Composición de la leche
Inmediatamente después del parto, la hembra del mamífero comienza a producir secreciones mamarias; durante los dos o tres primeros días produce el calostro. Pasado este período, el animal sintetiza propiamente la leche durante todo el periodo de lactancia, que varía de 180 a 300 días (dependiendo de muchos factores), con una producción media diaria muy fluctuante que va desde 3 hasta 25 litros. La leche se sintetiza fundamentalmente en la glándula mamaria, pero una gran parte de sus constituyentes provienen del suero de la sangre.[38] Su composición química es muy compleja y completa, lo que refleja su gran importancia en la alimentación de las crías. La composición de la leche depende de las necesidades de la especie durante el periodo de crianza.[39]37↑ Larson, B.L. 1979. "Byosinthesis and secretion of milk proteins: A review", J. Dairy Res., 46:161
38↑ Gresti, J.M., M. Bugant, C. Maniongui y J. Bezard. 1993. Composition of molecular species of triacylglycerols in bovine milk fat J. Dairy Sci.76:1850-1869
39↑ nestle.cl. «Cocinando con Leche». Consultado el 05-17-2008.
Lactosa
La lactosa es un disacárido presente únicamente en leches, representando el principal y único glúcido.[40] Sin embargo, se han identificado pequeñas cantidades de glucosa, galactosa, sacarosa, cerebrósidos y aminoazúcares derivados de la hexosamina.
40↑ a b Lactosa.org. «La intolerancia». Consultado el 05-15-2008.
La lactosa se sintetiza en la glándula mamaria por un sistema enzimático en el que interviene la α-lactoalbúmina para después segregarse en la leche. Es un 15% menos edulcorante que la sacarosa y contribuye, junto con las sales, al sabor global del alimento. Hay ciertos sectores de la población (sobre todo de raza negra y mestizos latinoamericanos) que no toleran la leche debido a su contenido de lactosa. Esto se debe a que la mucosa del intestino delgado no sintetiza la lactasa que es la enzima que hidroliza el enlace glucosídico y separa el azúcar en glucosa y galactosa.[41]41 ↑ Los valores son promedios medios de leches empleadas en la industria láctea, debido a que son reguladas por normas oficiales. La leche que es de otros mamíferos varía su concentración de grasas de acuerdo a su alimentación. Para ver esos valores consultar la tabla de análisis químico proximal superior.
Cuando la lactosa llega al colon, fermenta y produce hidrógeno, dióxido de carbono y ácido láctico, que irritan este órgano; además, se absorbe agua en el intestino para equilibrar la presión osmótica. Todo esto puede traer como resultado diarrea, flatulencias y calambres abdominales. Para remediar esta anomalía bioquímica que afecta a algunos sectores de la población mundial, los productores adicionan al permeado (suero) una enzima, la α-lactasa que hidroliza el disacárido en sus dos monosacáridos y así es tolerada por los grupos alérgicos a la lactosa.
La lactasa es producida desde que el bebé comienza a lactar, y comienza a disminuir su producción con el crecimiento, ya que biológicamente el humano no requiere obligatoriamente de leche en su dieta básica después de la infancia, como demuestra que el 70 u 80% de los adultos prescinden de ella.[42]
42↑ Gresti, Burgant, Manionigui y Bezard. (1993). Composition of molecular species of triacylglycerols in bovine milk fat. J. Dayri Sci. pp. 76.
Lípidos o grasas
Las propiedades de la leche son el reflejo de los ácidos grasos que contiene. Así tenemos varios grupos de lípidos presentes en la leche: triacilglicéridos, diacilglicéridos, monoacilglicéridos, fosfolípidos, ácidos grasos libres, esteroles y sus ésteres, y algunos glúcidos.| Lípido | Porcentaje del total de lípidos[42] | Concentración (g/L) |
|---|---|---|
43
↑ El rumen es uno de los estómagos de la vaca.
Sin embargo, el 96% del total lo conforman sólo 14 ácidos grasos, siendo los más importantes el ácido mirístico, el ácido palmítico y el ácido oleico. La gran cantidad de grasas se debe a la alimentación del bovino y a la intensa actividad del rumen.[44] En el caso de las focas, el exceso de contenido graso se debe a la dieta basada en peces y es parte de una adaptación natural para que la cría soporte el frío extremo. En el caso de la leche humana, el contenido graso depende de la nutrición equilibrada de la mujer durante el embarazo y la lactancia; de ahí que una dieta plenamente omnívora beneficie al contenido graso exacto de la leche.[45]
44 ↑ Jensen, R.G., A.M. Ferris, y C.J. Lammi-Keefe. 1991. The composition of milk fat. J. Dairy Sci., 62:1.
