AUMENTO DEL RENDIMIENTO EN QUESO FRESCO CAMPESINO MEDIANTE INCORPORACIÓN DE PROTEÍNAS SÉRICAS HÚMEDAS/YIELD INCREASE IN FARMER FRESH CHEESE THROUGH INCORPORATION OF WET WHEY PROTEINS

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RESUMEN

Antecedentes: la adición de proteínas del suero a la leche puede mejorar el rendimiento y las propiedades nutricionales del queso. Objetivo: evaluar un proceso alternativo para incrementar el rendimiento de queso fresco campesino mediante incorporación de proteínas séricas húmedas a la leche. Métodos: se recuperaron proteínas de lactosuero mediante desnaturalización térmica a diferentes tiempos y posterior precipitación por disminución del pH. Se evaluó la variación en rendimiento quesero tras la incorporación a la leche de diferentes niveles (0, 2,9, 5,7 y 8,6%) de proteínas de suero húmedas. Resultados: la adición de 8,9% de proteína sérica húmeda a la leche produjo un aumento de aproximadamente 13% en el rendimiento quesero, con relación al tratamiento control sin adición de proteína. Conclusión: el proceso propuesto podría ser una alternativa para el aprovechamiento del suero y la mejora en el rendimiento de producción de quesos frescos a nivel de pequeñas empresas.

Palabras clave: Proteínas séricas, retención, rendimiento quesero

ABSTRACT

Background: the addition of whey proteins to the milk can improve the yield and the nutritional properties of the cheese. Objetives: to evaluate an alternative process for increasing the yield in farmer fresh cheese through the incorporation of humid whey proteins to the milk. Methods: whey proteins were obtained by heat denaturation at different times and then were precipitated by decreasing the pH. The variation in cheese yield was evaluated after the addition of wet whey proteins to the milk at different levels (0, 2.9, 5.7 and 8.6%). Results: the addition of 8.9% of wet whey protein to the milk produced an increase of about 13% in the cheese yield, compared to the control without protein addition. Conclusions: the proposed process could be an alternative for take advantage of whey and improving fresh cheese yield in small industries.

Keywords: Whey protein, retention, cheese yield

(ProQuest: ... denotes formula omitted.)

INTRODUCCIÓN

En la elaboración de quesos uno de los factores más importantes como parámetro de control es el rendimiento quesero, puesto que determina la rentabilidad económica y por tanto la sostenibilidad de la empresa (1). El rendimiento está influenciado por varios factores entre ellos el nivel de transferencia de sólidos desde la leche al queso, cuanto mayor sea dicha transferencia el rendimiento se incrementara, debido a un aumento en la recuperación de proteína, grasa, lactosa o minerales (2).

La pasteurización de la leche se utiliza comúnmente para reducir al mínimo riesgos microbiológicos, pero los tratamientos térmicos a temperaturas superiores a las de la pasteurización se utilizan para aumentar el rendimiento por un aumento de la precipitación de proteínas de suero que se incorporan a la matriz de caseína debido a la formación de complejos Β- lactoglobulina-caseína micelar (3). El enriquecimiento de leche de quesería con proteínas séricas desnaturalizadas es una técnica que ha sido utilizada por numerosas empresas, con el objetivo de aumentar el rendimiento quesero y revalorizar las proteínas del suero, que representan cerca del 20% del total de las proteínas de la leche (4). Otras ventajas de la incorporación de proteínas séricas al queso son el incremento de las propiedades funcionales y del valor nutricional (5-7). Al disminuir la cantidad de componentes sólidos en el suero, también se ha podido evidenciar que su carga contaminante se reduce (8).

En varios estudios se ha evaluado el efecto de retención de proteínas séricas para incrementar el rendimiento, las cuales han sido obtenidas por ultrafiltración o desnaturalización térmica, pero los experimentos ha sido desarrollados principalmente en quesos madurados o semimadurados como Holandés, Gouda y Cheddar (9). Abrahamsen (10) observó aumentos en el rendimiento entre 1 y 17% usando concentrados de proteínas de suero desnaturalizadas a 81 y 95 °C y con niveles de incorporación de 2,5 a 10%.

