacterias y levaduras,no existen problemasa nivel defabricación, ya quelacortezaesindispensable.Para la distribución lógicamente sólo pueden cortarse los más voluminosos (Brie) y empaquetar los trozos, pero no eliminar la corteza. Encuanto a los quesos de pastaprensada o de pa,sta cocida, la evolución de lastécnicasindustrialestiende a la fabricación de cubos o paralepípedos de quesosincorteza; el papel físico de ésta se sustituye por un envoltorio conveniente. La evolución de 10s métodosde comercialización (presentaciónatrayente en pequeñas unidades,en los almacenes deautoservicio)tiendeigualmenteala fabricación de quesoscompletamente homogéneos, y por lo tanto sin corteza, y fáciles de cortar. Algunos a.utores consideran que el queso sin corteza es un nuevo tipo de queso,que no puedeidentificarse con los tipos clásicos de quesos descortezados por las necesidades del comercio. En el plan industrial, setiendealafabricación de quesos con poca corteza o sin ella. Se busca sustituir los viejos métodos (recubrimiento con cera, parafina, etc.), aplicando a algunos tipos de quesos, como el Edam y elGouda holandeses, los nuevos métodos que utilizan materias plásticas. Sebuscaigualmenteaplicar el pre-embalaje a otros tipos de queso con corteza seca y pastadura, especialmente el Emmental, en razón del interésque el procedimiento presenta en la práctica:control de la maduración, protección de la corteza,reducción de las manipulaciones enlas cavas y reducción de pérdidaspor desecación. De estaforma pueden obtenersetambién los quesoscompletamente exentos decorteza. Se disponede dos tkcnicas: 1. Aplicación de una emulsión sobre la superficie del queso, después del secado, formandouna pelícu!a adherente.Engeneral, la emulsión contiene aceta.to de polivinilo con un poco de alcohol polivinílico y coadyuvantes: plastificante,agentepreservadorantimoho (ácido sórbico,ácido benzoico), colorante, etc. Los resultados son buenos en cavas húmedas. En los países escandinavos, donde se maduran los quesos en cavas secas, han podido apreciarse defectos. 2. Envolturaenhojas delgadas; se empleanprincipalmente las compuestas por un copolímero polivinilo-polivinilideno (tipo Saran). Se puedenempleartambién “láminas”formadaspor varias capas, una de las cuales, la que está en contacto con el queso, es de polietileno. Este procedimiento es preferible al precedente para la producción de quesos sincorteza.Permiteigualmentelapreparación de quesos de corteza con mohos y su conservación en frío ( l o ) en buenas condiciones.

QUESOS

537

XXV. - QUESOS FUNDIDOS Seproducenindustrialmenteporfundido de diversostiposde queso y otros productos lácteos (leche en polvo, crema, mantequilla, caseína y suero en polvo) con sales emulgentes. Pueden contener substancias aromatizantes, jamón y otros productos.. En general,sefunden los quesosque tien.en dificultades para su comercialización. Casi siempre se trata de quesos de pasta dura; 13s depastablandanodantan buenosresultados a causade l a riqueza en bacterias y mohos de la pasta del queso, y también a la debilidad de su a.roma, que desaparece en parte en el curso del calentamiento. Los quesosderecientefabricacióndeben mezclarse conquesos viejos, pues solos funden mal y dan un sabor raro. Desde el punto de vista económico esinteresanteutilizar en estetipodefabricaciones subproductos en la proporción conveniente, tales como leche en polvo descremada y lactosuero, aunque tienen el inconveniente de aportar lactosa, que puede servir de alimento a las bacterias de contaminación. La fusión se hace en recipientes calentados al vapor y se afiaden sales alcalinas de ácidos débiles, en la proporción de 2 a 3 %. Antes se empleaban tartratos y citratos, pero actualmente los más utilizados son los polifosfatos. El envasadosehace por mediodemáquinasautomáticas, en papel de aluminio recubierto de un barniz inerte o en botes metálicos. La presentación más frecuente es la de porciones, pero también se presentan en forma de quesos de pasta prensada. El punto delica.do es lafijación del pHdelapastaylatemperatura de fusión. El pH tiene una gran influencia sobre la textura; a un pH bajo, hacia 5 , la pasta es dura y frágil, por lo que se corre ei riesgode quedurante el calentamientosesepare l a grasaque sobrenada, pero la conservación del queso fundido será mejor. A un pH demasiado elevado, hacia 6, la pasta es blandal, untuosa y fácil de extender pero existe el peligro de deterioro por acción de las bacterias butíricas que producen gas. En los quesos para untar se regula el pH entre 5,6 y 5,8. La temperatura está muy llejos de alcanzar la deesterilización; no puedenrebasarselos 90a si.n riesgodemodificaciones físicas del producto,quenodebeconsiderarsecomouna verdaderaconserva.Sinembargo,laventajaprincipal del queso fundidoes su larga conservación mayor que ladelquesodel que procede, y también su más fácil distribución.

CAPITULO X X I I

PRODUCTOS DIVERSOS I. - Leches fermentadas en general. 11. - Principaleslechesfermentadas(Yogur,Kefir,Ymer,etc.). 111. - Leches concentradas y desecadas. IV. - Leches concentradas. Estabilización con polifosfatos. V. - Leches en polvo. VI. - La caseína. VII. - El lactosuero. VIII. - Utilizacidnde los subproductos de la industrialáctea.

I. - LECHES FERMENTADAS EN GENERAL A ) Propiedades

La fermentación acidificante constituye la primera forma de conservación de la leche. Se trata de una protección de duración limitada, debida a un valor de pH bajo; sin embargo, no se opone a la invasión por mohos. Las leches fermentadas son productos derivados de la leche, de menor importancia que los anteriormente estudiados, tanto desde el punto de vista técnico como económico, pero son los más antiguos: tienen la misma historia que el pan y el vino. l?arece que todos los pueblos han conocido desde su origen las fermentaciones alcohólicas y lácteas. Como resultado de una evolución lenta, se ha 1lega.do a los quesos actuales, siendo las cuajadas ácidas productos de transición. Antes de los trabajos de METCHNIKOV (bacteriólogo de origen ruso que desarrolló su mayor actividad en el 1nstitut.o Pasteur de París), estosproductos no presentaban el menorinterés.Hacia 1900, este sabiopusodemanifiestolaspropiedadeshigiénicas y terapéuticas delaslechesfermentadasácidas;aunqueposteriormentesus con-

540


clusiones se desvalorizaron algo, la rehabilitacibn de estos productos procede de aquellafecha, lo mismoque su lanzamientoindustrial. Conocemos lasprincipales especies que constituyen la microfloradeestas leches fermentadas,quepertenecen a los grupos siguientes: 1. Lactobacilos,principalmentelas especies que producenmucho ácido láctico a una temperatura relativamente alta (37 a 470); se encuentrantambiénlactobacilos mesófilos poco acidificantes, cuya temperatura óptima se sitúa hacia los 30”. 2. Estreptococoslácticostermófilos o mesófilos,productores de menos cantidad de ácido que los anteriores, pero que originan un aromacaracterístico. 3. Levadurasde la lactosa,queproducen gas carbónico y POCO alcohol. No seencuentranmásque en algunosproductos poco difundidos. Las especies microbianas utilizadas en la práctica no se implantan normalmente en el intestino. La mejora del contenido del tubo digestivo porel consumode leche fermentadas,seatribuyesobre todo a las cualidades antisépticas intestinales del ácido láctico y de la lactosa ingerida. El uso de las leches fermentadas se preconiza para facilitarlaresiembra del tubo digestivo cuando se ha destruido la flora intestinal por un tratamiento con antibióticos. El interés higiénico y dietético de estos productos es importante; sin embargo, hoy endíasedudaquelas leches fermentadasseanuna panacea para conservar la salud y retrasar el envejecimiento. Sabemos que una especie, el Lb. acidophilus, puede multiplicarse en el intestino de los lactantes. Este germen se utiliza para la preparación de la “leche acidófila” en América; provoca una fermentación Iáctica menos pura que losgérmenescitados y el sabor de la leche fermentada es menos agradable. No se utilizaenEuropa. B ) Problemasplanteados por lafabricaciónde

leches fermen-

tadas

Las leches fermentadas conocen cada vez más éxitos; su calidad se va mejorando y aparecen formas nuevas que crean más clientela. Existen fábricas especializadas en su producción gue utilizan materialmodernoquepermiteobtenerunacalidad muy regularen lo que se refiere a la textura y sabor, y una calidad bacteriológica asimismo excelente. Los problemasqueplantealafabricacióndeestosproductos sonmás difíciles que los quesurgen en unasimplefermentación Iáctica: 1. Control dela microflora: - Eliminación de toda posibilidad de contaminación por microorganismos extraños a lo largo de la fermentación; utilización de una leche de buena calidad bacteriológica y cuidadosamente pasterizada.

PRODUCTOS DIVERSOS

541

- Mantenimiento del equilibrio de los componentes de la microfloraútil.Engeneral,lafermentación es el resultadode la acción de dos especies por lo menos; se cultivan por s e p r a d o en el laboratorioyse mezclan solamentea nivel delfermentodestinadoa la fabricación.Tras una largaserie de resiembra:; llega apredominar una de las dos especies, desapareciendo progresivamente la otra. 2. Control de latemperatura: - La temperatura alcanzada en el curso de la pasterización preliminar tiene una gran importancia en un aspecto diferente al de la higiene; se precisa un calentamiento a más de 80" para modificar las propiedades de la leche, de tal forma que la exudación de suero se retrase lo más posible. La pasterización baja (63"/30 minutos) no es conveniente. - La temperatura de cultivo debe ser perfectamente estable. - La temperatura de enfriamientoy de almacenamiento debe ser bastante baja; alrededor de los 5 O el coágulo se :mantiene homogéneo durante largo tiempo. 3. Control de la acidez: - Contrariamentea lo quecomúnmentesecree,una acidez elevada da una cuajada de mejor consistencia y de más prolongada estabilidadqueuna acidez baja.Porencimade los 70" Dornic, el suero exuda mucho más lentamente que a 60° D, y Ia cuajada es más viscosa.

11. - PRINCIPALES LECHES FERMENTADAS A ) Lechesfermentadas en tarros -yogur

En general, solamente se fabrica a escala industrial un tipo de lechefermentada.; ha conservadoelnombre de unproductodela Europa suboriental, es el yogur o yoghourt búlgaro, a pesar de que entre ambos existen diferencias en varios aspectos. El yogur original sehace con lechede vaca concentradaporlargocalentamiento a fuego directo,esespesoyconservaunsaborempireumático;también puede elaborarse con leche de oveja o de búfala. El yogur industrialse hacecon lechedevaca,engeneral muy descremada y a veces enriquecidaenextractoseco por adiciónde lecheen polvo, enunaproporciónalrededor del 2 %. Sesometea una intensa pasterización a 850 durante 30 a 60 segundos. La siembra se realiza por adición del 2 al 5 Yo de un fermento láctico que contenga en igual proporción Lb. bulgaricus o Lb. helveticus y St. therrnofilus, yla mezcla se distribuyeen los recipientes, que se llevan a laestufaa 450; tras 2 a 5 horas la leche secuaja; los tarros se enfríanentoncesrápidamente.Segúnla temperaturade incubación puede obtenerse el predominio de una especie u otra; de esta forma es posible conseguir un producto más o menos ácido y más o menos aromático. La duración de la incubacióntienetambiéninfluencia;

542


los estreptococos se desarrollan más rápidamente que los lactobacilos, y este desarrollo está favorecido por una temperatura no muy elevada. La aromatización y la coloración del yogur con extracto de frutas, confituras o aromas natura.les ha hecho aumentar el número de consumidores. B ) Lechesfermentadas en masa La fermentaciónse hace en depósitos; tras la coagulación, se agitalacuajadahasta consistencia cremosa, pararepartirla luego entarros o botellas.Estemétododeelaboraciónesmás fácil que el anterior, pero es necesario que la cuajada se encuentre en condiciones físicas favora,bles con el fin deque el sueronosesepare durante el tiempo normal de la comercialización. Se conocen dos de las condiciones esenciales: un precalentamiento a más de 80° y una acidez superior a 750 D. La tercera condición esque laagita.ción final, que da la consistencia cremosa, debe hacerse en frío, por debaj o de los ]@J. Elalmacenamientohacia los 5 O permiteconservar l a cuajada homogénea durante unos tres días. De esta forma se prepara la “crema de yogur” y el llamado “Cultured buttermilk”. Este último producto es muy popular en América; el cultivo se hace a 2 2 O ; actualmentenose utiliza para su elaboración el “suero de mantequilla” o “babeurre”, sino leche descremada; el precio de este producto es inferior al yogur. C)

Kefir

Es el tipo de leches agrias y espumosas, ligeramente alcohólicas. Las especies queintervienen en estapreparaciónforman zoogleas; el fermento está aprisionado en el mucílago producido por el estreptococo láctico. La fermentación tiene lugar a unos 200; después de 24 horas se separan los granosde kefir mediantetamizado; la leche a6n no cuajada se pone en recipientes cerrados y la fermentación continúa. Nota. - La palabra kefir es de origen caucasiano, y suele escribirse con diferentes ortografías. La forma anglosajona que utilizamos es mucho más difundida que las formas helenizantes (Kephir, Kefyr) todavía utilizadas en algunos países de Europa. D)

Lechesconcentradasfermentadas

Parece que tienen su origen, por Io menos en su forma comercial, en los países escandinavos y tienen nombres variados: Ymer, Tykmaelk, Laktofil Se obtienen por fermentación en masa de leche concentrada con el 15 % de extracto seco total y 4 o h de materia grasa. El producto coagulado se homogeneiza antes de envasarlo en recipientes de cartón 0 tarros de vidrio. La consistencia del productoes muy untuosa y suave; la acidez aparece difuminada.

543

PRODUCTOS DIVERSOS

Esta.s leches concentradas fermentadas tienen un sabor muy agradablecuandoseconsumen en frío;gustana los consumidoresque aprecian una acidez menos intensa que en el yogur ordinario.

Observaciones.-Unanueva forma de leche cuajada(sinfermentaciónláctica)seestáextendiendoenalgunospaíses.Resulta de la coagulación por el cuajo de leche pasterizada a la que se ha añadidounasubstanciaaromática,comola v.ainilla o el cacao. Se obtiene de esta manera una cuajada suave. Es.ta fabricación plantea un problema bacteriológico, la cuajada no tiene ninguna protección natural y es necesario reducir el desarrollo de bacterias productoras de gas introducidas en el curso de las manipulaciones que siguen a la pasterización.

111. - LECHES CONCENTRADAS Y IDESECADAS La concentración y desecación son procedimientos relativamente recientes y permiten una conservación prolongada de todos los componentes de la leche en una forma reducida. Algunos de estos productostienenutilizaciones especiales, perosu mayorinterésreside en poderguardar produccionesexcedentesde leche deunaestación a otra. La leche en polvo es la más interesante económicamente; evita el transporte de grandes cantidades de agua y puede almacenarse en recipientes de gran volumen. Estos productos pueden obtenerse a partir de leche entera o descremada. El cuadro 84 detalla su composición media. CUADRO 84

Composición de las leches concentradas (Promedios por 100 a)

I

-"!-

87,5 3,5

26,O

3,3

9,O

4,9 0,8

12,o 2,O 41,O

9,O

(1.) E. S. D. de la leche.

