Importancia de la lipólisis durante la maduración del queso

Publicado el: 22/4/2019
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Introducción

El sabor es la propiedad de los quesos que determina su identidad, calidad y aceptabilidad. Su naturaleza es muy compleja por cuanto depende del balance entre numerosos componentes del sabor y aroma.

La maduración del queso constituye una larga serie de reacciones primarias enzimáticas, a través de diferentes vías metabólicas, como son la glucólisis, lipólisis y proteólisis, a través de las cuales se transforma en queso los componentes de la leche fresca, concentrada y preservada.

La lipólisis es un importante evento bioquímico que ocurre durante el proceso de maduración de los quesos, puesto que los ácidos grasos liberados durante este proceso juegan un papel importante en el sabor de muchos quesos. Los ácidos grasos libres se producen por la hidrólisis de los triglicéridos de la grasa por las lipasas nativas de la leche, las lipasas microbianas y las lipasas de las células somáticas. También se liberan durante el metabolismo de los carbohidratos y aminoácidos por las bacterias.

Los ácidos grasos de bajo peso molecular son consecuencia de la fermentación bacteriana, mientras que los ácidos grasos restantes son el resultado de la acción de la lipasa.  Los ácidos grasos liberados durante este proceso juegan un papel importante en el sabor de muchos quesos, sin embargo, la lipasa propia de la leche y las enzimas lipolíticas de la microflora contribuyen a la lipólisis en los quesos, pero esta actividad enzimática se ve disminuida debido a los procesos de pasteurización.

 

Justificación

La lipólisis es un fenómeno poco destacado en la mayoría de quesos producidos en nuestro país, debido a nuestra cultura de consumo preferente de quesos frescos. Sin embargo, cabe destacar que muchas producciones a pequeña y mediana escala han ampliado su oferta de productos arriesgándose a la manufactura de quesos de maduración corta como Chihuahua, Manchego, Gorda y Port Salut, o maduración larga como en el caso de los quesos Añejo y Cotija. Estos quesos se caracterizan por su sabor y aroma típico, lo cual es muy apreciado por los consumidores, y que debido a que son resultado de la actividad metabólica de la microflora nativa presente, muchos de estos productos son elaborados a partir de leche cruda,

Desafortunadamente, como se ya se ha citado en artículos anteriores, esta práctica artesanal viola la NOM-243-SSA1-2010, que establece que el queso, deber ser elaborado a partir de leche pasteurizada, o en su caso de que la leche utilizada no sea pasteurizada, debe tenerse implementado para un sistema HACCP para su proceso, conforme a lo establecido en el Apéndice A de la NOM-251-SSA1-2009.

Además del problema sanitario por la gran variedad de microorganismos presentes en la leche cruda, el proceso de manufactura del queso no es uniforme y varía con la localidad y tradición. Una modificación en la microflora inicial que reduce microorganismos y elimina patógenos, se logra con la pasteurización, misma que hace posible una producción de calidad uniforme; pero trae consigo un sabor insípido en el queso.

Por lo que el objetivo del presente artículo es reconocer la importancia del proceso lipolítico en los quesos durante su maduración, analizando la información proporcionada en algunos trabajos experimentales publicados, para concientizar acerca del desarrollo de la tecnología adecuada que permita la elaboración de los quesos dentro de normas sanitarias aceptables.

¿Por qué es importante la lipólisis?

La grasa láctea es esencial para el desarrollo de un sabor adecuado en el queso durante su maduración.

El queso Cheddar y otros normalmente elaborados a partir de leche entera no desarrollan un sabor adecuado cuando son elaborados a partir de leche descremada o leche en la cual la grasa ha sido reemplazada por otros lípidos; por lo que el desarrollo de un sabor satisfactorio es uno de los principales problemas encontrados en la manufactura de las variedades de quesos denominadas como “reducidas en grasa”.

