Elaboración de una bebida simbiótica saborizada a partir de lactosuero

Development of a Whey-Based Symbiotic Beverage[*]

Resumen

El lactosuero es un residuo de la industria alimentaria que, por un lado, puede contaminar de modo importante los cuerpos acuáticos receptores y, por el otro, posee un importante valor nutricional que es imperativo aprovechar. Aquí se reporta el desarrollo de una bebida saborizada elaborada a partir de lactosuero dulce, a la que además se le agregó un prebiótico y un probiótico para incrementar el valor del producto. A pesar de que las pruebas sensoriales de la bebida obtenida no arrojaron resultados contundentes, consideramos que el mercado de este tipo de productos tiene un potencial importante.


Palabras clave: suero de leche, probiótico, prebiótico, valorización de residuos

Abstract

Whey is a waste of the milk industry that pollutes aquatic ecosystems in a major way and has a significant nutritional value. Here, the development of a whey-based symbiotic beverage is presented, which might diminish the problems arisen by the discharge of this leftover product. Although the results of sensorial analysis were not conclusive, it is our view that the market potential of these products has still to be exploited.


Keywords: whey, probiotic, prebiotic, waste valorization


El lactosuero es el líquido que se obtiene por la coagulación de las proteínas presentes en la leche durante la elaboración del queso, una vez que se ha separado la cuajada (la caseína) y la grasa (Spreer, 1991).

En la elaboración de quesos se producen dos tipos de lactosuero, el dulce y el ácido. El primero de ellos se obtiene a partir de la coagulación de leches no ácidas por la acción enzimática de la renina, lo que produce quesos de pastas prensadas y pastas cocidas como son los de tipo cheddar, manchego y Chihuahua, entre otros. El lactosuero ácido se produce cuando el coágulo se forma por acidificación con un pH de 5.1 o menos durante la elaboración de quesos de pastas frescas y blandas como son los de tipo cottage, ricotta y Oaxaca, entre otros (Zadow, 1992).

Las proteínas y la lactosa que contiene el suero se convierten en un contaminante cuando éste es descargado al ambiente sin ningún tipo de tratamiento, puesto que la carga de materia orgánica contenida produce cambios significativos en el medio receptor (Lugardo, 2013). Esta situación genera que las fuentes de agua cercanas a las industrias queseras estén altamente contaminadas por la gran cantidad de materia orgánica que el lactosuero aporta, lo que perjudica a las poblaciones aledañas y causa graves daños al medio ambiente. Anualmente se generan a nivel semi-industrial aproximadamente 60,000 m3 de lactosuero, sin incluir los efluentes de las queseras artesanales (Atlitec et al., sf).

En México el lactosuero sólo se aprovecha para alimentar animales de granja; sin embargo, este aprovechamiento es mínimo y el resto se vierte directamente al ambiente, lo que convierte al lactosuero en el contaminante principal de la industria láctea.

El suero de leche es ideal para consumo humano, ya que contiene potasio, cantidades relevantes de minerales como calcio, fósforo y magnesio, y oligoelementos como zinc, hierro y cobre. Contiene además todos los aminoácidos esenciales, aporta proteínas de una calidad extraordinaria, y posee un alto coeficiente de uso por parte del organismo humano. Además, posee cantidades pequeñas de vitaminas A, C, D, E y complejo B, así como un contenido muy bajo en grasas (Morales-Lozano, 2011). Por los motivos anteriormente expuestos, el objetivo de este proyecto fue la elaboración de una bebida simbiótica saborizada a partir de suero de leche, que permitiera aprovechar su valor nutricional y al mismo tiempo disminuir el impacto que causa su descarga al medio ambiente.

MARCO TEÓRICO

Problemas ambientales derivados del lactosuero

El grado de contaminación del agua por materia orgánica se mide por su demanda bioquímica de oxígeno (DBO5). La DBO5 es la medida de la capacidad que tiene la materia orgánica de ser oxidada por vía biológica en un tiempo corto (cinco días). El suero vertido a corrientes de agua, por su valor nutritivo y energético, es rápidamente consumido por bacterias y otros microorganismos que consumen el oxígeno del agua; así, la demanda biológica del lactosuero es de 40,000 a 50,000 mg O2/L. La concentración de oxígeno disuelto en agua limpia es sólo de 10 mg/L, y si desciende a 4 mg/L se afecta gravemente a los peces, incluso a aquellos poco exigentes de oxígeno (Londoño et al., 2008).

Se estima que una fábrica de queso que procesa 280,000 litros de leche cruda por día genera alrededor de 250,000 litros de suero líquido y puede contaminar tanta agua como una ciudad de 50,000 habitantes podría hacerlo (Martínez, 2010).

Productos a base de lactosuero emergentes en el mercado

Por una parte, entre los productos de aceptación que se elaboran a partir del suero de leche, debido a sus bajos costos de producción, grado de calidad alimenticia y aceptable sabor, se encuentran las bebidas saborizadas. Por otra parte, en la actualidad tienen gran importancia los alimentos funcionales adicionados con prebióticos y probióticos, debido a los importantes beneficios que aportan al consumidor (Jones, 2002).

