“ Efecto del calor en la leche
I) Efecto en el sistema de sal: los cambios inducidos por el calor en el sistema de sal de leche se pueden cubrir en tres categorías:
- Cambio fácilmente reversible en el balance de sal por los cambios en la temperatura
- Cambio irreversible en el equilibrio de sal.
Las variaciones de temperatura y concentración afectan adversamente el equilibrio de sal. El fosfato de calcio es menos soluble a alta temperatura que a baja temperatura. Por lo tanto, la concentración de calcio y fosfato soluble disminuye durante el calentamiento. El calcio y el fosfato disueltos o solubles durante el calentamiento se transfieren al estado coloidal.
Esta acción de transferencia ocurre en las micelas coloidales de fosfato de caseinato. Esta transferencia de calcio y fosfato solubles causa cambios extensos en la estructura de las micelas producidas por el tratamiento térmico. El calcio y el fosfato disueltos tienden a revertir al sistema original, pero no se transfiere completamente a la estructura original después del tratamiento térmico. Al mismo tiempo, puede producirse la agregación de las micelas de caseinato-fosfato (de forma reversible o irreversible).
II) Efecto sobre la acidez: durante el tratamiento térmico, se elimina CO2 del sistema de leche. Esto causa una disminución en la acidez de la leche. El efecto es a través de la liberación de iones H +. Este proceso se ve afectado por la solubilización de calcio y fosfato.
3Ca +++ 2HP 4- → Ca 3 (PO4) 2 +2 H +
Sobre la base de los datos disponibles, el tratamiento térmico conduce a un aumento en el citrato disuelto en la leche.
III) Efecto sobre las proteínas de la leche: los cambios inducidos por el calor en la leche son de gran importancia práctica para la industria láctea. Durante la desnaturalización, la estructura tridimensional original cambia. La desnaturalización consiste en cambios no proteolíticos en la estructura de la proteína. Entre los cambios inducidos por el calor causados por la desnaturalización de las proteínas de suero de leche se encuentran:
- Desarrollo de sabor cocido
- Desarrollo de propiedades anti-oxigenas
- Deterioro de las propiedades de coagulación
- Impartición de la característica de cuajada suave a la leche
- Prevención del engrosamiento de la edad en leche evaporada
- Mejora en la calidad de horneado de leche descremada en seco en la industria de panadería
Estos cambios están relacionados con las proteínas de suero de leche. Las proteínas de suero están presentes en la cantidad de 0.6 a 0.7% en la leche. La beta-lactoglobulina es la principal proteína de suero de leche que representa el 50 por ciento de las proteínas de suero totales. Los cambios observados en la leche son: liberación de la producción de H2S, sabor cocido, desarrollo de propiedades anti oxigénicas y disminución de la tensión de la cuajada. Todos estos cambios están relacionados con las proteínas de suero de leche.
a) desnaturalización por calor de las proteínas del suero: la desnaturalización térmica de las proteínas del suero ocurre entre 68 grados C y 80 grados C. La desnaturalización por calor comienza desde 68 grados C hacia adelante cuando la leche se calienta durante 30 minutos o 71 grados C durante 15 minutos. La desnaturalización de proteínas de suero se produce a una temperatura más alta que la pasteurización. El orden de desnaturalización de las proteínas de suero de leche son inmunoglobulina, albúmina de suero sanguíneo, beta-lactoglobulina, mientras que la alfa-lactoalbúmina es la proteína de suero de leche más resistente al calor.
b) Cambios asociados con la desnaturalización de la proteína del suero: Por encima de 75 grados C Los grupos -SH se liberan de la proteína del suero, que son altamente reductores en la naturaleza. Estos grupos son susceptibles a la oxidación. La activación de los grupos-SH se acompaña de un importante fenómeno de propiedad anti-oxigenada de los cambios inducidos por el calor en la proteína de suero de leche. Los grupos sulfahidriales (-SH) son un poderoso agente reductor. La capacidad de estos grupos para unir oxígeno da como resultado una propiedad anti-oxigénica. Como resultado, disminuye el potencial de oxidación-reducción de la leche, lo que muestra la activación de estos grupos. La formación y activación de -SH también da como resultado la liberación de sulfuros volátiles. Estos volátiles también incluyen H2S. La liberación de H2S es uno de los componentes más importantes responsables del sabor cocido de la leche. El aminoácido cisteína que contiene el número máximo del grupo -SH es responsable de producir H2S. Las proteínas de suero de leche son una rica fuente de cisteína y son la principal causa del sabor cocido. La beta-lactoglobulina es muy rica en el grupo -SH.
