ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA INTEGRANTES: CRISTINA AGUILERA, CAROLINA SANTILLÁN, DAVID SALGADO FECHA: 01/06/2013
NRC: 2897
1. TEMA: ELABORACIÓN DE QUESO MEDIANTE LA DESNATURALIZACIÓN DE LA PROTEÍNA PRESENTE EN LA LECHE 2.
PREGUNTAS PROPUESTAS ¿Qué es la desnaturalización de las proteínas? ¿Qué proteína se encuentra en mayor proporción en la leche? ¿Qué método se va a utilizar para desnaturalizar la proteína de la leche? ¿Qué es el queso fresco? ¿Cuáles son los aspectos tecnológicos para la elaboración del queso? ¿Qué es el cuajo? ¿Cuáles son los beneficios de la proteína del suero de leche? ¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína? ¿Qué proteínas contiene la leche de vaca? ¿Cuál es la función del cloruro de calcio?
3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Determinar desnaturalización y precipitación de las proteínas de la leche para la obtención del queso fresco. 4. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS La leche permite obtener queso fresco por medio de un proceso bioquímico. El proceso mediante el cual se desnaturaliza, la proteína de la leche, influye en el tipo de queso que se prepara. La mezcla coagulará al terminar el experimento.
5. FORMULACIÓN DE OBJETIVOS 5.1. OBJETIVO GENERAL
Adquirir experiencia y conocimiento en el proceso de elaboración del queso tomando en cuenta nuestro tema de estudio, las proteínas.
5.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar indistintas actividades con la producción y elaboración de quesos. Reforzar conocimientos teóricos en la elaboración de quesos
6. MARCO TEÓRICO Definición: De acuerdo a la FAO/OMS: “es el producto fresco o madurado obtenido por la coagulación y separación de suero de la leche, nata, leche parcialmente desnatada, mazada o por una mezcla de estos productos”.
De acuerdo a la composición: “es el producto, fermentado o no, constituido esencialmente por la caseína de la leche, en forma de gel más o menos deshidratado que retiene casi toda la materia grasa, si se trata de queso graso, un poco de lactosa en forma de ácido láctico y una fracción variable de sustancias minerales. QUESO FRESCO Es el producto obtenido por coagulación de la leche pasteurizada, integral o parcialmente descremada, constituido esencialmente por caseína de la leche en forma de gel más o menos deshidratado, que retiene un % de la materia de grasa, según el caso, un poco de lactosa en forma de ácido láctico y una fracción variable de sustancias minerales. La producción de queso fresco consiste esencialmente en la obtención de la cuajada, que no es más que la coagulación de la proteína de la leche (caseína) por la acción de la enzima renina o cuajo. Esta operación se da en dos etapas: 1. Formación del gel de la caseína, 2. Deshidratación parcial de este gel por sinéresis (Desuerado). Coagulación Consiste en una serie de modificaciones fisicoquímicas de la caseína (proteína de la leche), que conducen a la formación de un coágulo. Tiene lugar debido a la acción conjunta de la acidificación por las bacterias lácticas (coagulación láctica) y de la actividad del cuajo (coagulación enzímatica). Tipos de coagulación de la caseína La coagulación láctica o ácida es realizada por las bacterias lácticas presentes en la leche cruda o procedente del fermento, que transforman la lactosa en ácido láctico haciendo
descender el pH de la leche, lo que produce la alteración de la caseína hasta la formación de un coágulo. La coagulación enzimática se produce cuando se añade cuajo a la leche. Durante siglos se ha utilizado en quesería cuajo animal, es decir, el enzima renina extraída del cuarto estómago de los rumiantes lactantes. Las dificultades de aprovisionamiento a nivel mundial de cuajo, junto con el aumento de precio de las preparaciones comerciales del enzima, han favorecido el desarrollo de otros enzimas coagulantes, tanto de origen animal (pepsinas bovinas y porcinas), como de origen microbiano (proteasas fúngicas, etc.) o vegetal (flores de Cynara cardunculus, etc.) El cuajo es una enzima proteolítico que actúa desestabilizando a la caseína , lo que da lugar a la formación de un “gel” o coágulo que engloba al suero y los glóbulos grasos en su interior. Igualmente, su actividad proteolítica conduce a la formación de compuestos que serán utilizados por las bacterias del fermento para su multiplicación. La adición del cuajo a la leche es un punto de considerable importancia en la fabricación de queso. En los quesos frescos, de coagulación fundamentalmente láctica, se utilizan pequeñas cantidades de cuajo y se opera a temperaturas bajas (15-20ºC) para evitar la actividad óptima de la enzima. En este caso, el cuajo se emplea más bien para facilitar el desuerado, que por su acción coagulante o por su capacidad proteolítica a lo largo de la maduración.
DESNATURALIZACION DE LAS PROTEINAS Cuando la proteína no ha sufrido ningún cambio en su interacción con el disolvente, se dice que presenta una estructura nativa (Figura inferior). Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna estructura tridimensional fija.