Como en todos los alimentos ricos en grasas, los lípidos presentes en el queso, pueden sufrir una degradación oxidativa o hidrolítica. Debido al potencial negativo de óxido -reducción en quesos, la oxidación de lípidos es probablemente limitada; pero la extensión a la cual ocurre y su contribución a la mejora o no, del sabor del queso no ha recibido la atención necesaria durante su proceso de elaboración en la industria quesera de nuestro país. La hidrólisis enzimática de los triglicéridos en la cual se liberan ácidos grasos y glicerol, mono- o di-gliceroles (lipólisis) es, sin embargo, esencial en el desarrollo en muchas variedades de quesos. Los ácidos grasos libres, no sólo se producen debido a la acción de las lipasas, sino que también se liberan durante el metabolismo de los carbohidratos y aminoácidos por las bacterias.

La grasa de la leche está recubierta por una membrana que normalmente protege al glóbulo graso de la lipasa en la leche cruda. La lipasa es relativamente inestable y puede ser inactivada por la sal, ácido, luz, oxidación y calor. La membrana del glóbulo graso puede deteriorarse por agitación mecánica, ataque enzimático y otros factores exponiendo los lípidos a las lipasas.

Los ácidos grasos de bajo peso molecular son consecuencia de la fermentación bacteriana, mientras que los ácidos grasos restantes son el resultado de la acción de la lipasa. Se ha demostrado que los ácidos grasos libres deben estar presentes dentro de un rango específico y a un nivel óptimo de concentración para un sabor deseable. Cantidades excesivas de ácidos grasos libres se asocian con rancidez hidrolítica y causan sabores desagradables. Entre los factores que influyen en la liberación de los ácidos grasos libres se deben destacar las condiciones físico-químicas del queso, en especial el pH, la acidez, los cloruros y las proteínas, las condiciones bacteriológicas, el tratamiento previo (pasteurización) y las temperaturas de mantenimiento.

La grasa láctea contiene altas concentraciones de ácidos grasos cortos y de cadenas intermedias que, cuando son liberados, contribuyen directamente al sabor del queso. Las proporciones de C6 : 0 a C18 : 3 de los ácidos grasos en el queso Cheddar parecen ser similares a las de la grasa en leche, pero el ácido butírico libre (C4 : 0) se presenta en el queso con una mayor concentración en relación a la primera, sugiriendo que el butirato es liberado selectivamente por las lipasas presentes en Cheddar o que es sintetizado por la microflora del queso. La especificidad de la lipasa también tiene influencia en el sabor durante la maduración del queso, puesto que los ácidos grasos de cadena corta (los cuales tiene un mayor impacto en el sabor) generalmente se encuentran en la posición sn -3 de los triglicéridos.

Tanto la calidad de la leche como el proceso de fabricación y la etapa de maduración influyen en la calidad final del queso.

Sistema lipasa/esterasa

Las lipasas en los quesos son originadas de 6 fuentes distintas: la leche, el coagulante, el cultivo iniciador, el cultivo iniciador adjunto, la microflora no iniciadora y en caso de ser utilizadas, de lipasas exógenas. En la manufactura industrializada del queso el origen de las lipasas, en variedades caracterizadas por una lipólisis extensa, es usualmente a partir del coagulante (cuajo) y del cultivo iniciador adjunto  (mohos).

En la leche existe una lipasa propia (lipoproteinasa, LPL), aunada a un número de esterasas.

Esta enzima es relativamente inespecífica y libera ácidos grasos de las posiciones sn-1 y sn-3 de mono-, di o triglicéridos y de la posición sn-1 de fosfolípidos. La mayoría (>80%) de LPL en leche bovina está asociada con las micelas caseínicas, por lo que es incorporada a la formación reticular de la cuajada. La LPL es más importante en los quesos elaborados con leche cruda, debido a que su actividad es reducida con la pasteurización.

