Temario

Calidad de la leche. Lipolisis

1. INTRODUCCIÓN La materia grasa de la leche está constituida fundamentalmente por triglicéridos (98%). La hidrólisis enzimática (lipasas) de éstos es lo que se denomina lipolisis, dando lugar a ácidos grasos libres (en adelante AGL), diglicéridos y monoglicéridos. La liberación de AGL entraña un aumento de la acidez de la leche, aunque la consecuencia más negativa es la alteración de las propiedades organolépticas: sabor a rancio, sabor jabonoso y, frecuentemente, sabor amargo (quizá debido a los di- y monoglicéridos) y sabor cetónico (puesto que la oxidación de los ácidos grasos da lugar a la formación de metilcetonas). Son más acentuados en productos elaborados ricos en grasa. A pesar de que esta alteración no es uno de los principales criterios de calidad requeridos por la industria láctea, sí que puede resultar decisiva sobre la calidad final de ciertos productos como manteca, cremas, leche en polvo entera, etc. Esta liberación de compuestos tensioactivos, disminuye la tensión superficial de la leche y, con ello, la estabilidad de la espuma que se produce en la leche al inyectar vapor. Esta característica de la leche rancia impide su uso para preparar

Antonio Callejo Ramos ([email protected]) y Virginia Díaz Barcos ([email protected]). EUIT Agrícola-UPM 98 FRISONA ESPAÑOLA Nº 166

café a la crema aunque evita la formación de espuma durante la concentración de leche o de suero. Los AGL inhiben el crecimiento de la bacterias empleadas como iniciadores en la fabricación de quesos. Paradójicamente, la mejora de las Hidrólisis de los triglicéridos

Triglicéridos

+ Diglicéridos

Ácidos grasos libres

condiciones de obtención y almacenamiento de la leche en la granja ha sido un factor determinante en el aumento de la incidencia de lipolisis. Así, podemos citar el uso de equipos de ordeño cada vez más complejos, el enfriamiento y almacenamiento prolongado de la leche (en granja y en industria), el transporte en cisternas y los numerosos procesos de impulsión (bombeo) a los que se somete a la leche,... También la automatización del ordeño (robot) ha supuesto un sensible incremento de los fenómenos lipolíticos de la leche ordeñada. Como consecuencia de la acción mecánica del ordeño, agitación en onducciones y en el tanque de frío y bombeo o succión desde la unidad final o desde el tanque a la cisterna de transporte, la leche está continuamente expuesta a la mezcla de aire, cuyas consecuencias principales son: • Formación de espuma, que da lugar a errores en las medidas y a una menor eficacia en la pasteurización. • Contaminación • Fraccionamiento de la materia grasa y proteica, que dificulta el desnatado y el batido de la grasa • Oxidaciones 2. CONCENTRACIÓN DE AGL. EXPRESIÓN DE RESULTADOS Y DEFECTOS La concentración de AGL puede expresarse en las siguientes unidades: • 1 meq/100 g de materia grasa: 1 mmol de AGL/100 g de materia grasa • 1/meq/litro de leche • Acidez oleica por 100 g de materia grasa: 1 meq/100 g de materia grasa corresponde a 0,28 g de acidez oleica. En el Cuadro 1 se expresa el rango de concentración de AGL en la leche y diferentes productos lácteos, indicándose los niveles a partir de los cuales se perciben

Cuadro 1. Concentración normal de AGL en leche y productos lácteos y umbrales asociados (FIL-IDF, 1991; tomado de Taverna, 2005) Concentración normal Productos

Concentración susceptible de producir defectos de rancidez

Rangos de AGL (meq/100 g de materia grasa o meq/litro de leche)