Cualquier factor que modifique la interacción de la proteína con el disolvente disminuirá su estabilidad en disolución y provocará la precipitación. Así, la desaparición total o parcial de la envoltura acuosa, la neutralización de las cargas eléctricas de tipo repulsivo o la ruptura de los puentes de hidrógeno facilitará la agregación intermolecular y provocará la precipitación. La precipitación suele ser consecuencia del fenómeno llamado desnaturalización y se dice entonces que la proteína se encuentra desnaturalizada (figura superior). En una proteína cualquiera, la estructura nativa y la desnaturalizada tan sólo tienen en común la estructura primaria, es decir, la secuencia de AA que la componen. Los demás niveles de organización estructural desaparecen en la estructura desnaturalizada. La desnaturalización provoca diversos efectos en la proteína: a) Cambios en las propiedades hidrodinámicas de la proteína: aumenta la viscosidad y disminuye el coeficiente de difusión. b) Una drástica disminución de su solubilidad, ya que los residuos hidrofóbicos del interior aparecen en la superficie. c) Pérdida de las propiedades biológicas.
PROTEÍNAS PRESENTES EN LA LECHE:
Entre el 3 y el 3,5% de la leche de vaca, está formado por proteínas. Estas proteínas se distribuyen en seroproteínas o proteínas solubles, caseínas y otras sustancias nitrogenadas de naturaleza no protéica. La leche de vaca es un alimento animal rico en proteínas completas, lo que significa que puede cubrir las necesidades de aminoácidos de nuestro organismo. Además de su alta cantidad de proteínas de calidad, la leche de vaca destaca por su valor biológico y nutricional y tiene un gran potencial como regulador y potenciador del crecimiento.
Porcentaje de proteína en la leche
g/kg proteína p/p
Caseína
Alfa-s1-caseína
10,0
30, 6
Alfa-s2-caseína
2,6
8,0
Beta-caseína
10,1
30, 8
Gamma-caseína
3,3
10, 1
26,0
79, 5
Beta-lactoalbúmina
1,2
3,7
Beta-lactoglobulina
3,2
9,8
Albúminas del suero de leche
0,4
1,2
Inmunoglobulinas
0,7
2,1
Misceláneos
0,8
2,4
Proteínas totales del suero de la leche
6,3
19, 3
Caseína total Proteínas del suero de la leche
Proteínas de las membranas de los glóbulos grasos 0,4
1,2
Proteínas total
100
32,7
CASEINA La caseína es una proteína conjugada de la leche del tipo fosfoproteína que se separa de la leche por acidificación y forma una masa blanca. La caseína representa cerca del 77% al 82% de las proteínas presentes en la leche y el 2,7% en composición de la leche líquida.
A diferencia de muchas otras proteínas, incluso del queso, las caseínas no precipita por acción del calor. Por el contrario, precipita por la acción de una enzima proteasa presente en el estómago de los mamíferos llamada renina y forma un precipitado denominado paracaseína. Si la precipitación se realiza por la acción de ácidos, se le llama caseína ácida. En la elaboración de los quesos tienen lugar ambos tipos de precipitaciones. 7. METODOLOGÍA SELECCIONADA INGREDIENTES: •
1 olla grande
•
1 Cuchara de madera
•
25 litros de leche entera
•
5 ml deCaCl2
•
2,5 ml de cuajo líquido
•
Sal
PROCEDIMIENTO Calentar la leche a fuego moderado, aproximadamente a 37°C, medir la temperatura paulatinamente con un termómetro de alcohol. En el proceso de desnaturalización, se pierde cierto porcentaje de Ca y es necesario restituirlo, por lo que se le añade CaCl2 (20ml por cada 100 litros de leche), en este caso teníamos 25 litros, por lo que le añadimos 5ml. Le añadimos 2,5 ml de cuajo que es una enzima llamada quimosina y se homogenizo la mezcla. Se colocó sal. Se dejó en reposo por 30 minutos. Ya formada la cuajada, se procede a cortar en forma vertical y horizontal, meciendo para que los trozos de caseinato de calcio se hagan uniformes y poder drenar el suero. Se procede a eliminar el suero. Cuando se haya eliminado el suero, colocar la pasta obtenida en moldes de plástico. 8. TÉCNICA APLICADA EN LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
Se va a utilizar la técnica del cuajo, que en este caso se usa el cuajo cabe la redundancia, que proviene del estómago de rumiantes, este lo que va a hacer es separar las proteínas de la leche, en el suero y precipitando las proteínas en su mayoría caseína al fondo. Las proteínas precipitadas van a formar el queso. 9. RESOLUCIÓN DE PREGUNTAS FORMULADAS ¿Qué es la desnaturalización de las proteínas?
La desnaturalización de las proteínas es la pérdida de las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna estructura tridimensional fija.
¿Qué proteína se encuentra en mayor proporción en la leche?
Las proteínas que constituyen la leche se distribuyen en seroproteínas o proteínas solubles, caseínas; pero la que en más proporción se encuentra en la leche es la caseína, así tenemos: Caseína, Alfa-s1-caseína, Alfa-s2-caseína, Beta-caseína, Gamma-caseína con un total de 26 g/kg de caseína
¿Qué método se va a utilizar para desnaturalizar la proteína de la leche?
