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La proteína, el componente funcional de la leche

La proteína, el componente funcional de la leche

Las proteínas son macromoléculas en cuya composición intervienen únicamente tres elementos químicos básicos: oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. La combinación de varios átomos de estos tres elementos da lugar a unas pequeñas moléculas llamadas aminoácidos y, a su vez, diferentes combinaciones de aminoácidos dan lugar a toda la familia de proteínas. A partir de los 20 aminoácidos que existen se puede obtener toda la familia de proteínas. Según como se combinen, se conseguirán proteínas con diferentes funcionalidades y propiedades.

Las proteínas constituyen un elemento fundamental en cualquier organismo vivo. En el caso del organismo humano, la mayoría de los aminoácidos los sintetizamos nosotros mismos, pero hay un pequeño número que no somos capaces de elaborar, los llamados indispensables, y debemos asimilarlos a través de la ingesta para poder completar nuestro ciclo vital.

Existen diferentes fuentes de alimentos que nos permiten ingerir la mayoría de estos aminoácidos. Pueden ser de origen animal (carne, pescado, huevos, leche) o vegetal (leguminosas, cereales). Algunos de ellos, como hemos dicho, los obtenemos a través de la leche o de sus derivados (quesos, yogures, cuajadas...).

En la elaboración de alimentos (helados, pasteles, postres, etc.…) se utilizan habitualmente proteínas. Sus propiedades funcionales permiten controlar y adaptar la homogeneidad y la textura, el aroma, la estabilidad de los alimentos elaborados, etc. En otras aplicaciones más nutricionales, ayudan a aumentar dicho valor nutricional.

Proteínas lácteas

Por su elevado valor nutricional, su fácil digestibilidad y su riqueza en aminoácidos indispensables, las proteínas de la leche se consideran las segundas en el rango de proteínas alimentarias. Sólo la clara de huevo supera en “prestaciones” a las proteínas lácteas. Asimismo, las proteínas se encuentran normalmente solubles o en suspensión coloidal en el agua de la leche, por lo que pueden ser fácilmente extraídas utilizando técnicas poco agresivas, que respeten su valor nutricional y sus características funcionales.

Por su elevado valor nutricional, su fácil digestibilidad y su riqueza en aminoácidos indispensables, las proteínas de la leche se consideran las segundas en el rango de proteínas alimentarias.

Para separar las proteínas de otros componentes de la leche como pueden ser la grasa o la lactosa, se utilizan procesos como la ultrafiltración, la microfiltración o el descremado. Para separar las diferentes proteínas entre sí, se siguen otras técnicas de separación como pueden ser la coagulación, la cromatografía o la precipitación. Por medio de estas técnicas se puede conseguir una lista casi innumerable de proteínas lácteas funcionales desde las más conocidas como las caseínas, caseinatos o lactosueros, a las más desconocidas como la betalactoglobulina o las lactoalbúminas. Todas y cada una de ellas se utiliza en alguna aplicación, tanto en la alimentación como en farmacia o cosmética.

Obtención de las proteínas

La leche, tras ser extraída de los animales (principalmente vacas, cabras y ovejas) debe pasar una serie de tratamientos regulados por la legislación, antes de su comercialización: debe ser filtrada, tratada térmicamente para eliminar la carga bacteriológica, enfriada y envasada.

Composición de la leche

La leche entera aporta unos componentes sólidos que normalmente se sitúan en los siguientes porcentajes (aunque dependen del origen de esta materia prima):

  • 3,0-3,5%: Grasa. De ésta, un porcentaje superior al 95% son triglicéridos y el resto son ácidos grasos libres, colesterol, etc. Normalmente, cuanto más castigada esté una leche, más presencia habrá de ácidos grasos libres.
  • 4,0-4,5%: Lactosa. Es el azúcar propio de la leche. Resulta de la combinación de una glucosa y una galactosa y es la responsable de proporcionar el dulzor a la leche.
  • 3,0-3,5%: Proteínas. De esta parte nos ocuparemos más adelante.