La producción de concentrados y aislados de proteínas del suero se asocia usualmente a plantas de producción a gran escala, pero por razones económicas, la pequeña industria láctea no puede aplicar las mismas estrategias, lo que resulta en problemas para la reutilización y disposición final del suero (11). El objetivo de este estudio fue evaluar una metodología simple de recuperación e incorporación de proteínas séricas para aumentar el rendimiento en la producción de un queso fresco tipo campesino.

MATERIALES Y MÉTODOS

Obtención de proteínas del suero

Se obtuvieron por desnaturalización térmica a 90°C durante 5, 10 y 15 min, tras lo cual se precipitaron usando una solución de ácido cítrico, hasta alcanzar un pH de 4,7. Las proteínas precipitadas se separaron por filtración y se determinó su contenido de humedad por gravimetría de acuerdo a NTC 4979 (12). Todos los ensayos se realizaron por triplicado y de forma aleatoria.

Elaboración del queso fresco

El queso fresco campesino fue elaborado a partir de leche cruda provista por la finca Bella Suiza, ubicada en zona rural de la ciudad de Pasto (Colombia). La composición de la leche se analizó usando un equipo Ekomilk (modelo Milkana Kam - 98 2a). La leche se calentó hasta 75 °C en marmita abierta, se enfrío hasta 32°C y se adicionó la proteína sérica en concentraciones de 0, 2,9, 5,7 y 8,6%. Se añadió cuajo líquido y se dejó coagular durante 25 min. Posteriormente se hizo el corte de la cuajada y se retiró aproximadamente 50% de lactosuero, se incrementó la temperatura hasta 38 °C y se agitó para realizar secado del grano durante 15 minutos. Una vez alcanzada la textura deseada (por determinación sensorial), se retiró el suero adicional liberado y la cuajada se sometió a molienda, salado y moldeo. El queso obtenido se almacenó a 2 °C y se tomaron muestras para análisis de contenido de sal (método de Mohr) y de humedad.

Determinación de retención de proteína y rendimiento quesero

Retención de proteína: la retención de proteína sérica fue calculada indirectamente por los cambios en el rendimiento quesero y la recuperación de solidos totales en comparación al tratamiento testigo donde no se agregó proteína sérica.

Recuperación de sólidos totales: se calculó de acuerdo a la siguiente ecuación:

... Ecuación 1

Donde: %STQ = % de sólidos totales en el queso; %STL = % de sólidos totales en la leche; kgQ = kg de queso; Vl = volumen de leche.

Rendimiento quesero: se expresó como el volumen de leche necesario para producir un kg de queso RQ = L/kg.

Análisis estadístico

Los ensayos de retención de proteína sérica en queso se realizaron por triplicado y de forma completamente aleatoria. Los datos se analizaron mediante regresión simple usando el programa estadístico Statgraphics Centurion XVI (Statpoint Technologies, Warrenton, USA).

RESULTADOS

El análisis de composición de la leche mostró que no hubo diferencias significativas en los contenidos de proteína (3,1 +/- 0,7%) y de grasa (3,2 +/- 0,8%) entre las muestras de leche utilizadas en los diferentes ensayos.

Obtención de proteína sérica húmeda.

En la figura 1 se observa el porcentaje de proteína sérica húmeda (g de proteína/100 ml de suero) obtenida por calentamiento del lactosuero a 90 °C durante 5, 10 y 15 min. El contenido promedio de humedad en la proteína recuperada fue de 80% +/- 3%.

Se encontraron diferencias signif icativas (p<0,005) entre los tiempos de tratamiento de 5 y 10, 15 min, lográndose el mayor porcentaje de recuperación (6,1 g proteína húmeda/100 mL suero) a los 10 min de tratamiento térmico.