Leche en polvo

trada

ente(conden- ra sada) Agua ..................... Materias grasas ... Materiasnitrogenadas .................... Lactosa ............... Materiasminerales Sacarosa .............. Extracto secodesengrasado .........

desecadas

Leche concentrada

Leche

concenLeche

y

9,O

23,O (1)

66,O 10,o

,

I

descreentera mada 68,5 0,s

12,O 13,O 16,O 2,O 9,O

I

24,O 31,O

3,O

T

I

i 26,O

j

27,O

37,O 1 6,O

70,O

1

I

descremada 5,O

1,5 34,O 50,O

8,O 93,5

I

544

CIEXCI.4 DE LA L E C H E

La fabricación se basa en un principio muy simple: la extracción del agua de l a leche, por el empleo del calor solo o combinado con el vacío. A pesar de ello, los problemas que plantea son importantes. I . Problemas fisicoquímicos; especialmente: - modificaciones del estado coloidal, espesamiento, gelifica.ción y floculación, que se observan en las leches concentradas; - reducción de la solubilidad de las leches en polvo. 2. Problemas químicos; oxidación de la materia grasa, ca.mbio de sabor, formacióndesabor a cocido, etcétera.

3. Problemas bioquímicos; referentes a la acción de las enzimas, especialmente de las lipa.sas, su destrucción y su eventual reactivación. 4. Problemas microbiológicos; referidossobretodoa las bacterias que pueden estar presentesen las leches concentradas y alas toxinas que pueden persistir en la leche en polvo.

5. Problemasnutricionales; disminucicjndel valor alimenticio, cuestión que se discutirá en el capítulo siguiente. Varios de estosproblemasnotienenaún solución satisfactoria. Suimportanciaestalquepuedeninfluirdeunamanera decisiva sobre la industria láctea. Por ejemplo, la dificultad de obtención de leches concentradasazucaradasestables,sindefectosmicrobianos V con un excelente sabor, ha sido la causa de la baja de este tipo de fabricaciónen EE. UU. (solamente el 1 ?h de la leche producidase transforma en leche concentrada azucarada en botes). Quedael problema tkcnico mayor: la evaporación del agua, que solamenteesbozaremos. La operación que dominaactualmente la tecnología lechera moderna es la concentración. Evidentanente, que interesa a la fabricación de las leches concentradas, pero también a la de leches en polvo. La concentración de los sueros de quesería toma cada vez mayorimportancia. La fabricacióndequesosa partir de leche concentrada se está experimentando y se prevCn otras aplicaciones. El procedimiento más utilizado para la Concentración es la evaporación al vacío en grandes aparatos de “múltiple efecto“. La leche se calienta a una temperatura bastante baja, en general hacia los SOo, con un vacío de 74 cm de mercurio. Es necesario extraer alrededor del 72 % del agua de la leche, lo que corresponde a una reducción devolumende 2,711 paraproducir l a leche concentradaordinaria, con 34 ‘Yo de extracto seco.

IV. - LECHES CONCENTRADAS. ESTABILIZACION CON POLIFOSFATOS Se fabrican dos tipos de Ieche concentrada: 1. Leche concentradaordinaria(lecheevaporada),obtenida a partir de leche entera,; sustituye a la leche entera en el consumo do-

PRODUCTOS DIVERSOS

545

méstico y se la encuentra a diferentes concentraciones, sobre todo a 1/2 y a l j 3 de su volumen.

2. La leche concentrada con azúcar (leche condensada) utilizada principalmente para la alimentación infantil, se obtiene a partir de la leche entera. La fabricación de leche concentrada descremada con azúcar para pastelería, es escasa. Estas fabricacionesnoserealizanmásqueenunpequeñonúmero degrandesfábricas; exigen unmaterialmuyespecial y complicado. La lechedebe ser deexcelentecalidadyseselecciona mediante varias pruebas, entre ellas laacidez (no debe rebasar los 1 8 O DI, prueba del alcohol, prueba de la ebullición en presencia de fosfato, etcétera. Por otra parte, debe unificarse desde el punto de vista de SU contenido en materia grasa y extracto seco; por ello se le añade crema o leche descremada. Antes delaconcentraciónsesometelalechea un tratamiento térmico rápido, a 1000 o más, que tiene una triple finalidad:

- destrucción de lamayoríade los micrc)bios(pasterización); - destruccióndelaslipasas (para lalecheconcentrada con azúcar); - efecto estabilizador. En el capítulo IX hemos estudiado las causas de la floculación delacaseínanativa.Elgranproblema de estaindustria es elde asegurarlaestabilidaddelproductoconcentrado. Debe temersela posibilidad de gelificación, sobre todo en la leche concentrada ordinaria de alto contenido en extracto seco, esterilizada por el método ultra-alta temperatura (140” durante algunos segundos). Estudios recientes han demostrado que una pequeña adici6n de polifosfato retrasa eficazmente la gelificación. No se trata aquí de una propiedad delionortofosfórico, ya quelaadicióndefosfatotiene un efecto contrario. El cuadro 85 recoge valoresinteresantesreferentes a la estabilidad de unalecheconcentradaa 36 % de ES, conservadaa diferentes temperaturas. La sal utilizada en estas experiencias es el tetrafosfato de sodio (llamado también “polifosfato cristalino”), que contienecomotérminomedio 4,8 átomosdefósforoporcadena. Cuanto más larga es la cadena, mayor es su eficacia; estos cuerpos no sonperfectamenteestables, y losquetienen una cadena cortase hidrolizan rápidamente en ácido fosf6rico. La lecheconcentradaazucaradapresentaproblemasespeciales. Este producto no se esteriliza por estar protegido por la fuerte proporción de azúcar que contiene, como en una confitura. Sin embargo, a veces alberga algunos microorganismos; dos casos deben tenerse en cuenta:

-

presencia de levaduras, que fermentan el azúcar produciendo gases que determinan un hinchamiento o bombeado de los botes metálicos en los que se envasa el producto;

546

CIENCIA DE LA LECHE

- presencia de estafilococos resistentes a la elevada presión osmótica del medio;algunosdeestosgérmenesson peligrosos, como hemos visto en el capítulo XXV, a causa de la formación de enterotoxinas. CUADRO 85 Estabilidad de la leche concentrada

Conservación

(1)

Viscosidad (centipoises)

r

Con

Temperatura I Duración (días)

Con

fosfato (2)

polifosfato (2)

O

15

20

15 16 17 18

40 100 180

20 40 100 180

14 15 18 24

20 40

16 14

100

33 79

180

Tiempo de conservación práctica, en días (3)

1

20” 30” 37” ~~~~

~

1

45

30 26

11 ~

I

1

16 13 10

I

~

~

~~

sup. a 180 d.

sup. a 180 d. 84

” ”

(1) Extracto secofinal, 36 %; esterilizaci~in,138”/15 seg.;llenado aséptico de botes. (2) Fosfato de sodio, 0,05 %, y tetrafosfato de de sodio, 0,05 Oh (contenido referente a la leche original). (3) Tiemponecesario para doblar la viscosidad.

La leche caliente se azucara mediante un jarabe esterilizado, con el 70 % de azúcar, que debe ser muy puro: se precisan unos 17 kg de sacarosapor 100 litros. Después delaconcentración,la leche concentrada azucarada se enfría bruscamente hasta 30” para obtener una cristalización muy rápidadelalactosa;atemperaturamásbaja e1 aumento de la viscosidad retardaría la cristalización. Se sabe que la cristalizaciór,lentade la solución saturadadelactosada gruesos cristales y una textura “arenosa”, que es preciso evitar (en la leche concentrada ordinaria, a 1/2 ó a 1/3, la lactosa no cristaliza).

547

PRODUCTOS DIVERSOS

V. - LECHES E N POLVO A)

Calidad

Las leches en polvo que‘se encuentran en el comercio son demuy diversas calidades. Los polvos que se producían antes no eranmuy utilizables para el consumohumano;pero durante estos últimosaños se hanrealizadograndesprogresosenlosmétodosdefabricación. La idea que priva es que la leche en polvo reconstituida debe tener las cualidadesdelalechepasterizada,cualquieraqueseanlascondiciones de conservación del polvo (tiempo, clima:). En el estado actual de los conocimientos técnicos, esta exigencia es muy difícil de satisfacer. Por otro lado, debe destacarse que algunas modificaciones que tienen lugar en el curso de los tratamientos, no s,on perjudiciales; por ejemplo, las que determinan una mejor digestibilidad para los niños y que se dan habitualmente en las leches en polvo de buena calidad. Sea lo que sea, las cualidades que se exigen a una buena leche en polvo son las siguientes: 1. Buenasolubilidadquepermitaobtenerf5cilmente ción homogénea, exenta de partículas macroscópicas.

una solu-

2. Un sabor agradable, lo queimplicalaausenciadedefectos muy comunes: sabor a cocido, a oxidado, a rancio, soso. 3. Valor nutritivo inalterado y calidad higiénica garantizada. Los microorganismos se destruyen durante la desecación; pero si la leche utilizada en la fabricación es de mala calidad, pueden persistir toxinas en el polvo, especialmente las estafilocócicas. El métododedesecacióntieneunainfluenciadeterminante sobre las propiedades de la leche en polvo. B ) Métodos ckisicos

Hoy dos métodos de fabricación que se la leche previamente concentrada:

apli.can generalmente a

1. Sobrecilindroscalientes(procedimiento HATMAKER yvariantes). La leche se extiende sobre dos cilindros calentados interiormente mediante vapor, y que giran en sentido inverso; la costra seca que se forma rápidamente se separa por medio de una cuchilla. El calentamiento es muy enérgico, y el producto obtenido presenta muy poca solubilidaden el agua;engeneralsereserva parala alimentación animal. La lecheutilizadapuede noser deprimeracalidad; si es muy ácida se neutraliza previamente con una base, casi siempre sosa.

2. Por pulverización de la leche en una corriente de aire caliente (procedimiento de la niebla, “Spray” o “atomización”). La lechesesometepreviamenteauntratamientodeultra-alta temperatura, (1300 durante algunos segundos) y luego se pulveriza en

548


el interior de una “torre” de secado mediante una corriente de aire a 1500. La calidad del polvo depende de la concentración de la leche. La leche natural da un polvo fino y muy ligero; la masa pulverulenta ocupa un gran volumen y retiene mucho aire,lo que aumenta el riesgo dealteraciónpor oxidación. Eldiámetroóptimodelaspartículas parece serdeunas 100 micras. La preconcentración de 1a leche es necesaria. La desecación es instantánea, de modo que el polvo obtenido es mássoluble en el aguaala temperatura ordinaria que el obtenido porelsistema de rodillos, Esta lechc en polvo se utiliza para l a alimentaciónhumana, ya seadirectamente o indirectamente en las galletas, chocolates, helados, yogur, etcétera.

C) Métodos nuevos a) Los métodos anteriores, que provocan una desecación rápida a alta temperatura, dan un polvo en el que la lactosa se encuentra en estado amorfo. Hemos visto en el capítti!o IV que las formcis cristalinas de la lactosa son inestables en el aire húmedo; su higroscopicidad es responsable de la modificacih del estado físico de !as proteínas, q.ue tiene comoconsecuencia unadeficientedispersihn en el agua. Puede mejorarse la calidad del polvc “Spray” humedeciéndolo de nuevo ligeramente (de 5 a 20 !% de agua segdn los procedimientos) y secándolo otra vez, de tal manera que no se destruyan los aglomerados que se forman. De esta manera se obtiene un polvo que posee tres características nuevas:

- elevado diámetro medio de las particulas {más de 100 rnicras); - considerable disminución de l a densidad; alrededor de la mi-

tad (la densidad del producto pasa de 65-75 a 35-40 g para un volumen de 100 C.C.); - estabilidad de la lactosa en estado hidratado.

Para la obtención de este producto, que lleva el nombre de “polvo instantáneo”, se han construido aparatos especiales (“Instantizers”). El tratamiento de los polvos tipo Hatmaker da resultados irregulares, yaque su insolubilidadderivaprincipalmentedeuna modificación profunda de las proteínas. b ) Los técnicos hanintentadoobtenerdirectamenteun polvo “instantáneo” evitando el costoso tratamiento doble. Un nuevo procedimiento consiste en hacer cristalizar una gran parte de la lactosa en la leche concentrada a 114, manteniéndola a 12” tras siembra con cristales; la desecación se realiza entonces a una temperatura insuficiente para provocar la deshidratación de la lactosa alfa cristalizada. El“Foam-spraydryingprocess”(secadopor pulverización de espuma de leche), que ha puesto a punto el “Agricultural Research Service” americano, presenta grandes ventajas; consiste esencialmente en inyectar un gas en la leche concentrada, de forma que se produzca una mezcla finamente dispersada que se pulveriza en la cámara de

PRODUCTOS DIVERSOS

549

desecación; el pase al estado seco es extremadamente rápido, a causa delagransuperficiedelaspartículasexpuestas alaire caliente. Este nuevométodoproduce un polvo formadoporpartículas “hinchadas” y porlotanto,ligeras,quesedispersanrápidamente en el agua, como un polvo instantáneo. Se aplica a la leche descremada, pero se encuentra también en experimentación para la leche entera, y es muy conveniente para secar los suer’os ácidos procedentes de quesería, que son difíciles de tratar por los métodos antiguos. D) Conservación La conservacibndelos polvos destinadosalconsumohumano presenta problemas referentes a su envasado; se destaca sobre todo la oxidación de la materia grasa y el efecto perjudicial de la humedad sobre el valor nutritivo (capítulo XXIII). El env.asado en botes metálicos cerrados al vacío, o bajo atmósfera de nitrógeno o gas carbónico, permite la conservación en buen estado durante 2 a 3 afios. Las manipulaciones a granel no son tolerables más que para los polvos destinados a la alimentación animal.

VI.

- LA CASEINA

La caseína es un subproducto fabricado en grandes cantidades enalgunasregionesmantequeras. Su fabricaciónconstadecuatro fases: 1. Precipitacióndela “cuajada”, quepuedehacersede tres formas: - coagulación por el cuajo, como los quesos de pasta cocida: - coagulación resultantedelafermentación Iktica; - floculación por adición de ácido (sulfúrico, clorhídrico, acdtico, etc.). 2. Calentamiento paraformar los granos, seguido delavados con agua. El calentamientotienelugaraunatemperaturaentre 60-65O para la caseína al cuajo; a un poco más de temperatura para lacaseínaIáctica,ymuchomenos parala caseínaproducida por ácidos. 3. Desueradoporpresión,trituración. 4.

Secado por aire caliente y, por último,molienda.