Los sólidos restantes forman una larga lista de componentes que se encuentran en valores mucho más pequeños por debajo del 1%, como las cenizas (sales minerales disueltas), vitaminas, enzimas, etc. El resto es, naturalmente, agua.

Si sometemos la leche entera a procesos de descremado obtenemos las leches semidesnatadas (aproximadamente el 1,5% de grasa) o las desnatadas (típicamente un 0,1% de grasa).

Propiedades físicas de le leche

Puesto que el componente mayoritario es el agua, sus propiedades físicas serán muy similares a esta última. En su estructura se encuentran tres fases distintas: una fase disuelta, donde permanece la lactosa, las sales, las proteínas séricas y los ácidos grasos libres; una fase emulsionada, donde están los glóbulos de grasa; y una fase dispersa, donde las moléculas de caseína (que son insolubles) se hallan en suspensión.

Cuando la leche recién obtenida se deja en reposo, la grasa (nata) se separa en la parte superior. Por eso se lleva a cabo una homogenización a la hora de elaborar la leche comercial. Si se produce una contaminación por microorganismos, estos fermentan la lactosa y producen ácido láctico, reduciendo el ph. Esta fermentación provoca, en primera fase, una coagulación (yogur). Si pasa más tiempo obtenemos la cuajada (caseínas y glóbulos de grasa retenidos durante la coagulación) y el lactosuero (líquido con presencia de proteínas séricas, enzimas y parte de lactosa).

Las proteínas de la leche

La fracción proteica de la leche está formada por una mezcla de diferentes proteínas, mayoritariamente caseína y proteínas de suero, cada una de ellas con sus particulares propiedades físico-químicas. El 80% de las proteínas son caseínas (hasta tres tipos diferentes: alfa, beta y kappa). Asociadas al fosfato cálcico forman los caseinatos cálcicos, insolubles. Se encuentran en una proporción de 25-28 g/l de leche.

El 20% restante son proteínas de suero, básicamente inmunoglobulinas (2,5% o 1 g/l de leche), seroalbúminas (1,3% o 0,5 g/l de leche), alfa-lactoalbúmina (4% o 1,2 g/l de leche) y beta-lactoglobulina (10% o 3,2 g/l de leche).

diagrama de obtención
Diagrama de obtención

 

Descripción de los productos obtenidos

  • Caseína ácida: añadiendo un ácido mineral a la leche se provoca la precipitación de la caseína. Ésta se centrifuga, aísla y seca. Se emplea en la elaboración de caseinatos, quesos fundidos, productos dietéticos, alimentos infantiles, etc. Esta fracción contiene un mínimo del 90% de proteína.
  • Caseína – cuajo: la proteína de la leche se coagula mediante enzimas (cuajo). El aislado obtenido se centrifuga y seca. Proporciona aproximadamente un 85% de proteínas y se utiliza principalmente en quesos fundidos.
  • Caseinatos: Producto de la solubilización de la caseína ácida mediante una base (sódica, cálcica o potásica) seguida de un secado. Los caseinatos pueden llegar al 90% de proteína, y sus propiedades dependerán de la base utilizada en su solubilización. Los más utilizados en alimentación son los cálcicos, por su gran similitud con las proteínas originales de la leche, y los sódicos, por sus propiedades espesantes, emulsionantes y espumantes. Estos últimos se utilizan en helados, postres, quesos fundidos, salsas, elaborados cárnicos, etc.
  • Concentrado de proteínas: Los concentrados se obtienen mediante técnicas de ultrafiltración con diferentes tipos de membranas (a diferencia de los tipos anteriores que se obtenían por extracción selectiva). Se pueden llegar a niveles del 85% en proteína.
    Si se utiliza como materia prima la leche desnatada, se obtienen los concentrados de proteínas de leche (MPC, del inglés Milk Powder Concentrates). Su aplicación básica se centra en los quesos y los productos lácteos, entre ellos los helados.
    Si en cambio se utiliza el lactosuero como fuente de materia prima, se obtienen los concentrados de proteínas de suero (WPC, del inglés Whey Powder Concentrates). Al ser productos de alto contenido en aminoácidos indispensables, presentan cierta similitud con la proteína de la clara de huevo. Son muy solubles en agua y presentan gran capacidad de retención de agua y poderes gelificantes y espumantes. Se utilizan en múltiples aplicaciones, como pastelería, platos precocinados, dietética, etc.
  • Coprecipitados: es un aislado de proteínas donde se concentran la mayoría de las proteínas originales de la leche. Se conocen como TMP (Total milk protein). Cada vez se utilizan menos y se opta por la utilización de los MPC.
  • Aislado de proteína de suero: se lleva a cabo una extracción selectiva por cromatografía. A partir de técnicas de separación más complejas se consiguen las fracciones más funcionales. Son productos menos utilizados en alimentación.
  • Suero enriquecido en proteína: se procede eliminando del suero aquellos componentes no proteicos. Se consiguen niveles de proteínas del 30 al 40%. Por su naturaleza la calidad de las proteínas es inferior a las descritas anteriormente. Se utilizan, sin embargo, en productos lácteos.
  • Lactoalbúminas: son las fracciones con propiedades funcionales más parecidas a las claras de huevo, y existe un abanico amplio de posibilidades.

