TIPOS DE CUAJOS Y SUS CARACTERÍSTICAS

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1 TIPOS DE CUAJOS Y SUS CARACTERÍSTICAS MERTXE DE RENOBALES SCHEIFLER Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular Grupo de Investigación "Calidad de Alimentos Fermentados" Univ. País Vasco / Euskal Herriko Unib. Vitoria-Gasteiz IV JORNADAS DE QUESOS DE CANARIAS La Palma de octubre de 2007

2 TIPOS DE CUAJOS Y SUS CARACTERÍSTICAS Qué es el cuajo? en qué consiste cómo cuaja la leche características enzimáticas del cuajo Tipos de cuajos y su composición cuajo animal cuajo vegetal cuajo microbiano cuajo genético El cuajo durante la maduración del queso

3 QUÉ ES EL CUAJO? 'algo' (líquido, polvo) que coagula la leche mezcla, más o menos compleja, de enzimas enzimas: proteínas que funcionan como catalizadores de las reacciones químicas en los seres vivos. origen de estos enzimas: cuajos animales: enzimas digestivas del 4º estómago del rumiante cuajos vegetales: enzimas de las flores (cardo), o del látex (higuera) cuajos microbianos: enzimas de los microorganismos

4 QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) tipos de enzimas que hay en el cuajo: en todos los cuajos: proteasas que degradan proteínas. distintos tipos de proteasas, en distintas proporciones Quimosina, Pepsina, Cardosinas... proteínas grandes proteínas pequeñas aminoácidos textura y sabor (amargor) % de Q y de P: depende de la edad del animal aminoácidos modelo de proteína

5 (tipos de enzimas, cont.) QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) en algunos cuajos: lipasas que degradan grasas. distintos tipos de lipasas lipasa pregástrica, esterasas,... grasas ácidos grasos libres sabor: picante, jabonoso, rancio modelo de grasa (triglicérido) ácidos grasos

6 cómo cuaja la leche? QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) proteínas de la leche: caseínas: α s1, α s2, β, κ

7 QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) coagulación de la leche: 2 etapas 1ª etapa: proteolisis de la κ-caseína por la quimosina QUIMOSINA 2ª etapa agregación de las micelas cuajada

8 QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) características de las proteasas de un cuajo hidrólisis de la κ-caseína entre los aa 105 (phe) y 106 (met) baja hidrólisis de las demás caseínas y proteínas de la cuajada actividad a ph ácido: entre 5 y 6 baja estabilidad a > 35ºC actividad de algunos cuajos comerciales a diferentes phs cada línea corresponde a distintos cuajos bovinos de Ch Hansen al ph, la actividad mucho - ph óptimo de la quimosina: 5.4 a 42ºC.

9 QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) actividad de diferentes cuajos comerciales a varias T cada línea corresponde a distintos cuajos bovinos de Ch. Hansen a T de cuajado ( 30ºC): todos tienen la misma actividad al T (cocción), unos pierden actividad antes que otros influencia en la maduración

10 QUÉ ES EL CUAJO? (cont.) condiciones de cuajado: según el tipo de queso desde 18ºC hasta 40ºC: en general alrededor de 25ºC - 30ºC ph: entre 6.5 y 6.3 tiempo: entre 30 y 45 minutos (para cortar la cuajada) cantidad de cuajo: según el tiempo de cuajado cocción de la cuajada la mayoría de quesos entre 35 y 55ºC desestabiliza las proteasas del cuajo

11 CUAJO ANIMAL procedente del 4º estómago de los rumiantes terneros, corderos, cabritos predominan las proteasas digestión de las proteínas las principales: quimosina y pepsina animal recién nacido: quimosina al crecer el animal animal adulto: pepsina otras menos importantes lipasas digestión de la grasa de la leche lipasa pregástrica producida por la glándula sublingual animales lactantes únicamente esterasas

12 CUAJO ANIMAL (cont.) cuajos animales comerciales artesanales cuajos comerciales bovinos: la inmensa mayoría líquidos o en polvo preparaciones con distintas proporciones de Q y P ovinos: muy pocos líquidos caprinos?

13 CUAJO ANIMAL (cont.) ventajas de los cuajos comerciales fuerza coagulante estandarizada de lote a lote unidades de fuerza conocidas coagulación uniforme composición de quimosina y pepsina conocida actividad proteolítica general: baja no requiere esfuerzo de preparación calidad microbiológica controlada la gran mayoría sólo contienen proteasas no contienen lipasa pregástrica los líquidos pueden contener esterasa sólo el cuajo Biostar (en pasta, de cordero) contiene lipasa pregástrica

14 CUAJO ANIMAL (cont.) algunos cuajos comerciales: bovinos > 95% quimosina 80% quimosina y 20% pepsina 60% quimosina y 40% pepsina 20% quimosina y 80% pepsina formulaciones líquidas o en polvo de cordero - líquidos 75-80% quimosina y 25-20% pepsina presencia de esterasas (cantidad variable) no contienen lipasa pregástrica cuajo de cordero en pasta Biostar contiene lipasa pregástrica de cabrito?