La caseínasefabricaa partir delechedescremada,a veces a partir de una mezcla de leche descremada y de suero de mantequilla, raramente a partir de éste último, con el que es :más difícil la separación de la cuajada. Algunas aplicaciones de la caseína dependen (le SU forma de fabricación:

550


a) La caseína al cuajo (más concretamente el fosfocaseinato de Cali tiene cualidades plásticas y puede dar geles. La caseína al cuajo seempleaencharcutería,dondeactúa como ligante,especialmente para la fabricación de salchichas. El formo1 tiene una acción especial sobre las masas de caseína humedaprensadaencaliente; sa mecanismono está todavía muy claro. Se trata probabIemente de una polimerización que conduce a laformacióndeunamateriaplástica dura, que puede trabajarse y pulirse, llamada “galalita”. Posee el defecto de ser ligeramente higroscópica.

h ) La caseínaláctica y lacaseínaalácidopuedendisolverse en el agua con la ayuda de productos alcalinos, formando soluciones viscosas cuyo empleoprincipal es como colas.Cuando la soluci6n contiene calcio, la cola es irreversible y puede utilizarse en la fabricacióndemaderacontrachapeada. El encoladodetejidos,la fabricación del“papelcouch6” y las pinturas a lacola,constituyenimportantes salidas para la caseína. En la actualidad se la utiliza también mezclada con las materias plásticas. Una calidad de caseina muy pura, precipitada con ácido sulfúrico, se ha empleado en la fabricación de una fibra textil llamada “lanital”. Los diversos tipos de caseina también se utilizan en la alimentación; aparte l a fabricacióndeciertosproductos de chacinería,tambi6n la panadería, confitería (caramelosj, la preparación de mezclas farináceas,etc.sacanpartidodelaspropiedadesnutritivasde la caseína. A partir de lacaseina,así como tambiéndelasproteínas del suero,sepreparanhidrolizadosporaccióndeunaenzimaproteolítica o de un Bcido. De estamaneraseobtienenproductosmás o menos degradados, como peptonas y mezclas de aminoácidos, que se utilizanenellaboratorio o como suplementosenlaalimentación animal. Una forma comercialreciente dela caseína es el caseinatoen polvo, obtenidopor desecación de una soluciónsódica: el producto es directamente soluble en el agua

VII. - EL LACTOSUERO A ) Propiedades

El lactosuero, o suerodequesería,esunlíquidopobreen extracto seco (5 a 6,5 %) que se altera rápidamente bajo la acción de diversos microorganismos; debe utilizarse o tratarse sin dilación. En todos los casos, es preciso tener en cuenta su origen: 1. Lactosuerodulce,procedentedelacoagulación por el cuajo de leches no ácidas; es conveniente para todas las transformaciones y utilizacionesmencionadas más adelante; su acidez varia,de 15 a 250 Dornic, seg6n las fabricaciones.

PRODUCTOS DIVERSOS

55 1

2. Lactosuero ácido, procedente de la fabricación de quesos frescos o de pasta blanda, o bien de la fabricación de la caseína láctica; debeneutralizarsepreviamente, para la mayor parte de sus aplicaciones. El contenido de lactosa se reduce a causa de la fermentación láctica, y la acidez puede elevarse hasta 1200 D. El cuadro 86 da la composición de dos tipos de lactosuero y de productosderivados, y el cuadro 87 resume sus principalesaplicaciones. B) Tratamientos 1. La pasterización es necesaria antes de sembrar con bacterias y levaduras,cuando el lactosuerosedestinaalafermentación;se recomienda como fase previa a toda utilización y no puede aplicarse más que al suero no ácido. 2. La concentración permite obtener un jarabe o producto pastoso; en este último caso la Iactosa se encuentra parcialmente cristalizada. La concentración provoca un descenso del pH que favorece laconservación. La difusióndeestaformaconcentradaenalgunos países, tiene por objeto facilitar el empleo del suero en la cría animal.

3. La desecación es más difícil de realizar que en el caso de la leche, a causa de que la lactosa alcanza el 70 % del extracto seco. Los procedimientosclásicos por mediodecilindros o poratomización, deben modificarse. Habitualmente se obtiene un polvo muy higroscópico, que tiene tendencia a pegarse. Una mejora consiste en provocar la cristalización parcial de la lactosa, como para la obtención de la leche en polvo instantánea. 4. La separación de las protqínas del suero se obtiene por desnaturalización tras calentamiento a un pH cercano a 5,2, que es el punto isoeléctrico del componentemásabundante,la ,$-lactoglobulins. El lactosuero demasiado ácido se neutraliza con cal..

Tras desuerado y presión, la cuajada permanece húmeda a causa de su elevado contenido en proteínas, alrededor del 60 % del extracto seco. Así se prepara la llamada “proteína verde” y, en la región del Gruykre, el “Sérac” o “Sérai”.Paraobtenerunabuena separación del “Sérac” se calienta el lactosuero sin acidificar (loo D) a unos 900; a continuación se hace el “cortado” por adición de “Aisy” o vinagre. El recocido es el nuevo suero desproteinado, que bajo fermentación láctica se convierte en “Aisy”. El “Sérac” se sala y a veces se ahuma; deestaforma seprolonga su conservación, quehabitualmentees corta.Elproductoes,enefecto, muy sensiblealaaccióndelas enzimas proteolíticas; la maduración le da un sabor muy fuerte. Los países escandinavos se interesan mucho por la fabricación del “queso de suero”, llamado también “requesón”. Las proteínas separadas del suero, lavadas y secadas, dan la “lactoalbúmina”queseempleaenalgunasindustriasalimenticias en lugar de la ovoalbúmina o clara de huevo.

552


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PRODUCTOS DIVERSOS

553

5. Laseparación de lalactosa sebasaen sus propiedades de solubilidad.Traslaconcentración del lactosuerodesproteinado, o también del lactosuero bruto sin acidificar, se obtiene una solución saturada que cristaliza en el curso de la refrigeración. El rendimiento no es muy alto, de modo que solamente se separa el 50 % de la lactosa, y es preciso refinarla. Se mejora el rendimiento eliminando las sales,quedificultanlacristalización,haciendo pasarellactosuero por resinas cambiadoras de iones. Un procedimiento original, más reciente, permite obtener la lactosa muy pura y con un rendimiento de 70 %. La lactosa se extrae dellactosueroen polvo mediantealcoholetílicoen caliente.. Las aguasmadresquequedantraslaseparacióndelalactosa, sonricasenmateriasnitrogenadas y vitamina.s, por lo queseemplean para la preparación de alimentos para el ganado. 6 . Tratamientosespecialesdellactosueropara la alimentación del ganado. a ) Eliminacióndelalactosa:ellactosueroes muy ricoenlactosa;empleado puro tieneunefectopurgante;esteinconveniente se elimina por medio de tres procedimientos: - hidrólisisdelalactosaenhexosas(glucosa y galactosa) por acción de la lactasa, enzima extraída de los cultivos de levaduras en el lactosuero; mejora el sabor y las cualidades nutritivas; - eliminación de una parte de la lactosa por cristalización tras concentración; - fermentaciónpormediodelevaduras;seforma alco'hol, que luego se extrae; el residuo es un excelente suplemento nitrogenado y vitamínico. b ) Enriquecimientomediantelevadurasdepanadería. Estas levaduras se multiplican activamente en presencia del aire, que inhibe lafermentaciónalcohólica(efectoPASTEUR); es interesanteaportar fósforo al medio. La lactosa, y también el ácido láctico, se transforman en materia seca de levadura. que posee un destacado valor alimenticiopor su altocontenidoenproteínas y vitaminas,especialmentelas del grupo B. Pueden tratarse todosloslactosueros,sea cual sea su acidez. AI finaldelafermentación, el productolíquidotiene 5% de extracto seco, del que 1,5 a 2% procede de la levadura. Puede consumirsetalcualsiexisteunaexplotaciónporcin,aadjunta, o concentrarse y luego secarse. El producto seco tiene una composición muy interesante desde el punto de vista nutritivo (cuadro 86). Esta última transformación del lactosuero ha dado lugar a varias patentes; especialmente la del procedimiento S.A.V. que se compone dedos torres defermentaciónquefuncionanencontinuo. Eneste procedimiento,alrededor de los 213 delalactosa y lamayor parte del ácido láctico son utilizados por las levaduras. c) Incorporación del lactosuero concentrado o en polvo enmezclas de harina vegetales o de "turtós".

554


CUADRO 87

Utilización del lactosuero

1. - Desnatado, batido de la crema = mantequilla de suero.

2. - Lactosuero líquido: a)

Alimentación .animal (especialmentecerdos).

b ) Alimentaciónhumana(muylimitada): - bebidasfermentadas o aromatizadas.

- preparacih desorbetes,galletas,

etc.

3. - Lactosuero concentrado o desecado = jarabe, pasta y lactosuero en polvo:

a ) Alimentaciónanimal. b ) Galletas,panadería,confitería. c ) Fabricacióndelactosaporelprocedimientodelalcohol (a partir delpolvo). d ) Fabricacióndequesosfundidos. 4. - Calentamiento a 95”: = proteínas precipitadas: a)

Productos para alimentación humana: “Sérac”, lactoalbúmina. bj Productos para alimentación animal; proteínas desecadas, hidrolizados de proteína. = aguasmadres,queporconcentración y cristalizacióndan lactosa: a ) Alimentacibninfantil,farmacia. b ) Industriade la penicilina. 5. - Concentración y cristalización: = Zactosa (más arriba) = Zactosuero sin parte d e lactosa:

a) Extraccióndeproteínas. b ) Lactosuero en pasta (tras concentración),ricoenproteínas y vitaminas.

6. - Fermentaciones: + Bacteriaslácticas = ácido láctico: a) Alimentación (conservas). h ) Industria textil,curtidos,etc. + Clostridios(fermentosbutíricos) = dcido butirico, para la industria química. + Levaduras = alcohol: a ) Bebidasalcohólicas,“cervezade suero”, etc. b ) Disolventeindustrial,industriaquímica. c ) Fermentaciónporbacteriasacéticas = vinagre de suero. 7. -Lactosuersfermentadoporcultivoconlevaduras

dería: = producto concentrado animal.

o desecado para

de panala alimentación

8. -Obtención de vitamina 5, (riboflavina),extraída aguas madres.

de diversas

PRODUCTOS DIVERSOS

555

d ) Hidrólisisdelasproteínasporunaenzima o porelácido clorhídricoencaliente.Seobtienen hidrolizadios comparablesa los quedalacaseína,peromásricosenlisina y encistinaqueestos últimos.

VIII.

- UTILIZACIONDELOSSUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA LACTEA

A ) Diferentes tipos de utilizaciones

Las principalestransformacionesindustrialesquehemosestudiadoen los capítulosprecedentes dejantressubproductosbrutos en cantidades considerables:

- La

separación de la

crema proporciona la leche descremada.

- La fabricación de la mantequilla proporciona el suero de mantequilla (babeurre). - La fabricación de los quesosproporcionaellactosuero, lo mismo que la fabricación de la caseína a partir de la leche descremada. Estos subproductos, así como los producto:; manufacturados que sederivan,puedentener trestiposdeutilización:

1. Utilización para la alimenta.ción humanal. 2. Utilización para la alimentación animal. 3. Utilizaciones técnicasdiversas:productosquímicos,drogas, sucedáneos, etcétera. Son de esperar todavía nuevos progresos para una mayor y mejor utilización:sobretododebenconsiderarse sus posibilidadesalimenticias, en una época en que tantos esfuerzos colectivos se realizan con el fin de elevar el nivel de las raciones humanas y animales en numerosos países. Los progresos cient ficos han revalorizado la calidad nutritivade los subproductosqueantesestabaninjustificadamente desacreditados. Los progresosdelatecnologíapermiten,por otro lado, una mejor conservación y presentación. Se estima que tan sólo el 70% de las proteínas y de la lactosa de la leche de vaca se utilizan en la actualidad como alimentos preparados(lechedeconsumo,crema,mantequilla,queso,etc.) el resto se da en estado bruto a los animales; una parte se manufactura en productostécnicos y el restosetiraconlasaguasresiduales. Una condición muy importante para la obtención de subproductos debuenacalidad,y para su tratamiento eficaz y económico, esla concentración industrial. La mayor variedad de .productos se presenta en América dondeseencuentranfábricasquetransforman 500.000 litros de leche diarios; este considerable volumen de producción permite adoptar procedimientoscontinuos con milquinas automáticas.

556

DE CIENCIA

LA L E C H E

B ) Utilizaciones alimenticias de la parte no grasa La parte no grasa de la leche nosuelerecibirlaatenciónque merece. Si se considera el conjunto de la parte no grasa contenida en la leche descremada, se ve que representa 114, más o menos, del precio de la leche entera; este gran desequilibrio tiene malas consecuencias económicas. En algunos países, los quesos magrosconstituyenunasalida importante para la leche descremada; se trata de quesos madurados del tipo del “Quarg” alemán, o de quesos blancos como el “Cottage cheese”; este Último se obtiene por coagulación al cuajo o al ácido. En algunos países latinos los quesos descremados son poco apreciados. El“babeurre” decremas dulces o poco ácidas,procedente del descremado en la fábrica, puede cubrir la mayor parte de las utilizaciones de la leche descremada si no se ha mezclado con el agua de lavado de la mantequilla. Con este suero de mantequilla se hacen, en cantidades pequeñas, ciertos quesos picantes: “Gaperons”, “Boulette d’Avesne”. En algunos países han aparecidoformas nuevas de utilización de los subproductos lácteos concentrados. Los postres del tipo “Mellorine”, que contienen extracto seco desengrasado de la leche y materiasgrasas vegetales, constituyen un ejemplo. En América existe toda una variedad de productos azucarados y con chocolate, en los que el extracto seco desengrasadodela leche se asocia con aceites vegetales hidrogenados. C ) Utilizaciones tCcnicas

-utilizaciones

diversas

El tercer tipo de utilizaciones, para productos y drogas diversas, se considera por muchos observadores como un grave error; la leche no debe dar lugar, según su punto de vista, más que a utilizaciones alimenticias. Debe decirsequenumerosas utilizaciones técnicasde los subproductosdela leche hantenido una corta duración y algunas no han pasado de ensayos. Desde luego, han dado lugar a investigaciones muy numerosas (su númeroestáen relación con las grandes cantidades de subproductos mal explotados, que vienen a ser como residuos molestos), en especial por parte de importantes compañías americanas, como la“Borden” o la“Sheffield”,quehanbuscado aplicaciones muy diversas; algunas parecen lógicas, ya que se basan en propiedades características de las proteínas o de la lactosa, pero otras son absurdas, por ejemplo el revestimiento de pistas de hielo artificiales con una capade leche descremada congelada que facilita el deslizamiento. Algunas utilizaciones técnicassobrelasque seteníangrandes esperanzas, seencontraron un día amenazadas porla competencia de los productos de síntesis. Por ejemplo, la galalita y el lanital están en franca decadencia, porque las materias plásticas y las fibras textiles a base de resinas sintéticas las sustituyen poco a poco. También lasgrandescantidadesde caseína queseutilizaban para colas ha

PRODUCTOS DIVERSOS

557

disminuido; para los contrachapeados de madera se utilizan cada vez más colas derivadas de la urea. L a industria farmacéutica se interesa por diversos componentes dela leche (sinmencionaraquílas leches “humanizadas”quecitaremos m6s adelante, y las leches modificadas parala alimentación infantil); hemos citado las utilizaciones de la lactosa en este campo (cap. IV). La caseína se ha ensayado multitud de veces en farmacia, sobre todo en forma de caseinato de cal o de magnesio. Señalemos unareciente utilización, la “aspirina-caseinato”, que los americanos proponen a los enfermos con estómago delicado.

D

Observaciones

Elgusto del consumidor es unfactordegran influencia. Las pastasdelactosuero, mezcladas con diversos ingredientes,tienen aceptación desde hace algunos años en ciertos países, donde se las considera como excelentes alimentos para los niños. En otros paises es difícil establecer esta interesante utilización. Las condiciones económicas determinanlas utilizaciones de los subproductos de la leche. En los EE. UU., es actualmente más interesante fabricar leche en polvo descremada que caseína. La lactosa se empleacada vez menos en la industria de fermentación, porque la glucosa de origen vcgetal es más barata y d,a buenos resultados; es el caso de la fabricación de penicilina. Por el contrario, el vinagre desuero,procedente de lafermentacióndelalactosa,representa una aplicación interesante en América.

