MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL INFORME LABORATORIO NO. 2
PRESENTADO POR: MARIA PAULA JIMÉNEZ CASTRO IVÁN MAURICIO BONILLA RINCÓN RAUL ANDRES LOSADA CASTAÑEDA OSCAR JAVIER HERNANDEZ HERNAN DARIO VALENCIA
PRESENTADO A: SUSANA DIAZ
UNIVERSIDAD DEL TOLIMA FACULTAD INGENIERÍA AGRONÓMICA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL IBAGUE-TOLIMA 2013
RESULTADOS: Medición de pH de la leche ácida
pH= 4,25
Medición de pH de la leche fresca
pH= 6,64
Medición de pH inicial de la mezcla (30% leche fresca y 70% leche ácida)
pH= 5,38
Como utilizamos leche pasteurizada, se calentó solo a 32ºC
Se cortó en cubos después de añadir el cuajo y se esperó a que la leche se enfriara
Al cabo de 15 minutos, se observó que el proceso se había devuelto puesto que la leche estaba líquida nuevamente.
Se volvió a calentar pero a 40 ºC para observar si se podía volver a realizar el proceso y finalmente obtener los resultados esperados. Sin embargo, esto no fue posible ya que al final, la leche no cuajó.
DISCUSIÓN:
Para el proceso de elaboración de quesos se requiere como materia prima principalmente la leche. Por esto, debe ser obtenida higiénicamente de vacas sanas, con un alto contenido de sólidos (proteína), grasa normalizada y principalmente libre de sustancias químicas que afecten al proceso como por ejemplo los aditivos, sustancias inhibidoras, entre otras. Además, hay muchas propiedades de la leche que afectan, intervienen y determinan los diferentes pasos para obtener finalmente el queso con las características deseadas. Entre ellos, el agua favorece el crecimiento microbiano y por consiguiente la maduración, afecta la textura y rendimiento influyendo directamente en la vida útil del queso. La lactosa afecta el desuerado, la textura, el sabor y la maduración, las proteínas del suero, contribuyen con el valor nutritivo del queso y afecta la coagulación. Por otra parte, las enzimas coagulantes que posea la leche son las encargadas de desestabilizar las micelas de la leche las cuales juegan un papel muy importante en la acidificación de la leche. También, durante el proceso de elaboración existen muchas variables y factores directos e indirectos que pueden incidir en el resultado final, entre ellos un factor muy importante es la higiene. Debido a que la leche y los materiales se encuentran expuestos a los diferentes agentes contaminantes del ambiente, deben presentarse buenas prácticas de higiene, de esta forma se busca conservar o promover la salud asegurando la inocuidad y sanidad de los alimentos. La contaminación, puede ser física, química o biológica. Sin embargo, al trabajar en condiciones controladas en el laboratorio es posible descartar la contaminación química. “Podemos clasificar los contaminantes fí sicos de la siguiente forma: “ 1
Fuente: GUIA DE LA ELABORACION DE QUESOS ARTESANALES
Adicionalmente, se encuentran factores muy importantes como la temperatura, el pH, la presión y las condiciones externas del laboratorio. Mientras que los biológicos comprenden los seres vivos que se encuentran en los alimentos tales como bacterias, hongos, virus y parásitos. El no cumplimiento de estos estándares de higiene, puede provocar subproductos indeseados, modificación en las características organolépticas del producto o la pérdida total. Otros factores indirectos que pueden afectar el proceso son el almacenamiento de la leche en frio ya que mantenerla por un largo tiempo a bajas temperaturas provoca cambios físico-quím icos en la leche como “la disolución parcial de la caseína micelar (fracción β) que pasa para la parte soluble aumentando las pérdidas de nitrógeno, materia grasa y partículas de cuajada” 2. Por esto, es
