Perfil de ácidos grasos de la leche de vaca y productos lácteos

El sector lácteo chileno ha mantenido un crecimiento sostenido en las últimas décadas, observándose aumentos de la recepción de leche en planta por sobre el 4% anual promedio nacional (ODEPA, 2013). Sin embargo, el crecimiento ha sido mucho mayor en la Región de Los Ríos (8.3%) y Los Lagos (4.3%), principales regiones productoras de leche del país. En cambio otras regiones como Bío Bío y La Araucanía han crecido menos que el promedio nacional (2.6% y 0.5% respectivamente) y otras han sufrido bajas en su producción, como la zona central (-1.3%). Lo anterior se explica, en parte, por la mayor competencia por el uso de suelo con una agricultura más intensiva y rentable, y por el desplazamiento progresivo de la producción de leche hacia zonas que permitan una mayor competitividad al utilizar sistemas más pastoriles. Así, las praderas se instalan como la mayor fortaleza de esta competitividad ya que son el principal y más económico alimento para el rebaño lechero. Dentro de los costos de la producción de leche en el sur de Chile, la pradera participa con más del 30% de los costos totales, siendo por lo tanto el componente principal de estos costos. Existen alrededor de 2,8 millones de hectáreas de praderas ubicadas en la depresión intermedia desde la región del Bío Bío hasta Los Lagos (zona centro-sur y sur, entre los paralelos 36° y 42° latitud sur) en donde se encuentra el 75% de la masa bovina del país y se produce aproximadamente la recepción del 94% de la leche bovina nacional (INE, 2007; ODEPA, 2013). Alrededor del 60% de estas praderas son naturales de baja productividad, las restantes son mejoradas con un 28% de participación, y las sembradas con especies mejoradas genéticamente, alcanzan un 13% del total. La intensificación de los sistemas lecheros responde en parte a un aumento progresivo de la proporción de las praderas sembradas y al mejoramiento tecnológico de la fertilización y manejo de utilización de las praderas mejoradas y naturales, que en conjunto, permiten un mejoramiento sustantivo de la productividad animal por superficie. La superficie de praderas disponible, aún por mejorar, permite proyectar un crecimiento sostenido de la producción de leche competitiva.

El consumo nacional de lácteos se empina por los 150 L per cápita año de leche equivalente por habitante generándose excedentes de producción de leche para la exportación de commodities principalmente (ODEPA 2014). Este mercado de exportación ha ido en un creciente aumento desde la década de los 90, llegando a la fecha a cifras por sobre los 270 millones de USD anuales. Sin embargo, también han sido crecientes las importaciones alcanzando al equivalente de 410 millones (16%) de litros de leche el año 2013. En el concierto mundial, nuestro sector lácteo tiene una baja participación en la producción (0,04%) y en el comercio exterior la cifra se acerca al 0,03%. Dado que las tasas de crecimiento anual de la producción nacional son mayores a las tasas de aumento del consumo, se espera que la disponibilidad de leche para exportar sea creciente en el tiempo. Sin embargo, a pesar de que la demanda mundial está en franco crecimiento, y en especial la de China, que duplicará su consumo actual de 25 L de leche equivalente para el 2020, se hace necesario cada vez más agregarle un mayor valor a la materia prima a través de la búsqueda de atributos saludables de la leche y/o de procesamientos tecnológicos para ofrecer productos lácteos diferenciados a la población. Esto permitirá el aumento de consumo de lácteos a nivel nacional y generar también comodities diferenciados para el mercado global.

Lo anterior se apoya fuertemente en que durante los últimos 20 años han aumentado rápidamente los cambios de las dietas alimenticias y estilos de vida, resultantes de la industrialización, desarrollo socioeconómico y globalización de mercados, siendo esto particularmente importante en los países con economías emergentes. Sin embargo, a menudo este mejor nivel de vida ha sido acompañado de patrones culturales con dietas poco saludables y una actividad física insuficiente para mantener un equilibrio óptimo entre el balance energético y un peso vivo saludable. Lo anterior, da como resultado un incremento de la prevalencia de las enfermedades crónicas relacionadas con la dieta en todos los grupos socioeconómicos y que representan la principal causa de muerte y discapacidad a nivel mundial (WHO, 2003; WCRF/AICR, 2007). FAO (2010) ha publicado un reporte de una junta de expertos WHO/FAO, que contiene una completa revisión de los avances científicos sobre las grasas y ácidos grasos, que deben ser considerados como nutrientes clave por afectar, por una parte, al crecimiento y desarrollo temprano, y además, por estar asociados a enfermedades crónicas.