CAPITULO XXIII

PROBLEMAS ALIMENTICIOS I. - Generalidades sobre los alimentos. Necesidades alimenticias. 11. - La leche en la alimentación humana 111. - Valor nutritivo d e la leche en general. IV. - Valor nutritivo de las proteínas de la leche. V. - Valor nutritivo de la lactosa. VI. - Valor nutritivo de la materia grasa. Relacionescon la ateroesclerosis. VII. - Valor nutritivo de las materias minerales. VIII. - Sustancias con actividad biológica. IX. - Modificaciones del valor nutritivo en el curso de los tratamientos que experimenta la leche. X. - Presenciadesustanciasperjudicialesen la leche. XI. - Valor nutritivo de los productos derivados de la leche. XII. - Enriquecimiento de la leche."Humanización"de la leche de vaca.

I.

- GENERALIDADES

SOBRE LOSALIMENTOS

Resumimos en este apartado las nociones esenciales cuyo conocimiento es necesario para abordar el estudio de la leche como alimento. A)

Necesidadesalimenticias

Los alimentosdebencubrirnecesidades

deIdiferentes

tipo:

1) La energía necesaria para las necesidades fisiológicasy físicas. 2) Mantenimiento del estado de salud, reparación de los tejidos.

560


3) Crecimiento del joven. 4) Reproducción. 5) Necesidades físicas (satisfacciónde los sentidos). Las necesidades varían con los individuos, según su estado. En los adultos enfermos, las necesidades de los puntos 3 y 4 son nulas. En la hembra en gestación o en lactación, los alimentos deben permitir el desarrollo del feto o la síntesis de la leche, respectivamente, además de las otras necesidades del adulto. Las necesidades de energía dependen de la actividad física. Las necesidades diariasparauntipo dado de individuo sólo puedenvalorarsede unamaneraaproximada.Para el hombre, la mujer y el niño, se han establecido valores en diferentes países, que no siempre son concordantes. En el cuadro 88 se reseñan los valores medios. CUADRO 85

Necesidades alimenticias del hombre y su satisfacción por la leche y los productos lácteos Niño

1 litro de leche

Necesidades

Energía ................ Proteínas ............. Calcio ..................

Adulto

- -

(**)

des

("1

aporta

(,**)

l;to 7' 0,8 g

40 O h 70 o h

2.800 cal 70 g 0,s g

Fósforo ................

0,8 g

Hierro .................. 10 mg Vitamina A .......... 5.000 U.I. Vitamina D .......... 450 U.I. Vitamina B, .......... 0,7 mg Vitamina B, ......... 1,3 mg Vitamina PP ......... Vitamina C ..........

II 1

,

más de 100 más de 100 10%

40 O/O 5

60! O

1 m;iOde

15 mg 5.000 U.I. l,5 mg 2,5 mg 15

75

mg

mg

1

100 g de queso (**,*I

aporta

aportan 13 $6 38 Yo

22 45 O h

más de

más de 100

1

1

6%

40 O h 30 Oh 60 O h

I

100 60 o ! 5

Yo

30

041

1,5 O h 8!O

8 0%~ 25 */o

! (*) Necesidades de un niño de cinco años en buen estado de salud. (**) Leche de verano de buena calidad. ~~

(***) Necesidadesdeladultoenbuenestadodesaludconun bajo moderado. (***S) Quesodelecheentera, de pasta dura.

tra-

Las necesidades físicas nopuedenvalorarseencifras;pero no deben despreciarse, sobre todo en el hombre. En los países donde los alimentos son muy variados, los hombres comen primero lo que les

ALIMENTICIOS PROBLEMAS

561

satisface y no se interesan más que en segundo término por lo que es conveniente para la salud. Por lo tanto, la calidad nutritiva de los alimentos no es lo Único a considerar; debe tenerse en cuenta también el concepto de “aceptación” o “apetencia”.

B ) Composiciónde los alimentos Los alimentosusuales del hombretienen una composición química compleja. En el plano de la nutrición, puelden distinguirse seis tiposdecomponentes: 1. El agua; como medio de disolución y 1ig:ada a ciertas sustan-

2. 3. 4.

S.

6.

cias orgánicas; Los glúcidos, quecontienen C, H, O: azúcares,almidón, celulosa; existen azúcaresaminadosque contienen N. Los lípidos o grasas, que contienen C, H, O y a veces P y N (fosfoaminolípidos). Los prótidos, que contienen C, H, O, N frecuentemente S y a veces P: aminoácidos, polipéptidos, peptonas, proteínas (materias albuminoideas). Los alimentos minerales bajo forma de sales libres o ligadas a las sustancias orgánicas. Las sustancias con actividad biológica: vitaminas, enzimas y a veces hormonas. Se encuentran en pequeñas cantidades.

C) Utilización de los alimentos a) Losalimentosenergéticos suministranlascalorías necesarias. Son sustancias orgánicas de los grupos 2, 3 y 4 citados. El valor energético es igual al poder calórico, y como valores medios se admiten los de 4 calorías por gramo para los glúcidos y prótidos, y de 9 calorías para los lípidos. Estosalimentossonintercambiableshastaciertoslímites. Los lípidos tienen el valor energético más elevado, pero en la ración humana, las calorías que tienen esta procedencia no deben rebasar el 35%. Las encuestasalimenticiashandemostradoque,ennuestra civilización, un buen reparto de las fuentes de calorías es el siguiente:

glúcidos . . . . 55 a 60%, o sea 380 a 420 gpor día para el adulto lípidos . . . . . 12 a 15%, o sea 75 a 90 gpordiaparaeladulto prótidos . . , . 12 a 15%, o sea 75 a 90 g por día para el adulto b) Alimentos plásticos Son necesarios para la construcción y la reparación de los tejidos. Los prótidos y las sales tienen esta misión; los primeros aportan los aminoácidos, y los segundos los elementos minerales. Es importante para estos dos tipos de alimentos, lo mismo que para los siguientes, fijar el mínimo que debe aportar la ración.

562

CIENCIA DE LA LECHE

c ) Sustancias orgánicas indispensables Estas sustancias se encuentran en pequeñas proporciones en los alimentoscomplejos; el organismonolaspuedesintetizara partir de otros componentes. Las necesidades varían con la especie. El hombre precisa de S “aminoácidosesenciales”(triptófano,feililalanina, lisina, treonina, valina, leucina, isoleucina y mctionina) y de sustancias de estructuras químicasdiversasreunidas bajo ladenominación de vitanzitzas; muchas de lascualessoncomponentes de las enzimas. D ) Observaciones Los problemasnutricionales son difíciles deresolver;quedan a6n muchos desconocidos y muchosobjetodecontroversia que no podemos abordar en esta obra. Es preciso mostrar una gran prudencia frente a ciertas fuentes de información. Es frecuente que algunos datoscientíficosexactosseanmal interpretados o deformadospor informadores que ignoran la extrema complejidad de estos problemas, sobre todo cuando están en juego intereses económicos.

í I . - LA LECHE EN LA ALIMENTACIONHUMANA

La utilización dela leche como alimento de la especie humana seremontaalasprimerasedades de la civilización, caracterizadas por la domesticaciónde los animales. Los “animaleslecheros”son herbívoros que no entran en competición con el hombre para conseguir sus alimentos, constituidos por vegetales, y también son los animalesmásdóciles. La leche y los productos lácteos tienen un papel primordial en la alimentación humana de la mayor parte de los países con un nivel de vida bastante elevado. Un hecho a destacar es que el consumo de leche varía con el clima y la latitud; observando las cosas más de cerca se ve que este consumo \mía en relación con l a cantidad producida. Es lo que muestra el cuadro 89. Los países de clima templado producen en general, mucha más leche que los otros; la ración alimenticia esmásabundante y la leche tienemayorintervenciónen la dieta. Hay países, y entre eIIos algunos muy importantes por su población; dondela leche constituyesolamenteunapequeña parte de la alimentación, debido casi siempre a la escasez de producción lechera, motivadaporlainexistenciadeverdaderas explotaciones ganaderas (como en China, donde el ganado vacuno se utiliza fundamentalmente como instrumento de trabajo) o por la mediocridad de los métodos de crianza (como en la India y ciertos países árabes). También hay casosdelimitación del consumode leche por motivos de orden religioso (en ciertas tribus africanas la leche está prohibida a los hombres);enestascircunstancias lalucha contra !a desnutrición y el hambre se hace más difícil.

563

PROBLEMAS ALIMENTICIOS

CUADRO 89

Consumo d e leche Consumodealimentos Producción anual de leche en kg. Por habitante

total (en calorías)

303

2.800

Promedio en los países templad o s (isoterma anual inferior a 15”).................. Promedio en los paises“cálidos” (isotermaanual superior a 15”). Francia ............... Gran Bretaña ._. ,. Holanda ............. Italia ..................

1 ~

Valorescalculadospor

’

I

8,4

~

I

I

450 213

565

’ ~

148

1

I

2.940 3.120 2.968 2.710

B. VanDam,

9,4

!

20,2

~

13,4

’

I (*) Comprendidos los productoslácteos.

book” 1960.)

~

Cantidad deleche líquida % suminis- consumida al día por trado por l a leche habitante (litros) (*I

I , .

~~

j ~

0,25

0,42 0,55 0,16

~

según“FAO-Production Year-

A titulodeorientaciónindicaremos algunos datosestadísticos relativos al consumo de leche en Francia, país poco bebedor de leche, a pesardesuproducciónrelativamenteimportante. Las estadísticas oficiales de aquel país fijan el consumo de leche líquida en unos 100 1 por año como término medio, lo quesupone aproximadamente un cuarto de litro al día: pero según las encuestas deconsumo, esta cifraes del ordende 0,30 a 0,32 litrosldía. Las recomendaciones del Instituto Científico de Higiene de la Alimentación son de l j 2 litro por lo menos para los niños, adolescentes y viejos, y de un cuarto a medio litro para los adultos.Por el contrario, e1 francés está en cabeza en lo referente al consumo de queso, con casi 9 kg por habitante y año, lo que representa unos ‘75 1 de leche fabricada para este producto: pero esta equivalencia no es exacta desde el punto de vista nutritivo,en razón de los componentesquese han eliminado. Elfranc&consumebastantecantidaddemantequilla: 7,6 kgporhabitante y año(Suecia: 10 kg; Italia: 1,8). Entotal, se puedeestimar el consumode leche bajodiferentesformasen más de 0,s litros por día y por habitante en Francia (en algunos países puede rebasar el litro). La leche de vaca es con mucho la más utilizada en Francia: según estadísticaspublicadas (C.E.E. 1962), la utilización dela leche en

564


Fra.ncia (24,3 millones de toneladas para 10 millones de vacas lecheras) se distribuye de l a siguiente forma:

- Leche para consumohumanodirecto . . - Mantequilla . . . . . . . . . . . - Queso . . . . . . . . . . . . . - Leche conservada . . . . . . . . .

. . . . - Varios (cría) . . . . . . . . . . . . 111. - VALOR NUTRITIVODE

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

20,20/; 40,8?h 14,896 2,096 22,OYo

LA LECHE EX GENERAL

A ) Valor nutritivo

Corrientemente se dice, y escribe,que “la leche es unalimento perfecto”,loquenodejadeserun calificativo excesivo. Los datos siguientes presentan el problema con más exactitud:

1. La leche de la madreesunalimentocompletopara al principio de su exist.encia.

el niño

2. La leche de un animal lechero es un excelente alimento para el adulto de su misma especie o de otra, pero no puede cubrir todas las necesidades, con las cantidades que normalmente se ingieren. La leche devaca es un alimento de gran valor para el hombre, al que suministra más sustancias alimenticias esenciales que cualquier otroalimentonatural;sinembargo, existenfactoreslimitantes. Se sabe, por ejemplo, que la prolongaci6n de un régimen exclusivamente lácteo, tras la primeraedad, tieneefectosanemiantes(carencia de hierro). La cobertura de las necesidades energkticas en el adolescente o en el adulto exigiría la ingestibn de cantidades excesivas de leche, intolera.bles para lamayor parte de 10s individuos.Sinembargo es necesarioindicarque un litro de leche de vaca aporta 650 calorías y cubre mAs de la mitad de las necesidades energéticas del niño de 5 años, y más de un cuarto en el caso del adulto.

3. La leche de vaca es uno de losalimentos más económicos para el hombre. Por ejemplo, la leche suministra proteínas de alto valor biológico que son cinco veces más baratas que las de la carne, y tres veces más baratas que las de los huevos y pescados. La importanciaalimenticia de lalecheresideprincipalmente en las proteínas, el calcio y las vitaminas A, B, y B,. Teniendo en cuenta nuestros hábitos alimenticios, la leche puede considerarse como un “alimento de seguridad” o como un “alimento protector”.Estasmismas denominaciones se aplicantambiénal queso. B ) Aceptación El valor alimenticio no puede equipararse al valor nutritivo, es necesario también tener en cuenta el valor psicosensorial de los alimentos.


565

Es muy de desear que el consumo de leche aumente en muchos países;peroparaque ello puedaproducirseesnecesario,poruna parte, que la leche sea bien considerada por el consumidor, lo que es tarea de educación, y por otra, que la desee, es decir, que sea apetecible. Aquí es donde interviene la idea de aceptación, o apetencia. La educación directa y la propa.ganda pueden dar buenos resultados,provocandoel deseo intelectual de consumirleche;pero no pueden crear una apetencia especial. En general la apetencia demostrada para otras bebidas y alimentos no existe para la leche, que hace segregar una saliva espesa poco refrescante. La forma más apetecible es probablemente la leche pasterizada y homogeneizada, sin hervir, tomada fría. El poder excitomotor de la leche sobre las secreciones gástricas y pancreáticas es relativamente escaso. Por ejemplo, la secreción de pepsina es más fuerte para la carne y el pan que para la leche. Veremos más adelante que la cantidad de enzima específica de la lactosa decrece rápidamente en el intestino cuando se deja de beber leche; por este hecho, un intento para reemprender el consumo de cantidades considerables de leche puede provocar una indigestión. Por el contrario,algunosproductosderivados,enespecialel queso y la mantequilla, se digieren más rápidamente y con frecuencia son mejor aceptados que la leche.

C) Intolerancias Las intolerancias para las proteínas de la leche existen realmente, ya que el hombre puede formar anticuerpos; son poco conocidas y se ignoralanaturalezade los “albgenos”. En todocaso,estasintolerancias no deben contribuir a desprestigiar la leche, pues muchas de laspretendidasintoleranciasserefierena efectcls vesiculares o intestinales.