importante tratar de realizar el proceso con una leche fresca, preferiblemente del mismo día y libre de agentes contaminantes. Los psicrótrofos por ejemplo, son microorganismos que pueden desarrollarse rápidamente en la leche a temperatura ambiente y bajas temperaturas de almacenamiento. “Son productos de lipasas y proteasas altamente termoresistentes que soportan la pasteurización y hasta la esterilización de la leche” 3. Estas proteasas tienen la desventaja que pueden degradar lentamente la caseína aumentando la pérdida de nitrógeno y de partículas de la cuajada. El tipo de cuajo que se utilice es de gran influencia ya que estos son caracterizados por más de una proteasa que atacan la fracción K de la caseína, provocando finalmente la coagulación. Cada proteasa utilizada en el cuajo ti ene propiedades químicas diferentes, unas tienen más actividad proteolítica que otras. Las más proteolíticas “como la porcina o las proteasas ácidas de origen
fúngico, además de romper la ligación específica 105-106 de la caseína K, continúan degradando rápidamente el resto de la cadena de aminoácidos durante la coagulación de la leche” 4. Una de las enzimas con mejor actividad coagulante es la quimosina seguida por la pepsina bovina. De esta forma, “las principales variables en el proceso de la leche en forma resumida son:
La composición de la leche. Factores microbianos (composición de la flora microbiana presente en la leche cruda o la añadida). Factores bioquímicos (concentración y propiedades de las enzimas presentes). Factores físico-químicos (temperatura, pH, presión atmosférica)
Factores químicos (proporción de calcio en la cuajada, agua, sales minerales, etc.) Factores mecánicos (corte, r emovido y presión mecánica)” 5
De acuerdo a los parámetros anteriores, evaluaremos las posibles situaciones presentadas durante el proceso. Inicialmente, se utilizó una leche pasteurizada mediante el procedimiento High Temperature Short Time (HTST) es decir, “el de someter al producto a elevadas temperaturas durante un periodo de tiempo corto. De esta forma se consigue un proceso de gran eficacia, el cual permite optimizar la pasteurización, asegurando que se obtienen todos los efectos deseados de esta, a la vez que se minimizan los efectos indeseables (pérdidas de propiedades organolépticas y/o nutri tivas).” 6. Sin embargo, para elaborar quesos, es más recomendable utilizar leche fresca y si es pasteurizada, “es necesario adicionar cloruro de calcio entre 0,1-0,2 g/l ya que es el éxito de la coagulación para reponer el calcio que se pierde durante la pasteurización y para que ayude a la precipitación de la caseína (proteína)” 7, paso que omitimos en el laboratorio y uno de los factores que podría haber incidido en el falló de la coagulación de la leche. Esta leche pasteurizada, entra en el proceso de acidificación, el cual es de vital importancia la carga microbiana, debido a que las bacterias lácticas, al fermentar la lactosa, producen ácido láctico, el cual promueve la formación y el desuerado de la cuajada, adicionalmente, evitan la formación de nuevos microorganismos patógenos que contaminen la materia debido a la disminución del pH hasta 5.2 (pH muy ácido para la supervivencia de algunos tipos de microorganismos). Después de realizar la valoración de acidez de la leche la cual nos permite conocer la riqueza de caseína y fosfatos en la leche, esto es, que la leche es ligeramente ácida, comprobándolo con la medición de pH, (pH=4,25), la leche ácida parecía estar en las perfectas condiciones para lograr la coagulación y el desuerado con éxito. Durante el proceso de coagulación, se presentan diferentes modificaciones fisicoquímicas en la caseína es decir cambios en las proteínas que componen la leche, esto se debe inicialmente a la acción de las bacterias ácido lácticas es decir, la coagulación ácida, seguida de la coagulación por adición de sales (cuajo), cuya función es: romper específicamente enlaces peptídicos entre la fenilalanina 105 y la metionina 106 de la kappa- caseína de la leche. “Al añadir el cuajo a la leche, gracias al pH ácido de ésta, la quimosina se activa y hidroliza el enlace Phe(105) – Met(106) de la kappa-caseína. La proteína queda partida en dos fragmentos: uno insoluble (1-105) que se mantiene en la micela, y otro soluble (106-169) que es eliminado de ésta. En presencia de iones calcio, las micelas modificadas se agregan entre si formando una red
tridimensional llamada paracaseína cuya función es la de precipitar. La leche queda así separada en cuajada y suero”.
