Características generales de la leche

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1 Introducción La calidad de un producto alimenticio en general, y de un queso en particular, se define por medio de una serie de características que se encuentran influenciadas y condicionadas por la aceptabilidad del consumidor, muchas de las cuales se cuantifican a través de índices técnicos y analíticos. Se puede decir que calidad es sinónimo de constancia en el tiempo. Sólo un queso que se pueda presentar al consumidor con unas características estructurales, de composición y organolépticas uniformes e invariables podría definirse realmente como un producto de calidad. En concreto, en la producción de leche de oveja, los criterios de calidad han ido siempre orientados hacia la obtención de un elevado rendimiento en la cuajada, valorándose principalmente la grasa media y el extracto seco total. Sin embargo la proteína, escasamente apreciada en la mayoría de los casos, presenta una incidencia mayor que la grasa en cuanto al rendimiento en queso por lo que, para conseguir una mejora de la calidad de la leche, se han tenido en cuenta, desde hace algunos años, otras características como pueden ser el contenido en caseínas, la proporción con que cada fracción caseínica contribuye a la composición proteica total y el polimorfismo bioquímico de las proteínas lácteas. Los clásicos criterios de porcentajes de grasa, proteína y extracto seco, deben verse ampliados con el análisis de las características tecnológicas de la leche, mas aún si tenemos en cuenta que más del 95% de la leche ordeñada de pequeños rumiantes (oveja y cabra) se destina a la elaboración de queso, lo que implica que la mejora del rendimiento económico de la producción de queso ha de pasar no sólo por el análisis de las características físico-químicas e higiosanitarias, sino también por el estudio de las características tecnológicas de la leche utilizada. Asimismo, las variantes genéticas de las proteínas lácteas han venido siendo objeto de numerosos estudios durante los últimos años, para intentar establecer una clara relación entre los distintos fenotipos encontrados y los diversos parámetros de calidad de la leche. 1

2 Características generales de la leche Definición.- Según la definición adoptada por el I Congreso Internacional para la Represión de los Fraudes en los Alimentos (Ginebra, 1908), la leche se define como "el producto íntegro del ordeño completo e ininterrumpido de una hembra lechera sana, bien alimentada y no fatigada, que debe ser recogida higiénicamente y que no debe contener calostro" (Veisseyre, 1988). Esta definición coincide básicamente con la establecida en el Código Alimentario Español (Real Decreto 2484/1967 de 21 de Septiembre) que, en su Capítulo V, señala que la leche es "el producto íntegro, no alterado ni adulterado y sin calostro del ordeño regular, higiénico, completo e ininterrumpido de las hembras mamíferas sanas y bien alimentadas" (Molina, 1987). Características generales. La leche es un líquido blanco, opaco, dos veces más denso que el agua, de sabor ligeramente azucarado y de olor poco acentuado. Constituye un sistema químico y fisico-químico muy complejo y, de modo esquemático, se puede considerar como una emulsión de materia grasa en una solución acuosa que contiene numerosos elementos, unos en disolución y otros en estado coloidal (Veisseyre, 1988). Según Assenat (1991), la leche de oveja se diferencia de la de cabra y vaca en algunas características, unas directamente observables y otras relacionadas con sus particularidades físicas y químicas. De modo general, estas características son: - Su aspecto es blanco nacarado, semejante a la porcelana. - Su opacidad es mayor que la de la leche de otras especies. - Su viscosidad es más elevada, debido a su riqueza en materia grasa. - Tiene un olor característico, relativamente débil en la leche recogida en buenas condiciones. - Las características organolépticas de la leche de oveja la hacen distinta a otras leches de consumo. Así, frente al sabor azucarado que tiene en común con otras leches, presenta un aroma característico y una mayor cremosidad por su elevado contenido en grasa. - Con una resistencia a la proliferación de bacterias especialmente elevada en las primeras horas debido a la actividad inmunológica. A esto se añade que la leche de oveja tiene doble contenido en minerales que la leche de vaca, siendo su capacidad tampón claramente superior, lo que representa una ventaja de cara a su conservación. - Es una leche especialmente rica en componentes queseros (grasa y proteína). Normalmente, para la misma cantidad de leche, se obtiene de media dos veces más queso con la leche de oveja que con la de vaca. - Produce una cuajada dura,mucho más de lo que haría suponer la relación entre los rendimientos queseros de las leches de vaca y oveja (1/2). 2

3 - Los productos queseros obtenidos de la leche de oveja tienen un aspecto y un sabor particulares: la pasta es más blanca en general, y es difícil la aparición de sabores amargos. Estas particularidades se atribuyen a la menor proporción de α-caseína respecto a la caseína total, y a que los triglicéridos de la leche de oveja tienen una diferente composición de ácidos grasos. Características fisico-químicas. Diferencias con otras especies. En general, se puede afirmar que las principales diferencias que se observan entre la leche de las tres especies se deben a la mayor riqueza de la de oveja en sus componentes fundamentales (grasa y proteína). Así, el elevado valor medio de la viscosidad en leche de oveja (2.936 cp), con respecto a la de las otras dos especies, es debida a su mayor contenido en materias grasas y nitrogenadas. Del mismo modo, el valor de la acidez valorable, en grados Dornic, señala una gran riqueza en materia seca, al igual que la densidad, ya que una leche pobre presentará una densidad menor que una leche rica. Sin embargo, hay que matizar que la grasa contenida en la leche hace disminuir el valor de la densidad, ya que su densidad es inferior a la unidad (0.93 a 20 o C), de modo que una leche descremada presentará una densidad mayor que una leche enriquecida en grasa (Goursaud, 1991). El ph de la leche de oveja, similar en su valor al de las otras leches, da información precisa acerca de su estado de frescura. Una leche fresca normal es neutra o ligeramente ácida, pero si han actuado las bacterias lácticas, la lactosa se degrada transformándose en ácido láctico, y el ph disminuye (ph< 6.5). Por el contrario, valores de ph superiores a 7.0 indican que la leche presenta compuestos con características alcalinas, propios de leches mamíticas (Gourasud, 1991). El punto crioscópico, de valor muy semejante en leche de las tres especies comparadas, es un parámetro físico de gran interés para evaluar cuantitativamente la cantidad de agua añadida a una leche (aguado). La acidificación de la leche o la adición de sales minerales rebajan el punto crioscópico, mientras que el descremado no influye en su valor (Molina, 1987). En la práctica, una elevación de o C en el punto crioscópico equivale a un aguado del 1% (Alais, 1970). La baja tensión superficial de la leche con respecto a la del agua (50 dinas/cm 2 respecto a 79 dinas/cm 2 ) se explica por la presencia de sustancias orgánicas en aquella (fundamentalmente caseínas). Las proteínas del lactosuero coagulables por el calor (albúminas y globulinas) y la materia grasa, tienen una escasa incidencia sobre la tensión superficial de la leche. Sin embargo, la alteración de esta última (lipolisis) o la adición de sustancias tensoactivas provocan una reducción de la tensión superficial y una tendencia mayor a la formación de espuma (Alais, 1970). 3