En el perfil de ácidos grasos de la leche de vaca y productos lácteos hay algunos que tienen una influencia favorable sobre la salud humana (Lock y Baumann, 2004; FAO, 2010). Entre ellos, el ácido linoleico conjugado (CLA) y sus isómeros son la principal fuente de CLA en las dietas del humano. El CLA predominante (90%) en la grasa de leche es el ácido ruménico (AR: ácido linoleico conjugado cis-9 trans-11) que se origina durante el proceso de biohidrogenación de los ácidos insaturados en el rumen y por síntesis endógena en la glándula mamaria (Lock y Bauman, 2004; Khanal y Olson, 2004; Kalac y Samková, 2010; Bauman y Lock, 2010). Este ácido graso (AR), presente en la grasa de rumiantes tiene varios atributos positivos para la salud humana destacándose algunas propiedades anticancerígenas, inmunoestimulantes y efectos antiaterogénicos, entre otros. (Ver las revisiones de Whigham et al, 2000;. Albers y Wielen, 2003; Haug et al, 2007; Bauman y Lock, 2010; FAO, 2010; Crumb, 2011; Dilzer y Park, 2012).

La leche también es una fuente de ácidos grasos n-3, que son reconocidos por prevenir la enfermedad cardiovascular, la diabetes tipo 2, la artritis reumatoide, el asma, enfermedades degenerativas asociadas a la edad, y en ocasiones, por una reducción del riesgo en algunos tipos de cáncer, entre otras propiedades beneficiosas (Ver las revisiones de Ruxton et al, 2004;. Hibbeln et al., 2006; DeFilippis y Sperling, 2006; Haug et al., 2007; FAO, 2010).

En la actualidad, está bien documentado que la dieta del animal afecta el contenido y la composición de la grasa láctea (Bauman y Griinari, 2003; Bauman et al, 2008). La leche de vacas a pastoreo contiene más ácidos grasos n-3 y ácido ruménico que aquella de animales alimentados en base a granos y concentrados (Kay et al, 2005; Gómez-Cortés et al, 2009). Esto se debería al alto contenido de ácido linolénico (n-3) en la composición de los ácidos grasos del pasto (Elgersma et al., 2003). Kelly et al. (1998) informaron que la leche de vacas de alta producción en pastoreo presenta el doble de concentración de AR en su materia grasa, en comparación con la grasa de la leche de vacas alimentadas con una dieta totalmente mezclada base ensilaje de maíz; hubo eso sí, un 19% menos de consumo en las vacas a pastoreo y cerca de un 30% menos de producción de leche.

En los últimos años, la demanda de productos más sanos en la población mundial y nacional ha ido en aumento (Schnettler et al, 2010; Realini et al, 2014). En un estudio reciente se ha demostrado que los consumidores están dispuestos a pagar un sobreprecio por los productos enriquecidos con ácidos grasos n-3 y/o CLA (Realini et al., 2014). Además, los consumidores a nivel nacional valoran positivamente los productos alimenticios que provienen de animales alimentados con pasto y criados al aire libre (Schnettler et al, 2008; Morales et al, 2013).

Al considerar la dinámica del crecimiento y potencial de la producción de leche en la zona sur, y en particular, a la predominancia de los sistemas pastoriles que permiten durante gran parte del año realizar una producción de leche natural, se podría añadir valor al aumentar los ácidos grasos saludables de la leche y productos lácteos (n-3 y AR o CLA), para generar así una mayor competitividad. Sin embargo, existe escasa información científica sobre la influencia de los diferentes sistemas de producción de leche en Chile en el perfil de ácidos grasos de la leche.

