Composición y parámetros fisicoquímicos de la leche
La leche es una secreción compleja de la glándula mamaria de los animales destinada a alimentar a los recién nacidos. La composición química y la relación entre los distintos componentes determinan las propiedades específicas, el alto valor nutritivo y biológico de la leche. La leche contiene unas 250 sustancias diferentes, es decir, casi todo lo necesario para mantener la vida y el crecimiento del cuerpo humano. El valor nutritivo de la leche consiste en grasas, proteínas, hidratos de carbono, vitaminas, enzimas, micro y macroelementos, hormonas. Algunas enzimas y sustancias antibióticas y antitóxicas se acumulan en la leche cuando ésta es fermentada por bacterias lácticas.
La leche se produce en la glándula mamaria gracias a sustancias procedentes de la sangre. Para que se produzcan 12 litros de leche deben pasar por la ubre de la vaca unos 6.000 litros de sangre.
La leche se considera un producto internacional y se utiliza con fines alimentarios en muchos países del mundo. La leche cruda es leche recibida directamente que no ha sido sometida a tratamiento térmico.
Composición química de la leche
La composición química de la leche varía en función del periodo de lactancia, la raza, la edad, el estado de salud del animal, las condiciones de cría, la calidad del forraje y el tipo de alimentación, entre otros factores.
Agua
La mayor parte del agua (84,1-84,5 %) está en estado libre y se elimina fácilmente evaporando y secando la leche. Otra parte del agua (3-3,5 %) se encuentra en estado ligado, es decir, retenida por fuerzas moleculares cerca de la superficie de las partículas (proteínas, fosfátidos y polisacáridos). El agua contenida en la leche está formada por el plasma sanguíneo de la glándula mamaria y contiene los componentes de las sustancias sólidas en estado coloide.
En la leche se distinguen el agua de hinchamiento, el agua libre, el agua ligada y el agua de cristalización. El agua libre es un disolvente para los compuestos orgánicos e inorgánicos de la leche. El agua ligada se debe a los grupos hidrófilos de las sustancias proteicas, los fosfátidos y los polisacáridos. El agua de cristalización está relacionada con los cristales de las sustancias azucaradas lácticas. Por término medio, la leche contiene un 87 % de agua y un 13 % de residuo seco.
Grasa láctea
Se considera el componente más valioso, por lo que el precio del producto depende del contenido de grasa (2,8-5%). La grasa láctea se caracteriza por tener el mayor valor energético y una variada actividad biológica. Es fuente de un grupo de vitaminas, tocoferoles, fosfatos y otros componentes importantes. En la leche, la grasa se encuentra en forma de suspensión formada por pequeños glóbulos de grasa con un tamaño de 0,1 a 20 micras.
En 1 ml de leche de vaca hay entre 1,0 y 12,0 billones de glóbulos grasos, la temperatura de fusión de la grasa láctea es de 25-28 oC, la densidad a 20 oCes de 0,918-0,924, el número de refracción es de 42-45, el índice de refracción es de 1,453-1,455, el número de yodo es de 25-28.
El contenido de grasas en la leche de vaca oscila entre el 2,8 y el 6,0%, lo que depende de la forma y las condiciones del ordeño& en el primer tercio del suministro de leche hay más grasas que en la última parte de la leche. El contenido excesivo de dióxido de carbono, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y otros gases nocivos presentes en el aire reducen el contenido de grasa entre un 0,3 y un 0,5 %. La grasa de la leche se presenta en forma de glóbulos grasos rodeados de una capa protectora de proteínas de lecitina de un tamaño de 2-5 micras. El recubrimiento protector no permite que los glóbulos se fusionen en conglomerados, por lo que la grasa de la leche representa una emulsión en agua. La desestabilización de la emulsión (aparición de grasa libre, no protegida por el recubrimiento) es la causa del deterioro oxidativo del producto. La grasa láctea se descompone fácilmente en glicerol y ácidos grasos libres y se oxida por saturación de ácidos grasos insaturados.
Proteínas de la leche
Las proteínas de la leche están formadas principalmente por caseína, albúmina y globulina. El contenido de proteínas en la leche varía entre el 2,8 y el 4,6%, del cual la caseína representa aproximadamente el 82%, la albúmina el 12% y la globulina el 6% de la cantidad total de proteínas. La proporción de proteínas de la leche varía en función del período de lactancia, la alimentación de los animales, diversas enfermedades y otros factores.