4 Con respecto al índice de refracción, podemos señalar que se utiliza para medir la concentración de las sustancias disueltas. Así, el aumento de este índice será la suma de los aumentos debidos a cada componente. En este caso, la contribución de las sales es despreciable y la materia grasa que se encuentra fuera de la fase continua no interviene (Alais, 1970). La conductividad eléctrica es algo mas baja en el caso de la leche de oveja que en el de vaca o cabra. Este parámetro tiene un cierto interés práctico para el conocimiento indirecto del estado sanitario de la ubre, ya que los valores normales se ven incrementados cuando se producen infecciones mamíticas (Redaelli et al., 1984). Composición química global. Diferencias con otras especies. La leche es un medio acuoso caracterizado por la presencia de diferentes fases en equilibrio inestable. En parte es una solución acuosa verdadera y estable, que contiene moléculas (lactosa) e iones (Ca 2+ ) disueltos, pero también incluye soluciones coloidales, inestables por naturaleza, constituídas por dos tipos de coloides: - Las albúminas y globulinas: coloides moleculares relativamente estables, puesto que son hidrófilos. - El compuesto salino (PO 4 ) 2 Ca 3, asociado a un complejo orgánico de caseinato de calcio, que es un coloide micelar muy inestable. En la leche fresca, estas micelas están cargadas negativamente y la repulsión electrostática entre ellas asegura la estabilidad, evitando su agregación. Los glóbulos grasos de la leche son gotas de grasa rodeadas de una membrana lipoproteica y se encuentran en emulsión gracias a la carga negativa de su envoltura que, al igual que ocurre con las caseínas, produce la repulsión electrostática entre ellas. Como en el caso de otros mamíferos, la composición media de la leche de oveja es un concepto puramente teórico, ya que esta varía a lo largo de la lactación y, además, se ve afectada por diversos factores (raza, alimentación, manejo, etc.). La leche de oveja se consume, en su mayoría, como derivados, principalmente quesos. En este sentido, tiene gran importancia la riqueza en materia grasa y en proteínas, ya que están correlacionadas con el rendimiento quesero (Kg. de queso/l. de leche), siendo r = para la grasa y r = para las proteínas totales (Caja, 1978). Al comparar los valores medios de composición de leche de oveja con los de vaca y cabra, se observa que la primera presenta como promedio, dos veces mayor cantidad en grasa y casi el doble en Nitrógeno total. Así mismo, el contenido medio en materia seca se sitúa en torno al 19%, indicando una elevada concentración de este componente con respecto a otras leches de consumo. Este extracto seco está constituido, a su vez, por un 7.5% de materia grasa, un 4.4% de lactosa, un 6.0% de materias nitrogenadas, y un residuo mineral que oscila alrededor del 1% (Alais, 1970; Molina, 1987). 4

5 Con respecto a las razas españolas, la calidad de la leche en cuanto a composición es uno de los puntos menos estudiados y que, sin embargo, pueden tener una mayor importancia en el futuro. La leche de oveja en España presenta una buena aptitud para su transformación en queso con respecto a su composición, aunque sea aún deficiente en cuanto al grado de calidad microbiológica, o de temperatura y acidez a la hora de su entrega (Caja, 1991; Montoro & Angulo, 1991). Materias grasas. La cantidad de materia grasa contenida en la leche se indica frecuentemente con el término de "tasa butírica" (TB). Con este término se sobreentiende el conjunto de sustancias lipídicas que, por hidrólisis de los ésteres, dan lugar a ácidos grasos. La TB varía mucho en función de la especie, siendo para ganado ovino de 7.19%, mientras que presenta un porcentaje muy inferior para ganado vacuno (3.87%) y para caprino (3.38%) (Goursaud, 1991). La composición global de la materia grasa en rumiantes (oveja, cabra y vaca) es muy semejante, presentando tres tipos de sustancias: triglicéridos (98.0%), fosfolípidos (0.5%) y otras sustancias liposolubles (1.0%) Sin embargo, la grasa de los distintos tipos de leche presenta ciertas constantes físicas y químicas que permiten caracterizarlas. De todos ellos, el más característico es, sin duda, el Indice de Polenske que indica la proporción de ácidos grasos volátiles insolubles, ya que su valor medio (5.3) es prácticamente el doble del obtenido para leche de vaca (2.75) (Assenat, 1991). Además, el color de la grasa de leche de oveja es característicamente blanco, debido a la práctica ausencia de carotenos, al contrario de lo que ocurre en leche de vaca (Laxminarayana et al., 1968). El diámetro medio de sus glóbulos grasos es netamente menor (3.30µ) que en vaca (4.55µ), aunque más similar al de cabra (3.49µ) (Parkash & Jennes, 1968). Como comentamos anteriormente, la fracción mayoritaria en la grasa de leche de oveja es la de los triglicéridos (98%). Su composición en la leche es específica para cada especie animal y, según Rotaboul (1981), la grasa de oveja presenta menor proporción de triglicéridos de cadena larga y mayor proporción de cadena corta que la grasa de vaca, destacando un elevado contenido en ácidos grasos saturados de 6 a 12 átomos de Carbono (ácidos cáprico caprílico)y una baja proporción en ácido mirístico (C14:0) y palmítico (C16:0). Con respecto al contenido en fosfolípidos, Baliga & Basu (1955) señalan que, en la leche de oveja, el 30.8% correspondería a lecitinas, el 45.0% a cefalinas y el 24.2% a esfingomielinas. En cuanto al contenido en colesterol, Wholt et al. (1981) encuentran un valor medio de 60 mg/100 g en la leche de oveja. Por último, cabe destacar que la materia grasa de la leche es responsable de algunos sabores y aromas de los productos fabricados con ella. En este sentido se puede afirmar que la leche de oveja es sensible a la lipolisis espontánea, como consecuencia de una alta concentración del enzima lipasa que, junto a la específica composición en lípidos de esta leche, confiere a los productos fabricados con ella unas características específicas de olor y sabor (Molina, 1987). 5