IV. - VALOR NUTRITIVODELASPROTEINASDE

LA LECHE

Hemosvistoquelaleche de vaca contiene tres componentes principalesenproporcionespróximasal 4%; entre ellos, lasproteínaspresentanlamayorimportanciadesdeel pu:nto devistade la nutrición. El valor alimenticio de una proteína depende de su composición en aminoácidos y de su digestibilidad. A)

Composición

La leche contiene todos los aminoácidos esenciales para el hombreadulto;contieneigualmentehistidina,quepareceseresencial para el crecimiento del niño. Su composición en aminoácidos no está perfectamenteequilibrada, ya queelcontenidoenaminoácidos SUIfuradosesrelativamenteescaso.Porelcontrario, el contenido de

566


lisinaes elevado, loque explica la eficacia delalecheparasuplementar losregímenesricosenproductoscereales,cuyaprincipal deficiencia es precisamente la lisina. El valor relativo de las proteínas lácteas,expresadoen formade“coeficientequímico”esde 69 (el valor 100 se atribuye a 10s prótidos totales del huevo de gallina), valor cercano al que se ha calculado para la carne, como puede verse en el cuadro 90. Según los valores dados por la F.A.O., este coeficiente sería de 79 para la leche. Pero es preciso hacer constar que el estudio de Ia composición químicano es suficiente paradeterminarelvalornutritivo. B) Mgestibilidad El estudio de la digestibilidad permite precisar el valor nutritivo de 1a.s proteínas de la leche mediante experimentación sobre el hombre o sobre animales. El “coeficiente de utilización digestiva” (C.U.D.) representa la proporción de sustancia alimenticia que se ha digerido (absorbida por el intestino), y el “valor biológico” (V.B.) la proporción de nitrógeno absorbido que retiene el organismo. Elcuadro 90 muestra que l a digestibilidaddelasproteínasde la leche se destaca como elevada (más de lo que pueden hacer suponer los resultados analíticos), se aproxima mucho a la del huevo y es del mismo orden que la de la carne. Los prótidos vegeta.les tienen un valor nutritivo netamente inferior al de los prótidos de la leche. Generalmente se considera que la caseina tiene un valor nutritivo inferior al de las otras proteínas de la leche. La leche humana contiene más de estas últimas quela leche de vaca, motivo que se ha argumentado para explicar la superioridad de la leche humana. En realidad. CUADRO 90 Valor alintedcio d e los prdtidos ~~~

I

I

Coefi-

ciente qu1-

mlco

Valor biológico

Factor limitadx

(*) ~

A -

Lechedevaca.

69

aminoácidos SuIfUrados

Coefi- Aptitud ciente para el le utili- creazaclon miento ligestiva (“*)

93

B

“

99

Carne de vacu69 100 íd. 71 no ............... Huevo de ga93 (ninguno) 100 llina ............ 67 30 a 50 lisina Cereales ......... 30 a 50 aminoáci- (trigo) Cacahuete ...... dos Sulkrados 88 íd. Pescado .........

95

68

a5

50

27 a 40

I

98 ~

(*) Estimac Ón comvarativa: A, en la rata; B, en el hon re. (**) Coeficiente de retencióndenitrógenoenellechón.

567


la iderioridad de la caseina se ha observado sobre el animal, para el que una adición de cistina a la caseína mejora el valor biológico, pero no se ha observado en el hombre. C)

Aptitudpara el crecimiento

Es muy elevada enlaleche;igual

o superi.oraladelacarne y muy superior a la de los vegetales (cuadro go).. D) Efecto comosuplemento El valor nutritivo de las proteínas de la lec:he, como el de cualquierotro componente,nopuedeapreciarseplenamente siselas consideraaisladamente. Estasproteínastienen un efectosuplementario y de ennoblecimiento de las proteínas vegetales, sobre todo las de los cereales, que son pobres en lisina. En la lucha contra la desnutriciónemprendidaenlospaísesen vías dedesarrollo,laleche desnatada en polvo es un arma eficaz, especialmente para combatir el “kwashiorkor”,enfermedadcarencia1de los :niños. Perolasproteínasvegetalesylaslácteasdeben estarestrechamente asociadas enlaración paralograr su plenaeficacia;ingeridasporseparado, no se suplementan una a otra. Las proteínasdelaleche,sobretodobajoformadeproducto seco, son la causa esencial del gran valor alimenticio de la leche en elmundoactual. Las vitaminaspuedenobtenerseporsíntesis, el calcio puede añadirse bajo forma mineral; pero las proteínas no pueden prepararse en la fábrica.

V.

- VALOR

NUTRITIVODE

LA LACTOSA

Como otros hidratos de carbono, la lactosa es una fuente de energía, pero es muy posible que sea algo más. El carácter esencial de la lactosa se ha considerado muchas veces. De hecho no existe ninguna prueba científica de que la lactosa sea un azúcar insustituible, pero existen numerosos argumentos en favor del valor nutritivo particular de este azúcar, comparado con los glúcidos comunes. Estos argumentos se deducen de las propiedades estudiadas en el capítulo IV.

1. La lactosa atraviesa el estómago sin modificaciones notables,

y en el trayecto intestinal permanece durante más tiempo. Por otra

parte, las enzimas específicas son relativamente poco abundantes: la lactasa, que la hidroliza en glucosa y galactosa; las galactoquinasas, que intervienen en la desmolisis de la galactosa. 2. A causade su estabilidad,lagalactosaesprobablemente el glúcido que más fácilmente atraviesa la barrera intestinal. En el animalse hademostrado su influenciafavorableenlaasimilación y retención del calcio. Por otra parte, se sabe que la galactosa es un componente de los cerebrósidos que forman los tejidos nerviosos y

568


se laha llamado "glúcido deestructura", suponiéndose que la lactosa tiene una importancia especial en el suministro de este elemento.Sinembargo,debeobservarsequela glucosa puede convertirse en galactosa en el interior del animal, pero se ignora la rapidez y alcance de esta conversión.

3. La lactosafavoreceunafermentación de tipo ácido, que según hemos dicho es una de las causas de mejor utilización del calcio; pero esta fermentación tiene también por consecuencia producir condiciones desfavorables para los microorganismos de la putrefacción. Estaspropidadestienengranimportanciaenlanutrición de los jóvenes. La lactasa parece ser una enzima cuya disponibilidad se reduce considerablemente cuando se deja de beber leche, lo que explicaría elhechode que el hábitodebeber leche es dificil derecuperar cuando se ha dejado. Por otra parte, es preciso señalar que las cantidades elevadas de lactosa en la ración pueden dar origen a diarreas. La riqueza de lactosa en los lactosueros industriales es un obstáculo para su uso en la alimentación, pero puede superarse (cap. XXII). Las ratasalimentadasdurante largotiempo con leche descremada, sufrenenfermedadesoftálmicasdebidasal exceso delactosa en la ración.

VI. - VALOR NUTRITIVO DE LA MATERIA GRASA. RELACIONES CON LA ATEROESCLEROSIS Desde el punto de vista, energético, la materia grasa de la leche de vaca es su componentemás importante; ella sola constituye la mitad del poder calorífico de la leche. Aunque en pequeñas cantidades, contiene ácidos grasos poliinsaturados no conjugados (cap. V) que son esenciales para el hombre, lo mismo que las vitaminas. Entre los ácidos de este tipo contenidos en la leche, tan sóloel linoleic0 tendríarealmenteestapropiedad, según ciertos autores. La materia grasa de la leche (que forma la mantequilla) tiene un punto de fusión relativamente bajo, hacia los 30°, que es una característica muy favorable desde el punto de vista de Ia digestibilidad. En el aspecto químico, y por comparación con las materias grasas de origen vegetal, la materia grasa de la leche contiene colestero1 (ausente en los productos vegetales) y es más rica en ácidos grasos saturados (60 a 70%), queenácidosgrasosinsaturados(cap. V). Estosdatoshanservidodebaseanumerososataques(muydifundidosgracias al inteligenteoportunismo de los productoresdematerias grasas vegetales) contra la mantequilla y las grasas de origen animal, acusadas de favorecer la ateroesclerosis. La mantequillano tienemayorefectoaterógenoquelas otras grams. De toda la confusión de trabajos sobre los efectos aterógenos de las grasas, no queda más que un punto claro: comer menos grasas, es decir que más del 35% de calorías de origen lipídico (para el

569


adulto medio, más de 100 gramos de grasa total en las 24 horas), es probablementeperjudicial.Elefectoater6gen.odelosregímenes demasiado ricos en grasas está probablemente en relación con el hecho de que las grasas aumentan mucho más de lo que se creía las necesidades de vitaminas del grupo B (riboflavina, piridoxina, miacina, ácido pantoténico), siendo en sí mismas “calorias vacías”. VII.

- VALOR NUTRITIVO DELASMATERIAS

MINERALES

En el capítulo VI1 hemos visto que las 1ec.hes de diferentes especies animales contienen numerosos aniones y cationes, además de elementos ligados a la caseína. El fósforo y el calcio se encuentran entre los más abundantes; son también los más útiles para la alimentación, ya que pertenecen al grupo de los elementos plásticos, interviniendoprincipalmenteenlaosificación. La lechede vaca y los productos lácteos son las principales fuentes de calcio y de fósforo deloshombresde nuestraslatitudes;especialmenteesunbuen corrector de las raciones pobres en calcio. El contenido en CaO por 100 de alimento seco es de 0,03 en la carne de ‘vacuno, de 0,Ol en la patata y de 0,065 en el trigo(lechedevaca: 1,,81).Además, los elementos minerales de la leche se absorben y retienen mejor que los de los otros alimentos; tal vez como consecuenc.ia de la presencia de cantidades bastante importantes de ácido cítrico. La utilización digestivareal del calcio y delfósforodelaleche es elevada;en el ternero, se ha demostrado recientemente que es del orden de 95%. En el niño alimentado con leche de vaca, hay un exceso de aporte de calcio y fósforo; la parte sobrante se excreta. La relación Ca/P es de 1/3 en la leche de vaca, mientras que estos doselementossonretenidospor el jovenencrecimientoenuna relación de 1,6 a 1,8. Por otro lado, la leche contiene muy poco magnesio, hierro y yodo, para asegurar una cobertu.ra perfecta de todas las necesidades minerales. Cuando se estudia la alimentación de los terneros, se observa un desequilibrio en la composición de la leche devaca; el nivel energético y nitrogenadopermiteuncrecimiento muy riipido, en relaciónal nivel mineral, el ternero alimentado con leche está menos mineralizado que el ternero destetado precozmente. En lo que se refiere a lashembrasproduc.torasdeleche,debe destacarse el hecho de que el balance de calcio y fósforo es negativo en la vaca, y probablemente en otras especies, pclr lo que es inevitable una desmineralización temporal de los huesos; aveces es difícil colmar lasnecesidadesmineralesdelashembrasproductoras y sepueden producir accidentes a causa del descenso de la calcemia. VIII. - SUSTANCIAS CONACTIVIDADBIOLOGICA Hemosvistoenelcapítulo VI11 que en la leche se encuentran numerosas enzimas y la mayor parte de las vitaminas.

570


No se concede una especial importancia a las enzimas contenidas en la leche desde el punto de vista de la nutrición; sin embargo, el caso de la lisozima puede dejarse aparte; esta enzima se encuentra constantemente en la leche humana, pero no en la de vaca. Es una de las causas de la superioridad de la leche humana en la alimentación de los lactantes. La lisozima facilita la digestión de la caseína y el desarrollo en el intestino de un germen beneficioso, el Lactobacillus bifidus. El cuadro 88 indica las necesidades del hombre en las vitaminas principales; como puede verse, la leche es una fuente importante de varias vitaminas. Teniendo en cuenta la composición de las raciones alimenticias, son sobre todo las vitaminasA, B, y B, las que se consideran dentro del valor nutritivo de la leche. Sin embargo, no debe despreciarse el aporte de ácida pantoténico, vitamina B,,,y vitamina D, ya que estos factores no son abundantes en la alimentación habitual del hombre; además, la proporción de vitamina D, puede aumentarse por irradiación de la leche. Respecto a las vitaminas, se plantea el problema de las variaciones naturales de su proporción en la leche de vaca, en relación con laalimentaciónabasede forrajes. La lechedeinviernosuele ser pobre en vitaminas liposolubles A, D, y E (capítulo VIII).

IX. - MODIFICACION DEL VALOR NUTRITIVO EN EL CURSO DE LOS TRATAMIENTOS QUE EXPERIMENTA LA LECHE Ninguno de los tratamientos utilizados en la práctica para conservar la leche en forma líquida o para concentrarla o desecarla, es realmente inofensivo; siempre hay pérdidas de valor nutritivo, pero las ventajas higiénicas y económicas de algunos tratamientos son de tal naturaleza que neutralizan con ventaja las pérdidas mínimas. Los efectosdeestostratamientossehanestudiado ya.Aquí solamente resumiremos las consecuencias desde el punto de vista nutritivo.

1. El calentamiento. Puede provocar una disminución del valor nutritivo como consecuencia de la modificación de vitaminas y aminoácidos.

a ) Las vitaminassonmuchomenoslábilesdeloque antes se creía; solamente la tiamina (B,) es realmente termosensible, las otras vitaminas son prácticamente indestructibles si se protegen del aire y de la luz. Los procedimientos modernos de pasterización y de esterilización encontinuo(procedimientoultra-altatemperatura,especialmente) no modifican más que muy poco el contenido de vitaminas en la leche; lo mismo ocurre en el sistema de secado por pulverización, siempre a condición de que los procedimientos se apliquen correctamente y se evite mantener la leche demasiado tiempo a temperatura alta. Por el contrario, la esterilización en botellas, la concentración sin adición de azúcar y el secado sobre cilindros, provocan pérdidas nota-


57 1

bles de tiamina (hasta el 50 % ), pérdidas elevadas de vitamina B,, y una disminución de la facilidad de asimilación de la vitamina B,. La ebullición casera rebaja fuertemente el valor vitamnínico de la leche; esta práctica arcaica debe desaparecer. b ) Elcalentamientoacelerala velocidad dereacción entre los aminoácidos y la lactosa; puede igualmente provocar su destrucción, sobre todo de la lisina (capítulo IV). En la práctica, el descenso del valor nutritivo no es importante más que en las leches descremadas en polvo, malconservadas,dondelareacciónprosigue durante el almacenamiento si éste tiene lugar en ambiente húmedo: estos productosde baja calidadpierdensueficacia para el tratamiento del Kwashiorkor. Sin embargo, es necesario señalar un descenso ligero, pero significativo, del valor biológico de las proteínas tras la esterilización en botellas y elsecadoporpulverización,auncuandolas operaciones se realicen bien. El calentamiento modifica las “proteínas solubles” y eleva el contenidodenitrógenonoproteico;pero esta modificaciónpareceno tenerningunaconsecuenciaenelaspectonutritivo. No ocurre lo mismo con la reducción del calcio bajo forma soluble.

2. Las radiaciones.

La luz solar y los rayos ultravioleta provocan la destrucción de ciertas vitaminas. Esta fotolisis actúa principalmente sobre las vitaminas B,, B,, C y A; las otras son poco o nada sensibles. Se recomienda muy encarecidamente no utilizar para el envasad!o de la leche más que recipientes opacos o botellas de vidrio co1ore;ado. Las radiaciones ionizantes, a las dosis necesarias para higienizar la leche, tienenefectoscomparablesalasde los rayosultravioleta. Además, aparecen sabores desagradables consecutivos a la oxidación. Por el contrario, no hay modificación del valor nutritivo de las proteínas. Los rayos ultravioleta (y la luz solar que los contiene) tienen una acciónespecialsobreciertosesteroles,quesetransformanenvitamina D,. Sinembargo,elempleodeestesistema, cuyo efectoes difícil de controlar, no está autorizado en todos los países. 3. Tratamientosdiversos. Se ha propuesto la adición de sustancias antisépticas, en particular agua oxigenada, para aumentar la conservación. de la leche cruda, sobretodoen los países cálidos. Estasustancianoestóxicayno provoca modificaciones de los componentes de la leche, aparte la pérdida total de la vitamina C. Sin embargo, los higienistas se oponen a tal adición; desde luego, no puede sustituir al tratamiento térmico, ya que no alcanza la debida eficacia frente a la destrucción de los gérmenes patógenos. Nota. La congelación y el secado por 1iofiliz.aciónno modifican el valor alimenticio de la leche; pero estos métodos no se emplean todavía a escala industrial.

-

S72


X.