El cuajo líquido comercial utilizado en la producción actual de la mayoría de las variedades de queso es libre de la actividad lipolítica, pero algunas pastas de cuajo sean artesanales o comerciales, utilizadas para coagular la leche en ciertas variedades de queso contienen esterasa pregástrica (PGE), la cual es responsable de una lipólisis extensa en estos quesos. La PGE es secretada por las glándulas que se encuentran en la base de la lengua y mezclada junto con el alimento en el abomaso. La pasta de cuajo es preparada a partir del abomaso parcialmente desecado y pulverizado. Esta pasta es añadida a la leche como mezcla (en agua o leche). La PGE tiene una glicoproteína, la cual es altamente específica para ácidos grasos de cadena corta en la posición sn-3.

El tipo y la magnitud de la degradación de la grasa dependen de los microorganismos que participan en la maduración. En la mayoría de los quesos se trata de que sea lo más reducida posible, con excepciones tales como el Roquefort y el Gorgonzola. La lipólisis se estimula homogeneizando la leche y agregando microorganismos específicos, que juegan un papel preponderante en la producción de compuesto volátiles, tales como ácidos grasos libres (AGL) de bajo peso molecular y otros que son precursores de sustancias como metil cetonas, lactonas y ésteres, responsables del aroma y del sabor (“flavor”) de algunos quesos.

Principales derivados aromáticos

Las metil cetonas están presentes en la mayoría de los quesos duros, siendo parte de los principales componentes del aroma. Para algunas metilcetonas (ej. 2 nonanona) se describen aromas frutales o florales en los quesos elaborados de manera industrial.

Las lactonas son compuestos cíclicos formados por la esterificación intramolecular de ácidos grasos hidroxi. Las lactonas principales en queso son las g y d lactonas, las cuales poseen 5 y 6 anillos, respectivamente, son estables y de sabor fuerte y pueden ser formadas a partir de g y d  ácidos grasos hidroxi, su formación es espontánea una vez que el ácido graso es liberado durante la lipólisis. Las lactonas son componentes relevantes en el sabor de algunos quesos y parecen estar relacionadas a la utilización de leche pasteurizada.

Los esteres presentan diferentes olores frutales, y la presencia de muchos esteres diferentes en los quesos es probablemente la fuente de un aroma suave y agradable.

 

Influencia de los microorganismos

Como ya se mencionó en párrafos anteriores, las lipasas presentes en la leche son, con respecto a el contenido y composición de los AGL de los quesos, poco específicas y pueden hidrolizar a los triacilgliceroles (TAG) en función de sus pesos moleculares, con una liberación preferencial de los ácidos grasos presentes en las posiciones externas de la cadena del glicerol. En los quesos también puede haber lipasas específicas respecto a la naturaleza del ácido graso. Por ejemplo, en los quesos Camembert, la lipasa del Geotricum candidum libera preferentemente ácido oleico y otros ácidos grasos de 18 carbonos insaturados. Sin embargo, el Penicillium camemberti produce gran cantidad de una lipasa extracelular que es muy activa sobre los TAG de bajo peso molecular.

Los quesos de maduración bacteriana larga presentan gran lipólisis (como el Parmesano, queso de sabor ácido). Esto se manifiesta por un alto contenido de AGL (entre 10,000 y 27,000 mg/Kg); su composición es diferente a la de la grasa de leche, evidenciando así una hidrólisis de los ácidos grasos de cadena larga. Los quesos con un contenido bajo de AGL, (1,000 a 2,500 mg/kg) son los de corta maduración, del orden de algunas semanas; su perfil de ácidos grasos libres es similar al de la grasa de leche. Se trata de quesos blandos, en algunos casos con ojos y grasosos (Fontina) o firmes y suaves como el Cuartirolo y el Port Salut (con menos contenido graso).

Los quesos de fermentación con moho blanco presentan una lipólisis media (generalmente mayor de 3,000 mg/kg) con un aumento de los AGL de cadena corta. Se trata de quesos como el Brie y el Camembert de pasta blanda –cremosos y de fuerte sabor- y como el Münster con corteza lavada y olor fuerte. El Camembert presenta microflora en su superficie y por lo tanto, una mayor lipólisis en ésta que en el interior (del orden de 5,000 mg/kg en el exterior y de 1,000 mg/kg en la masa)

Los quesos con fermentación por mohos azules, como el Roquefort, presentan una larga maduración, con vetas azules y sabor picante; su lipólisis es muy importante (más de 25,000 mg/kg), tanto en la superficie como en el interior, debido a la inoculación de esporas de Penicillium en toda su masa.