6 Compuestos nitrogenados. En la leche se pueden distinguir dos grupos de compuestos nitrogenados: las proteínas y las sustancias nitrogenadas no proteicas, también denominadas Nitrógeno no proteico (NNP) que, en general, representan el 95% y el 5% del Nitrógeno total, respectivamente. El NNP varía entre un 3.0% y un 7.0% del Nitrógeno total y la urea, componente mayoritario de esta fracción, varía del 36.0 al 80.0%, debido a que su contenido está fuertemente influenciado por el aporte alimenticio (Goursaud, 1991). Las proteínas de la leche se diferencian del NNP por el tamaño de sus moléculas, formadas por uniones complejas de aminoácidos y cuyas masas moleculares van de hasta Da. (Ribadeau-Dumas, 1988). En la leche se presentan en dos fases distintas: - Fase micelar inestable: constituída por las caseínas, que se encuentran formando una estructura micelar (complejo orgánico de caseínas unidas a (PO 4 ) 2 Ca 3 coloidal). - Fase soluble estable: formada por diferentes polímeros proteicos hidrófilos que constituyen las proteínas solubles o proteínas del lactosuero. La leche de oveja presenta una relación relativamente baja en NNP (aproximadamente del 5%), resultando una proporción de proteínas/materias nitrogenadas totales en torno al 95%. La cantidad de proteínas contenida en la leche (tasa proteica) es una característica esencial de su valor comercial, tecnológico y biológico. Además, cuanto mayor sea esta cantidad en la leche cruda, mayor será el rendimiento en la transformación tecnológica (Goursaud & Quinque, 1980). El valor medio de la tasa proteica en leche de oveja (55.15 g/kg) es prácticamente el doble al de vaca o cabra, lo que confirma la buena aptitud quesera de este tipo de leche. La fracción proteica más importante tanto cualitativa como cuantitativamente, por cuanto determina el valor quesero de la leche de oveja, es la caseína, que representa en torno al % de la proteína total (Brochet, 1982). Una cuestión de gran importancia en relación con el contenido en caseína es la determinación de sus diferentes fracciones ya que algunas de estas, en particular la ß-Cn y la k-cn, pueden hacer disminuir el rendimiento quesero al aparecer en una mayor proporción que otras fracciones en la caseína soluble (Molina, 1987). El porcentaje de caseínas α s es claramente más elevado en la leche de oveja que en la leche de cabra (30.2% frente al 12.6%), pero significativamente más bajo que en la leche de vaca (45.5%). Este bajo contenido en caseínas del grupo α s podría ser la causa, al igual que en caprino, de la ausencia de sabores amargos en quesos elaborados con leche de oveja, en contraposición a lo que sucede con los de leche de vaca (Assenat, 1991). 6

7 Las proteínas solubles de leche de oveja (α-lactalbúminas, ß- lactoglobulinas, Inmunoglobulinas y Proteosas-peptonas) representan el 17.6% del total de proteínas. Este porcentaje, relativamente alto, indica que el lactosuero de oveja es especialmente rico en proteínas por lo que, sometido a procesos de termocoagulación, se utiliza frecuentemente en la fabricación de productos derivados (requesón, bruccio y ricotta) (Molina, 1987). En el lactosuero de leche de oveja se observa que la ß-lactoglobulina es la proteína mayoritaria (51.4%), representando el grupo de las albúminas (α-lactalbúmina, ß- lactoglobulina y albúmina sérica) el 76.5% del contenido total de las proteínas solubles. Esta distribución es semejante a la citada para leche de vaca por Alais (1970). Un aspecto de interés económico y nutricional del lactosuero de oveja es la relación entre Nitrógeno total y extracto seco, relación que es claramente más elevada que en lactosuero de vaca, de tal manera que el contenido en proteínas del lactosuero de oveja en polvo es casi doble que en vaca (Assenat, 1991). Con respecto a los componentes proteicos minoritarios del lactosuero, cabe destacar que las proteosas-peptonas son péptidos que provienen de la proteolisis de la ß- lactoglobulina por la plasmina y que las Inmunoglobulinas, al igual que la albúmina sérica, no son proteínas específicas de la secrección láctea, sino que son transportadas por la sangre a todos los fluídos del organismo. Glúcidos. Los glúcidos de la leche están esencialmente representados por la lactosa, uno de los componentes mayoritarios del extracto seco total, cuyo valor medio. En leche de oveja, se sitúa en torno al 4.44%, y su intervalo de variación oscila entre el 3.70 y el 5.01% (Molina, 1987). Según Assenat (1991), la tasa media de lactosa de la leche de oveja es un poco inferior (22-27% del extracto seco total) a la de leche de vaca (33-40%). Sin embargo, este hecho no es un inconveniente en la práctica quesera, ya que la lactosa tiene un valor alimentario y tecnológico relativo y su contenido en leche de oveja es más que suficiente para asegurar las fermentaciones lácticas. Otros componentes. La cantidad de sales y minerales de la leche se determina por incineración en horno-mufla, aunque esta determinación no da una idea exacta de los componentes minerales en su estado original puesto que, durante la calcinación, se destruye o se transforma un cierto porcentaje de sales, dando como resultado un contenido en cenizas inferior al contenido real de sales de la leche (Molina, 1987). 7