44 ↑ Jensen, R.G., A.M. Ferris, y C.J. Lammi-Keefe. 1991. The composition of milk fat. J. Dairy Sci., 62:1.
45
↑ Swaisgood, H.E. 1973 The casein, CRC Crit. rev. Food Techological, 6:135
La caseína-κ es útil principalmente para la elaboración de quesos[48] (la más rica en este tipo de caseína es la leche de vaca, mientras que la más pobre proviene de la leche humana) debido a que al ser hidrolizada por la renina es posible que se precipite en paracaseína-κ, la cual al reaccionar con el calcio genera paracaseinato de calcio.
46 ↑ Mercier, J.C., Ribadeau-Dumas, B.Y.Groscalude, S., 1985 "Amino-acid composition and sequence of bovine κ-casein". Neth. Milk Dairy. 27:313
47 ↑ Dalgleish, D.G., Brinkhuis, J. y Payens, T: A. J. 1981 "The coagulation of differently sized casins micelles by rennet". European J. Biochem., 119:257
48 ↑ Thompson, M.P. y Farrel, H.M. 1973. "The casein micelle-The forces contributing to its integrity", Neth Milk Dayry J., 27:20
El modelo arriba ilustrado permite observar cómo las subunidades se enlazan entre sí gracias a los iones de calcio. Se sugiere que el fosfato de calcio se une a los grupos NH2- de la lisina; el calcio interacciona con el grupo carboxilo ionizado (COO-). Las submicelas se constituyen a partir de la interacción constante entre las caseínas α, β y κ. Hay que resaltar la función estabilizadora de la caseína κ contra la precipitación de calcio de otras fracciones proteínicas. La gran cantidad de modelos fisicoquímicos (por citar algunos: Rose, Garnier y Ribadeau, Morr, Schmidt, Slattery, Waugh, Noble, etc.), todos concuerdan en que las unidades hidrófobas entre las moléculas de proteínas aseguran la estabilidad de la micela.[49] [50]
49 ↑ Hayakawa, S. Y Nayai, S. (1985). Relationships of hydrophobicity and net charge to the solubility of milk and soy proteins. J. Dayri Sci. pp. 76:1850-1869.
50 ↑ Hill, A.R., Irvine, D.M.y Bullock, D.H. (1985). Buffer capacity of cheese wheys. J. Food Sci. pp. 50:733.
51↑ Mathur, BN. y Shahani, K.M. (1979). Use of total whey constituetens for human food. J. Dayri Sci. pp. 62:1.
52 ↑ Morr, C.V. (1968). Composition physicochemical and functional propertiesof reference wheyprotein concentrates. J. Dairy Sci. pp. 50:1406.
53 ↑ Dargal Badui, Salvador (2006). Química de los Alimentos. Cap. 12 Leche. Edit. Pearson, Addison Weasley. 4° Edición.. pp. 614.
Las proteínas del suero son compactas, globulares, con un peso molecular que varía entre 14,000 y 1,000,000 de daltones, y son solubles en un amplio intervalo de pH (se mantienen intactas cuando la leche se corta de manera natural, ya que no ha habido presencia de calor que desnaturalice las proteínas). En estado natural no se asocian con las caseínas, pero en la leches tratadas térmicamente y homogeneizadas, una parte de estas proteínas sí lo hace.[54] Las proteínas del suero constan por lo menos de 8 fracciones diferentes, todas sensibles a temperaturas altas (procesos térmicos) y por ello son las primeras en degradarse con procesos como la pasteurización o la UHT.
54 ↑ Dargal Badui, Salvador (2006). Química de los Alimentos. Cap. 12 Leche. Edit. Pearson, Addison Weasley. 4° Edición.. pp. 614.
La razón por la que la leche no se descompone estando fuera de refrigeración una vez tratada térmicamente es porque las proteínas del suero, al desnaturalizarse, liberan un grupo sulfhidrilo que reduce la actividad de la oxidación de manera parcial.[55]
55 ↑ Brew, K y Grobler, J.A. (1992). α-Lactalbumin. Advanced Dairy Chemestry. proteins, vol. 1. Ed. P.F. Fox. pp. 191-229.
Las proteínas del suero con mayor importancia en la leche son:
63 ↑ Los datos de las bacterias aquí nombradas están presentes en mayor o menor proporción en todos los tipos de leches
64 ↑ Rolls, B.A. 1982. Effect of processing on nutritive value of food: Milk and milk products, en Handbook of Nutritive Value of Prcessed Food, Vol. 1. Ed. M. Rechcigl, p. 383-399. CRC Press, Boca Raton, Fl.
