Las características físico-químicas y microbiológicas son de gran importancia en la industria láctica, ya que mediante pruebas realizadas se conoce su composición tanto física como química o los microorganismos que la pueden alterar.
Algunas propiedades físicas de la leche son:
La leche de vaca tiene una densidad media de 1,032 g/l. Es una mezcla compleja y heterogénea compuesta por un sistema coloidal de tres fases:
Solucion:los minerales así como los hidratos de carbono se encuentran disueltos en el agua.
Suspensión:las sustancias proteicas se encuentran con el agua en suspensión.
Emulsión: la grasa en agua se presenta como emulsión.
Contiene una proporción importante de agua(cerca del 87%). El resto constituye el extracto seco que representa 130 g por I y en el que hay de 35 a 45 g de materia grasa.
Otros componentes principales son los glúcidos lactosa, las proteínas y los lípidos. Los componentes orgánicos (glúcidos, lípidos, proteínas, vitaminas), y los componentes minerales . La leche contiene diferentes grupos de nutrientes. Las sustancias orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas) están presentes en cantidades más o menos iguales y constituyen la principal fuente de energía. Estos nutrientes se reparten en elementos constructores, las proteínas, y en compuestos energéticos, los glúcidos y los lípidos.
Entre las propiedades químicas se encuentran:
ElpHde la leche es ligeramente ácido (pH comprendido entre 6,6 y 6,8).Otra propiedad química importante es la acidez, o cantidad de ácido láctico, que suele ser de 0,15-0,16% de la leche.
La lactosa es un disacárido presente únicamente en leches, representando el principal y único hidrato de carbono.Sin embargo, se han identificado pequeñas cantidades de glucosa,galactosa, sacarosa.
Las propiedades de la leche son el reflejo de los ácidos grasos que contiene. Así tenemos varios grupos de lípidospresentes en la leche:, diacilglicérodos, fosfolípidos, ácidos grasos libres y algunos carbohidratos.
Entre las propiedades microbiologicas encontramos bacterias lácticas, propiónicas, butíricas, patógenas y psicrófilas.
La leche de vaca es una secreción nutritiva de color blanquecino opaca producida por las glándulas mamarias de las hembras de los mamíferos. Esta capacidad es una más de las características que define a los mamíferos;la función de las leches es nutrir a las crias hasta que son capaces de digerir otros alimentos.
La leche es un alimento de primer orden, sano, fortificadamente de fácil digestión y económico; así que es un objeto de gran comercio, que seria todavía mayor si no fuera origen de tantas adulteraciones y falsificaciones. Además en el momento que sale de la ubre y en algunos casos antes, tropieza con mil gérmenes que la invaden y descomponen más o menos rápidamente.
Una muestra de leche se puede conservar varios días en buen estado, sin cuajarse ni agriarse, guardada en un recipiente herméticamente cerrado y puesta en sitio fresco.
El análisis de los alimentos es la disciplina que se ocupa del desarrollo, uso y estudio de los procedimientos analíticos para evaluar las características de los alimentos y de sus componentes.
Esta información es crítica para el entendimiento de los factores que determinan las propiedades de los alimentos, así como la habilidad para producir alimentos que sean consistentemente seguros, nutritivos y deseables para el consumidor.
Las pruebas químicas mas empleadas en la leche son:
Acidez
pH
Prueba de fosfatasa
Prueba de reductasa
Prueba de alcohol
Contenido de grasa
Sólidos totales
Formaldehido
ACIDEZ
La acidez verdadera es la que esta dada por la presencia del ácido láctico y otros ácidos originados durante la fermentación; a esta acidez también se le conoce como acidez desarrollada o real. Durante la fermentación de la lactosa ocurren además otras fermentaciones que dan origen a olores o aromas característicos y por esto a pesar de que el ácido láctico es inodoro se dice que la leche ácida posee un olor característico.
La acidez es probablemente uno de los parámetros mas importantes, el cual controla al calidad en el proceso de la leche.