8 Las sales se encuentran en la leche tanto disueltas (moléculas e iones) como en estado coloidal. La mayoría son de tipo mineral (fosfato de calcio), aunque también existen sales de tipo orgánico cuya fracción aniónica suele ser el citrato, siendo el catión siempre de origen mineral (Gorsaud, 1991). Con respecto a los citratos, las tasas medias observadas en leche de oveja son algo mas elevadas que en las de vaca o cabra (2.00 g/kg, 1.70 g/kg y 1.10 g/kg, respectivamente) (Kanar et al., 1971). Según Molina (1987), la leche de oveja es especialmente pobre en hierro, selenio y cobre, lo que da origen a ciertas enfermedades carenciales en el cordero lactante (anemia ferropénica, miodistrofia y ataxia enzoótica respectivamente). El fósforo y el calcio desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la estabilidad y estado físico de las proteínas de la leche, al estar asociados a la micela de caseína. La fracción coloidal de las sales de calcio y fósforo es la mas abundante en la leche de oveja, representando entre el 75-91% del calcio total y entre el 61-70% del fósforo total (Holt & Jennes, 1984; Polychroniadou & Vafopoulou, 1986). En general, las formas solubles y coloidales de las materias salinas de la leche se encuentran en un equilibrio muy frágil que puede ser alterado fácilmente por numerosos tratamientos tecnológicos (acidificación, calentamiento) (Veisseyre, 1988). En relación con las vitaminas existentes en la leche, su composición ha sido escasamente estudiada en leche de oveja. Cabe destacar que este tipo de leche presenta cantidades importantes de vitamina A (1.460 UI/l), riboflavina (3.82 mg/l) y ácido pantoténico (3.64 mg/l), así como ausencia de vitamina D y de vitamina B 6. En condiciones normales, la leche contiene una gran variedad de enzimas. Sin embargo, la distinción entre los componentes nativos y los procedentes de aportes extraños no es fácil, ya que la leche contiene células (leucocitos, microorganismos) que elaboran sus propios enzimas. La mayoría de los enzimas presentes en la leche pertenecen a las oxido-reductasas, transferasas e hidrolasas. Según Boudier (1991), estas sustancias juegan un papel importante en la leche por varios motivos: - Son factores de degradación de los constituyentes originales de la leche, induciendo modificaciones en el plano tecnológico (pérdida de rendimiento) y sobre las cualidades organolépticas de los productos transformados (malos sabores). En esta categoría se encuentran las lipasas y proteasas. - Algunos tienen actividad antibacteriana (lactoperoxidasa y lisozima), aportando una limitada protección a la leche. - Otros enzimas se pueden utilizar como indicadores de la calidad higiénica (catalasas), ya que los leucocitos y algunos gérmenes aumentan las cantidades de enzimas presentes en la leche; de tratamiento térmico (fosfatasa alcalina, oxidasa), debido a su termosensibilidad; y de especie, ya que las leches de diferentes especies no contienen los mismos enzimas. 8

9 Factores de variación en la producción y composición de la leche. La producción y composición de leche pueden verse afectadas por un amplio conjunto de factores que ejercen su acción durante cada uno de los ciclos productivos del animal. Así, los valores adoptados de forma general deben considerarse como valores medios orientativos, y la leche así constituida, como leche estándar o de referencia (Molina, 1987). Existe un gran número de factores que pueden influir sobre la cantidad y la calidad de la leche producida, ya sea sólo sobre uno de estos aspectos o sobre ambos simultáneamente que, de modo general, se pueden dividir en dos tipos: - Factores intrínsecos: que dependen directamente del animal y no pueden ser modificados fácilmente. - Factores extrínsecos: que pueden modificarse, mediante prácticas de manejo, por la acción del hombre.. Factores intrínsecos. a/ Genotipo y potencial reproductivo. Efecto raza. En general, es un hecho conocido la existencia de grandes diferencias en cuanto a cantidad y composición de la leche producida por distintas razas ovinas sometidas a ordeño. Aunque gran parte de estas diferencias se pueden atribuir a efectos del medio, hay una parte importante que se debe a efectos genéticos. Según molina (1987), se considera "potencial genético" de una raza para la producción de leche,a la cantidad que es capaz de producir cuando su genotipo se manifiesta en óptimas condiciones ambientales. b/ Estado de lactación. La producción diaria de leche de oveja evoluciona a lo largo de la lactación siguiendo una curva que alcanza su máximo en las primeras semanas después del parto, para disminuir a continuación de forma más o menos acusada, hasta el secado. Los principales componentes de la leche de oveja también varían a medida que avanza la lactación, siguiendo una curva similar a la de producción, pero de sentido inverso, de modo que ambas curvas son casi simétricas, coincidiendo el máximo de producción con el mínimo de composición (Gallego,1991). c/ Edad y número de lactación. Según Purroy (1982), las ovejas aumentan de forma considerable su producción lechera de la 1ª a la 2ª lactación, algo menos de la 2ª a la 3ª, y se estabilizan a partir de la 3ª o 4ª lactación hasta la 6ª-8ª, momento en el cual la producción comienza a decrecer. 9

10 En ovejas Manchegas, este aumento es de alrededor de un 38% entre la 1ª y la 5ª lactación, a partir de la cual se produce un descenso de la producción (Gallego, 1991). La edad al primer parto también puede influir sobre la producción de leche, aumentando esta última a medida que el parto se produce a una edad más avanzada. Este efecto puede mantenerse hasta el 2º parto, desapareciendo prácticamente a partir del 3º,y es consecuencia de la coincidencia en el tiempo de dos periodos de altas necesidades alimenticias, como son el crecimiento y el ordeño (Gallego, 1991). d/ Tipo de parto. Este efecto se manifiesta más a través del número de corderos amamantados que del número de corderos nacidos. Así, las ovejas que crían un cordero producen menos leche que aquellas que amamantaban dos o más (Molina, 1987). Esto se debe a que la tetada imultánea de dos o más corderos induce un mayor reflejo nervioso y descarga hormonal, lo que provoca un vaciado más completo de la ubre, traduciéndose en una mayor síntesis de leche (Gallego, 1991). e/ Anatomía y morfología de la ubre. Los principales factores anatómicos que influyen n la aptitud al ordeño de las ovejas son el tamaño de la ubre, el tamaño de las cisternas y las características de los pezones. Generalmente se admite que, a mayor volumen de la ubre, corresponde una mayor producción láctea (Gallego, 1991). Factores extrínsecos. a/ Relaciones madre-cría y destete. La oveja está considerada como un animal de ordeño de tipo "primitivo", es decir que su leche resulta difícilmente extraíble en el ordeño, y que su liberación está muy condicionada por la presencia de la cría (Molina, 1987). El destete provoca un descenso en la producción de leche debido al stress originado por la separación de madre y cría, así como por la existencia de una fase de adaptación de la oveja al ordeño. Esta reducción ha sido evaluada en un 30-40% para la raza Manchega, porcentaje que se recupera una vez superado el periodo de adaptación de la oveja al ordeño (Caja, 1990). b/ Método e intervalo de ordeño. El ordeño tiene una gran importancia en la cantidad y composición de la leche producida puesto que la extracción de leche es necesaria para el mantenimiento de la lactación. En ganado ovino, la síntesis de la leche en la ubre se ve disminuída cuando el periodo entre ordeños es superior a las 16 horas, inhibiéndose a partir de las 24 horas (Molina, 1987). 10