- PRESENCIA

DE SUSTANCIASPERJUDICIALES E N LA LECHE

Por ser la mama un emuntorio natural la leche puede contener sustancias absorbidas por el animal, ya se trate de componentes de ciertosalimentosno metabolizados, sustanciasfarmacéuticas o sustancias ingeridas accidentalmente. Por otra parte, el tratamiento loca1 de la mama, aporta cantidades relativamente importantes de drogas. La presenciadeestas“contaminacionesquímicas”planteaun problema especial, muy diferente del de Is contaminación microbiana que hemos estudiado en la tercera parte. Es precisoconocer el alcance del problema, pero es necesario no exagerar las consecuencias de la presencia en la leche de indicios de diversas sustancias. No existen razbnes serias que indiquen la existencia de peligros ciertos para el hombre, aparte de algunos casos especiales. S e ha descubierto en laleche la presencia de numerosas y diversas sustancias, pero solamente tres categorías merecen retener .la atención:

1. Pesticidas: (insecticidas y otras drogas utilizadas para luchar contra los enemigos del gana.do, los cultivos y las cosechas). Todos los pesticidassonmás o menos tóxicos para el hombre, pero algunos no pasan a la leche, aun cuando los ingiera la vaca, por ejemplo con los forrajes sobre los quesehan utilizado; es el caso de los fosfatos orgánicos muy tóxicos. Por el contrario, los derivados clorados (D.D.T., N.C.H., aldrin,dieldrin,heptocloro, etc.) pasana la leche y se acumulan en la fase grasa, resistiendo a los tratamientos térmicos usuales; estas sustancias tan utilizadas en agricultura parecen ser en la actualidad lasmás peligrosas para la leche. La necesidad de un control rápido de los residuos de pesticidas organoclorados en la leche, con fijación de un límite tolerable, es un problema importante en el momento actual. Una vasta encuesta llevada a cabo en los Estados Unidos ha reveladolapresenciade indicios deinsecticidasclorados enungran número de muestras de leches controladas. Sin embargo, no existen pruebas evidentes de intoxicación de personas por este medio, pero debe reducirse el mal uso y abuso de estos productos. La legislación de varios países prohibe la venta de leche con pesticidas, y lo mismo con antibióticos. 2. Antibióticos.

Esta cuestiónse ha tratado ya en razón de las consecuencias técnicasquesuponían su uso (capítuloXIII). Potencialmente, son peligrosos para el hombre por diversas razones: desarrollo de cepas demicroorganismosresistentes al antibiótico, reacciones alérgicas (demostradas con indiciosdepenicilina),etc.Tras un tratamiento local de la mama, la leche de los primeros ordeños contiene cantidades relativamente elevadas de antibióticos. Los productores no deben entregaresta leche. La mejoradelas condiciones higiénicas de la


573

producción de leche debe llevar a la demparición de las infecciones mamarias y al abandono de los antibióticos.

3. Elementos radioactivos. Hemos visto en el capítulo VI1 que la leche contiene radio-elementos delargoperíodo.Estacontaminacióntiene por origenlas“lluvias”consecutivasalasexplosionesatómicasexperimentales;enla actualidad,lacontaminaciónradioactivaes tiún poco importante, salvo en las zonas montañosas y lluviosas. El ho:mbre absorbe rápidamente dos radioelementos peligrosos; el yodo 131 se fija en el tiroides y puede provocar el cáncer en el niño, felizmenteel período de permanencia’ es corto (8 días), pero no ocurre lo mismo con el estroncio-90, cuyo período es muy largo (28 arios) y que permanece largo tiempo peligroso, por fijación en el sistema óseo en lugar del calcio, con la consiguiente irradiación de la médula. Pero es preciso destacar que el organismo tiene una cierta capacidad de discriminación; el calcio pasa más fácilmente a la leche que el estronci,o, de modo que una sobrecarga de calcioreduceelriesgodecontaminación de laleche por el estroncio-90.

Nota. - De tiempo en tiempo los higienistas llaman la atención sobre la presencia de sustancias más o menos tóxicas, o con actividades farmacodinámicas, en la leche de vacas individuales; por ejemplo, de antitiroideos y estrógenos. Estas sustancias pueden proceder de los vegetales o de un tratamiento prodigado ;al animal. A nivel de las leches de consumo, que son leches procedentes de mezclas, estas sustanciaspresentan poco interés. Por el contrario,lassustancias aromáticasdeorigenalimenticiopuedendarsabor a la leche, que permanece perceptible en las mezclas pequeñas.

XI. - VALOR NUTRITIVO DE LOSPRODUCTOS DERIVADOS DE LA LECHE: A)

Leches concentradas y en polvo

Hemosvisto los efectosdeltratamientotérmicoutilizado para concentrar y secarlalechenatural. Las lechesconcentradas y las leches en polvo fabricadas por los métodos modernos, correctamente aplicados y conservadas en buenas condiciones, tienen un valor nutritivo tan sólo un poco inferior al de la leche fresca. Puede también prepararse la leche “condensada azucarada” por adición de sacarosa; este producto no exige una esterilización final (capítulo XXII) y las vitaminas se conservan mejor que en la leche concentrada no azucarada (evaporada). B ) La mantequilla

Posee las propiedades nutritivas de la materia grasa de la leche asociadas a las de las vitaminas liposolubles A y D. Es un buen com-

574

CTEXCIA DE LA L E C H E

plemento a!imenticio: una racidn diaria de 50 g de mantequilla satisface en el adulto el 15 % de las necesidades de energía y del 20 al 50 Yó de las necesidades de vitamina A; en el niño, el 25 ?h de las necesidades de energía y del 20 al 50 ?*ó de las necesidades en vitaminas A y el 15 ?,(I de lasnecesidades en vitamina D (manteqailla de verano). Pero,evidentemente, l a mantequillanopuedecompararse con l a leche, ya que aquélla no retiene más que un pequefio nGrnero dc los componentes de esta ídtima. Como todas las materias grasas de bajo punto de fusión, l a mantequilla es absorbidacasiintegramente er: el curso de la digestión, si se ingiere en cantida.des moderadas. Es un hecho comprobado que la mantequilla es una de las materias grasas mejor toleradas. La superioridad de la mantequilla sobre las otras grasas alimenticias se ha considerado con exceso en lo que se refiere al crecimiento de los jóvenes y a !as funciones de reproducci6n. De hecho, el balance de numerosos estudios bioldgicos es bastante decepcionante; no puede decirse con certeza que l a mantequilla posea propiedades especiales. 6 ) El queso

Es un excelente alimento. El cuadro 88 precisa su valor nutritivo. Es a la vez un alimento protector para el adulto y un alimento de crecimiento para eljoven, por la presencia de prótidos de valor biológico elevado y delcomplejofósforo-calcio-vitamina D. El queso es, en general, mucho más aceptado que la leche, y su digestión es más fácil. Antes secreiaquesolamente los quesosfrescos y los quesos de “pasta dura” (como el Gruytre) eran bien tolerados por los niños y losorganismosdelicados; estando reservado e1 consumode los quesos “fermentados” para los adultos en buen estado de salud. Parece que hoy día esta distinción está injusti.ficada; en la mayor parte de los individuos, los quesos fermentados se toleran tan bien como los otros. Se puede dar a los niños cualquier tipo de queso. Si se compara el valor nutritivo del queso con el de la leche, es necesario hacer dos advertencias: a) el valor vitamínico de los quesos es diferente del de la leche, sobretodoenloqueserefiere a lasvitaminashidrosolubles. Una parte notable de estas vitaminas se pierde en el curso del desuerado (son arrastradas con el lactosuero); pero, en compensación, la microflora bacteriana (sobre todo los mohos superficiales e internos) realiza la síntesis de varias vitaminas del grupo B. La biosíntesis, por los mohos en el curso de la maduración es evidente en el caso de la vitamina B,, como lo demuestran los siguientes valores:

0,3 mg de vit. B2j100 g de queso fresco y de pasta dura; 0,6 mg devit. B2/100 g de queso conmohos externos (Camembert, de cabra, etc.); 0,7 mgde vit. B,/100 g de queso con mohos internos (Azul, ROquefort).


575

La zona del queso donde se encuentran los mohos es más rica en vitaminas B, sobre todo de aquéllas que se difunden lentamente,como la vitamina PP (en un Camembert, se encuentran 0,75 mg por 100 g en la parte central y 2,3 mg por 100 en la corteza). El raspado de la corteza disminuye el valor vitamínico de los quesos. En lo que se refiere a las vitaminas liposolu’blesA y D, su proporción varía como la de la materia grasa.

b ) El valor biológico de las proteínas del queso es un poco inferior al de las proteínas de l a leche, en una relación de 85/100. Este descenso no puede explicarse tan sólo por la separación de las “proteínassolubles” durantela coagulación. Probablemente,interviene otra circunstancia que no ha sido aún descubierta. Los quesos son capaces de reemplazar a la leche ventajosamente, sinembargo, es convenienteque estaúltimafigure como ta! enla ración alimenticia. Para reemplazar 0,5 I de leche, se necesitan aproximadamente 70 g de queso de pasta dura, 90 g de queso de pasta blanda o 120 g de queso fresco. Entre los derivados de la leche que no precisan la eliminación de sus componentes, el yogur ocupaunlugarpreponderante. Posee el valor nutritivo de la leche, teniendo en cuenta el previo tratamiento térmico, pero la transformación de aproximadamente la cuarta parte de la lactosa en ácido láctico tiene como consecuencia una modificación delaaceptación (los productosácidos scln másrefrescantes) y un efecto favorable sobre la microflora intestinal. Hemos visto ya los aspectos microbiológicos de esta cuestión.

XII. - ENRIQUECIMIENTO DE LA LECHE. “HUMANIZACION”DE LA LECHE I)E VACA El Único enriquecimiento de la leche de consumo (leche de vaca) autorizado en algunos países, se refiere a la vitamina D. Este factor antirraquítico es poco abundante en la leche, y :;u contenido es muy variable:mayorenveranoqueeninvierno. La adicióndevitamina sintética D, o D3,es preferible a la irradiación, ya que permite controlar exactamentelaactividadvitamínicadelaleche;sepractica en EE.UU. pero algunos países no la autorizan. La adición de vitamina A a la leche en polvo descremada se ha enssayado en los países donde hay problemas de desnutrición. Se hanpropuesto otras adiciones:p-carotenoalamantequilla de invierno, con el fin de mantener la actividad vitamínica A a un nivel constante;fluorurosparaasegurarlaproteccióndeladentición, etcétera. Debe señalarseque, en general, los nutrólogosson muy reservados en lo queserefierealenriquecimientode los alimentoscon productos puros. Tienen más confianza en el “método educativo” para la mejora de la salud pública, con el fin de que todos sepan la composición de los alimentos y la manera de asociarlos juiciosamente.

576


2. La humanización tiene porobjeto modificar la composición de la leche de vaca con el fin de hacerla semejante a la leche humana. La leche “humanizada”(llamadatambién“maternizada”), de hecho es algo artificioso. Los dos tipos de leche presentan numerosas y sutiles diferencias que no pueden eliminarse más que al precio de múltiples adiciones y sustracciones. La dilución de la leche de vaca seguida de la adición de azúcar, la desmineralización, la adición de lisozima, etc., son medios utilizados o propuestos para modificar l a leche de vaca destinada a la alimentación infantil.

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INDICE ALFABETIC0 A A, vitamina, 82,169 Abertura,queso, 522 Absorción radiaciones, 198 Acción bactericida, 423 Acidez, 185,187 - desarrollada, 187 -, medición, 191 natural, 187 -, valores, 194 Acidificación, 259 Acidimétrico, crema, análisis, 455 Acido, ascórbico, 174 cítrico, 159 láctico, 51 , lactosa, 48 neuramínico, 52 nicotínico, 172 orótico, 174 siálico, 52 Acidos fijos, 61 grasos, 55 , proporciones, 58 , insaturados, 62 - - oxidación, 68 saturados, 61 - orgánicos, ,159 Acinis, 25 Actinización, 422 Actividad específica cuajo cordero, - síntesis, glándula mamaria, 26 Achromobacter, 232 - lipolyticum, 263 Aerobacter, 231 aerogenes, 262 Aftoso, virus, 318 Aglutinación, 76 Aglutininas, 76,175,243,234 Agua, contenido, 203 - Javel, 382 - libre, 202 - ligada, 202 - oxigenada, estabilización, 422

-

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Agua oxigenada, quesos, 493 Aire, incorporación, 78 Albúminas, 14G Albuminosas, leches, 19 Alcaligenes, 232 - viscosus, 262 Alcohol, prueba, 406 -, transformación lactosa, 49 Aldolasa, 168 Alfa, centrifugación mantequilla, 469 Alifax, método colorimétrico, 455 Alimentación, acción específica, 352 ganado, lactosuero, 553 - humana, 562 -, influencia composición leche, 350 Alimentos, 559 -, composición, 561 energéticos, 561 -, necesidades, 559 - p!ásticos, 561 -, utilización, 561 Alterabilidad, 17 Alteraciones, microorganismos, 256 Amargo, sabor, 263 Amida nicotínic,a, 172 Amilasa, 167 Aminoácidos, 92, 93,247 - esenciales, 562 Aneurina, 174 Anormales, sabores, 219 Antagonismos, bacterias, 252 Antibióticos, 572 -, presencia, leche, 318 , , quesos, 495 Anticuerpos, 245 Antígeno, 245 Antioxidantes, 721 Antisépticos, presencia quesos, 495,496 Aromatizadas, 432 Arte quesero, 479 Arterias púbicas, 24 Ascórbico, ácido, 174 Asociaciones, bacterias, 251 Aspectos biológicos, 17

508

"

584 Atcrocsclel-osis, 568 Auto-oxidación, grasas, 68 Axcroftol, 169 An11 metilcno, prueba, 408

B B,vitaminas,

172

B,, v i t a m i n a , 174 B,,,vitamina, 173 B,q,v i t a m i n a , 174 Babcok, m é t o d o , 84 Bacilriccas, 228 Bacilo tuberculoso, 324 Bacilluscalidolactis, 259 - coagulans, 259 - Zacfis ucidoplfillts, 259 Bactcl-¡as, 223 - a n t a g o n i s m o s , 252 - asociaciones, 251 - butíricas. 492 - c a r a c t c r e s , 275 -, c e p a s , l e n t a s , 250 salvajes, 250 - clasificación, 226 - coliformcs, 261 - -, investigacibn, 405 - csporuladas, 228 , investigación, 406 - estudio, 275 -, formas, 224 - i n f l u e n c i a t e m p e r a t u r a , 253 - Iricticas, 227, 268 , c o m p o s i c i ó n , 277 , , p r o p i e d a d e s , 271 -, n o m e n c l a t u r a . 225 -, plasticidad, 250 - principalcs, 226 -, p r o p i e d a d e s , 250 - p r o p i h i c a s , 500 - s&ccionadas, s i e m b r a , 292 - variaciones, 272 Bactcricida, velocidad, 423 B a c t e r i b f a g o s , 225, 252 -, q u e s o s , 497 Bacteriolbgico, control lcche cruda, 330 Bacterillm factis longi, 281 nBactostrip,,,método, 405 B a c t o f u g a c i ó n , 441 Ballena, 18 Batido, 19, 448,464, 465 - acelerado, 467 -, flotación, 467 Befabactericrtn, 263, 291 - longurn, 291 Betaína, influencia sabor, 69 B H T ,a n t i o x i d a n t e , 72 Bifidobacleriun?, 268 Bifidógenos, factores, 175 B i d o n e s , t r a n s p o r t e , 395 Bioquimicos,caracteres, bacterias, 276 "

"

"

"