El objetivo de este estudio fue evaluar el perfil de los ácidos grasos de la leche producida en la Región de Los Ríos (Chile) bajo tres diferentes sistemas de producción lechera (pastoril, mixto y dieta TMR, ver más información en el capítulo 1).

La grasa de la leche es una mezcla compleja de lípidos que incluye principalmente triglicéridos, fosfolípidos y colesterol. Los triglicéridos están compuestos de ácidos grasos (AG) que se ensamblan durante la fase final de formación de gotas de grasa que se secretan a la leche, y pueden clasificarse de acuerdo a su estructura (tipo de enlace) y/o tamaño (largo de la cadena de átomo de carbono). Así, tenemos ácidos grasos saturados (AGS), monoinsaturados (AGMI) y poliinsaturados (AGPI), y de cadena corta (C2-C6), media (C8-C14) o larga (C16-C24; Figura 1). En los bovinos su biosíntesis ocurre a nivel ruminal pero también en la glándula mamaria (síntesis de novo), donde se expresan genes que codifican enzimas que permiten la elongación y esterificación de los AG, el ensamble de los triglicéridos y la formación y secreción de gotas de grasa finalmente son secretadas a la leche. Las principales enzimas que participan y regulan este proceso son: ACC (acetil-CoA carboxilasa) y FAS (ácido graso sintetasa) que participan en la elongación de la cadena de ácidos grasos; y SCD (estearoil-CoA desaturasa) y DGAT1 (diacilglicerol aciltransferasa 1) que participan en la desaturación de AG e incorporación en triglicéridos, respectivamente (Shingfield et al., 2010; Figura 2).

Figura 1. Estructura de los ácidos grasos saturados (AGS), monoinsaturados (AGMI), poliinsaturados (AGPI) y triglicéridos (TG).

Figura 2. Biosíntesis de ácidos grasos y secreción de gotas de grasa en células de glándula mamaria de bovino. ACC, acetil-CoA carboxilasa; AGPAT, 1-acilglicerol 3-fosfato aciltransferasa; CD36, cluster de diferenciación 36; CLD, gota de grasa citoplasmática; CM, quilomicrón; DGAT1, diacilglicerol aciltransferasa; FA, ácido graso; FABP, proteína ligante de ácidos grasos; FAS, ácido graso sintetasa; Glut-1, transportador de glucosa 1; GPAT, glicerol-3fosfato aciltransferasa; LPL, lipoproteína lipasa; MFG, glóbulo de grasa láctea; SCD, estearoil-CoA desaturasa; TAG, triglicérido; VLDL, lipoproteína de densidad muy baja. (Modificado de Shingfield et al., 2010).

Las proteínas de la leche son el sólido más abundante de la leche y le confieren atributos de alta calidad nutricional y valor comercial. En general se dividen en dos grandes grupos: caseínas y proteínas del suero (Requena et al., 2007; Figura 3), aunque se han reconocido más de 40 tipos de proteínas.

Las caseínas son las proteínas más abundantes de la leche llegando a constituir el 80% de las proteínas totales, y en su estructura poseen los ocho aminoácidos esenciales que el cuerpo humano no pude sintetizar. Son Secretadas por la glándula mamaria y desde el punto de vista nutricional su función está asociada a favorecer la digestión de la leche y aumentar la absorción de los aminoácidos. Las caseínas son hidrofóbicas (muy poco soluble en agua) y por tanto interactúan entre sí formando esferas microscópicas llamadas micelas, las cuales a su vez están compuestas de submicelas donde las caseínas se mantienen unidas a través del fosfato de calcio (Figura 4). Una vez que las micelas llegan al estómago y toman contacto con el medio ácido, precipitan y forman un coágulo que mantiene una secreción sostenida de aminoácidos, los cuales son absorbidos de manera más eficiente. Las caseínas se dividen en cuatro grupos: αS1, αS2, β y κ-caseína, las cuales tienen distintas variantes que se asocian con la producción y la calidad de la leche, y especialmente con las propiedades de elaboración de algunos subproductos como el queso (DiStasio y Mariani, 2000; Caroli et al., 2009).