11 En algunas ocasiones se ha indicado que el ordeño mecánico, en comparación con el ordeño manual, produce un vaciado incompleto de la ubre de la oveja, haciendo disminuir la cantidad y calidad de la leche ordeñada. Sin embargo, Gallego (1991) pone de manifiesto que sólo se perjudica la composición en grasa de la leche, que queda reducida en un porcentaje variable según se realice o no el repaso manual. La mayor diferencia observable entre el ordeño mecánico y el manual se refiere al contenido microbiológico de la leche, en donde la intervención de las manos del ordeñador aumenta el número de gérmenes casi en un 50% (Gallego, 1991). c/ Alimentación. Según Molina (1987), es el más importante de todos los factores extrínsecos que afectan a la lactación, ya que con ella se cubren las necesidades de conservación y producción, y se reconstituyen las reservas corporales. La influencia de la alimentación sobre la producción de leche se manifiesta en el último tercio de la gestación (aumento de las reservas que se movilizarán durante la lactación) y, obviamente, durante el periodo de lactación (cobertura de necesidades). En este sentido, alimentación y producción de leche están íntimamente relacionadas ya que, para que una oveja desarrolle todo su potencial productivo es necesario suministrarle una ración completa y equilibrada. La alimentación afecta en mucha mayor medida a la producción que a la composición láctea y, de esta última, casi exclusivamente a la fracción grasa. Variación en la composición. Se observa una correlación negativa entre la producción total de leche y los porcentajes relativos de materias grasa y de proteína. 11

12 Concepto de calidad de leche. Es difícil definir el concepto de calidad, ya que es el consumidor final el que, en definitiva, decide la validez o no de un determinado producto. Además, este juicio se basa a menudo en factores que no pueden calibrarse de una manera objetiva. Según Esteban (1991), se puede intentar definir la calidad de la leche y de los productos lácteos como "su capacidad para satisfacer las expectativas del consumidor". Además, se han desarrollado una serie de métodos objetivos destinados a determinar la calidad de la leche, según sean sus características y propiedades. De este modo, se puede hablar de: - Calidad química o de composición: que incluye parámetros como porcentajes de grasa, proteína, lactosa, calcio, etc; ph (capacidad tampón) y detección de sustancias extrañas (antibióticos, pesticidas, sangre y gases). - Calidad física: sobre la que influyen propiedades de la leche tales como densidad, viscosidad, conductividad, puntos de ebullición y congelación, estabilidad al calor y al alcohol y características tecnológicas (rendimiento). - Calidad bacteriológica: se establecería de acuerdo al número total de bacterias, patógenos, productores de ácido láctico, psicotrofos, formas coli, formadores de esporas y contenido en células somáticas. - Propiedades organolépticas: olor, sabor, textura y color. Los criterios de valoración utilizados en España son muy distintos, dependiendo de la zona productora, sin que se pueda hablar de un único concepto de calidad. En general, el pago por calidad ha sido más utilizado en Castilla-La Mancha que en Castilla-León o en el País Vasco, dependiendo fundamentalmente de las relaciones productor-comprador y del tipo de industria quesera que se tratara (industrial o artesana). Tradicionalmente, y en las queserías artesanales, sólo se controlaba la acidez de la leche o su contenido en agua, pagando la leche por un precio único según la cantidad total aceptada. Esta situación está cambiando y, en la actualidad, aunque aún están poco desarrollados, se han establecido criterios de calidad de la leche en función de su contenido en extracto seco y grasa bruta o, menos frecuentemente, según su carga microbiana (recuento total de bacterias) o su contenido en proteína bruta. En general, los criterios de calidad predominantes en el sector ovino español corresponden a aquellos que tienden a aumentar los rendimientos de transformación industrial y que hacen disminuir los riesgos sanitarios mayores, sin que exista un atento control sobre otros parámetros (Caja & Such, 1991). 12

13 En los casos de pagos de leche por calidad se tiende actualmente a la formalización de acuerdos interprofesionales y de "contratos-tipo" homologados, de carácter anual y publicación en el B.O.E. (Caja & Such, 1991), en los que la calidad queda determinada por: - La composición química de la leche ( grasa, extracto seco y proteína). - La carga microbiana (contenido total de células y de colonias o gérmenes) y la acidez de la leche (grados Dornic). - La oferta estacional de la leche (se prima la leche producida entre Julio y Febrero, durante los cuales la producción nacional es reducida). - La raza ovina y la zona de producción-recogida (en particular, en el caso de los quesos con Denominación de Origen). La práctica totalidad de la producción de leche de oveja se destina a la elaboración de queso (99.44% en 1990) y, de esta cantidad, aproximadamente un 15% se utiliza en la fabricación de queso con Denominación de Origen. Así, los principales criterios establecidos en relación a la calidad de leche de oveja derivan de lo establecido en los Reglamentos de cada Denominación de Origen. Sin embargo, en la campaña de 1989, se estableció por primera vez un acuerdo interprofesional según el cual el pago de la leche había de realizarse en base a los siguientes criterios de calidad (Guillou, 1989): - "Grado" o punto de porcentaje de grasa bruta - Prima de estacionalidad: variable dependiendo de la época de ordeño. - Prima por producción en Denominación de Origen. De este contrato-tipo se desprende que la proteína está aún escasamente valorada en el pago por calidad de la leche de oveja, dada su mayor complejidad y coste de análisis, pese a afectar en mayor medida (aproximadamente el doble) que la grasa al rendimiento quesero (Caja, 1991). En cuanto a la evolución de la calidad de este tipo de leche, Caja & Such (1991) señalan que, en el futuro, debe esperarse una inevitable reducción de la calidad analítica, estimada a partir de los valores medios de composición química (grasa y proteína principalmente). Ello es debido a la mejora de las condiciones de explotación y a la elevación de los niveles de producción, tanto a nivel de los animales como de las explotaciones, lo que hace descender los contenidos relativos de grasa y proteína. En la actualidad, en los países con razas ovinas en las que la elevación de la producción de leche ha comprometido su calidad, ya se han iniciado programas de mejora por la composición en grasa y, más especialmente, en proteína (Guillouet & Barillet, 1991). 13