Esta norma establece el método para determinar la acidez titulable en la leche. Se aplica a la leche cruda, leche pasteurizada, esterilizada, crema y productos lácteos fluidos, sean o no fermentados.
La acidez titulable corresponde al número de mililitros de solución 0.1N de NaOh, necesarios para neutralizar 100ml de muestra. El grado de acidez corresponde a la suma de todas las sustancias de reacción ácida contenidas en la leche.
La capacidad buffering de la leche, es solamente afectada por los iones de calcio y magnesio, que se precipitan con un fosfato coloidal cuando el pH es elevado.
Lo que habitualmente se conoce como acidez de la leche es el resultado de una valoración; se añade a la leche el volumen necesario de solución alcalina valorada para alcanzar el punto de viraje de un indicador, generalmente la fenolftaleína que vira del incoloro al rosa hacia pH 8.4. Se trata de un nivel arbitrario.
La acidez permitida en la leche es de 6.6 a 8.4, su representación es en grados dornic.
Acidez titulable
Es una medida del contenido de ácidos grasos libres en una muestra. Su calculo se basa en la masa molar de un ácido graso o una mezcla de ácidos grasos .Normalmente se mide por titulación directa en la solución y con indicador visual (Boekenoogen, 1964).
pH
Potencial hidrógeno, es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución.
La leche tiene una reacción débilmente acida, con un pH comprendido entre 6.5 y 6.6 como consecuencia de la presencia de caseina, y de los aniones fosfóricos y cítricos.
La diferencia entre la escala pH y los grados dornic es que el pH nos indica la acidez real que existe en este momento, mientras que la acidez dornic nos indica la cantidad de ácido lactico que se puede producir a partir de la lactosa.
Cuando toda la lactosa se ha transformado en acido láctico, el pH y los grados dornic coinciden.
La medición potenciométrica con el "pH-metro" es la unica precisa; el sistema de electrodos más utilizado está formado por el par electrodo de referencia de calomelaenos con cloruro potásico saturado (electrodo de vidrio).
Hay pH-metros especiales para la selección de las leches en los muelles de recepción de las fábricas.
La regulación de estos aparatos se hace con soluciones tampón de pH conocido; para la leche y sus derivados se emplea el tampón de fosfato M/15 y pH 7 para la zona neutra, y el tampón de ftalato ácido de potasio M/20 de pH 4 para la zona ácida.
PRUEBA DE FOSFATASA
La fosfatasa ess una enzima normalmente presente en la leche cruda. En las condiciones ordinarias de pasteurización (lenta, rápida o ultrarápida) la enzima se inactiva. Se ha demostrado que esta enzima es más difícil de destruir que la mayoría de los organimos patogénicos termoresistentes que pudieran estar presentes en la la leche, como por ejemplo el bacilo tuberculoso.
La prueba es de gran utilidad para decidir si la leche ha sido o no pasteurizada, si la leche pasteurizada se ha mezclado con leche cruda, o incluso su la pasteurización ha sido deficiente.
Este método se basa en la hidrólisis del fenil fosfato que en presencia de la fosfatasa de la leche libera fenol; este se determina colorimétricamente haciéndolo reaccionar con 2.6 dibromoquinonclorimida obteniéndose un color azul, cuya intensidad se mide con el espectrofotómetro.
Los aparatos empleados en esta prueba son:
Balanza analítica con 0.0001g de sensibilidad.
Espectrofotómetro o fotocolorímetro apropiado para lecturas en la región visible.
Potenciómetro
Baño termostático con agua controlada a 37-45 grados centígrados.
Placa caliente con control termostático.
La clásica prueba de las fosfatasa consiste en valorar colorimétricamente el fenol que se libera del fenilfosfato disódico.
Ésta técnica puede aplicarse a la mantequilla y a los quesos, pero en este último caso es preciso tener en cuenta el hecho de que ciertos microorganismos, normalmente presentes en el curso de la maduración, secretan fosfatasas. La prueba puede entonces ser negativa y volverse luego positiva, sobre todo en los quesos pequeños.