Otro cambio importante que resulta, en función de la desnaturalización térmica de las proteínas del suero, es la propiedad de la leche de formar cuajada blanda. Se acompaña de dos cambios importantes en la cuajada. Estos son el desarrollo de una característica de cuajada blanda en la cuajada y la pérdida parcial de propiedades de coagulación en la fabricación del queso. Estos están relacionados con los cambios en la floculación de las partículas de proteína sérica. El deterioro de la propiedad de la coagulación de la leche parece deberse a la interacción de la caseína con la proteína de suero (beta-lactoglobulina). Las proteínas de suero desnaturalizadas se unen a la caseína y, por lo tanto, afectan su propiedad de lotería. La leche contiene un factor que afecta el volumen del pan cuando se agrega leche durante la elaboración del pan. Como resultado, se reduce el volumen de pan y se produce una disminución de la masa. Este defecto se puede superar calentando la leche. Esto es respaldado por el papel de la leche en polvo descremada añadida a la masa durante la elaboración del pan, que contienen proteínas de suero desnaturalizadas por calor. La desnaturalización térmica de las proteínas del suero en la leche desnatada en polvo se utiliza así como un índice de calidad de cocción.
Hay pérdida de propiedades cremosas y aumento en el blanqueamiento de la leche debido a la denaración de la proteína del suero. La pérdida de propiedades cremosas se ha atribuido a las interacciones entre proteínas de suero de leche, especialmente inmunoglobulinas que interactúan con las proteínas de los glóbulos de grasa. Esta interacción afecta la capacidad de cremación. La capa de crema formada en dicha leche es poco profunda e indistinta de la leche normal. La reflectancia o la mejora en el blanqueamiento se ha atribuido a un estado desnaturalizado por calor de las proteínas de la leche justo antes del pardeamiento. En esta etapa, se produce la floculación de la proteína de suero, junto con la agregación de caseína y la conversión de calcio soluble en sal insoluble.
c) Desestabilización del sistema de caseinato: las partículas de caseinato-fosfato en la leche existen en un equilibrio precario con Ca ++ y Mg ++ solubles, sales disueltas y proteínas de suero de leche. Los cambios leves que ocurren como resultado del calentamiento o cambios en el ambiente iónico a través del pH alterarán este equilibrio. La caseína se une fuertemente a los iones Ca ++ y Mg ++. La caseína se estabiliza en el sistema por la carga que transporta.
El calentamiento causa cambios de pH que afectan este proceso. Las partículas de caseinato son muy sensibles a los cambios en el pH. La caseína comienza a precipitar por debajo de pH 6.0 y la precipitación de micelas comienza en un pH de 5.2 a 5.3, donde todavía contienen Ca ++ y Mg ++ adheridos a ellas. La fabricación de requesón se basa en el fenómeno del sistema de caseinato por el calor y la acidez. Durante este proceso, la desestabilización de las partículas de caseinato conduce a las formaciones de un gel liso que ocupa todo el volumen originalmente ocupado por la leche. En este sistema, se forma una red de tipo tridimensional que atrapa el líquido junto con la formación de la estructura del gel o una red y se forma un sistema semisólido. Al aplicar calor a este sistema en la etapa de cocción del proceso, las partículas de caseinato se entrelazan más estrechamente, se expulsa el agua y el coágulo se contrae. Un producto deseable se obtiene mediante un uso juicioso de pH y un tratamiento térmico adecuado.
Las micelas de fosfato de caseinato de calcio son fácilmente precipitables mediante la adición de diversas sales tales como sulfato de amonio y urea. La calefacción acelera el proceso. Esta es la base para producir diversas fracciones de caseína. Los efectos del calor y los cationes divalentes son importantes desde el punto de vista de la acción del cuajo y el calor. En este fenómeno, la concentración iónica y el calor juegan un papel importante en la estabilidad de las micelas de caseína. El fosfato y el citrato normalmente ejercen un efecto opuesto sobre Ca ++ y Mg ++ porque forman complejos no disociados con Ca ++ y Mg ++.
Parte de la leche aparentemente se estabiliza con calcio agregado y se desestabiliza con iones como el fosfato y el citrato que secuestran el calcio. Las observaciones de este tipo son la base de la conocida teoría del balance de sal sugerida por primera vez por Sommer y Hart (1926). Esta teoría sostiene que la estabilidad óptima depende de una cierta relación de iones de calcio y magnesio a los de fosfato y citrato. El concepto ha sido de gran utilidad práctica en el desarrollo de procedimientos prácticos para controlar la estabilidad de la leche evaporada durante la esterilización por calor. En la práctica, la leche evaporada a esterilizar se trata, como una serie de muestras en una escala piloto con un nivel graduado de fosfato o Ca, siendo raramente la última, si es que alguna vez es necesaria. Las muestras se esterilizan y, después de enfriar, se observa el nivel mínimo de sal añadida que imparte una estabilidad satisfactoria y se usa para estabilizar el lote de leche a esterilizar.
IV. Proceso de calentamiento previo y estabilidad térmica: antes de la esterilización en la preparación de la leche evaporada, el precalentamiento de la leche proporciona estabilidad térmica a la leche. En general, calentar leche a 95 grados C durante 10 minutos proporciona estabilidad térmica a la leche. Se ha demostrado que un proceso de tratamiento térmico a altas temperaturas a corto plazo proporciona una mejor estabilidad térmica. Sin embargo, se puede afirmar que este fenómeno de estabilidad térmica es complejo y depende de otros factores como la calidad de la leche, la temperatura de almacenamiento de la leche, etc.