Los prebióticos se definen como ingredientes alimentarios no digeribles que benefician al hospedador al estimular el crecimiento o la actividad de una o varias bacterias del colon, lo que mejora la salud (Gibson y Roberfroid, 1995; Özer et al., 2005; Kolida y Gibson, 2007). Así, la proliferación de determinadas bacterias, promovida por la presencia de prebióticos, puede inhibir la colonización del intestino por microorganismos patógenos.

Entre los prebióticos que se emplean de modo habitual en la formulación de alimentos funcionales destaca la inulina; ésta incluye un amplio rango de fructanos con cadenas de entre 3 y 60 unidades (Siok-Koon y Min-Tze, 2010).

Los probióticos se definen como “microorganismos vivos que, ingeridos en determinadas cantidades, ejercen beneficios en la salud del hospedador” (Gibson y Roberfroid, 1995; Guarner y Schaafsma, 1998; Siok-Koon y Min-Tze, 2010; Nualkaekul y Charalampopoulos 2011). En general se suele recomendar una concentración de 105 UFC/g de producto probiótico como mínimo terapéutico, y cantidades diarias en torno a 106 -109 UFC/g para desarrollar efectos beneficiosos (Lee y Salminen, 1995). Los microorganismos más empleados con esta finalidad pertenecen a los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium.

De la combinación de prebióticos y probióticos en un mismo alimento se obtienen los productos simbióticos; en ellos, se mejora la supervivencia y el crecimiento de los microorganismos seleccionados (Gibson y Roberfroid, 1995).

MATERIALES Y MÉTODOS  

Los materiales que se utilizaron en la elaboración del producto se enlistan en la Tabla 1, mientras que el equipo empleado se presenta en la Tabla 2.

 

Tabla 1. Materiales utilizados

 

 

Tabla 2. Equipos utilizados

 

El procedimiento que se siguió para la elaboración del producto se dividió en cuatro etapas: el pretratamiento del suero, la propagación y acondicionamiento del cultivo madre, la fermentación del suero y la realización de pruebas sensoriales.

Primera etapa: Pretratamiento del suero

La Figura 1 representa los pasos que se siguieron en esta etapa. A continuación se proporcionan más detalles acerca del procedimiento realizado.

 

Figura 1. Diagrama de flujo de la primera etapa

 

Segunda etapa: Propagación, acondicionamiento y elaboración del cultivo microbiano madre

En la Figura 2 se muestra el diagrama con la secuencia de operaciones realizada durante esta etapa.

 

Figura 2: Diagrama de flujo de la segunda etapa

 

Tercera etapa: Fermentación del suero

En la Figura 3 se muestra el diagrama de las operaciones realizadas durante esta etapa.

 

Figura 3. Diagrama de la tercera etapa.

 

Cuarta etapa: Pruebas sensoriales

Las escalas hedónicas verbales recogen una lista de términos relacionados con el agrado o no del producto por parte del consumidor. Pueden ser de cinco a once puntos variando desde el máximo nivel de gusto al máximo nivel de disgusto y cuenta con un valor medio neutro, a fin de facilitar al juez la localización de un punto de indiferencia. Se ha demostrado que, cuando se emplean demasiadas descripciones, en vez de orientar al consumidor se le confunde; de ahí que las más empleadas sean las escalas bipolares de 7 puntos (Espinosa, 2007).

En cuanto al tipo de jueces que pueden participar en este tipo de pruebas, no existe una limitante, ya que el objetivo es determinar el nivel de agrado; de hecho puede incluso aplicarse en personas analfabetas. La prueba hedónica pertenece al tipo de pruebas de preferencia, en las cuales se recomienda contar con alrededor de 80 participantes (Espinosa, 2007). Las pruebas sensoriales se realizaron a consumidores que se encontraban dentro de las instalaciones de la universidad. El panel se conformó por 60 jueces no entrenados.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación se presentan los resultados obtenidos de cada una de las etapas realizadas, así como las discusiones de cada etapa.

Primera etapa: Pretratamiento del suero

El suero obtenido mostró propiedades sensoriales características del suero de leche dulce, lo cual es ideal para continuar con el desarrollo del producto. Después de la centrifugación quedaron algunas partículas suspendidas debido a la naturaleza del lactosuero; no obstante, estas partículas pudieron eliminarse por filtración a través de una manta de cielo estéril.

Segunda etapa: Propagación, acondicionamiento y elaboración del cultivo microbiano madre

No se presentó contaminación en la propagación, ni en el acondicionamiento, ni en el cultivo madre de Lactobacillus casei shirota, lo que confirma que el proyecto se llevó en condiciones asépticas. Para el conteo en placa, se realizaron siembras de las diluciones 10-6, 10-7 y 10-8. Los valores obtenidos del conteo de las colonias fueron 26, 8 y 0, respectivamente.

Tercera etapa: Fermentación del suero

En la Figura 4 se muestra la gráfica obtenida de la producción de ácido láctico. La cinética se realizó por 10 h, ya que la fermentación se debe detener cuando el pH disminuya hasta 4.6. Lo anterior se debe a que las bacterias acidolácticas no pueden crecer a un pH inferior.