PRUEBA DE REDUCTASA
Para estimar el número aproximado de microorganismos en la leche cruda se utiliza un método indirecto basado en la reducción del colorante azul de metileno que es un indicador de oxido-reducción (es azul cuando está oxidado e incoloro cuando esta reducido). La activdiad reductora de los microorganismos se manifiesta por el tiempo de la reducción del colorante a una temperatura de 37 a 38 grados centígrados la cual se indica en el siguiente cuadro:
TIEMPO DE REDUCCIÓN DEL AZUL DE METILENO
CONTENIDO MICROBIANO UFC/mL
5 horas (300 minutos)
100 000-200 000
2 a 4 horas (120 a 240 minutos)
200 000 a 2 millones
Menor a 2 horas (120 minutos)
2 a 10 millones
La incubación se hace tubos estériles a 37 grados con 10 c.c de leche y 1 c.c. de indicador, constituido por 5 mg de azul de metileno disueltos en 100 c.c. de agua estéril. A intervalos regulares se observa el color de la mezcla, pudiendo así definirse diferentes categorías de leches.
Ejemplos:
La decoloración se produce en menos de 15 minutos: leche de muy mala calidad, altamente contaminada.
La decoloración se produce entre 15 y 60 minutos: leche bastante contaminada.
La decoloración se produce entre 1 y 3 horas: ligeramente contaminada.
La decoloración se produce tras 3 horas: leche poco contaminada, de calidad satisfactoria para la industria; la microflora total es probablemente inferior a 1 millón de gérmenes / c.c.
Este método es el más difundido en el mundo para apreciar la calidad de los suministros de la leche a las fábricas y para fijar el precio según la calidad.
PRUEBA DE ALCOHOL
Esta prueba sirve para determinar la facilidad de coagulación de la leche expuesta al calor; si la leche coagula en presencia de alcohol significa que no puede ser sometida a tratamiento térmico. La coagulación de la leche en esta prueba puede ser debida a la presencia de calostro, de la leche ácida, leche de lactancia avanzada o leche con de desbalance de sales; por ello no se puede depender de esta prueba para aceptar o rechazar leche en una planta.
Esta norma permite detectar de forma rápida y cualitativamente la termoestabilidad de una leche cruda, por medio de la prueba del alcohol.
Esta prueba es una de las más fáciles de realizar se mezlca 2 c.c. de leche con c.c. de alcohol etílico de 68 grados G.L.; se aprecia floculación neta (resultado +) o ausencia de floculación (resultado -). Existe una buena correspondencia entre esta prueba y la estabilidad de la suspensión coloidal, aunque ésta depende sólo de la acidificación de la leche por las bacterias. Las leches con un contenido elevado de calcio iónico o de composición anormal, especialmente las del final de la lactación, pueden coagular por el alcohol sin ser ácidas. Esta limitación de la prueba no se refiere más que a leches de pequeñas mezclas. En realidad, la prueba se utiliza mucho para la selección de las leches a su llegada a la fábrica. Puede añadirse un indicador al alcohol de pH para hacer la prueba mas significativa.
PRUEBA DE NUTRIENTES
* Minerales
El término elementos minerales es poco preciso porque en los minerales se encuentran elementos orgánicos como carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre. Sirve para agrupar a aquellos elementos, en su mayoría metálicos, que e presentan en cantidades minoritarias en los alimentos, suelen determinarse como elementos más que como compuestos específicos o grupos de compuestos.
El número de compuestos que se encuentran en los alimentos es muy considerable incluyéndose en el: calcio, magnesio, sodio, potasio, azufre, cloro, fósforo, hierro, flúor, cobre, plomo, entre otros. En algunos casos estos elementos son naturales en los alimentos mientras que en otros casos son producto de la contaminación.