Se va añadir cuajo líquido, que está compuesto de quimosina una enzima coagulante.
¿Qué es el queso fresco?
El queso fresco o queso blanco es un tipo de queso blando, es decir retiene gran parte del suero y no tiene proceso de maduración o refinado.
¿Cuáles son los aspectos tecnológicos para la elaboración del queso?
Son un conjunto de operaciones mediante las cuales se recepta la leche, comprobando los requisitos .generales que se especifican en la norma, los mismos que entre otros son: acidez, densidad, materia grasa, prueba de alcohol., sedimentación, CMT, etc.
¿Cuál es la función del cloruro de calcio?
El uso del cloruro de calcio, asegura la cantidad de calcio indispensable para lograr una cuajada firme y coherente, al reponer en la leche fresca los iones libres de calcio destruidos durante su pasteurización. Refuerza la concentración de calcio en las leches reconstituidas, en resumen: Aumenta el rendimiento de la leche en los quesos. Mejora la textura y el aspecto del queso. Reduce el tiempo de coagulación
¿Qué proteínas contiene la leche de vaca?
La leche contiene cientos de tipos de proteínas, la mayoría de ellas en muy pequeñas cantidades. Estas pueden ser clasificadas de varias formas, de acuerdo a sus propiedades físicas o químicas así como también a sus funciones biológicas. La antigua metodología de agrupar a las proteínas de la leche en caseína, albúminas y globulinas ha desarrollado para dar lugar a un sistema de clasificación mucho más adecuado.
¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína?
La conformación de una proteína está definida por las condiciones celulares; fundamentalmente, por el pH y la temperatura. Una proteína a la que se somete a valores de pH o temperatura fuera de unos intervalos de estabilidad limitados experimenta un cambio que consiste en la desaparición de su conformación. Este despegamiento de la cadena sin
alteración de la secuencia de aminoácidos se conoce con el nombre de desnaturalización. La proteína se puede re naturalizar si se regresa lentamente a las condiciones del estado nativo.
¿Cuáles son los beneficios de la proteína del suero de leche?
La proteína del suero puede ayudar a controlar los niveles de glucosa en la sangre, y puede ayudar a las personas que tienen diabetes controlar sus dietas. Para las mujeres embarazadas, que tienen una mayor necesidad de proteínas, es una fuente rica de proteína. La proteína de suero también puede ayudar a prevenir la pérdida ósea y muscular en las personas mayores.
¿Qué es el cuajo?
El cuajo es una sustancia presente en el abomaso de los mamíferos rumiantes, contiene principalmente la enzima llamada rennina, se le conoce también como quimosina, utilizada en la fabricación de quesos cuya función es separar la caseína (el 80% aproximadamente del total de proteínas) de su fase líquida, llamado suero. 10. CONCLUSIONES
A través de la práctica se comprendió de manera práctica y didáctica la metodología que se utiliza para la elaboración de queso. Analizamos el significado de cada uno de los componentes que se utilizan para la elaboración de la cuajada y con esto el suero. Conocimos el gran papel que juega la proteína llamada caseína para este proceso. Con ayuda de una ingeniera especializada comprendimos la química del queso, y el gran proceso que tiene que cumplir la leche para llegar a ser queso, se analizó conjuntamente las aplicaciones que las proteínas aportan para este proceso que es de gran importancia para distintas empresas que elaboran este producto.
11. DISCUSIÓN Comprender la metodología utilizada para la elaboración del queso fue uno de los mayores aprendizajes que se logró sacar de esta práctica, ya que a través de la misma se comprendió de manera didáctica como se elabora un queso. La gran importancia que las proteínas poseen en esta práctica es muy grande y es ahí cuando se pone en práctica todo lo comprendido en clase y en los libros guía. La importancia de esta práctica para comprender las aplicaciones que la biotecnología nos ofrece es tremenda, ya que nos da una visión muy amplia de lo que a futuro podría ser un modo de vida. La práctica tuvo un gran impacto sobre la mentalidad de los estudiantes ya que observar en vivo y en directo la manufactura de este producto nos da una pauta para comprender la gran variedad de oportunidades que un ing. en Biotecnología posee.
12. BIBLIOGRAFIA Alais, Ch. (1985). “Ciencia de la leche”. Ed. Reverté. España. Alfa-laval (1990). “Manual de Industrias lácteas”.A.Madrid Vicente Ediciones, España. Veisseyre, R.(1990). “Lactología Técnica”, 3ºEdición. Editorial Acribia. España. Medina Fernández-Regatillo, M, 1990: “Principios Básicos para la Fabricación de Quesos” Hojas Divulgadoras del Ministerio de Agricultura, Pesca y Almentación, Rivadeneyra S.A. Madrid. DR. JAIME VERNON Carter , Laboratorio de Operaciones Unitarias , PDF. http://www.ehu.es/biomoleculas/proteinas/desnaturalizacion.htm 13. ANEXOS