14 Aptitud quesera. La composición media de la leche de oveja, tal como ha sido expuesta anteriormente, da a entender la posibilidad de un rendimiento quesero más importante que el que cabría esperar con las leches de vaca y de cabra. La práctica normal de la quesería demuestra que, con una misma cantidad de leche, se obtiene dos veces más queso con leche de oveja que con leche de vaca (Assenat, 1991). Las tasas de recuperación de los elementos queseros (materia grasa y compuestos nitrogenados) son parámetros habituales para apreciar el rendimiento quesero de la leche. Brochet (1982) ha obtenido, como valor medio del contenido de proteínas coagulables en relación al contenido de Nitrógeno total, la cifra del 74.8%. Expresado con respecto al contenido de proteínas totales, este valor aumenta hasta el 78.5%. Estas tasas de recuperación varían en función del tipo de fabricación. Así, en la fabricación de queso Roquefort, la tasa de recuperación de compuestos nitrogenados totales es del orden del 75%, y la de materia grasa de un 93%. Para el queso Manchego, el Reglamento de su Denominación de Origen (1984) exige un extracto seco mínimo del 55% y un porcentaje de grasa mínimo del 50% sobre el extracto seco total, sin hacer referencia expresa acerca del porcentaje mínimo exigible de proteína. 14

15 Variabilidad genética de las proteínas lácteas. 1.- Caseínas Como ya hemos señalado en anteriores apartados, la fracción proteica de la leche difiere de una especie a otra tanto cualitativa como cuantitativamente Esta fracción se divide en dos tipos principales de proteínas: las caseínas, que coagulan a ph 4.6, y las proteínas del lactosuero, que permanecen en el sobrenadante. Las caseínas, cuya cantidad es cercana al 80% en leche de vaca, y en torno al 83% en leche de oveja, sufren una fosforilación en el Aparato de Golgi de las células del epitelio mamario cuando se estructuran, por medio de puentes de calcio, como copolímeros gandes y estables denominados micelas. Como veremos posteriormente, la k- Cn juega un papel principal en la estabilidad de la micela caseínica, al evitar la precipitación de las otras caseínas (α s -Cn y ß-Cn) por el Calcio. La función de las caseínas es proporcionar a la progenie una fuente de aminoácidos, fosfato, calcio y, posiblemente, de péptidos biológicamente activos. Además, son la materia prima para realizar los procesos clásicos de manofactura en la industria quesera (Mercier et al., 1990). Las principales proteínas del lactosuero son la ß-lactoglobulina, un posible transportador de moléculas hidrofóbicas como el retinol (Hambling et al., 1992) y la α- lactoalbúmina, que está involucrada en la síntesis de la lactosa (Brew & Grobler, 1992). La estructura, secuencia de aminoácidos, características fisico-químicas, etc. de las proteínas lácteas ha sido ampliamente estudiada en rumiantes, fundamentalmente en ganado vacuno (Swaisgood, 1992; Hambling et al., 1992; Brew & Grobler, 1992), así como las diferencias estructurales de un gran número de variantes genéticas. Las técnicas de electroforesis en gel se han utilizado profusamente para revelar la identidad de distintos tipos de caseínas y de proteínas del lactosuero, y para establecer la presencia de proteínas homólogas en distintas especies: vacuno (Aschaffenburg, 1968; Thompson, 1970; Thompson & Farrell, 1974; Baker & Manwell, 1980; Ng-Kwai-Hang, 1992); ovino (King, 1969; Erhardt, 1989; López-Gálvez et al., 1990); caprino (Casu et al., 1989; DiStasio et al., 1990; Serradilla et al., 1992). Hace 40 años, Aschaffenburg y Drewry (1955) descubrieron, en ganado vacuno, dos formas distintas de la ß-lactoglobulina que se diferenciaban en su composición, en sus pesos moleculares y en sus propiedades. Se trataba de dos formas genéticas de la misma proteína, es decir, de dos variantes cuya síntesis estaba regida por el gen original en una de las formas, y por el mismo gen, que había sufrido una ligera mutación, en la segunda forma. 15

16 De modo general, las variantes de las proteínas lácteas sólo se distinguen por mínimas diferencias, debidas a sustituciones o deleciones de alguno de los aminoácidos que las componen. Estos cambios entrañan una modificación de la carga neta de la proteína, de tal modo que pueden ser separadas por electroforesis. Los progresos en las técnicas electroforéticas han podido revelar un número de variantes cada vez mayor para cada una de las principales proteínas de la leche (Laloux & Erhardt, 1990). Estas técnicas se han utilizado para revelar la identidad de los distintos tipos de caseínas y de proteínas del lactosuero, y para establecer la presencia de proteínas homólogas en las distintas especies. Así, el descubrimiento realizado por Aschaffenburg & Drewry en 1955, fué el inicio de una investigación muy activa en el campo del polimorfismo genético de las proteínas lácteas, en muchos países. Aunque se han publicado muchos trabajos sobre la aparición de polimorfismo en las principales proteínas lácteas, se debe hacer una distinción entre el polimorfismo genético, que se debe a una mutación que da como resultado un cambio en la secuencia de aminoácidos de la proteína, y el polimorfismo que se debe a una modificación posttranscripcional, como puede ser el grado de fosforilación o de glicosilación de esta proteína (Ng-Kwai-Hang & Grosclaude, 1992). La mayor parte de la investigación desarrollada en este campo se ha realizado en la especie bovina, obviamente por razones de tipo económico. Caseínas. Las caseínas son fosfoproteínas específicas de la leche cuyos grupos fosfato se localizan sobre residuos de Serina o de Treonina. A diferencia de muchas proteínas globulares típicas, como son las proteínas del lactosuero, las caseínas no se presentan en la leche como estructuras moleculares individuales, sino como grandes complejos proteicos de forma esférica que incorporan un 92% de proteínas y un 8% de sales inorgánicas (Cuadro 3), fundamentalmente Fosfato Cálcico (Schmidt, 1980). Así, su estructura "nativa" es, de hecho, un complejo proteico, resultado de la interacción de los distintos tipos de caseínas individuales (α s -, ß- y k-cn), que se denomina micela caseínica (Swaisgood, 1992). Las propiedades tecnológicas de la leche están fuertemente influenciadas por la estabilidad de las micelas de caseína, cuya estructura ha sido objeto de numerosas investigaciones. En 1965, Wangh y Noble emitieron una hipótesis basada en el mayor contenido en k-cn de las micelas de menor tamaño. Según estos autores, la micela estaría constituída por una capa periférica de α s1 -Cn y ß-Cn. Esta estructura, considerada rígida, estaría justificada por el hecho de que el cuajo sólo ataca la k-cn que, por tanto, debería encontrarse en la superficie para poder ser modificada por el enzima. Además, la ß-lg reacciona con la k-cn durante el calentamiento de la leche y se fija sobre la micela. 16