Leche/leche en polvo

0,3-1,0

1,5-2,0

Crema

0,5-1,2

1,7-2,1

Manteca

0,5-1,0

2,0

Acción de las lipasas

Lipólisis por daños en la membrana del glóbulo graso

defectos de rancidez. El efecto de la lipolisis en quesos es menos marcada que en los productos citados en el Cuadro 1. Durante su maduración, la lipolisis es un proceso normal y deseable provocado por enzimas específicas, definiendo el flavor particular de cada queso. 3. TIPOS DE LIPOLISIS La grasa de la leche se encuentra en glóbulos protegidos por una membrana del ataque de las enzimas lipolíticas. En condiciones normales, la membrana del glóbulo graso, de naturaleza fosfolipídica y lipoproteica, protege a los triglicéridos de la leche del ataque por enzimas lipolíticos, cuya actividad es, además, debilitada por su asociación y/o inclusión con las micelas de caseína y probablemente también por la presencia en la leche de inhibidores de lipolisis. De esta forma, en la leche normal apenas existe la posibilidad de que se produzca esta actividad lipolítica. Cuando esta membrana queda dañada, la grasa resulta accesible a la lipasa y comienza el proceso enzimático de descomposición. Generalmente, el contenido mínimo para que se perciba el gusto a rancio es de 1,5 meq de AGL/100 g de materia grasa, aunque en esta cuestión existen referencias diversas. La concentración final de AGL en la leche resulta de la suma de los que existen inicialmente en la misma más los producidos por los tres tipos de lipolisis: ESPONTÁNEA, INDUCIDA Y MICROBIANA. 4. LIPOLISIS ESPONTÁNEA La lipolisis espontánea puede definirse como el nivel de AGL en leche sin más tratamiento que su refrigeración tras el ordeño. En la leche existe una lipasa natural que proviene de la sangre y pasa a la leche. Esta lipasa hidroliza preferentemente los ácidos grasos de cadena corta y los ácidos grasos laterales. Es termosensible, siendo inactivada por los tratamientos de la leche a 60º C durante 15 minutos, ó 74º C durante 15 segundos. Es sensible a la luz en presencia de cataliza-

dores. Esta enzima lipolítica está siempre presente en la leche en cantidad suficiente para provocar en 24-48 horas daños organolépticos. Sin embargo, en condiciones normales se mantiene inactiva, ya que no puede alcanzar la materia grasa, que como hemos dicho anteriormente, está concentrada en los glóbulos grasos y protegida de la influencia exterior por una membrana protectora. 4.1. Factores favorecedores de la lipolisis espontánea El desarrollo e intensidad de la alteración está directamente relacionado al potencial lipolitico natural que presenta la leche y que resulta de la combinación de los aspectos siguientes: a) Estado de lactación, nivel de producción y la gestación. El nivel de lipolisis espontánea aumenta a partir del tercer mes de lactación y conforme avanza la gestación. El efecto es mayor en las últimas semanas de lactación, cuando la producción individual se reduce. Una de las explicaciones que se dan a este hecho es que los glóbulos grasos son de menor tamaño y, por tanto, la superficie de membrana es mayor. El nivel de lipolisis espontánea es mayor en vacas de primero y segundo partos y en las de más de siete, siempre al final del período de lactación. b) Alimentación. Los factores nutricionales influyen de manera diversa: • La deficiencia energética al principio y mitad de lactación no incrementa el problema. Sin embargo, al final de la misma sí se observa un aumento de lipolisis en animales que consumen silo de hierba de mala calidad y/o reducidas o nulas cantidades de concentrados. • Tipo de forraje. Al final de la lactación, el uso de silo de hierba provoca un aumento de la lipolisis frente a dietas basadas en silo de maíz o heno. • Cambios alimenticios. Se observan incrementos de la concentración de AGL en la leche obtenida de animales sometidos a cambios

Membrana intacta. No hay lipólisis

Ácidos grasos libres

Membrana dañada. La lipólisis de la grasa libera ácidos grasos bruscos en la alimentación y a perturbaciones climáticas (lluvia, frío, sequía). También disminuyeron el consumo y la producción de leche. • Lípidos no protegidos, ricos en AG insaturados tienden a incrementar el problema. Leche de vacas suplementadas con grasas saturadas tuvo un tamaño mayor de glóbulo graso (por tanto, menor superficie de membrana). c) Intervalo entre ordeños. La aplicación de intervalos entre ordeños desiguales provoca un leve incremento de AGL en la leche obtenida tras el intervalo más corto (normalmente el de la tarde). Este efecto se acentúa en intervalos extremos (8:16 horas) y cuando la leche presenta un alto potencial lipolítico (final de lactación) y/o un reducido nivel de producción (< 7 litros/ordeño). La mayor frecuencia de ordeños también aumenta el nivel de AGL. d) Estado sanitario. La concentración de AGL es superior en vacas con quistes foliculares o tratadas con estrógenos. También suele ser mayor en vacas con mamitis pues la infección e inflamación asociada altera la síntesis de leche, con una mayor cantidad de ácidos grasos sin esterificar (por tanto, AGL) que en ubres sanas. Nº 166 FRISONA ESPAÑOLA 99