 

Figura 4. Producción de acidez durante la fermentación.

 

La cinética muestra el aumento en la producción de ácido láctico con respecto al tiempo, lo cual significa que existió un crecimiento de biomasa. Luego de ocho horas de fermentación se observó un descenso en la acidez; esto se atribuyó a diferencias en el método de análisis, que fue realizado por diferentes personas.  El producto final se elaboró con el suero fermentado en la etapa anterior y con los saborizantes de nuez y frambuesa elegidos por el panel semientrenado. El producto obtenido se muestra en la Figura 5.

 

Figura 5. Lactosuero (izq.) y producto final (der.).

 

Cuarta etapa: Pruebas sensoriales

En la Figura 6 se muestran los resultados obtenidos luego del análisis sensorial.

 

Figura 6. Resultados obtenidos a partir de la prueba sensorial hedónica.

 

Según los resultados obtenidos, el 43.3% de los participantes se mostraron indiferentes con respecto a las propiedades organolépticas del producto. Esto significa que la formulación del producto aún debe optimizarse, para que aumente el nivel de agrado de la bebida.

CONCLUSIONES

Se corroboró el potencial que tiene Lactobacillus casei shirota para la elaboración de bebidas simbióticas, ya que cumplió con la cantidad mínima de UFC necesaria para que el producto se considere un probiótico. Aunque la bebida no fue del total agrado de nuestros consumidores, creemos que si la duración del proyecto hubiera sido mayor, habríamos podido formular un producto con mejores cualidades sensoriales, quizás aumentando el dulzor o utilizando otros sabores.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Dr. Luis Guillermo González Olivares todo el apoyo que nos brindó para realizar este proyecto.

REFERENCIAS

Atlitec, M., Cortés, C., Guevara, H., Sánchez, G.,Sánchez, M., Valles, G. (sf) Bebida a base de suero de leche deslactosada con frutas enriquecida con omega 3. Tesis de licenciatura. Universidad Autónoma Metropolitana, México [en línea]. http://148.206.53.84/tesiuami/UAMI12939.pdf.

Espinosa M. J. (2007) Evaluación Sensorial de los Alimentos. Editorial Universitaria, La Habana.

Gibson, G., Roberfroid, M. B. (1995) Dietary Modulation of the Human Colonie Microbiota : Introducing the Concept of Prebiotics. Journal of Nutrition, 125, 1401 – 1412.

Guarner, F., Schaafsma, G. J. (1998) Probiotics. International Journal of Food Microbiology, 39, 237–238.

Jones, P. J. (2002) Clinical nutrition: 7. Functional foods-more than just nutrition. Canadian Medical Association Journal, 166, 1555–1563.

Kolida, S., Gibson, G. R. (2007) Prebiotic capacity of inulin-type fructans. Journal of Nutrition, 137, 2503S–2506S.

Lee, Y. K., Salminen, S. (1995) The coming age of probiotics. Trends in Food Science and Technology, 6, 241–245.

Londoño, M. M., Sepúlveda Valencia, J. U., Hernández Monzón, A., Parra Suescún, J. E. (2008) Bebida fermentada de suero de queso fresco inoculada con Lactobacillus casei. Revista de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de Medellín, 61(1), 4409-4421.

Lugardo, G. D. (2013) Caracterización fisicoquímica de lactosuero en municipios de la región central del estado de Veracruz. Tesis de maestría. Universidad Veracruzana [en línea]. http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/35129/1/lugardogonzalezdaniel.pdf.

Martínez, M. J. (2010) Impacto de la interacción entre ß-lactoglobulina, caseinoglicomacropéptido y polisacáridos en coloides alimentarios. Tesis doctoral. Universidad de Buenos Aires [en línea]. http://digital.bl.fcen.uba.ar/Download/Tesis/Tesis_4570_Martinez.pdf.

Morales-Lozano, R. A. (2011) Elaboración de una bebida de tipo funcional para la alimentación a partir de lactosuero. Tesis de licenciatura. Universidad Veracruzana [en línea].  http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/32478/1/moraleslozano.pdf.

Nualkaekul, S., Charalampopoulos, D. (2011) Survival of Lactobacillus plantarum in model solutions and fruit juices. International Journal of Food Microbiology, 146, 111–117.

Özer, D., Akin, S., Özer, B. (2005) Effect of inulin and lactulose on survival of Lactobacillus Acidophilus LA-5 and Bifidobacterium bifidum BB-02 in acidophilus-bifidus yoghurt. Food Science and Technology International, 11, 19–24.

Siok-Koon, Y., Min-Tze, L. (2010) Effect of prebiotics on viability and growth characteristics of probiotics in soymilk. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90, 267–275.

Spreer, E. (1975) Lactología industrial. Acribia, Zaragoza.

Zadow, J. G. (1992) Whey and lactose processing. Springer, Berlín.


[*]Proyecto realizado para la asignatura de Manejo de Residuos en la Industria Alimentaria, bajo la supervisión de la Dra. Gabriela A. Vázquez Rodríguez.

[a] Alumnos de la Licenciatura en Química en Alimentos del Área Académica de Química.