V. Pardeamiento de la leche: las reacciones de pardeamiento en la leche y los productos lácteos son la manifestación del procesamiento de la leche inducido por el calor. La reacción de pardeamiento ocurre debido a cambios relacionados con el pH, las condiciones de almacenamiento, el contenido de humedad, la humedad relativa y la temperatura de procesamiento y almacenamiento de leche y productos lácteos. La reacción de pardeamiento está ausente en la leche pasteurizada, pero es evidente en la leche esterilizada altamente calentada durante el almacenamiento. La reacción de pardeamiento se produce en dos formas al calentar. Los dos tipos de pardeamiento en relación con la calefacción son
(a) amino azúcar o Maillard browning y
(b) pardeamiento no amino o caramelización.
a) Azúcar de Amino o Maillard: dos componentes son responsables de esta reacción de pardeamiento. Son proteínas de la leche, en particular caseína y lactosa presentes en la leche y los productos lácteos. Las sales de fosfato y las proteínas de suero de leche contribuyen poco a la reacción de pardeamiento. La reacción de Browning es compleja.
La reacción se produce entre grupos aldehído (-CHO) de azúcares y grupos amino (-NH2) de aminoácidos. Juntos comienzan la reacción de oscurecimiento que finalmente conduce a la formación de pigmento marrón melanoidina.
b) Caramelización o pardeamiento no amino: la caramelización o el pardeamiento se pueden definir como la descomposición térmica del azúcar en función del pH y los tampones en ausencia de compuestos amino. Requiere un orden relativamente alto de energía térmica. Por otro lado, el dorado de tipo Maillard requiere un orden de energía relativamente bajo para su iniciación y exhibe cualidades autocatalíticas una vez que ha comenzado. La caramelización es deseable en productos a base de leche, como el sabor caramelizado, que es deseable y apreciado.
c) Cambios relacionados con el pardeamiento: junto con el pardeamiento, muchas reacciones complejas también ocurren con la formación de varios compuestos. Además, se forman sustancias fluorescentes y reductoras, diversos fragmentos de azúcar y compuestos de sabor. Muchos de estos se detectan antes de que comience el oscurecimiento.
Estos cambios tienen una gran utilidad práctica. Notable entre estos es el desarrollo del sabor, especialmente el sabor caramelizado. Pueden ocurrir los siguientes cambios relacionados con el oscurecimiento:
Formación del compuesto: se forma una gran cantidad de compuestos de degradación de lactosa. Estos incluyen furfuril alcohol, furfuril aldehído,
maltol, acetol, acetaldehído, ácido acético, fórmico y pirúvico, NH 3, H 2 S y CO2
Sustancias reductoras: la leche calentada y seca contiene un complejo sistema reductor que involucra compuestos -SH, ácido ascórbico y sustancias
asociado con la reacción de pardeamiento. Calentar la leche concentrada durante un período similar tiene un efecto significativo en la reacción de pardeamiento.
d) Factores que afectan el pardeamiento de la leche: los principales factores responsables del pardeamiento en la leche son:
i) pH: Un pH superior a 6,8 favorece la reacción de pardeamiento. Este defecto es predominante en la leche evaporada donde el pH de la leche juega un papel importante. Debido a las variaciones en el pH y la concentración de proteínas en diferentes leches, el pardeamiento se ve afectado debido a estas variaciones. Esto se debe a la liberación de protones durante el calentamiento. A medida que el pH se eleva por encima de pH 6,6, la reacción de pardeamiento ocurre a un ritmo más rápido.
ii) Almacenamiento y temperatura: una temperatura más alta y un período de almacenamiento prolongado favorecen el pardeamiento. Estos cambios se favorecen en presencia de un aumento de humedad y humedad. La intensidad del color aumenta con el tiempo de almacenamiento y es más alta a una temperatura de almacenamiento de 40 grados C.
iii) Concentración total de sólidos: durante la concentración de la leche aumenta la concentración total de sólidos. A medida que aumenta la concentración total de sólidos en la leche, la reacción de pardeamiento también gana impulso. La lactosa juega la mayor parte de la concentración total de sólidos junto con la caseína. La interacción da como resultado un aumento del oscurecimiento.
iv) Tratamiento térmico: Calentar la leche como tratamiento de precalentamiento entre 85 y 100 grados C durante 30 minutos o más favorece el pardeamiento. Es uno de los factores más importantes del oscurecimiento. Reducir el tiempo de calentamiento como con el proceso HTST reducirá el oscurecimiento de los productos lácteos.
v) Oxígeno: el oxígeno favorece el pardeamiento ya que reacciona con los grupos -SH liberados durante el calentamiento. La presencia de oxígeno destruye estos reductores
grupos. El problema se puede reducir reemplazando O2 con N2 mientras almacena productos de leche calentados y secos.
e) Prevención del pardeamiento: el pardeamiento puede evitarse en gran medida almacenando leche y productos lácteos a bajas temperaturas y durante un corto período de almacenamiento. En productos secos, la humedad debe estar por debajo del 5%. Además, el empaquetamiento de N2 ayuda a reducir el oscurecimiento debido al reemplazo de oxígeno. Se debe evitar el calentamiento fuerte y de larga duración. “
Fuente: efecto del calor sobre la leche