15 CUAJO ANIMAL (cont.) cuajos artesanales preparados por los mismos queseros recetas diferentes según localidades en pasta extractos líquidos cuajar seco (tal cual) procedimientos laboriosos y largos contaminación microbiológica de los cuajares fuerza coagulante sin estandarizar de lote a lote prueba y error los primeros días con cada lote composición enzimática desconocida % quimosina y % pepsina? presencia de lipasa pregástrica? otras actividades enzimáticas? variación de la composición enzimática durante la conservación pérdida de actividad lipasa pregástrica

16 Zonas de utilización del cuajo artesano animal España: Idiazabal, Cabrales, Palmero, Majorero Italia : Pecorino Romano, Fiore Sardo, Pecorino Sardo Grecia Feta, Kefalotyri Egipto Ras Argelia: Takammart (cabra)

17 CUAJO VEGETAL plantas cuajaleches: conocidas desde la antigüedad mundo greco-romano la Iliada: 'la leche cuaja en fermento de higuera' actualmente: cardo (Cynara cardunculus) alcachofa (C. scolymus) cardo mariano (Silybum marianum) cardo estrellado (Centaurea calcitrapa) planta lechetrezna piña, papaya (Euphorbia serrata) diente de león ortiga (Urtica gracilis) Calotropis procera etc...

18 CUAJO VEGETAL (cont.) utilización: países de la cuenca Mediterránea España, Portugal, Grecia Norte de África Africa occidental Oriente medio India, Afghanistán quesos artesanos países occidentales quesos vegetarianos (artesanos, industriales) cuajo artesano cultivo de las plantas recolección de flores de plantas silvestres adquisición local de flores secas no disponible comercialmente

19 CUAJO VEGETAL (cont.) composición de los extractos de flores de Cynara spp. diversas proteasas: ciprosinas 1, 2 y 3 cardosinas A y B otras proteasas actividad coagulante (κ-caseína) acitividad proteolítica alta no se ha descrito la presencia de lipasas o esterasas composición variable; depende de: especie, condiciones agronómicas, climáticas fuerza coagulante muy variable: preparaciones artesanales sin estandarizar especie utilizada, mezcla de especies condiciones agronómicas, climatológicas proceso de extracción

20 CUAJO MICROBIANO mezcla, más o menos compleja, de proteasas microbianas obtenidas por fermentación y posterior purificación microorganismos autorizados para uso alimentario: Rhizomucor miehei, Cryphonectria parasitica, Aspergillus oryzae hidrólisis de la κ-caseína coagulación de la leche hidrólisis de las otras caseínas puede ser bastante amplia enzimas termoestables algunas están desestabilizadas todos son comerciales quesos con cuajo microbiano 'Halal' y 'Kosher' quesos 'vegetarianos'

21 productos comerciales CUAJO MICROBIANO (cont.) en formulaciones líquidas o en polvo fuerza coagulante estandarizada y conocida exclusivamente proteasas Hannilase de Christian Hansen ( Renilase de Ch. Hansen Fromase de DSM ( Marzyme de Rhodia lipasas comerciales (microbianas) para elaboración de quesos se venden por separado diferentes tipos de lipasas

22 CUAJO GENÉTICO gen que codifica la quimosina bovina insertado en Aspergillus niger var. awamori (Chy-Max de Ch. Hansen) Kluyveromyces lactis (Maxyren de DSM) quimosina producida por fermentación muy purificada no se detectan otras actividades enzimáticas idéntica a la quimosina bovina misma secuencia de aminoácidos mismas características enzimáticas cumple especificaciones de organismos internacionales certificado 'Kosher' y 'Halal' quesos 'vegetarianos' formulaciones líquidas y en polvo

23 CUAJO GENÉTICO (cont). quesos elaborados con cuajo genético Cheddar Camembert Manchego Grana Padano Emmental Montasio Edam Parmigiano Reggiano Feta St. Paulin Gouda Tilsit Mozzarela Asiago Brie Creszenza características sensoriales indistinguibles de las de quesos elaborados con cuajo bovino (80% quimosina) gen que codifica la Cardosina A todavía no disponible comercialmente

24 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS principales procesos bioquímicos durante la maduración en los que interviene el cuajo proteolisis: degradación de las proteínas de la cuajada proteínas péptidos * péptidos pequeños grandes intermedios *aminoácidos libres lipolisis: degradación de las grasas triglicéridos *ácidos grasos libres *compuestos volátiles * estos compuestos tienen importancia sensorial

25 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - PROTEOLISIS aprox. 10% de las proteasas del cuajo quedan retenidas en la cuajada aumenta con: leche pasterizada ph bajo al añadir el cuajo ph bajo al desuerar cantidad de cuajo utilizado: importancia de la estandarización evitar añadir mucho cuajo para tiempo de cuajado tipo de cuajo: microbiano > vegetal > animal