Las proteínas de la leche son muy satisfactorias, ya que contienen todos los aminoácidos necesarios para las personas y los animales (unos 20), entre los cuales hay aminoácidos insustituibles y sustituibles, que hasta un 80 % se consideran de fácil absorción. Durante las primeras horas después del nacimiento las proteínas de la leche se absorben en el cuerpo de los animales recién nacidos sin ningún cambio, lo que asegura la protección contra las condiciones desfavorables del medio ambiente. La leche contiene más aminoácidos insustituibles que la carne, el pescado, las legumbres y otros alimentos.
La caseína es una proteína láctea compleja que pertenece a las proteínas fosforadas y su composición es un complejo de varias fracciones (ɑ, ß, y, k) que se diferencian entre sí por su composición de aminoácidos y el contenido de residuos de ácido fosforado. En la leche, la caseína está contenida en una composición compleja de caseína y fosfato cálcico, que en la leche se encuentra en forma de micelas. La caseína contiene 18 aminoácidos cuya proporción varía según las estaciones y los periodos de lactancia. La caseína se asienta (ácido, cuajo, coagulación cálcica) al interactuar con ácidos, sales y enzimas de cuajo; esta propiedad se aprovecha al preparar productos lácteos fermentados.
La leche contiene un 0,2-0,6 % de albúmina. Se trata de una proteína útil, fácilmente absorbida por el cuerpo humano y que no contiene fósforo en su molécula. Contiene más aminoácidos vitales, valiosos para la nutrición de niños y animales jóvenes. No se coagula por la enzima cuajo y debido a esto se utiliza en la preparación de cremas de leche, pastas, queso. En la leche hay albúmina en la cantidad de 10-12 % debido a que la leche se considera valioso producto antitóxico protector para el recién nacido.
Las globulinas de la leche se encuentran disueltas en una cantidad del 0,05-0,2%. Son anticuerpos específicos antibacterianos y antitóxicos. Las globulinas están contenidas en el calostro en una cantidad del 8-15 %. La enzima del cuajo no coagula las globulinas, por lo que permanecen en el suero durante la producción de queso. Las globulinas y la albúmina se coagulan al calentarlas hasta 75 oC, y primero se desnaturalizan y luego se coagulan.
El azúcar de la leche (lactosa) es un disacárido que se descompone en glucosa y galactosa durante la hidrólisis. La leche contiene entre un 4,6 y un 5,5% de lactosa, lo que la hace ligeramente dulce. La lactosa es 5-6 veces menos dulce que el azúcar de remolacha, por lo que, a pesar de su alto contenido, la leche no tiene sabor dulce. Bajo la acción de ácidos diluidos y enzimas producidos por ciertas bacterias lácticas y levaduras, la lactosa se hidroliza para formar glucosa y galactosa. La leche contiene pequeñas cantidades de azúcares fosfatados: galactosa y fructosa.
Cuando la leche se agria, la lactosa se descompone en ácido láctico, alcohol, ésteres, ácidos volátiles y otros compuestos. Calentar la leche a una temperatura superior a 95 oCproduce una coloración ligeramente marrón debida a una reacción entre la lactosa y algunos aminoácidos libres, que da lugar a la formación de melanoidinas con un prominente sabor a caramelo. El azúcar de la leche, aunque se debe a la fermentación en los intestinos, se absorbe casi en su totalidad.
Minerales
La composición de la leche incluye prácticamente todos los elementos de la tabla periódica de Mendeleev. A pesar de ello el calcio y el fósforo se comieron la mayor parte. La mayoría de los macronutrientes se encuentran en la leche en forma de sales inorgánicas. La leche es muy rica en microelementos, entre los que destacan el manganeso, el níquel, el cobalto, el flúor, el bromo y el yodo.
En conjunto, la leche contiene entre un 0,6 % y un 0,85 % de minerales, incluidos macroelementos (calcio, fósforo, sodio, potasio, magnesio, cloruro, azufre) y más de 20 microelementos (hierro, manganeso, plomo, cobalto, cobre, yodo, zinc, helio, plata, estaño, cromo, níquel).
Los minerales de la leche están contenidos en estado iónico y molecular disperso, también en combinación con proteínas, vitaminas, enzimas, hormonas. Aseguran el intercambio de sales en el organismo, regulan la presión osmótica de la sangre y los tejidos, activan la actividad de las enzimas y aseguran la hematopoyesis. El contenido de minerales en la leche depende de la alimentación del animal durante la lactancia y de las características biogeoquímicas del suelo en el que se ha cultivado el forraje.
Vitaminas de la leche
La leche contiene un gran número de vitaminas. Su contenido en la leche depende de las condiciones de alimentación y cría de las vacas lecheras. Para enriquecer la leche con vitaminas es muy importante que las vacas reciban forrajes jugosos y verdes, así como que los animales paseen con regularidad.
La leche de vaca y cabra se caracteriza por la mayor variedad en cuanto al contenido de vitaminas.