Las proteínas séricas son principalmente β-lactoglobulina (BLG), α-lactoalbúmina (ALA), pero también son importantes las inmunoglobulinas (Ig) y lactoferrina (LF). Todas estas tienen diversas funciones fisiológicas, pudiendo entregar propiedades nutracéuticas y/o funcionales para la salud humana. Por ejemplo, LF tiene propiedades anti-microbianas y estimulantes del sistema inmune, siendo su principal función la protección de la glándula mamaria contra la infección por patógenos como E. coli y S. aureus (Lacasse et al., 2008). Por otro lado, algunas variantes de las proteínas séricas se han relacionado a producción y calidad de leche (sólidos totales), así como a la concentración de caseínas. Además, el procesamiento de estas proteínas confiere propiedades tecnológicas como la textura y formación de cuajo, características importantes para los derivados lácteos.

Figura 3. Principales tipos de proteínas de la leche: caseínas y séricas.

Figura 4. Estructura de micelas de caseínas en leche (Basado en el modelo propuesto por Walstra, 1999).

Albers R, and R Van der Wielen. 2003. Effects of cis-9, trans-11 and trans-10, cis-12 conjugated linoleic acid (CLA) isomers on immune function in healthy men. Eur J Clin Nutr 57: 595–603.

Bauman D E, and J M Griinari. 2003. Nutritional regulation of milk fat synthesis. Annu Rev Nutr 23: 203–227.

Bauman D E, J W Perfield, K J Harvatine, and L H Baumgard. 2008. Regulation of fat synthesis by conjugated linoleic acid: lactation and the ruminant model. J Nutr Sci 138(2): 403–409.

Bauman D.E. and Lock A.L. 2010. Milk fatty acid composition: challenges and opportunities related to human health. In: Wittwer et al. (Eds) Updates on Ruminant Production and Medicine. XXVI World Buiatrics Congress, Santiago Chile 2010: 278 – 289.

Caroli AM, Chessa S and Erhardt G. 2009. Invited review: Milk protein polymorphisms in cattle: Effect on animal breeding and human nutrition. J. Dairy Sci. 92: 5335-5352.

Crumb D J 2011. Conjugated Linoleic Acid ( CLA ) -An Overview. International Journal of Applied Research in Natural Products 4: 12–18.

DeFilippis A P, and L S Sperling. 2006. Understanding omega-3’s. Am Heart J 151(3): 564–570.

Di Stasio L, and Mariani P. 2000. The role of protein polymorphism in the genetic improvement of milk production. Zoot. Nutr. Anim. 26: 69-90.

Dilzer A, and Y Park. 2012. Implication of Conjugated Linoleic Acid (CLA) in Human Health. Crit Rev Food Sci Nutr 52: 488–513.

Elgersma A, G Ellen, H van der Horst, B G Muuse, H Boer, and S Tamminga. 2003. Comparison of the fatty acid composition of fresh and ensiled perennial ryegrass (Lolium perenne L.), affected by cultivar and regrowth interval. Anim Feed Sci Tech 108: 191–205.

FAO. 2010. Fats and fatty acids in human nutrition. Report of an expert consultation. FAO Food and Nutrition Paper 91, FAO. Rome (Disponible en: http://www.fao. org/docrep/013/i1953e/i1953e00.pdf

Gómez-Cortés P, P Frutos, A R Mantecón, M Juárez, M A de la Fuente, and G Hervás. 2009. Effect of supplementation of grazing dairy ewes with a cereal concéntrate on animal performance and milk fatty acid profile. J Dairy Sci 92(8): 3964–3972.

Haug A, Hostmark AT and Harstad OD. 2007. Bovine milk in human nutrition-a review. Lipids Health Dis. 6: 25-41.

Hibbeln J R, T L Blasbalg, J A Riggs, and W E Land. 2006. Healthy intakes of n-3 and n-6 fatty acids: estimations considering woldwide diversity. Am J Clin Nutr 83: 1483S–1493S.

INE. 2007. Instituto Nacional de Estadísticas VII Censo nacional Agropecuario y Forestal. Disponible en: http://www.ine.cl/canales/chile_estadistico/censos_agropecuarios/ censo_agropecuario_07_comunas.php

Kalac P, and E Samková. 2010. The effects of feeding various forages on fatty acid composition of bovine milk fat: A review. Czech J Anim Sci 55: 521–537.