17 Sería difícil, por tanto, que una molécula de gran tamaño, como es la ß-lag pudiera penetrar en el interior de una micela rígida y compacta, lo que apoya la hipótesis de la situación de la k-cn en la periferia de la micela. Sin embargo, Ribadeau-Dumas y Garnier (1969), demostraron posteriormente que todas las caseínas presentes en las micelas son accesibles para la Carboxipeptidasa A, una molécula de gran tamaño, con un peso molecular de Da. En estas condiciones no se podía seguir atribuyendo a la micela una estructura rígida y compacta, sino que ésta presentaría una organización alveolar y esponjosa que explicaría la penetración de moléculas de gran tamaño. Por otra parte, la gran hidratación de la micela caseínica (75% de agua en volumen) es un factor que corrobora esta hipótesis. En la actualidad se acepta que las micelas están compuestas por submicelas esféricas de entre 10 y 15 nm. de diámetro y que poseen una estructura porosa. Según Schmidt (1982), la micela estaría formada por un conjunto de subunidades, de naturaleza proteica, que se asocian entre sí a través de elementos minerales (Ca, Mg y Fosfato). La composición de las subunidades no es uniforme sino que éstas poseen un interior de naturaleza hidrofóbica, formado por las partes apolares de las caseínas, y una cubierta, de naturaleza polar, formada por los segmentos altamente cargados con residuos de fosfoserina de las caseínas α s1, α s2 y ß. por una parte, y con la cadena COOH- terminal de la k-cn. Estas subunidades se unen entre sí a través de Ca y Fosfato mineral constituyendo la micela de caseína, cuya estructura tampoco es uniforme ya que la proporción relativa de las distintas caseínas, y especialmente de la k-cn varía dentro de cada submicela. El área superficial de la micela estaría ocupada por subunidades ricas en k-cn, que carece de radicales de fijación de grupos fosfato y que, por tanto, limitarían de forma natural el crecimiento de la micela. Las submicelas con bajo contenido en k-cn, o que carecen de ésta, se localizan en el interior de la micela, cuya naturaleza es hidrófoba. Este modelo de estructura responde bien a las características conocidas de la micela caseínica y a su comportamiento, y da una respuesta satisfactoria a las relaciones entre las dimensiones de las micelas, su carga mineral y su riqueza en k-cn. En efecto, se ha podido demostrar que las micelas de mayor tamaño son más ricas en Fosfato Cálcico y las pequeñas en k-cn (Dalgleish et al., 1989). Así mismo, explica la gran variación existente en cuanto al tamaño de las micelas ( nm.), formadas por un número de submicelas que puede variar entre 100 y Además, la localización superficial de la k-cn queda apoyada por el hecho demostrado por Brule y Lenoir (1990) de que la quimosina inmovilizada y, en consecuencia, incapaz de penetrar en la micela, hidroliza la casi totalidad de la proteína. Las micelas de caseína presentan una gran estabilidad, siendo capaces de soportar largos periodos de conservación y tratamientos térmicos o mecánicos relativamente severos. 17

18 Esta estabilidad se debe, en primer lugar, a su carga eléctrica neta, que es negativa debido a su carácter ácido, por lo que se crean repulsiones electrostáticas que se oponen a la aproximación entre las micelas y, en consecuencia, a su agregación, contribuyendo al mantenimiento de la dispersión micelar a pesar de la alta densidad de población y de la escasa distancia entre las micelas (Pearce, 1976). En segundo lugar interviene el grado de hidratación de la micela, ya que parte de la gran cantidad de agua que fija la micela es inmovilizada en su superficie formando una envuelta que la protege y le da estabilidad (Payens, 1979; Brule & Lenoir, 1990). Estos dos factores primarios de la estabilidad de la micela dependen a su vez de diversos factores secundarios: unos ligados a la composición salina de la fase acuosa (concentración de iones H +, Ca ++, fosfato, citrato) y otros que dependen de la misma composición micelar (proporciones relativas de caseínas, en especial de la k-cn, contenido en Fosfato de Calcio). De aquí se deduce que determinados factores que intervienen a nivel de la micela y/o de su entorno pueden ser el origen de la desestabilización de la micela, lo que da lugar a la coagulación de la leche (Brule & Lenoir, 1990). La coagulación de la leche es el proceso por el cual se producen modificaciones físico-químicas en las micelas de caseínas bajo la acción de enzimas proteolíticos o de ácido láctico y que determina la formación de un entramado proteico denominado coágulo o gel. La acidificación de la leche por adición de un ácido determina la floculación de las caseínas, a ph 4.6, en forma de un precipitado granuloso que se separa del lactosuero. La coagulación ácida de la leche se produce porque el descenso de ph hace disminuir la ionización de los radicales ácidos de las caseínas y aumenta la solubilidad de las sales cálcicas, dando como resultado un desplazamiento progresivo del Calcio y el Fosfato inorgánico de la micela hacia la fase acuosa, produciéndose una desmineralización de las micelas que se ve acompañada de una desintegración de éstas. La coagulación enzimática de la leche determina, por el contrario, una acidificación progresiva que da lugar a la formación de un coágulo liso, homogéneo y que ocupa totalmente el volumen inicial de la leche. Según Garnier (1963) y Alais & Lagrange (1972), la coagulación de la leche por el cuajo ocurre en dos fases: - Fase primaria, enzimática, durante la cual el cuajo ataca al componente estabilizante de la micela, la k-cn, liberándose un péptido denominado casein-macropéptido. - Fase secundaria, que es la fase de coagulación en sí y que corresponde a la formación del gel por asociación de las micelas que han sido modificadas previamente por la acción del enzima. 18