Como control de calidad, la leche cruda o leche bronca (sin pasteurizar) se analiza antes de determinar el destino como producto terminado, si el recuento de gérmenes es mayor que 100.000 UFC (Unidades Formadoras de Colonias) es una leche de inferior calidad que una cuyo recuento sea menor a ese número. También se determina la potencialidad de brucelosis que pudiera presentar.
65 ↑ Harper, J.W. (1976). Processing-induced changes. Dairy Technology and Engineering, The Avi Publishing, Westport, Conn. pp. Psráfrasis de la idea central del libro.
Caseínas
De todas las proteínas presentes en la leche, las más comunes y representativas son tres, y todas son caseínas:[46] la caseína-αs1, la caseína-β y la caseína-κ. En la industria láctea, es muy importante la caseína-κ, que posee, entre otras, las siguientes características:[47]
46 ↑ Mercier, J.C., Ribadeau-Dumas, B.Y.Groscalude, S., 1985 "Amino-acid composition and sequence of bovine κ-casein". Neth. Milk Dairy. 27:313
47 ↑ Dalgleish, D.G., Brinkhuis, J. y Payens, T: A. J. 1981 "The coagulation of differently sized casins micelles by rennet". European J. Biochem., 119:257
48 ↑ Thompson, M.P. y Farrel, H.M. 1973. "The casein micelle-The forces contributing to its integrity", Neth Milk Dayry J., 27:20
La fase micelar
Las caseínas interaccionan entre sí formando una dispersión coloidal que consiste en partículas esféricas llamadas micelas con un diámetro que suele variar entre 60 a 450nm poseyendo un promedio de 130 nm. A pesar de la abundante literatura científica sobre la posible estructura de una micela, no hay consenso sobre el tema. Existe un modelo propuesto que considera que la micela se encuentra a su vez constituida por subunidades de la misma forma, con un diámetro de entre 10 y 20 nm.
49 ↑ Hayakawa, S. Y Nayai, S. (1985). Relationships of hydrophobicity and net charge to the solubility of milk and soy proteins. J. Dayri Sci. pp. 76:1850-1869.
50 ↑ Hill, A.R., Irvine, D.M.y Bullock, D.H. (1985). Buffer capacity of cheese wheys. J. Food Sci. pp. 50:733.
Suero de la leche
A partir de 10 litros de leche de vaca se puede producir de 1 a 2 kg de queso (es decir, en su mayor parte de caseína) y un promedio de 8 a 9 kg de suero de leche. El suero es el conjunto de todos los componentes de la leche que no se integran en la coagulación de la caseína, y de acuerdo con el tipo de leche (es decir, de la especie de la que proviene) se pueden tener dos tipos de sueros, clasificados por su sabor:- El suero dulce, que proviene de quesos coagulados con renina. La mayoría de este suero se compone de nitrógeno no proteico (22% del total) y tiene una gran concentración de lactosa (cerca del 4.9% de todo el suero); es el más rico en proteínas (0.8%) pero muy pobre en cuestión de ácido láctico (0.15%). El resto del suero es un conjunto de sales, minerales y grasas que varían de especie a especie. El pH oscila entre 6 y 6,2.
- El suero ácido, que proviene de quesos coagulados con ácido acético. Es el subproducto común de la fabricación de queso blanco y requesón y por el bajo pH (4,6) resulta corrosivo para los metales. Contiene una mayor proporción de nitrógeno no proteico (27% del total) y posee menos lactosa en concentración (4,3%) ya que, por provenir de leches ácidas, parte de la lactosa se convierte en ácido láctico por la fermentación. Por ello, tiene más cantidad de ácido láctico (0,75%). Debido a la desnaturalización, es más pobre en proteínas (0,6%). Suele tener menor concentración de sales, minerales y grasas, cuyas concentraciones varían de especie a especie.
51↑ Mathur, BN. y Shahani, K.M. (1979). Use of total whey constituetens for human food. J. Dayri Sci. pp. 62:1.
52 ↑ Morr, C.V. (1968). Composition physicochemical and functional propertiesof reference wheyprotein concentrates. J. Dairy Sci. pp. 50:1406.
53 ↑ Dargal Badui, Salvador (2006). Química de los Alimentos. Cap. 12 Leche. Edit. Pearson, Addison Weasley. 4° Edición.. pp. 614.