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Sin embargo, de acuerdo a lo mencionado anteriormente, se pueden presentar diversas situaciones que alteran las características del producto o que detienen y dañan el proceso. Durante el laboratorio, se presentó un inconveniente con la coagulación de la leche. A pesar que el pH de la mezcla (leche ácida y leche fresca) estuvo cercano a los valores recomendados, el cual fue de 5,4 y luego de someter la mezcla al calentamiento y realizar los cortes respectivos cuando se empezó a presentar la formación de la cuajada, el proceso se detuvo y en vez de seguir cuajando, tuvo un retroceso, hasta volver al estado líquido con pequeños grumos en su interior. Es difícil describir que factor (químico, físico, biológico) fue el responsable del retroceso que sufrió la leche sin realizar otros estudios a fondo, sin embargo a través de la literatura y de nuestros conocimientos podemos plantear las siguientes hipótesis: La composición de la leche, en especial su contenido de proteínas y grasas era muy baja. •
La desnaturalización de las proteínas, debido a la modificación de la estructura proteica ante la acción de la temperatura. Según el Instituto de Tecnología de Alimentos (I.T.A.), Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Litoral, y el Laboratorio Integral de Servicios Analíticos (L.I.S.A.) Cooperativa Tambera y Agropecuaria Nueva Alpina Ltda. Existen diferentes factores que pueden afectar la coagulación de las proteínas: “Numerosos investigadores reportaron la influencia de la desnaturalización térmica de las proteínas solubles sobre la propiedad coagular enzimáticamente, particularmente la unión de las proteínas del suero a la superficie de la micela, que por impedimento estérico, prod ucen una inapropiada agregación” 9 •
El contenido de cloruro de sodio de la leche ya que este tiene una influencia sobre las propiedades de la coagulación. A través de las diferentes metodologías, se ha logrado demostrar la influencia de las altas concentraciones de NaCl en la leche sobre la propiedad de coagular enzimáticamente. Según Udabage(2011), a tiempo de coagulación constante y adición de hasta 200 mM de NaCl, se incrementó el pH a 6,65m es decir, en presencia de altas concentraciones, se retarda la formación del gel. Es importante resaltar que en el procedimiento llevado a cabo en el laboratorio, no se le añadió cloruro de sodio por lo tanto, la leche estaba baja en contenidos de calcio. •
Finalmente, otro factor que pudo provocar el efecto de reversa del procedimiento es la contaminación de las herramientas, bien sea del recipiente, el termómetro o del cuchillo (en el momento de realizar los cortes). •
En consecuencia al problema mencionado anteriormente, no fue posible continuar con el proceso de elaboración de queso. Sin embargo, el proceso a realizar después del paso de la coagulación es el desuerado. El cual consiste en la separación del suero, de la cuajada. Para lograr este proceso es necesario recurrir a otras técnicas, como el cortado, el cual divide la cuajada en porciones y facilita la liberación del suero. La cantidad de suero retirado depende del tipo de queso a elaborar, a mayor cantidad de suero retirado se forma un queso más compacto, es decir es favorable para la formación de quesos duros. Mientras que si la cantidad retirada de suero es menor, se dará origen a la producción de quesos blandos. Continuamente, se realiza el proceso de moldeo y prensado (opcional), en el cual se pone la masa en moldes especiales, estos moldes ayudan a retirar el suero restante y a su vez, determinan la forma del queso. (Varía dependiendo del tipo de queso y del gusto del productor). La técnica de prensado es opcional, se utiliza generalmente en las grandes industrias ya que se requiere de una prensa hidráulica o mecánica. Su objetivo es retirar mayor cantidad de suero y proporcionarle mayor consistencia al queso. Seguido a esto, se procede a la inmersión del suero en salmuera, con el fin de brindarle mayor sabor al suero, e inhibir y retardar el desarrollo de microorganismos. Finalmente, el queso pasa por el proceso de maduración en el cual se modifican las propiedades físicas y químicas tales como su aspecto, textura, consistencia, aroma y sabor característicos.