Los métodos de determinación más comunes se basan en la titulación complejométrica con EDTA o algún otro quelante y por gravimetría.
Determinación de cloruros (Método de Mohr)
Se utiliza para determinar iones cloruro y bromuro de metales alcalinos, magnesio y amonio. La valoración se hace con solución patrón de nitrato de plata.
El método se basa en la formación de un precipitado ladrillo proveniente del cromato de plata formado a partir del precipirtado de cloruro de plata, una vez que todo el CI- haya reaccionado con el nitrato de plata. (Nielsen, 1998)
La solución debe tener un pH neutro cercano a la neutralidad. Un pH de 8.3 es adecuado para la determinación.
Determinación de calcio (Método AOAC 944.03)
Titulación por permanganato
El calcio se precipita a pH 4 como oxalato (si hay fosfato presente se puede eliminar con ácido acético), posteriormente el oxalato se disuelve en ácido sulfúrico liberando ácido oxálico el cual se titula con una solución valorada de permanganato de potasio (James, 1999)
Las reacciones del Calcio con Oxalato de Amonio son:
Precipitación del Calcio con Oxalato de Amonio.
Liberación del ácido oxálico por la acción del ácido sulfúrico sobre el oxalato.
Titulación del ácido oxálico con permanganato de potasio.
CONTENIDO EN GRASA
Para poder separar la materia grasa de la leche es necesario destruir el estado globular o extraer aquélla por medio de un disolvente. Como se sabe, la emulsión es frágil y pueden destruirla reactivos muy diversos; los ácidos concentrados y calientes son los más empleados, lo mismo para la leche que para sus productos derivados. De esta manera se logra, además de la destrucción de la "membrana" globular, la disolución total de la caseína y una buena separación de las dos fases. Este tratamiento puede provocar una degradación parcial de los glúcidos presentes, con formación de sustancias solubles en las grasas y en sus disolventes.
Los lípidos, junto con las proteínas y carbohidratos, constituyen los principales componentes estructurales de los alimentos.
Estos se definen como un grupo heterogéneo de compuestos que son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos tales como éter, cloroformo, benceno o acetona.
El contenido total de lípidos se determina comúnmente por métodos de extracción con disolventes orgánicos (por ejemplo Soxhlet, Goldfish, Mojonnier), también puede cuantificarse por métodos de extracción que no incluyen disolventes (por ejemplo, Babcock, Gerber) y por métodos instrumentales que se basan en sus propiedades físicas o químicas de los lípidos (por ejemplo, infrarrojo, densidad, y absorción es rayos X)
Método de Soxhlet
Es una extracción semicontinua con un disolvente orgánico. En este método el disolvente se calienta, se volatiliza y condensa goteando sobre la muestra la cual queda sumergida en el disolvente. Posteriormente éste es sifoneado al matraz de calentamiento para empezar de nuevo el proceso. El contenido de grasa se cuantifica por diferencia de peso.
Método de Goldfish
Es una extracción continua con un disolvente orgánico. Éste se calienta, volatiliza para posteriormente condensarse sobre la muestra. El disolvente gotea continuamente a través de la muestra para extraer la grasa. El contenido de grasa se cuantifica por diferencia de peso entre la muestra o la grasa removida.
Para la determinación de la materia grasa libre, se utilizan dos tipos de método:
Métodos volumétricos.
Se mide simplemente el volumen de la fase grasa, separada de la fase acuosa por centrifugación, en aparatos graduados especialmente llamados "buriómetros".
Método de Gerber
El método ácido-butirométrico de Gerber, sigue siendo el más utilizado para ánalisis de la leche, a pesar del empleo de un reactivo peligroso, el ácido sulfúrico.
Éste, asi como los demás métodos volumétricos presentan un carácter un tanto cuanto empírico ya que varios factores afectan la gravedad específica de la grasa separada, variaciones propias de la grasa, ácidos grasos presentes, solubilidad de la grasa en los disolventes, etc. Con estos métodos volumétricos la muestra se sitúa en un butirómetro y se descompone utilizando ácidos o álcalis de manera que la grasa es liberada, esta se separa por métodos mecánicos y se colecta en el cuello calibrado.