B i o s í n t c s i s c o m p o n c n t e s , 26 B l a n q u e o g r a s a , 72 Botellas,limpieza, 381 Breed, mCtodo, 405 B r u c e l a , 325 -, mama, 317 Brzccella, 232 - ahortlls, 325 - lnclifetztis, 325 - sclis, 325 Bre~~ihucteritlttz, 230 Bilfala, 18 B u r r a , 18 Butírico, ricido, transformación lactosa, 49 Butiri)metros. 84

c C,yitamina, 174 C a b r a , 18 Calentamiento, c o n d e n s a c i ó n v a p o r . 438 -, 248,205, 249 , coagulación, 504 -, s i s t e m a s , 433 Calidad. 401 - bacteriológica, 364, 401,404 - _ lcchc conser-vada, 392 - q u í m i c a , 403 leche, q u e s o s , 504 -, riqueza, 401, 403 -, t o m a mucstras, 402 Calcio, 156 -, distribucibn, 152 -, necesidades, 560 Calor, cambiadorcs, 435 - cspccífico, 183 -, influencia grasa, 426 C a l o r í a s , n c c e s i d a d c s , 560 C a l o s t r o ,c o m p o s i c i ó n , 349 C a m b i a d o r e s calor, 435 - ioncs, 157 C a m i o nc i s t e r n a ,r e c o g i d a , 397 C\BIP, f a c t o r , 306 - fcni>mcno, 306 Candida, 232 C a r a c t e r e sb, a c t e r i a s , 275 Características esenciales. 16 C a r b b n i c o a, n h í d r i d o , 160 Carnívoros, 18 C a r o t e n o , 82 -, oxidacibn, 72 C a r o t e n o i d e s , 82, 83 C a s e í n a a S , 108, 110 - p, 108, 111 -,x, 103, 108, 111 acci6n cuajo, 126 -, y , 108 -, accicin cuajo, 120, 122 - - e n z i m a sp r o t e o l í t i c a s , 120 "

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ÍNDICE ALFABÉTICO

Caseína,acidimetría, '150 -, adhesivos, 105 -, calentamiento, 212 -, complejos, 114 - determinacióndirecta, 150 rápida, 150 - electroforesis, 109 - entera, 89, 101 , composiciones, 103,105 - estado equilibrio, 115 -, fabricación, 549 -, floculación, 119 - Hammarsten, 101 -, isoeléctrica, 101 -, micelas. 115 acidificación, 119 carga mineral, 117 - _ constitución, 116 estabilidad, 118 - nativa, 115 - _ , floculación, 212 - polímeros, 114 -, proteínas básicas, 108 fosforadas, 107 -, queso, solubilizacidn, 522 -, reactividad, 104 -, soluciones, 104, 105 Caseínasinsensibles calcio, 111 - sensibles calcio, 110 Caseinatos, 104 Caseíno-glicopéptido, 127 Caseinosas, 19 Caseolíticos,micrococos, 500 Catalasa, 165 Cenizas, 154 Centrifugación, 440 - doble, mantequilla, 468 Cepas lisógenas, 253 Cerda, 18 Cetáceos, 18 Cítrico,ácido, 159 Citrobacter, 231 Clases diferentes leche, 17 Clasificación, calidad bacteriológ:ica, 414 Clima, influencia, 353 Cloaca, 230,231 Cloruros, 156 Clostridios, 261 -, quesos, 492 Clostridiumperfringerzs, 323 C. M. S . , 181 C M T, test, 309 CNERNA, medio, 405 Coagulabilidad leche, queso, 501 Coagulación, 129,260 -, acción fosfato cálcico, 130 - cambio estado, 152 -, carácter genético, 502 - caseína x . 131 - defectuosa, leches, 136 - factores, 134 -, modificaciones aptitud, 503 "

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"

585

Coagulación, sintresis, 134 -, tiempo, 508 -, velocidad, 502 Coagulasa, 306 Cobalamina, 173 Cobre, oxidación grasa, 71 -, productoslácteos, 159 Colesterol, 81 Color, 200 -, producción, 264 Colorantes, fermentos, 500 -, pruebas reducción, 407 Colorimétriccb, crema, análisis, 455 Complejidad, 16 Composición, 31,345 - bacterias Lácticas, 277 - evolución, 348,349 - factores genéticos, 355 - glucídica, 40 - infuencia .alimentación, 350 ordeño, 354 - leche y plasmasanguíneo, 35 Composición media, 35 - normal, 363 - queso, 484 - relacióngrasa-rnaterianitrogenada, 356 - razas, 357 - variaciones individuales, 357 - vitamínica, 170 Concentración, efectos coagulación, 505 Concentradas, 543 Condiciones ~sroducción,363 Conductividad eléctrica, 185 Coneja, 18 Congelación, 422 -, crema, 475 -, efectos, coagulación, 503 -, mantequilla, 475 -, punto, 184 Conservación, 422 bajatemperatura,efectos coagula. ción, 503 - depósitosrefrigerados, 391 -, granja, 391 - mantequilla, 475 ' Constantemolecularsimplificada, 181 Constantes, 181 Consumo, 419,563 Contaminacidln, leche, 235 agua, 239 - - ambiente, 235 estado,animal, 236 ordeñador, 237 - - recogida, 377 - _ utensilios, 237 Contenido microbiano, 234 Corteza,queso, 535 Corytzebacteriwn, 230 Coxiella brrrt;'eti, 326 Crecimiento, factores, leche, 247 Crema, 447 "

-

"

"_

"

586

CIENCIA DE LA

Crema,análisis, 454 -, calidad, 454 -, composición, 449 -, congelación, 475 -, desacidificación, 459 -, desgasificación, 460 -, desodorización, 460 -, fermentos, 463 -, formación, 75 - fresca, 456 - granja, 453 - helada, 456 -, maduración, 463 -, normalización, 459 -, pasterización, 460 -, refrigeración, 462 -, tratamiento, 458 Cristalización,lactosa, 41 Cruda, leche, 330 , consumo, 420 Cuajadaácida, 532 -, acidez, 515 - .al cuajo,, 533 -, cocción, 515 -, composición, 488 -, consistencia, 513 -, desuerado, 514 -, formas, 510 -. Nizo. 533 producción continua, 532 -, propiedades, 512 -, rotura, 512 -, separación centrífuga, 530 -, Stenne-Hutin, 533 -, trabajo mecánico, 515 Cuajado, 509 Cuajo, 120,506 -, accióncaseína, 120,122 - " x, 126 -, actividad, 124,507 - cordero, actividad específica, -, fases coagulación, 529 - fuerza, 507 - microbiano, 509 - unida'd, 507 -, sucedáneos, 508 - vegetal, 509 Cuartos, 23 Cuidados trasordeño, 378 Cultivo,bacterias Iácticas, 273

Depósitos refrigerados, pruebas reducción, 409 Depuración física, 440 Desecada, 543 Desinfección, 379 Desinfectantes, observaciones, 383 Desionización, 157 Desnatado, 448,450 - centrífugo, 75,78,450 -, condiciones, 452 - espontáneo, 75,450 Desnatadoras, 451 Destrucción,gérmenes, 422 Desuerado, 514 Desterminación contenido agua, 203 Diagnóstico mamitis, 308 Diagrama electroforético, 96 -, tratamientos térmicos, 209 Diálisis, 158 Dornic, grado, 191 Dupouy, reacción, 164

"

E

-;

D D, grado, 191 -, vitamina, 81,171

Defectos microbianos, 257 Degradación, reacciones, 205,207 -, acción microbiana, 256 Densidad, 178 Depósitos refrigerados, conservaci6n, 391

LECHE

508

E, vitamina, 172 Ebullición, 339 -, prueba, 406 -, punto, 185 Efectostratamientotérmico, 248 Eh, 72,195 Electroforesis, diagrama, 96 -, proteínas, 97 Elementosradioactivos, 160,573 Endothiaparasitica, 509 Energéticos,alimentos, 561 Enfermedadesganado, p.revención, 329 Enfriamiento, velocidad, 390 Enranciamiento, 66 Enriquecimiento, 575 Ensilados, 352 Enterobacterias, 229,230,326 Enterococos, 285 Entregadirecta, 394 Envasado, 442 - aséptico, 444 Envases, leche cruda, 421 Envoltura,queso, 536 Enzimas, 163,570 - hidrolíticas, 166 - inactivación,reactivación, 215 -, modificación calor, 210 Epidemias origen láctico, 326 Equilibrio,modificacionesestado, 32 E. S., 179 Escherichiacoli, 231 Estabilización, agua oxigenada, 422 Establoclásico, 366 Estabulación libre, 367 Estado equilibrio, 31 - globular, modificación, 78 Estafilococos, 228

587

fNDICE ALFABGTICO

Estafilococos, hemolíticos, 325 -, marnitis, 305 -, &medioT.G.C., 309 -, - T.K.T., 309 Esterilización, 338,431 - continua, 439 -, control, 433 - U.H.T. - utensilios, 382 - V.T.I.S., 439 Esteroles, 81 Estimulantes oxidación, grasas, 71 Estreptococos, 280, 326 Iácticos, 280 - termófilos, 284 Estreptogenina, 103,247 Estructura,lactosa, 41 Evaluación,precio, 410,412 Extractoseco, 179 , desengrasado, 181 , función rendimiento, queso, 488 reducido, 181 Eyección, 25

-

"

Floculación caseína, 119 Flora acidificante, 406 Flotación,batido, 467 .Foam spray drying process,, 548 Formol,método, 147 Fosfatasas, 166 Fosfocaseinato, 117 -, efectos coagulación, 504 Fosfolípidos, 65 Fosfopéptidos, 103 Fosfopeptonas, 103 Fósforo, 156 -, distribución, 152 -, necesidades, 560 Fotoquímicos, efectos, 216 Frío, conservación, 422 Fritz, batido,, 467 -, sistema, 79 Fucosa, 51 Fuerza, cuaj'o, 507

"

"

F Factores bifidógenos, 175 - biológicos diversos, 174 - climáticos, 353 crecimiento, 247 - genéticos. composición, 355 Fagos, 225, 252 -, sensibilidad lactobacilos, 297 Faseglobular,separación, 75 - hídrica, 33 Fases, 33 -, inversión, 79 Fenómeno CAMP,306 Fermentacióncompleja, 257 gaseosa, 260 - Iáctica, accidentes, 301 - -, inhibición, 494 -, preparación, 298 utilización, 299 -, productos, 255 viscosa, 262 Fermentadas, 539 Fermentos colorantes, 500 - Iácticos, 297 , cremas, 463 Fibrinolisinas, 306 Fiebre Q , 318 Filtración, 385, 440 -, prueba, 407 Fisiología, bacterias, 276 - secreción, eyección, 25 , variaciones, 28 ([Flash pasteurization., 337 Flavobacterium, 232 Fleischmann, fórmula extracto

-

Galatos, antioxidantes, 72 Gases, 160 Gata, 18 Geotrichum candidurn, 233 Gerber,método, 84 Gérmenes,marnitis, 303 sicrófilos, 393 patógenos,, 306 leche, 321 -, reducción, 425 Glándulamamaria, 23 , actividad, síntesis, 26 Glicoproteínas, 141 Globulinasinmunes, 141 Glóbulos grasos, 73 dimensión, 73 estructura, 73 membra.na, 74 Glúcidos, 39 &olden flown, centrifugaciónmantequilla, 469 Grado Dornic, 191 - Soxhlet-Henkel, 191 Grasas, 53 -, absorción radiaciones, 86 -, aptitud oxidación, 69 -, ateroesclerosis, 568 -, auto-oxidación, 68 -, blanqueo, 72 -, características, 59 -, contenido, 84 -, determinac.ión, 84 , métodos volumétricos, 84 - - ponderales, 85 -, - oxidación, 70 -, diversas, 59 -, factoresoxidantes, 71 -, función rendimiento, queso, 489

-

"

"

"

-

"

--

--

"

"

-

"

180

G

seco,

588

DE

CIENCIA

Grasas,glóbulos, 73 -, índiceperoxido, 70 -, - yodo, 63 -, influenciaefectotérmico, 426 -, inversiónfases, 79 -, lccitina, -, medida, 84 -, oxidación, 67 - oxidantes, 71 -, propiedadesfísicas, ú4 -, reaccionesenlaceester, 86 -, sustanciasinsaponificables, 81 -, turbidimetría, 86 -, valor nutritivo, 568 Grasos, ácidos, 55 H

LA L E C H E

K KarlFischer, mGtodo, contenidoagua, 204 Kefir, 542 Klebsiella, 231 Kohlcr, mttodo, 84 Kuzdal-Savoie, rnCtodo acidimktrico, 455 1

Lactacicin, curvas, 347 Lactasa, 46,347 Lacteninas, 175,243,494 Lácteos, productos, 20 Lácticas,bacterias, 268 Láctico, ácido, 50 , , transformación Iactosa, 48 Lácticos,fermentos, 297 Lactoalbúmina, a, 90,140 Lactobacilos, 286 discutidos, 290 - hetcrofermentativos, 291 - homoferrnentativos, 288 - mesófilos, 290 Lactohacilltcs, 268 - brevis, 291 - hifidus, 290 - brclgaricus, 541 - casei, 290 - fermetzti, 291 - helveticus, 541 Lactobacteriáceas, 227, 267 Lactoducto, 398 Lactoferrnentación, 407 Lactoglobuiina, fl, 90,139 Lactología, 15 Lactoperoxidasa, 164, 175 Lactosa, 40 - amorfa, 43 -, calentamiento, 47 -, cristalización, 47 -, degradación, 47 -, fermentaciones, 48 -, hidrblisis, 46 -, levaduras, 260 -, mutarrotación, 42 -, propiedadesfísicas, 42 -, - químicas, 45 -, reacciones sustanciasnitrogenadas, 46 -, reductor, 45 -, síntesis, 26 -, solubilidad, 43 -, suero, 50,553 -, tecnología, 43 -, transf.ácidobutírico, 49 _" láctico, 48 -, - alcohol, 49 -, transformaciones bacterianas, 48 -, valor nutritivo, 567 "

Hammarsten,caseína, 101 Hatmaker, procedimiento, 547 Hemolisinas, 306 Hemólisis, 306 Henos, 352 Heterogeneidad, 17 Hidrolisis proteínas, 98,100 Hidroperóxidos, 68 Hidroxilamina, 86 Hierro,necesidades, 560 -, productos lácteos, 159 Hinchamiento tardío, quesos, 493 Homogeneización, 77, 441 Humana,leche, 18 , contenido minerales, 154 .Humanizaciónu leche vaca, 575

"

I Inducción, período, oxidación, 72 Infección,marnitis. 311 Infecciones,mama, 303 - mamarias no específicas, 317 Inhibidores, bacterianos, 244 -, factores, 174,175 -, fermentación, 494 Inmunidad,transmisión, 141 Insaponificables, 81 Insaturados, ácidos grasos, 62 Insecticidas, 572 Inseminaci6nartificial, 358 Ionizantes,efectos, 216 Irma de Goulden, analizador, 86 Irradiación,efectos, 249 Isoeléctrica,caseína, 101 Isoeléctrico, punto, proteínas, 94 Isoiónico,punto,proteínas, 95 Isómeros,lactosa, 41 J