Aplicaciones en heladería

Desde el punto de vista del heladero artesano, la leche en polvo desnatada y los subproductos como los concentrados de proteínas de la leche y los de suero se han asociado de forma prejuiciosa a la producción industrial del helado. La concepción negativa de estos productos ha frenado su implantación en los obradores. Sin embargo en los últimos años los profesionales han apostado por la leche en polvo desnatada para aportar proteína y sólidos al helado, sólo cuando se han convencido de que la tecnología que se aplica en su extracción degrada muy poco la calidad de este producto. El caso de los extractos de proteínas, muy empleados en la industria heladera en substitución de la leche en polvo, todavía se encuentra con serios obstáculos para su comercialización en las heladerías.

Los concentrados, que incorporan las proteínas más nobles y funcionales para el helado, se obtienen a través de mecanismos de centrifugación de la leche y de procedimientos  denominados separación membrana (ver esquema). Es también una tecnología poco agresiva para la calidad de las proteínas lácteas. Es un buen substituto de la leche en polvo desnatada para el correcto equilibrio de la estructura del helado porque por lo general es más económico. Asimismo, la utilización de un buen concentrado permite obtener una producción más regular (estandarizada) del helado en términos de calidad y cantidad con mucha más seguridad.

Al substituir la leche en polvo desnatada por concentrados de proteínas y de sueros se evita también trabajar con componentes como la ceniza y otros minerales de la leche en polvo desnatada que no siempre interesan al heladero. Como hemos comentado antes, reforzar el contenido proteínico puede evitar que durante la exposición en vitrina el helado se hunda en la cubeta y se encoja. Esto se debe a que el aire que contiene el producto final se ha ido perdiendo porque no está bien atrapado. Por tanto, un suplemento proteínico de alta calidad puede ser fundamental para mantener más tiempo la estabilidad del helado.

Sea como sea, la utilización de este tipo de productos debe hacerse a conciencia, valorando en profundidad las ventajas y desventajas que nos puede aportar. Como ya se expuso en un número anterior, lo fundamental a la hora de evaluar los aportes de proteínas en nuestras formulaciones es conocer su calidad, por encima de la cantidad. En concreto nos fijaremos en aquellas que aporten propiedades emulsionantes, estabilizantes, espesantes y gelificantes, para controlar y mejorar texturas, sabores y vidas comerciales de los helados y alimentos en general. En cualquier caso debemos entender que una proteína es una sustancia “viva”. Por tanto, sus propiedades y su actividad funcional dependerán de las características físico-químicas del medio donde vayan incorporadas.

 

Zealis Solutions – Lluís Ribas
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la proteína, el componente funcional de la leche

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