Durante este paso final, intervienen procesos químicos como la glucolisis en la cual el ácido láctico sufre diferentes modificaciones las cuales repercuten en el sabor. Así mismo la lipolisis (rompimiento de grasas) influye ampliamente en el sabor y aroma del queso debido a la liberación de ácidos grasos. Por último la proteólisis (rompimiento de proteínas) interviene en el sabor, el aspecto y la textura del queso.
CONCLUSIONES 1. Para la estandarización del proceso de elaboración del queso, debemos tener en cuenta ciertas variables que causan alteraciones en proceso, como lo es el método de acidificación de la leche previo a la elaboración del queso, lo cual permita obtener un producto inocuo de optimas características fisicoquímicas y microbiológicas.
2. El método de coagulación es importante debido a que la coagulación acida lleva como consecuencia la fermentación lenta de la lactosa y produce acido láctico, lo que causa una reducción del pH e involucra (a causa de grandes cantidades de acido láctico) la poca liberación de lacto suero productor del cuajo. 3. La coagulación enzimática es producida al momento de añadir el cuajo a la leche. Para elaborar el cuajo se utiliza la enzima renina la cual es extraída del cuarto estomago de la vaca y será la enzima que actuará en dicho proceso. Se diferencia de la coagulación netamente ácida porque en esa, la leche debe contener fermentos lácticos necesarios para la acidificación, la desestabilización de las micelas y la posterior coagulación de la leche. 4. Por su parte, la coagulación enzimática por acción de la quimosina de la leche, que constituye la etapa fundamental en la elaboración, resulta en la formación de un gel como consecuencia de cambios fisicoquímicos que tienen lugar en las micelas de caseínas. 5. Al utilizar leche pasteurizada en la elaboración de queso, es necesario adicionar cloruro de calcio, ya que en el proceso de pasteurización la leche pierde el calcio necesario para la ayuda de la precipitación de la caseína. 6. En un proceso de elaboración de quesos existen muchas variables que pueden ocasionar la obtención de un producto no deseado. Entre ellas, factores físico-químicos como el pH de la leche el cual determina los microorganismos que se utilizan en el proceso, la humedad que es directamente proporcional al tiempo de maduración, la temperatura que regula el desarrollo microbiano y la producción de enzimas, la composición de la leche (% en proteínas y % en grasas). Por esto, al realizar el laboratorio, deben tenerse en cuenta y evaluarse previamente al proceso para finalmente obtener el queso en buenas condiciones. 7. El almacenar la leche por largos periodos de tiempo a bajas temperaturas, produce cambios en el balance salino, en el tamaño de las micelas y el grado de hidratación de las mismas, lo que se traduce en problemas para la coagulación de la leche.
REFERENCIAS 1. Zuluaga Sara y Núñez Martha. Guía de la elaboración de quesos artesanales. 2010.
2. Vides, Adriana. Rendimiento en la elaboración de quesos. Universidad de Antioquia. 2011 3. Ibíd., 4. Galván Días, María del Pilar. Proceso básico de la leche y el queso, Revista digital universitaria, Coordinación de Publicaciones Digitales. DGSCA-UNAM. Volumen 6 #9. 2010 5. Gonzales Villareal, Manuel. Tecnología para la elaboración de queso blanco, amarillo y yogurt. 2012 6. P.I. Fuente del Jarro. Novedades tecnológicas para pasteurizador de jugos. Ciudad de Elda. 2011 7. Hernández, Alicia. Microbiología industrial. Editorial EUNED. España. 2010 8. Pardo, María Helena, Almanza, Fabritcio. Guías de procesos para la elaboración de productos lácteos. convenio Andrés bello. Bogotá. 2010 9. Coagulación de la leche. Desarrollo de un dispositivo para el “monitoreo” online del proceso. Avances en la Argentina. 2012