Calidad de la leche. Lipolisis 4.2. Recomendaciones para prevenir la lipolisis espontánea Poco podemos hacer salvo intentar evitar que se superpongan factores que incrementan el problema: • Secar las vacas en el momento adecuado (60 días pre-parto), sobre todo si los niveles de producción son bajos. • Alimentar adecuadamente los animales, evitando una subalimentación energética en el último tercio de lactación. • Respetar un mínimo de 9 horas como intervalo más corto entre ordeños. • Contar con un programa de control y prevención de mamitis • Evitar cambios bruscos de alimentación. • Evitar concentración de partos, pues ello conlleva mayor número de vacas al final de lactación en un momento determinado del año. • No ordeñar más de dos veces al día vacas con bajo nivel de producción.

de estos mecanismos se define como LIPOLISIS INDUCIDA. Por tanto, la lipolisis inducida depende de las condiciones en que se desarrolla el ordeño, de las formas utilizadas para conservar la leche y del potencial lipolítico que presenta inicial o naturalmente la leche (lipolisis espontánea).

5. LIPOLISIS INDUCIDA Ya hemos comentado que la existencia de la membrana del glóbulo graso aísla y protege a los triglicéridos. Además, las uniones que adhieren las enzimas a las caseínas en la fase acuosa impiden el contacto de las mismas con la fase grasa. A partir del momento en que la leche se extrae de la ubre, se somete a: • agitación mecánica, • mezcla con aire y • cambios térmicos que dañan y, en ciertos casos, rompen la membrana del glóbulo graso. Por otra parte, estos procesos también liberan enzimas denominadas lipoproteína-lipasa (LPL) que estaban unidas a las micelas de las caseínas, posibilitando su ataque a los glóbulos grasos. La leche es muy susceptible al daño cuando está tibia y la grasa está en forma líquida. El incremento en la concentración de AGL que aparece como consecuencia

ción de espuma, son una de las principales causas de lipolisis. De ahí que la nueva Norma ISO 5707, relativa a la construcción y funcionamiento de instalaciones de ordeño, haya modificado el método de cálculo del diámetro de las conducciones de leche con el objetivo de conseguir que el flujo de leche se realice en régimen laminar al menos durante el 95% de la duración del ordeño, con una caída de vacío máxima de 2 kPa entre la unidad final y cualquier punto de la conducción de leche. En un régimen laminar la leche se transporta siempre en la zona inferior de la conducción y el aire en la superior, sin mezclarse, lo que es la situación ideal con respecto a mantener inalterables las condiciones físicas de la leche y la transmisión de vacío hacia la unidad de ordeño. La mayoría de los estudios que relacionan la lipolisis con la máquina de ordeño coinciden en señalar y jerarquizar un conjunto de factores de riesgo:

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5.1. Ordeño Las alteraciones ocasionadas en la instalación de ordeño suelen ser debidas a un equipo mal diseñado o mal montado, al incorrecto reglaje de la máquina, a una rutina de ordeño inadecuada (entradas de aire anormales al colocar o retirar las pezoneras) o a la presencia de piezas gastadas o defectuosas. Se puede afirmar que las entradas de aire y las turbulencias en las máquinas de ordeño (conducciones con diámetros insuficientes, codos, elevaciones, caídas excesivas, reducciones intermedias, bombeos inadecuados), responsables de la forma-