Incorporación de proteína sérica húmeda en la leche de quesería.

Recuperación de sólidos totales. El análisis de varianza mostró que hubo diferencias significativas (p>0,05) en el porcentaje de sólidos totales retenidos en el queso debidas a la incorporación de proteína sérica húmeda a la leche, tal como se observa en el Figura 2.

Rendimiento quesero. La cantidad de leche requerida para producir un kg de queso disminuyó significativamente (p>0,05) al aumentar la cantidad de proteína sérica húmeda adicionada a la leche, como se evidencia en la Figura 3.

DISCUSIÓN

En los ensayos de recuperación de proteína del suero por desnaturalización térmica se encontró que el tratamiento en el que se obtuvo mayor recuperación fue 90 °C por10 min y aunque no se observaron diferencias significativas con el tratamiento a 15 min, la cantidad de proteína recuperada a ese tiempo fue menor. Durante la desnaturalización térmica las proteínas cambian su estructura terciaria quedando expuestos los grupos -S-S- lo cual permite la formación de puentes covalentes y la formación de estructuras coloidales (13). Los resultados indican que a 10 minutos esta reacción ha ocurrido y a tiempos superiores la estructura coloidal en forma de colchón que se forma por la agrupación de proteínas comienza a destruirse por el movimiento de convección que se genera al calentar la mezcla cuajada - suero para incrementar la sinéresis (cocción), esto puede ocasionar la solubilización de los agregados de proteínas séricas, lo que disminuye su recuperación (14).

Los rendimientos queseros obtenidos (7,2 a 8,3 L/kg) se encuentran dentro del promedio normal para quesos frescos en la industria local, que oscila entre un consumo de leche de 5 a 11 L/kg de queso producido (15). La adición de 8,9% de proteína sérica húmeda a la leche produjo un aumento de aproximadamente 13% en el rendimiento quesero, con relación al tratamiento control sin adición de proteína, lo que se asemeja a los resultados obtenidos por Abrahamsen (10).

En la Figura 3 se evidencia que al aumentar la adición de proteína sérica de 5,7 a 8,6%, el incremento en el rendimiento no fue significativo, lo que posiblemente se debe a que la matriz de caseína no puede retener la totalidad de proteína sérica añadida. En estudios posteriores debería evaluarse el efecto de la homogenización de la proteína sérica sobre la retención en el queso.

CONCLUSIONES

El proceso propuesto podría ser una alternativa viable para el aprovechamiento de las proteínas del suero y la mejora en el rendimiento de producción de quesos frescos a nivel de pequeñas empresas.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al programa jóvenes Investigadores del Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación COLCIENCIAS y a la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de Nariño por el apoyo brindado al trabajo de investigación.

References

REFERENCIAS

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3. Outinen M, Heino A, Uusi J. Pre-treatment methods of Edam cheese milk. Effect on the whey composition. LWT - Food Science and Technology. 2010; 43(4): 647-654.

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5. Rodriguez J, Requena T, Fontecha J, Goude H. Effect of different membrane separation technologies (ultrafiltration and microfiltration) on texture and microstructure of semihard low-fat cheeses. Journal of Agricultural Food Chemistry. 1999; 47:558-565.

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12. Icontec. Norma técnica Colombiana No 4979 Leche y productos lácteos. determinación del contenido de sólidos totales en leche, crema de leche, leche evaporada, leche condensada azucarada, arequipe, dulce de leche, helados y queso. 2001.

13. Hernández R, Vélez J, Suero de leche y su aplicación en elaboración de alimentos funcionales. Temas selectos de ingeniería de alimentos. 2014;8(2):13-22.

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15. Rosero R. Evaluación de la eficiencia y rendimiento de 8 líneas de producción de queso, mediante el diseño de un sistema de monitoreo basado en la recuperación de componentes, para la empresa Colácteos Ltda. Tesis de pregrado. Universidad de Nariño. San Juan de Pasto. Colombia. 2011.