Las proteínas del suero son compactas, globulares, con un peso molecular que varía entre 14,000 y 1,000,000 de daltones, y son solubles en un amplio intervalo de pH (se mantienen intactas cuando la leche se corta de manera natural, ya que no ha habido presencia de calor que desnaturalice las proteínas). En estado natural no se asocian con las caseínas, pero en la leches tratadas térmicamente y homogeneizadas, una parte de estas proteínas sí lo hace.[54] Las proteínas del suero constan por lo menos de 8 fracciones diferentes, todas sensibles a temperaturas altas (procesos térmicos) y por ello son las primeras en degradarse con procesos como la pasteurización o la UHT.
54 ↑ Dargal Badui, Salvador (2006). Química de los Alimentos. Cap. 12 Leche. Edit. Pearson, Addison Weasley. 4° Edición.. pp. 614.
La razón por la que la leche no se descompone estando fuera de refrigeración una vez tratada térmicamente es porque las proteínas del suero, al desnaturalizarse, liberan un grupo sulfhidrilo que reduce la actividad de la oxidación de manera parcial.[55]
55 ↑ Brew, K y Grobler, J.A. (1992). α-Lactalbumin. Advanced Dairy Chemestry. proteins, vol. 1. Ed. P.F. Fox. pp. 191-229.
Las proteínas del suero con mayor importancia en la leche son:
- a) α-lactalbúmina: constituye el sistema enzimático requerido para la síntesis de la lactosa. Las leches de animales que no presentan esta proteína tampoco contiene lactosa. No posee sulfhidrilos libres pero sí cuatro disulfuros que ceden las cistinas, por lo que tiene 2.5 más azufre que la caseína. Posee bajo peso molecular y un alto contenido en triptófano. Se considera que hace mucho tiempo, las aves y los bovinos estuvieron unidos por un tronco común genético (no taxonómico) debido a que la secuencia de aminoácidos de esta proteína es semejante a la lisozima del huevo.[56] Se desnaturaliza a 63 °C.
- 56 ↑ Wharton, B. (1981). Inmunoligical implications of alternatives to mother's milk. The Inmunology of Infant Feeding. A. Wilkinson, Plenum Press, Nueva York..
b) β-lactoglobulina: insoluble en agua destilada y soluble en diluciones de sales, se desnaturaliza y precipita a menos de 73 °C (no resiste la pasteurización). Esta proteína no se encuentra en la leche humana, siendo abundante especialmente en rumiantes y es considerada la responsable de ciertas reacciones alérgicas en los infantes.[57] Existen tratamientos industriales que permiten modificar los componentes de la leche de vaca para que se parezcan a los de la leche humana y poder así dársela a los bebés. En estos procesos se elimina ésta fracción proteínica por precipitación con polifosfatos o por filtración en gel, para después mezclarla con otros componentes (caseína, aceite de soja, minerales, vitaminas, lisozima, etc.).[58] [59] [60] [61]
- 57 ↑ Al-Mashikh, S.A. y Nakai, S. (1987). Reduction of beta-lactoglobulin content of cheese whey by polyphosphate precipitation. J. Food Sci.. pp. 52:1237.
58↑ Kuwata, T., Phan A.M., Ma, C.Y. y Nakai, S. (1985). Elimination of β-lactoglobulin from whey to simulate human milk protein.. J. Food Sci.. pp. 50:602.
59↑ Shahani, K.M. (1979). Humanized milk. J. Dairy Sci. Technol.. pp. 14:2.
60↑ Dargal Badui, Salvador (2006). Química de los Alimentos. Cap. 12 Leche. Edit. Pearson, Addison Weasley. 4° Edición.. pp. 614
61↑ Idoji Y, Watanabe Y, Yamashita A, Yamanishi K, Nishiguchi S, Shimada K, Yasunaga T, Yamanishi H: (2008). «In silico study of whey-acidic-protein domain containing oral protease inhibitors». International Journal of M
c) Proteína ácida del suero (WAP, en inglés): es un componente de la leche que sólo se encuentra en la categoría GLIRES, que agrupa a roedores y lagomorfos, aunque se han encontrado secuencias relacionadas en el cerdo. Del hecho de que contienen dominios similares a inhibidores de la proteasa se observa que su función es antimicrobiana y protectora de las mucosas orales.[62] - 62 ↑ Varnam, A.H. y Sutherland, J.P. 1994. Milk and Milk Products Technology -Chemistry and Microbiology.
d) inmunoglobulinas: suman el 10% del total de las proteínas del suero y provienen de la sangre del animal. Pertenecen a los tipos IgA e IgE y proceden de las células plasmáticas del tejido conjuntivo de la mama (Bloom-Fawcet, 1999). Algunos científicos, según se ha dicho antes, ven en ello la razón de ser de la leche, ya que permiten transmitir cierta inmunidad a la cría (principalmente la memoria de las enfermedades que la madre ha sufrido). Suelen ser muy abundantes en el calostro (hasta 100g/L).