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Tubería alta de leche Longitud excesiva de la tubería de leche • Presencia de contrapendientes en la tubería de leche y tramos verticales. • Entrada de aire al equipo (fugas). • Presencia de codos y ángulos pronunciados. • Mal funcionamiento de la bomba de leche. La propia norma ISO 5797 señala en varios de sus puntos las medidas que hay que tomar para evitar, en lo posible, los efectos del movimiento de la leche en la producción de lipolisis: a) Conducciones de leche sin subidas, con una pendiente uniforme hacia el receptor y con un diámetro calculado para obtener un régimen laminar de a leche durante todo el trayecto hasta el receptor. b) Diseño del receptor (o unidad final) que evite la formación de espuma. c) Funcionamiento de la bomba de leche de manera que no forme espuma y que no dañe la leche por funcionar semillena. d) Evitar la caída directa de la leche al tanque desde la tubería de descarga, dejándola escurrir por las paredes del mismo. Por el contrario, no se ha encontrado relación entre lipolisis y otros parámetros de ordeño como el nivel de vacío, el tipo de pulsación, la relación de pulsación y la frecuencia de pulsación. Tampoco parece haber evidencias de que la altura de la conducción de leche influya sobre la lipolisis. No obstante, en las instalaciones con línea baja, las entradas de aire tienen un efecto menor que las que tienen media o alta, lo que es una clara ventaja de este sistema de montaje. Las entradas de leche a la tubería deben de estar por encima del centro de dicha tubería. La leche que entra por debajo del centro agita la leche que ya está en la línea, favoreciendo los fenómenos lipolíticos. La acción más perjudicial se produce cuando coincide el movimiento de la leche (por otra parte, inevitable) con una aireación excesiva. La única entrada de leche que debería tener una ordeñadora (según la norma ISO 5707) es la correspondiente al orificio del colector (entre 4 y 12 l/min). En la práctica se sabe que hay otras entradas de aire no deseadas y que la norma citada permite en cantidades imitadas. Las fugas normalmente se suelen producir: • en los componentes flexibles (pezoneras, tubos corto y largo de leche, juntas, etc.) cuando están agrietados o deteriorados, • entre componentes rígido y flexible (p.ej. boquilla del colector y tubo de leche), por la pérdida de elasticidad de este último debido al uso, o • en componentes rígidos (conducciones de leche, depósitos medidores),

por posibles roturas o defectos de montaje. Asimismo, puede entrar una cantidad considerable de aire durante el ordeño (10 a 150 l/min) por la embocadura de la pezonera, debido a deslizamientos y/o caídas de ésta; este efecto puede ser causado por déficit de vacío de la instalación, diámetro excesivo de la pezonera o deterioro de ésta por un uso excesivo o por pezones húmedos. Para evitar este tipo de fugas, lo correcto es realizar un adecuado mantenimiento de la ordeñadora, respetar los plazos recomendados para sustituir los componentes y actuar con rapidez cuando se detecte alguna grieta o rotura. El orificio del colector debe pasar la cantidad de aire establecida por la norma ISO 5707 (4-10 l/min). En instalaciones cuyos colectores dejaban entrar una cantidad de aire superior se observó un notable incremento del nivel de AGL en la leche. Otro factor de riesgo que puede contribuir a una gran entrada de aire es la rutina de ordeño aplicada. Más concretamente, la pericia del ordeñador al colocar y/o retirar la unidad de ordeño. Si no se hace correctamente, las turbulencias que genera la entrada de aire daña considerablemente la estructura del glóbulo graso. Otro tanto podríamos decir de la práctica del escurrido para extraer los últimos chorros de leche, práctica que hay que eliminar de una vez por todas. 5.2. Incidencia de la refrigeración y del equipo de frío No hay ninguna duda en que el frío es indispensable para mantener la calidad de la leche en la granja. Debemos conocer, no obstante, que la aplicación de frío constituye un factor de activación lipolí-

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tico. El daño provocado se asocia a un incremento en la fragilidad de la membrana del glóbulo graso. Los cambios térmicos provocan también una redistribución de las lipasas en la leche incrementando su contacto con la grasa. Aún así, los efectos negativos de la refrigeración en la leche son bastante limitados y restringidos al potencial lipolítico de la misma y a las condiciones de funcionamiento del tanque de frío. Para reducir los posibles daño causados por el frío, se deben seguir las siguientes recomendaciones:

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Reducción rápida de la temperatura: alcanzar los 4 ºC en las dos horas posteriores al ordeño. El enfriamiento lento da por resultado agitación excesiva de leche tibia. Cuando se vierte al tanque la leche del ordeño siguiente, la temperatura de la mezcla de leche no debe superar los 10 ºC. La agitación de la leche debe ser continua durante e ciclo de refrigeración (hasta alcanzar los 4 ºC) e intermitente cuando alcanza dicho valor térmico. NO comenzar la agitación hasta que las palas no estén cubiertas de leche, evitando así un excesivo batimiento de la misma. Utilizar tanques de almacenamiento de capacidad adecuada (un tanque demasiado grande no permite a menudo una buena agitación en el primer ordeño). Evitar un funcionamiento excesivo o un movimiento demasiado rápido del agitador NO comenzar el ciclo de enfriamiento hasta que las palas de agitación estén cubiertas de leche, para evitar riesgos de congelación de leche en el fondo del tanque (donde se suele colocar el evaporador). La leche debe entrar en el tanque deslizándose por la pared de acero inoxidable del recipiente, evitándose así la formación de espuma.

5.3. Lipolisis y robot de ordeño La creciente introducción del ordeño automatizado en las granjas de producción de leche de vaca ha dado lugar a un incremento en el nivel de AGL de la leche. En estos equipos la ratio aire/leche es mayor que en los sistemas de ordeño convencionales (8-10:1 vs 3:1), debido a la no existencia de colectores, sino de cuatro pezoneras independientes y tubos de menor diámetro, aunque considerablemente más largos, entre éstas y el receptor de leche. En el ordeño automatizado, la leche se bombea leche constantemente desde el “robot” de ordeño hasta el tanque de frío, lo que implica nuevas estrategias de refrigeración. Es recomendable que la leche se enfríe antes de ser bombeada al tanque, ya que la producción de AGL se minimiza a 4-5 ºC. A menudo se requieren bombeos más enérgicos debido a la distancia entre el “robot” y el tanque1 , además del “continuo” bombeo de pequeñas cantidades de leche.

1 Recordemos que las unidades de ordeño “robotizadas” se encuentran en el propio establo de los animales y no en un local especializado e independiente como es el Centro de Ordeño

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Calidad de la leche. Lipolisis 5.4. Resumen de recomendaciones para prevenir la lipolisis inducida DISEÑO Y MONTAJE DE LA INSTALACIÓN: • Respetar las normas de dimensionamiento y montaje • Evitar conducciones altas, largas y con tramos verticales • Suprimir codos de pequeño diámetro, tramos ascendentes, estrechamientos y entradas inferiores • Las entradas de leche a la tubería deben de estar por encima del centro de dicha tubería. La leche que entra • Limitar la altura de caída de leche en receptor y tanque y atenuar el impacto con entradas tangenciales. • Adaptar diámetros y colectores al tamaño de la instalación y al nivel de producción. • Evitar las tuberías de leche excesivamente altas (> 1,80 m). • No instalar filtros en las conducciones, sólo después de la bomba de evacuación de leche de la unidad final. MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIÓN • Realizar, al menos, un control anual de la instalación de ordeño • Respetar los reglajes recomendados de funcionamiento (vacío, reserva, pulsación) • Cambiar regularmente los manguitos de las pezoneras • Cambiar rápidamente elementos defectuosos • Eliminar las fugas • Supervisar el funcionamiento de la bomba de leche, asegurándose que no funciona más que cuando hay suficiente leche para mantener lleno el cuerpo de la bomba. • Regular correctamente los retiradores automáticos • Reparar rápidamente las “fugas” de aire. RUTINA DE ORDEÑO • Colocar rápidamente las unidades de ordeño • Retirar suavemente las unidades de ordeño, cortando previamente el vacío • Suprimir el apurado. • Introducir la leche de forma tangencial en tubería, recipientes de cristal, unidad final y tanques • No conservar la leche más de dos o tres días en la granja 6. LIPOLISIS MICROBIANA El uso generalizado de la refrigeración durante el almacenamiento de la leche cruda antes de su tratamiento térmico ha eliminado el riesgo de deterioro asociado al crecimiento de los gérmenes termófilos y mesófilos y de otros muchos organismos patógenos. Sin embargo, el empleo de las bajas temperaturas durante este almacenamiento favorece el crecimiento de las bacterias psicrótrofas, que se desarrollan a temperaturas inferiores a 7 ºC. Dentro de la flora psicrotrófica, se encuentran representados grupos de microorganismos tales como Psudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Micrococcus, etc. Su desarrollo es muy rápido, teniendo un tiempo de generación a 4 ºC de 6 a 8 horas, pudiendo de esta manera multiplicar su población 10 veces al cabo de 24 horas. Estos microorganismos psicrótrofos están ampliamente distribuidos en la naturaleza, encontrándose en el agua, el suelo, el aire, las plantas y los animales. Las fuentes más importantes de contaminación de la leche por estas bacterias son el interior de la ubre, la superficie externa del animal y los equipos de ordeño, transporte y almacenamiento de la leche. Estas bacterias no acidifican la leche pero generan unos enzimas que a lo largo del tiempo actúan sobre la grasa y la proteína, degradándolas, por su gran capa102 FRISONA ESPAÑOLA Nº 166