26 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - PROTEOLISIS (cont.) otras proteasas presentes durante la maduración plasmina de la leche del cultivo iniciador de los microorganismos de la leche (leche cruda) de otros microorganismos que se desarrollan en el queso especificidades diferentes: producen diferentes péptidos texturas y sabores diferentes contribución de las proteasas a las características sensoriales proteínas: textura textura blanda: proteolisis extensa péptidos intermedios, pequeños: algunos son amargos aminoácidos: precursores de compuestos volátiles aromas

27 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - PROTEOLISIS (cont.) comparación con cuajos bovinos comerciales cuajos animales artesanales de cordero o cabrito a igualdad de fuerza coagulante : en general, no hay diferencias significativas en los parámetros de la proteolisis» composición (ph, % ES, % proteína, % grasa...)» caseínas (electroforesis)» péptidos (fracción soluble a ph 4.6) si la fuerza coagulante, o la composición de Q y P es diferente diferencias en proteolisis diferencias sensoriales en el queso (veremos más adelante) si el artesanal tiene lipasa pregástrica: sí diferencias entre cuajo de cordero y de cabrito?

28 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - PROTEOLISIS (cont.) diferencias entre cuajos comerciales bovinos y cuajos vegetales y microbianos a igualdad de fuerza coagulante : vegetales y microbianos son mucho más proteolíticos en general: buenos para quesos de maduraciones cortas texturas más blandas posibilidad de aparición de sabores amargos (β-caseína) formulaciones microbianas específicas para quesos de maduraciones medias control del amargor: microorganismos que producen exopeptidasas selección del cultivo iniciador y/o adjuntos control de la cantidad de cuajo añadida control del ph al añadir el cuajo y al desuerar

29 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - LIPOLISIS triglicéridos lipasas ácidos grasos libres de cadena corta butírico, caproico, caprílico, cáprico sabores picantes de quesos italianos, Idiazabal (en exceso: rancidez butírica) de cadena media o larga mirístico, palmítico, oleico esteárico (en exceso: sabores jabonosos, rancios) variedad de compuestos volátiles

30 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - LIPOLISIS (cont.) el 'sabor a cuajo' del queso depende de la presencia de lipasa pregástrica en el cuajo artesanal libera ácidos grasos de cadena corta diferencias apreciables en características sensoriales Idiazabal Lipasas pregástricas: perfil sensorial similar al cuajo en pasta.

31 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - LIPOLISIS (cont.) durante la maduración: concentración de Ácidos Grasos Libres al la cantidad de lipasa quesos de 90 días de maduración sabor picante al la cantidad de lipasa aroma más complejo: compuestos volátiles control de la cantidad de lipasa pregástrica del cuajo

32 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - LIPOLISIS (cont.) cuajos que tienen lipasa pregástrica: artesanales de cordero (L) o de cabrito (K) en pasta y algunos líquidos, según las circunstancias cantidad variable según métodos de preparación y conservación lipasa pregástrica retenida en la cuajada se mantiene activa durante la maduración (Idiazabal) sabores 'picantes' o 'pecorino' queso Feta (L y K) Pecorino Romano (L) Fiore Sardo (L) Idiazabal (L) Majorero (K) Manchego (L) Zamorano (L) queso de Murcia Al Vino (L) sabores característicos y tradicionales sabores distintos pero interesantes

33 EL CUAJO EN LA MADURACIÓN DE LOS QUESOS - LIPOLISIS (cont.) pruebas realizadas en Idiazabal sabor según cantidad de lipasa: < 20 unidades / 100 L: difícil de percibir el sabor picante unidades / 100 L: quesos suaves unidades / 100 L: intensidad intermedia más de 200 unidades / 100 L: quesos muy fuertes exceso de lipasa excesivo olor y sabor a butírico, rancidez necesario controlar la cantidad de lipasa del cuajo resultados comprobados por 15 queserías adscritas a la DO Idiazabal

34 CONCLUSIONES el cuajo tiene una doble función en la fabricación del queso: coagulación de la leche desarrollo de las características sensoriales composición enzimática del cuajo el tipo de cuajo y la cantidad utilizada: recuperación de sabores tradicionales obtener quesos con sabores y texturas diferentes diversificar los productos de una región

35 Consejo Regulador de la DO Idiazabal productores asociados a la DO Calidad y Seguridad de Alimentos Fermentados Bioquímica y Biología Molecular M. Virto, J.C. Ruiz de Gordoa y M. de Renobales Nutrición y Bromatología M. Albisu y F.J. Pérez Elortondo Laboratorio de Análisis Sensorial Neiker R. Ruiz, N. Mandaluniz, J. Arranz Centro Tecnológico del Gobierno Vasco Tecnología de Alimentos L.J. Rodríguez Barrón y A.I. Nájera

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