2. Métodos ponderales
La grasa se extrae mediante disolventes, en general el éter ordinario, ya sea de una manera discontinua, por decantaciones sucesivas en tubos, o de una manera continua en aparatos especiales hasta agotamiento, como el "Soxhlet" o el "Extractor B.B.S.". Tras la evaporación del disolvente, que no es más que un vehículo transitorio, se pesa la grasa. Son métodos precisos, pero de ejecución relativamente larga.
El reactivo empleado en la leche para liberar la grasa es el amoníaco (método de Rose-Gottlieb).
SÓLIDOS TOTALES
La prueba de sólidos totales es una muestra de leche que se realiza con el fin de determinar si la leche se le ha adicionado agua, o bien si ha sido adulterada.
La leche es un líquido de composición compleja, se puede aceptar que esta formada aproximadamente por un 87.5% de sólido o materia seca total.
El agua es el soporte de los componentes sólidos de la leche y se encuentra presente en dos estados: como agua libre que es la mayor parte y como absorbida en la superficie de los componentes.
En lo que se refiere a los sólidos o materia seca la composición porcentual más comúnmente hayada es la siguiente:
Materia grasa (lípidos)3.5-4%
Lactosa4.7%
Sustancias nitrogenadas3.5%
Minerales0.8%
A pesar de estos porcentajes en la composición de la leche se acepta como los más comunes, no es fácil precisar con certeza los mismos, pues dependen de una serie de factores aún para una misma vaca.
Esto hace que no todas las leches sean iguales en sus propiedades y la variación en la composición hace que determinadas leches sean útiles para la elaboración de cierto producto lácteo, pero a su vez es inapropiada para otros. De la misma manera, se tendrán algunas leches más nutritivas que otras.
Algunos de los factores que influyen en su composición son:
a) Ciclo de lactancia.
b) Incidencia de la alimentación.
c) Incidencia climática.
d) Incidencia del ordeño.
e) Incidencia de la raza.
PRUEBA DE FORMALDEHÍDO
La titulación con formaldehído es una prueba importante química de la leche. Ya que permite conocer el porcentaje de caseínas y de proteínas en la leche, importantes en la elaboración de productos lácteos.
Este el método más rápido, y probablemente el menos costoso, este reduce a una valoración acidimétrica. El volumen de solución de sosa valorada, necesaria para neutralizar la acidez resultante de la adición del formol, es proporcional a la cantidad de proteínas y de aminoácidos libres presentes.
Tiene la ventaja de ser simple y de una ejecución fácil, pero después de múltiples experiencias realizadas durante varias décadas, se ha llegado a la conclusión de que adolece de un defecto de presión, especialmente cuando se trata de aplicarlo a leches individuales.
El método de formol se conoce bajo diferentes nombres, que corresponden de variantes en el modo de operar: Método de SORENSEN y GRAF, de WALKER, de
PYNE, de SCHULZE y KAY.
CONCLUSIÓN
Podemos concluir que las difentes pruebas químicas empleadas en la leche, nos ayudan a conocer la composición química, determinar la calidad de la leche, si ha sufrido alteraciones y si pueden ser utilizadas para el consumo humano.
Cada prueba es importante ya que determina varios factores que pueden alterar la calidad de la leche como son, la acidez, pH, enzimas fosfatasa y reductasa, grasa, minerales, proteínas entre otras.
Todos las pruebas empleadas son diferentes, ya que todo depende del método utilizado para la determinación de las pruebas ya mencionadas.
BIBLIOGRAFÍA
Tecnología de la leche.
Revilla, Aurelio.
Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura.
San Jóse, Costa Rica
1982.
Ciencia de la leche
Charles Alais.
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Análisis de los Alimentos. Fundamentos y técnicas.