Javel,agua, 382

-

ÍNDICE ALFABÉTICO

Lactosuero, 33 -, alimentación ganado, 553 -, propiedades, 550 -, tratamiento, 551 -, utilización, 554 Laguilharre, procedimiento, 438 Laktofil, S42 Lanital. 105 Lavado utensilios, 382 Lecitina, 65 Leche, alimentación humana, 562 - concentrada, 543 - -, estabilización, 544 - -, valor nutritivo, 573 - desecada, 543 - Cquidos, 18 - fermentada, 539 concentrada, 54.2 masa, 542 - _ problemas fabricación, 540 tarros, 541 - humana, composición, 18 - poivo, S47 - -, conservación, 549 - -, procedimiento Hatmaker, 547 - -, procedimiento aSpravr, 547 - -, valor nutritivo, 573 Leches, diversas,composición, 18 - importantes, 20 - pobres, 360 Leuconostoc, 268,286 Levaduras, 225,232 -, lactosa, 260 Limpieza, 379 - productos, 381 Lipasas, 66,166 Lipidos, S3 - neutros, 65 - polares, 65 -, síntesis, 27 Lipolisis, 66 -, queso, 525 Lisógenas, cepas, 253 Lizosima, 168, 244 "

"

"

M Maduración, cremas, 463 498 -, queso, 508 , cuidados, 526 Maillard,reacciones, 46 Malaxado, 466 Malta,sabor, 263 Mama, 23 -, infecciones, 303 - _ no específicas, 317 -, irrigación sanguinea, 24 -, tuberculosis, 317 -, virus aftoso, 318 Mamiticas, leches, 314

- leche, quesos,

"

Mamitis, 303 -, antibióticos, 316 -, composición leche, 303 -, consecuencias, 314 -, contagiosa, 304 -, diagnóstico, investigación, 308 -, formas, 311 -, latentes, 311 - lucha, 315 -, ordeño, 312 -, profilaxis, 315 -, propag!ción, 312 -, tratamlcntos, 316 -, vacunoterapia, 316 Mantequera, 464 - continua, 467,468 Mantequeria,operaciones, 457 Mantequilla, 78,80 -, batido .acelerado, 467 -, calidadbacteriológica, 473 -, caracteres, 469 -, centrifugación doble, 468 -, composición, 450 -, congelación, 475 -, conservación, 475 - charentais, 469 -, dureza, 469,470 -, elaboración sin aire, 80 -, extensitin, 470 -, fabricacióncontinua, 467 -, firmeza, 470 - granja,calidad, 474 - liquida, malaxado, 466 - normanda, 469 - pasterizada, control, 472 -, propiedades reológicas, 470 -, regener.ación, 476 -, salado, 475 -, tipos, 469 -, valor nutritivo, 573 Margarina, 78,80 Marsopa, I8 Mastitis,pruebas investigación, 309 Materiagrasa, 53 - -, valor nutritivo, 568 Materiasminerales, 151 - nitrogenadas, no proteicas, 143 Mathieu y Ferré, constante, 181 Medida tiempocoagulación, 508 Medio CNERNA, 405 - cultivo, leche, 242 - Chapman, 307 - PCA, 40i5 - T.G.C., 309 - T.K.T., 309 Medios cultivo, 273 Metchniko\., 539 MCtodo ((bacto-strip)),405 - Breed, 405 Micrococáceas, 227 Micrococos, 227 - caseoliticos, 500

589

590


Microflora, 223 -, efectos temperatura, 254 -, influenciaantibacterianos, 245 -, queso, 519 - total, 404 Microorganismos, 223 -, desarrollo, 242 -, origen mamario, 233 - patógenos, leche, 321 número, 322 , origen, 321 persistencia, 328 , reproducción leche, 321 Microscopio, recuento direcro, 405 ((Milk0 Tester,, 86 Minerales, 151 -, aspectos biológicos, 151 -, contenido, 154 -, determinación de cenizas, 154 en indicios, 159 -, valor nutritivo, 569 Modificaciones estado, 32 Mohos, 225,233 internos, queso, 520 Moldeo, queso, 516 Mucor pusillus, 509 Mutarrotación, lactosa, 42 Mycobacteriumtuberculosis, 324 " "

"

--

-

N N- acetilglucosamina, 51 Naranja-G,método, 148 Necesidades alimenticias hombre, 560 Negro amido, método, 148 Neuramínico,ácido, 52 Neutralización, queso, 521 Niacina, 172 Nicotinamida, 172 Nicotínico,ácido, 172 Nisina, 282 Nisinasa, 282 . Niveles críticos,potencialredox, 72 Nizo, procedimiento, 533 Nitrogenadas no proteicas, materias, 89,143 , determinación, 144 -"nitrógeno, 145 -, sustancias, 88 totales,determinación, 146 " "

"

O

OidiumIactis, 233 Oligosacáridos, 51 Olor, 217 - diverso, 263 Ondas ultrasonoras, propagación, 201 Opticas,propiedades, 197,

Ordeñadoramecánica,limpieza, 384 Ordeño, 370 - colectivo, 374 -, cuidados posteriores, 378 -, eficacia, 371 -, influencia en composición, 354 - mecánico, 372 - sala, 369 Orótico,ácido, 174 Oveja, 18 Oxidación ácidos grasos insaturados, 68 - grasa, 67 - -, aptitud, 69 , determinación, 70 , factores, 71 -, períodoinducción, 72 Oxidantesgrasa, 71 Oxidasas, 164 Oxido-reducción, potencial, 195 "

"

P Paracaseína, 126 Pastasqueso,clases, 482 Pasterización, 334 - alta, 337 - baja, 337 - calentamiento, flujo continuo -, cremas, 460 -, control, 431 -, eficacia, 430 - eléctrica^^, 434 - leche, quesería, 497 -, sistemas calentamiento, 434 -, tipos, 428 bacterias, 429 Pasteur, 334 Pasto, 352 Patata, sabor, 263 Patógenos,gérmenes,propiedades, 306, 321 PCA, medio, 405 Penicilinasa, 319 Penicillium, 233 - candidum, 233,500 glaucum, 233,500 - roqueforti, 233 Pepsina, 508 Péptidos, 247 Pérdida humedad, queso, 520 Peroxi-catalásico, método,queso, 493 Peróxido,índice,grasas, 70 Perra, 18 uPer-zyne,, método,queso, 493 Pescado, sabor, 69 Pesticidas, 572 <(Petit-lait,,,34 Pezón. 23 pH, 185 - y acidez, significado, 192 "

-

591

ÍNDICE ALFABÉTICO

pH,cuajada, 515 -, medición, 187 -, valores, 194 Piógenos, estreptococos, 285 .Pipe linen Iácteo,.398 . pK, 187 Plásticos, alimentos, 561 d'late count agar,, 405 Polifosfatos,estabilizaciónlechescon centradas, 544 Polimorfismo,proteínas, 100 Polvo instantáneo, leche, 548 -, leches, 547 Potencial,óxido-reducción, 195 redox, 72,195 PP, vitamina, 172 Precio, evaluación, 410,412 Preincubación, 409 Presenciaantibióticosleche, 318 Prevenciónenfermedades, 329 Probacteriofágo, 253 Problemas higiénicos, 321 Producción, 345 - color, 264 - leche, curvas, 347 -, olores y sabores, 263 viscosidad, 262 Productos derivados, valor nutritivo, 573 - lácteos, 20 Propagaciónultrasonidos, 201 Propiedadesfísicas, 178 ópticas, 197 Propiónicas,bacterias, 500 Proteasa-peptona, 141 Proteasas, 167 -, queso, 523 Proteína roja, 98 verde, 551 Proteínas, 88 -, alto punto isoeléctrico, 108 -, bajopuntoisoeléctrico, 107 - básicas,caseína, 108 -, composición, 90 -, densidad, 98 -, desnaturalización, 94, 210 -, disociación, 94 -, diversas, 142 -, electroforesis, 94 -, estabilidadsoluciones, 97 -, estructura, 91 -, fluorescencia, 98 fosforadas, 107 hidrolisis, 98, 100 - índicerefracción, 98 -, insolubilización, 210 -, lactosuero, 89 - leche,composición, 565 , digestión, 566 , valor nutritivo, 565 -" suplemento, 567

-

-

-

Proteínas,modificación,calor, 210 - nativas, 94 -, necesidades, 560 -, polimorfismohereditario, 100 -, propiedadesiónicas, 94 físicas, 97 química:s, 98 -, punto isoeléctrico, 94 -, reacciones, 98 - -, acidos, 99 bases, 91% - - colorantes, 99 formol, !?9 -, síntesis, 27 solubles -, suero, 137 Proteinatos, 98 Proteolisis, 260 -, queso, 522 Proteosas-peptonas, 89,247 Proteus, 231 Prótidos, 88 -, composición, 90 -, separación, 89 Prueba del alcohol, 406 ebullición, 406 -, filtración, 407 - Schalm, 309 Pruebas reducción colorantes, 407 Pseudomonas, ;!32 cyanogenes, 264 - fluorescens, 263 fragi, 263 graveolens, 2163 - synxantha, 2 M Puntocongelación, 184 - ebullición, 185

--

"

"

"

-

-

-

-

-

--

"

Q

O, fiebre, 318 Quesería moderna, 528 Queso, 478 -, abertura, 522 -, adquisición caracteres, 481 -, aroma, 526,527 -, arte, 479 -, azules, 483 -, calidad bacteriológica leche, 492 -, -, coagulabilidad leche, 501 -, química leche, 500 -, caseína, 487 -, clostridios, 49.2 -, cenizas, contenido, 487 -, componentes, 526 -, composición, 484 -, corteza, 535 -, enmohecida, 482 -, - lavada, 483 -, cuidados maduració11, 526

-

-

592

C I E N C I A DE LA L E C H 1:

Queso, ensilado, 492,493

-, fabricación, 480

factorescaracterísticas, 419,479 empleo agua oxigenada, 493 floculación caseína, 480 -, fresco, 482 salado, 482 -, fundido, 537 -, hinchamiento tardío, 493 -, humedad elevada, 485 reducida, 485 -, lactosa, 487 -, lipolisis, 525 -, microorganismos, 492 -, maduración, 518 -, métodos modernos, 528 -, microflora, 519 -, mohos internos, 520 -, moldeo, 516 -, neutraligación, 521 -, pasta cocida, siembra, 499 -, pasterización leche, 497 pérdida humedad, -, prensado, 483 -, proteasas, 523 -, proteolisis, 522 -, rendimientofunciónextracto Seco, 488 - - - materia grasa, 489 -, sabor, 526 -, sales -, salado. 516 -, separaciónfosfocaseinatonativo. 480 -, siembra, maduración, leche, 498 sin corteza, 530 -, sin cuajo, 484 -, solubilización caseína, 522 -, técnica, 479 -, tipos, 482 -, valor nutritivo, 574 -, variedades, 478

-,

-, -,

"

"

-.

--?

R Radiaciones, absorción, 198 absorcióngrasa, 86 -, efectos, 216 Radioactivos, 160 -, elementos, 573 Rancidez, 66,263 -, oxidación, 67 Razas lecheras, 20 Reacci6n Voges-Proskauer, 228 Reacciones degradación, 205 - Maillard, 46 - serológicas, 277 Recogida, bidones. 395 -, camión cisterna, 397 -. condiciones. 317

-,

Recuento directo, 405 Redox, potencial, 72,195 Reducción, pruebas, lcche refrigerada, 409

Reductasa, 165 -, prueba, 197,408 Reductores, 72 -, condiciones, 73 Refraccibn, 201 Refractometría,grasas, 64 Reirigeración, 385 - aspectos técnicos, 389 - colectiva, 390 -, crema, 462 Regeneración mantequilla, 475 Reno, 18 Reológicas, cuajada,propiedades, 312 -, propiedadesmantequilla, 470 Representaciónefectostermicos, 208 Resarzurina, 408 Resinascambiadoras iones, 158 Riboflavina, 172 Richmond, fbrmula,extractoseco, 180 Rickettsia bzrrnetti, 318 Ring test, 325 Riqucza, 403 Roedores, 18 Rose-Gottlieb,mdtodo, 85 Rotura cuajada, 512 Rumiantes, 18 5

Sabor, 217 ambiente > utensilios, 21'1 -, defectos, 218 -, leche fresca, 218 -, leche normal, 218 - oxidado, 219 -, pescado, 69 -, rancio, 219 Saboresanormalcs, 219 - diversos, 263 S . B. R., metodo, 85 Saccharomyces, 232 Salaordeno, 368 Salado,queso, 516 Salessolublcs, 155 Salmonella l y p h i , 328 Saneamiento leche, 331 Saponificacih, 55 Saturados,ácidosgrasos, 62 Schalm,prueba, 309 Schardingcr,enzima, 165 Secreción, 23, 25 Selcccitn, 355,358 Senogalactóforo, 23 Scparadores centrífugos, cuajada, 530 Sero-albúmina, 140 Serol6gicas, reacciones, 277 Serrutiu, 230,231

-,

593

ÍNUICE A L F A B ~ T I C O

Serrutia marcescens, 264 Seve1 y Plommet, medio, 309 Siálico, ácido, 52 -, -, determinación, 150 Sicrófilos, germenes, 393 Siembra bacterias seleccionadas, 292 --, cuajo natural, queso, 500 - leche, quesos, 499 S . H. grado, 191 Sinéresis,coagulación, 134 Solubilidad,lactosa, 43 Solubilización caseína, queso, 522 Solucionesesterilizantes, 382 - lavado, 381 Soxhlet-HenkeI, grado, 191 Spray,procedimiento, 547 Staphilococcus cremoris-viscosi, 262
T Tampones, 187 Temperatura,influencia,bacterias, Tensiónsuperficial, 181 TCrmico, tratamiento, 248,427 Termicos,tratamientos, 208 Termófilos, estreptococos, 284 Test CMT, 309 T.G.C., medio, 309 Thermobacteriurn, 268 Tiamina, 174

253

Tiempocoagulacidn, 508 T.K.T., medio,identificacidn, 309 Tocoferoles, 82,83 Torula, 232 - amuru, 263 - glz(tifzis, 264 Toxinas, 323 Transmisión, luz, 197 Tratamientotérmico, 427 - ultraaltatemperatura, 437 Transporte, 395 Triglicéridos,composicidn, 54 -, hidrólisis, 55 Trimetilamina, 69 Tripsina inhilbidor, 174 Tuberculosis,mama, 317 Turbidez, 200 Turbidimctría, 85 Tvkmaelk. 542

u U.H.T., esterilización, 339 tratamiento, 437 Ultra alta temperatura, 437 Ultrafiltrado, 155 Unidad cuajo, 507 Utensilios, contaminacibn, 237 -, limpieza, 381 -,

V Vaca, 18 -, alimentación, 365 -, higiene, 3155 Vacreator, 438 Vacu-Therm Instant Sterilizel. Alfa-Laval, 439 Valor nutritivo, 564 - - modificaciones tratamiento, 570 proteínas, 565 Van Gulick, mCtodo, 84 Variaciones,hacterias, 272 Variabilidad, 17 Variacionesestacionales,cornposicidn, 361 Velocidad, bactericida, 424 - coagulación', 502 Virus, 225 - aftoso,mama, 318 Viscosidad, 182 -, producción, 262 Vitamina A, 82,169 - B. 172,174 - B,, 174 - BIZ, 173 Bt,, 174 - C. 174 "

-

594


Vitamina D, 171 - E, 172 - hidrosolubles, 169, 172 - PP, 172 Vitaminas, 562 -, distribución, 168 - liposolubles, 168, 169 -, necesidades, 560 Voge's-Proskaner, reaccih, 228 don Freudenreich,experiencia, 254

X Xantinaoxidasa,

165

Y Yegua, 18 Ymer, S42 Yodo, índicegrasas, 63 Yogur, 541 -, valornutritivo, S75

Alais Charles - Ciencia De La Leche - Principios De Tecnica Lechera.pdf

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