Propiedades microbiológicas
La leche recién obtenida es un sustrato ideal para un gran número de géneros bacterianos, algunos beneficiosos y otros perjudiciales, que provocan alteraciones diversas del alimento y sus propiedades:[63]63 ↑ Los datos de las bacterias aquí nombradas están presentes en mayor o menor proporción en todos los tipos de leches
| Tipo de bacterias[64] | Efectos sobre el alimento | Condiciones necesarias para su activación o desarrollo |
|---|---|---|
| Lácticas | Son las bacterias que convierten mediante la fermentación la lactosa en ácido láctico. Pueden generar una alteración en la consistencia, como Lactobacillus bulgaricus, que puede hacer espesar la leche, paso principal para elaborar yogur. Genera que el porcentaje de acidez suba y el pH baje a 4,5. | Se requiere de temperaturas ya sea ambientales o superiores. A temperaturas ambientales se genera un cultivo láctico y puede tardar hasta 2 días, aplicando calentamiento el proceso se hace menos lento. |
| Propiónicas | Generan liberación de dióxido de carbono (CO2). Actúan sobre las trazas de ácido propiónico de la leche para generar ácido acético. Pueden generar un exceso burbujeante sobre la leche y dar un olor excesivamente ácido. | Requieren de temperaturas de 24 °C para comenzar a actuar. |
| Butíricas | Generan coágulos grasos en la leche no acidificada. La alteración de la grasa puede generar un espesor muy poco deseado. | Requieren de poca acidez y de un pH superior a 6,8. |
| Patógenas | Alteran todas las propiedades. La acidez disminuye, el pH comienza a hacerse básico, existe una separación irregular de las grasas y la caseína (se "corta") y el olor se hace pútrido. Su presencia, como la de coliformes, puede indicar contaminación fecal. Producen liberación de CO2 y dióxido de nitrógeno (NO2). Generan burbujas grandes y pareciera efervescer. | Requieren de temperaturas de 37 °C y de acidez baja. Usualmente, la leche fuera de refrigeración experimenta estos cambios. |
| Psicrófilas | Este tipo de bacterias aparecen después del esterilizado de la leche y resisten las bajas temperaturas pudiendo incluso manifestar crecimiento bacteriano entre 0° y 10° Celsius.Aunque en el esterilizado se eliminan la mayor cantidad de este tipo de gérmenes, estos dejan una huella enzimática (proteasa) que resiste las altas temperaturas provocando en las leches un amargor característico cumplido el 50% del tiempo de su caducidad. En la industria láctea, este tipo de bacterias (Familia pseudomonas) son responsables de conferir un sabor amargo a cremas y leches blancas. | Requieren un grado de acidez y valor de pH menor a 6.6. No son inhibidas por congelamiento y generan una persistente actividad enzimática. |
64 ↑ Rolls, B.A. 1982. Effect of processing on nutritive value of food: Milk and milk products, en Handbook of Nutritive Value of Prcessed Food, Vol. 1. Ed. M. Rechcigl, p. 383-399. CRC Press, Boca Raton, Fl.
Como control de calidad, la leche cruda o leche bronca (sin pasteurizar) se analiza antes de determinar el destino como producto terminado, si el recuento de gérmenes es mayor que 100.000 UFC (Unidades Formadoras de Colonias) es una leche de inferior calidad que una cuyo recuento sea menor a ese número. También se determina la potencialidad de brucelosis que pudiera presentar.
Propiedades nutricionales
Su diversificada composición, en la que entran grasas (donde los triglicéridos son la fracción mayoritaria con el 98% del total lipídico y cuyos ácidos grasos que los forman son mayormente saturados), proteínas, (caseína, albúmina y proteínas del suero) y glúcidos (lactosa, azúcar específica de la leche), la convierten en un alimento completo. Además, la leche entera de vaca es una importante fuente de vitaminas (vitaminas A, B, D3, E). La vitamina D es la que fija el fosfato de calcio a dientes y huesos, por lo que es especialmente recomendable para niños.[65] El calostro es un líquido de color amarillento, rico en proteínas y anticuerpos, indispensables para la inmunización del recién nacido. A pesar de ello, no tiene aplicación industrial.65 ↑ Harper, J.W. (1976). Processing-induced changes. Dairy Technology and Engineering, The Avi Publishing, Westport, Conn. pp. Psráfrasis de la idea central del libro.
Véase también: Nutrición de los mamíferos
Fuente: Wikipedia, Enciclopedia Encarta, Tratado Química Biológica
Fuente: Wikipedia, Enciclopedia Encarta, Tratado Química Biológica
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