Del grupo de vitaminas liposolubles, se encuentran en la leche las vitaminas A (retinol), B (calciferol), E (tocoferol), K, P, etc. Del grupo de las vitaminas hidrosolubles, la vitamina C (ácido ascórbico), B (tiamina), B2 (riboflavina), B5 (ácido pantoténico), B6 (piridoxina), B12 (cobalamina), PP (niacina), H (biotina ), ácido fólico (folicina), etc.
Las vitaminas A, P se conservan al procesar la leche, las vitaminas B y C se destruyen parcialmente y su pérdida es del 10-30 %, y el caroteno no supera el 10-13 %. En invierno se reduce el contenido de vitaminas A y B en la leche.
Además, la leche contiene enzimas (esterasas, carbohidratos, proteasas, peroxidasas, catalasas, etc.) y hormonas (prolactina, oxibonilo, tiroliberina, estrógenos, progesterona, tiroxina, prostaglandinas).
Enzimas de la leche
La leche no tiene enzimas específicas. Éstas llegan a ella durante el ordeño procedentes de las células de la glándula mamaria y son formadas por la microflora que se desarrolla en la leche. De ellas, la lipasa, la fosfatasa, la catalasa, la peroxidasa y la reductasa son las que merecen más atención. Algunas de estas enzimas se utilizan ampliamente para la evaluación sanitaria e higiénica de la leche.
En total, se han aislado de la leche 20 enzimas reales (nativas) y enzimas de carácter microbiano. Entre estas últimas se encuentra la reductasa, que se acumula en la leche cuando las bacterias crecen en ella. Su actividad aumenta de forma directamente proporcional al número de microorganismos. El análisis de la reductasa se utiliza para determinar la contaminación bacteriana total de la leche. La peroxidasa es una enzima nativa de la leche, que se caracteriza por su estabilidad térmica y se descompone a una temperatura de 8 oC. La reacción de la peroxidasa controla la eficacia de la pasteurización de la leche. La catalasa llega a la leche desde el tejido de la glándula mamaria. Su contenido aumenta en la leche de los animales con mastitis. La fosfatasa cataliza la hidrólisis de los ésteres del ácido fosfórico. Se descompone a 63 oCdurante 30 minutos, lo que se utiliza para determinar los métodos de pasteurización y esterilización de la leche.
La leche animal contiene hormonas, así como oxígeno y dióxido de carbono en estado gaseoso.
En los últimos años se ha convertido en un grave problema la presencia de sustancias extrañas en la leche, muchas de ellas tóxicas para las personas (antibióticos, pesticidas, metales pesados, isótopos radiactivos, nitratos, micotoxinas, etc.).
La leche puede contener diferentes microorganismos, entre ellos los causantes de enfermedades infecciosas (tuberculosis, brucelosis, listeriosis, leucemia).
Durante los primeros días después del parto (hasta 10-11 días), la leche se denomina calostro. Se diferencia significativamente de la leche normal por casi todos los indicadores: sabor, color, textura, densidad, alto contenido en proteínas (hasta un 15-23 %), grasas (hasta un 6 %) y azúcar de la leche (hasta un 4 %). Contiene más albúmina, globulina y leucocitos. La leche se coagula fácilmente al calentarla y es poco activa cuando interactúa con el cuajo.
Durante los últimos 7-14 días de lactación, antes de la inseminación de la vaca, la leche cambia drásticamente. El contenido de grasas aumenta a 5-19 %, de proteínas - a 4-5,3 %, la acidez disminuye a 12-13o T, los glóbulos de grasa se hacen muy pequeños y se separan mal de la mantequilla. La leche adquiere un sabor amargo-salado. Con el aumento de la edad de la vaca hasta 6 años, el contenido de grasas en la leche aumenta y después disminuye lentamente. La leche de 3-7 lactancias es más satisfactoria en cuanto al contenido de nutrientes en comparación con la leche de las primeras novillas y de las vacas más viejas.
Para medir los compuestos de la leche se utilizan diferentes métodos y herramientas analíticas de laboratorio. Las normas y métodos determinados se aplican en cumplimiento de la legislación de un determinado país o región.
Los analizadores de leche por ultrasonidos de la empresa Milkotester Ltd., Lactomat y Master, determinan la composición de la leche.
Lactomat y Master determinan con excepcional precisión el contenido de los compuestos de la leche al determinar su calidad: contenido de grasa, contenido de grasa seca, proteínas, lactosa, sales, y también densidad, agua añadida, punto de congelación, temperatura de la muestra. Con su uso, determinar la calidad de la leche cruda se convierte en una tarea rápida, fácil y precisa.