Kay J K, J R Roche, E S Kolver, N a Thomson, and L H Baumgard. 2005. A comparison between feeding systems (pasture and TMR) and the effect of vitamin E supplementation on plasma and milk fatty acid profiles in dairy cows. J Dairy Res 72(3): 322–332.

Kelly M L, E S Kolver, D E Bauman, M E Van Amburgh, and L D Muller. 1998. Effect of intake of pasture on concentrations of conjugated linoleic acid in milk of lactating cows. J Dairy Sci 81(6): 1630–1636.

Khanal,R C and Olson K. C. 2004. Factors Affecting Conjugated Linoleic Acid (CLA) Content in Milk, Meat, and Egg: A Review. Pak J.Nut 3 (2): 82-98, 2004

Korhonen H and Pihlanto A. 2006. Bioactive peptides: production and functionality. Int Dairy J. 16: 945-60.

Lacasse P, Lauzon K, Diarra MS, Peticlere D. 2008. Utilization of lactoferrin to fight antibiotic-resistant mammary gland pathogens. J. Anim. Sci. 86 (Suppl 13) 66-71.

Lock A L, and D E Bauman. 2004. Modifying milk fat composition of dairy cows to enhance fatty acids beneficial to human health. Lipids 39(12): 1197–1206.

Morales R, A P S Aguiar, I Subiabre, and C E Realini. 2013. Beef acceptability and consumer expectations associated with production systems and marbling. Food Qual Prefer 29(2): 166–173.

ODEPA. 2014. Sector Lácteo. Estadísticas de comercio exterior. Disponible en: http://www. odepa.cl/boletin/sector-lacteo-estadisticas-de-comercio-exterior-mayo-2014

ODEPA. 2013. Boletín de la leche. Disponible en: http://www.odepa.cl/wp-content/ uploads/2014/01/boletinleche2013.pdf

Realini C E, Z Kallas, M Pérez-Juan, I Gómez, J L Olleta, M J Beriain, P Albertí, and C Sañudo. 2014. Relative importance of cues underlying Spanish consumers’ beefchoice and segmentation, and consumer liking of beef enriched with n-3 and CLA fatty acids. Food Qual Prefer 33: 74–85.

Requena FD, Agüera EI y Requena F. 2007. Genética de la caseína de la leche en el bovino Frisón. Rev. Elect. Vet. 8(1).

Ruxton, C H S, S C Reed, M J a Simpson, and K J Millington. 2004. The health benefits of omega-3 polyunsaturated fatty acids: a review of the evidence. J Hum Nutr Diet 17(5): 449–459.

Schnettler B, C Shene, M Rubilar, H. Miranda, J. Sepúlveda, and M. Denegri. 2010. Aceptación hacia yogurt con diferentes ingredientes funcionales en consumidores de supermercados del sur de Chile. Archivos Latinoamericanos de Nutrición 60(5): 380–390

Schnettler B, R Vidal M, R Silva F, L Vallejos C, and N Sepúlveda B 2008. Consumer Perception of Animal Welfare and Livestock Production in the Araucania Region , Chile. Chil J Agr Res 68(1): 80–93.

Shingfield KJ, Bernard L, Leroux C and Chilliard Y. 2010. Role of trans fatty acids in the nutritional regulation of mammary lipogenesis in ruminants. Animal. 4: 1140-66.

WCRF/AICR (World Cancer Research Fund/American Institute for Cancer Research). 2007. Food, Nutrition, Physical Activity, and the Prevention of Cancer: a Global Perspective. Washington DC. Disponible en: http://www.dietandcancerreport. org/cancer_resource_center/downloads/Second_Expert_Report_full.pdf

Whigham L D, M E Cook, and R L Atkinson. 2000. Conjugated linoleic acid: implications for human health. Pharmacological Research 42(6): 503–510.

WHO. 2003. Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases. Report of a Joint

WHO/FAO Expert Consultation, WHO Technical Report Series 916, WHO, Geneva. Disponible en: http://whqlibdoc.who.int/trs/WHO_TRS_916.pdf.