cidad lipolítica y proteolítica. Aunque tales bacterias son muy sensibles a los tratamientos térmicos, sin embargo los enzimas que hayan generado son termorresistentes, por lo que continúan actuando aún después del tratamiento térmico, incluso con temperaturas altas, comprometiendo seriamente la calidad del producto. El deterioro provocado por las enzimas comienza a ser detectado cuando el recuento de psicrótrofos supera el millón por mililitro; valor que se alcanza, por ejemplo, después de 3 días de conservación a 4 ºC, partiendo de una contaminación inicial de 1000 ufc/ml. Es importante recordar que la leche, después de ser recogida en la granja, conti-

núa siendo transportada y almacenada en la industria antes de su transformación. La presencia de un número apreciable de psicrótrofos en la leche cruda es una indicación de falta de higiene en la producción de leche en la granja, por lo que resulta necesario aplicar prácticas de higiene rigurosas: • Correcto mantenimiento de los pasillos de circulación de los animales y de sus zonas de reposo, • Correcta limpieza de los pezones antes del ordeño, • Cuidadosa limpieza y desinfección de todos los utensilios lecheros, tuberías y tanques, • Controlar regularmente el funcionamiento del equipo de refrigeración de la leche, • Refrigerar rápidamente la leche y mantenerla a 4 ºC REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CALLEJO, A. 1996. Problemática de la recepción, almacenamiento y transporte de la leche en granja. En: “Ganado vacuno de leche: gestión y economía”. (Coord.: C.Buxadé). FESLAC. Calvet, E. 2000- La lipolisis en la leche de vaca. Revista Técnica del Centre Veterinari de Tona. mhtml:file://F:\Lipolisis\LA LIPOLISIS EN LA LECHE DE VACA.mht Deeth, H.C. 2006. Lipoprotein lipase and lipolysis in milk. International Dairy Journal, 16:555562. Díaz, J.C. y col. 2004. Effect of milking pipeline height on machine milking efficiency and milk quality in sheep. Journal of Dairy Science, 87(6):1675-1683. Dersam, P. 1998. Prevenga el sabor rancio con tubería antiespuma para llenar los tanques. Hoard,s Dairyman. Heuchel, V. 1994. Mesure de l’incidence de différents types de faisceaux trayeurs sus la lipolyse du lait de vache. Renc. Rech. Ruminants, 1:125-128. Ponce de León, J.L. 1997. Máquina de ordeño y calidad en granja. En: “Vacuno de leche: aspectos claves”. (Coord.: C. Buxadé). Mundi-Prensa. Slaghuis, B. y col. 2004. Milk quality on farms with an automatic milking system. Taverna, m.; Páez, R. 2005. La lipolisis en la leche: tipos, causas y formas de prevención. En: “Manual de referencias técnicas para el logro de leche de calidad”. Ediciones Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Argentina