19 Durante la fase enzimática se produce la hidrólisis de k-cn, en el enlace Phe 105 -Met 106 (Garnier et al., 1968), de modo que la k-cn queda cortada en dos segmentos desiguales: el segmento1-105, que corresponde a la para-k-caseína y el , que se denomina caseinmacropéptido. La para-k-caseína, ligada a las caseínas α S - y ß-, permanece integrada dentro de la micela, mientras que el caseinmacropéptido, que contiene todos los radicales glucídicos presentes en la molécula de k-cn, pasa al lactosuero. La fase secundaria de la coagulación enzimática presenta un mecanismo poco conocido. Se puede destacar que la liberación del caseinmacropéptido y su paso al suero determina una disminución importante de la carga de las micelas y, posiblemente también, su grado de hidratación. Los dos factores de estabilidad se ven entonces afectados y se podrían establecer, en esta nueva situación, enlaces intermicelares que conducirían a la formación del gel (Payens, 1979). Con respecto a las micelas de caseína ovinas, fueron estudiadas por Ohno et al. (1989), por cromatografía de alta resolución (HPGC). Comparando los patrones de elución con los de las caseínas bovinas obtenidos en un trabajo anterior (Ohno et al., 1983) observaron que los tres picos de retención de las caseínas de ovino eran similares a los de vacuno y que, por tanto, correspondían a los complejos α s1 -k-, α s1 -ß- y α s1 - caseína. Como hemos señalado a lo largo de este capítulo, las caseínas son el componente proteico más abundante en la leche y se definen como las fosfoproteínas lácteas que precipitan por acidificación de la leche a ph 4.6 y a 20 0 C (Jennes et al., 1956). Los distintos tipos de caseínas se diferencian por su movilidad electroforética en geles de almidón o poliacrilamida con urea (Swaissgood, 1975). La considerable heterogeneidad que presentan se debe a la variación genética, a su grado de fosforilación y/o de glicosilación y al grado de proteolisis. Según la homología de su estructura primaria, las caseínas se clasifican en 4 tipos distintos: α S1 -Cn, α S2 -Cn, ß-Cn y k-cn (Eigel et al., 1984) y, en general, todas presentan variantes genéticas que se transmiten por herencia Mendeliana simple, sin dominancia. Estas variantes han sido detectadas normanlmente por electroforesis, ya que la sustitución o deleción de aminoácidos ha dado lugar a un cambio en la carga eléctrica de su molécula (McLean, 1987). Como se expondrá a continuación, el polimorfismo bioquímico de las distintas fracciones caseínicas se encuentra claramente determinado en ganado bovino. Sin embargo, a pesar de que en ganado ovino se han identificado los 4 tipos principales de caseínas así como algunas de sus variantes genéticas, no existe una nomenclatura clara a este respecto (Serradilla et al., 1992). 19

20 Alfa S -caseínas (α S1 -Cn y α S2 -Cn). La estructura primaria de la α s1 -Cn bovina fué elucidada en 1971 (Mercier et al., 1971). Está formada por una cadena peptídica simple con 199 residuos que no contienen Cisteína o Cistina, y su peso molecular es de D. Su forma principal en leche de vaca contiene 8 grupos fosfato unidos a residuos de Serina, lo que le da una gran sensibilidad al Calcio. En presencia de este elemento, la α s -Cn es insoluble en leche y se encuentra estabilizada por la presencia de k-cn. En su molécula se distinguen tres regiones hidrofóbicas (secuencias 1-44; y ). La secuencia contiene residuos de Serina unidos a grupos fosfato, 8 residuos de Glutámico y 3 ASP, que hacen que presente una carga neta negativa muy alta al ph de la leche. El resto de la molécula no presenta carga neta a ese ph. Se considera que la α s1 -Cn es la proteína que presenta mayor carga al ph de la leche y, con excepción de la α s2 -Cn, la menos hidrofóbica entre las caseínas. En 1984, dos grupos de investigadores determinaron, de modo independiente, la secuencia del ADN c de la α s1 -Cn bovina (Nagao et al., 19884; Stewart et al., 1984). La secuencia proteica correspondiente era idéntica a la determinada anteriormente, con la excepción del residuo 30, determinado en principio como Glicina, que en realidad corresponde a Glutámico. La α s1 -Cn muestra una progresiva autoasociación en dímeros, tetrámeros, hexámeros, etc. que depende en gran medida de del ph y de la fuerza iónica de la solución. Con una fuerza iónica baja ( M), y a ph neutro o alcalino, la molécula aparece como monómero (Schmidt, 1970), y la autoasociación comienza al aumentar la fuerza iónica, y es ph-dependiente en el sentido de que un aumento del ph reduce el grado de asociación. La temperatura apenas tiene efecto sobre este fenómeno (Rollema & Brinkhuis, 1989). Tanto la estructura primaria de esta proteína como sus propiedades fisicoquímicas confirman una estructura anfipática compuesta por una zona hidrofóbica y una zona polar. Ambas zonas muestran una mayor flexibilidad de la que cabría esperar en una proteína globular típica, en especial la zona polar que se encuentra fuertemente cargada. Los grupos fosfoseril de esta zona son, probablemente, los responsables de la sensibilidad de la α s1 -Caseína al ph y a la fuerza iónica y las interacciones de la zona hidrofóbica serían la causa de las características asocativas de esta proteína (Swaissgood, 1992). Con respecto a su polimorfismo bioquímico, hasta ahora se conocen 6 variantes genéticas de la α s1 -Cn bovina, designadas como A, D, B, C, F y E, en orden de movilidad electroforética decreciente, en geles alcalinos que contenían Urea y 2- Mercaptoetanol. Las variantes A, B y C fueron descubiertas por Thompson et al. (1962), mientras que la variante D fué observada por primera vez en ganado French Flamade (Grosclaude et al., 1966). Diez años después se publicó el descubrimiento de la quinta: α s1 - Cn E, en leche de yak de Nepal (Grosclaude et al., 1979a). La existencia de una nueva variante de la α s1 -Cn con una menor movilidad electroforética que la de la variante C se puso de manifiesto en ganado vacuno de Bali,Bos javanicus, (Bell et al., 1981c). 20

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