A pesar de numerosos estudios, el sistema lipasa/esterasa de cultivos iniciadores, ha recibido mucho menos atención que su sistema proteolítico. Los Lactococcus sp. son débilmente lipolíticos, pero pueden ser responsables en la liberación de altos niveles de ácidos grasos cuando se presentan en un elevado conteo celular o en periodos de maduración prolongados. Los lactobacilos homofermentativos obligados usados como iniciadores (Lb. helveticus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus y Lb. delbrueckii subsp. lactis) también producen esterasas. Los lactobacilos heterofermentativos facultativos (Lb. casei, Lb. paracasei y Lb. plantarum), los cuales son dominantes dentro de las bacterias lácticas no iniciadoras en muchas variedades de quesos, son débilmente lipolíticos. Micrococcus y Pediococcus, también presentan un efecto lipolítico débil. Bacterias psicrotróficas (ej. Pseudomonas sp.) producen lipasas termoestables, las cuales son absorbidas en los glóbulos grasos de la leche y sobreviven a la pasteurización.

Propionibacterium sp. posee una lipasa, la cual, contribuye a una lipólisis disminuida en quesos tipo Suizo. Aunque la lipólisis es relativamente extensa en quesos grasos madurados con manchas, relativamente poca atención ha sido destinada al sistema lipasa/ esterasa de corinebacterias, levaduras y mohos, los cuales forman dichas manchas.  Se ha reportado que Br. linens posee lipasas y esterasas intracelulares. Penicillium sp. produce potentes lipasas extracelulares, las  cuales son básicamente las responsables de la extensa lipólisis en quesos madurados con mohos. P. camemberti  secreta una lipasa que es óptimamente activa a un pH 9.0 y a una temperatura de 35 °C, mientras que P. roqueforti  secreta 2 lipasas con diferente especificidad de sustrato y que son óptimamente activas a un pH  6.0 y 6.5, e incluso valores más alcalinos (7.5–9.5), respectivamente.

Con respecto a quesos mexicanos, desafortunadamente no se cuenta con suficiente información, sin embargo García Saturnino y colaboradoras (2011),  reportan que en el caso del queso Cotija, la microbiota lipolítica predominante pertenece al grupo de las  levaduras como lo es Yarrowia lipolítica, que a pesar de estar presente en menor cantidad con respecto a las bacterias, posee una actividad lipolítica mayor. En cuanto a éstas últimas son los géneros Bacillus, Staphylococcus y Lactococcus lactis los que conforman la población lipolítica bacteriana.

Efecto de la pasteurización

La pasteurización elimina bacterias patógenas, coliformes  y psicrotrófas, y reduce el número de lactobacilos mesofílicos y aunque este tratamiento en la leche incrementa la seguridad microbiológica de los quesos, la microflora natural y las enzimas lácteas son eliminadas o alteradas durante el proceso.

Un tratamiento a 78 °C por 10 segundos es requerido para la completa inactivación de las lipasas lácteas. Chavarri et al. (1998) encontraron que entre 73 – 95% de las lipasas lácteas son inactivadas durante la pasteurización. Las bacterias ácido lácticas poseen enzimas lipolíticas débiles, pero han demostrado ser activas en el queso. Sin embargo, se ha demostrado que estas lipasas son intracelulares y son liberadas después de la lisis celular de estos organismos. Además, las lipasas bacterianas son más activas sobre triglicéridos parcialmente hidrolizados por otras lipasas.

Consecuentemente, los sabores encontrados en quesos elaborados con leche cruda y pasteurizada difieren significativamente, siendo más ricos y fuertes en los quesos elaborados a partir de leche cruda. Estas diferencias han sido atribuidas a la actividad de la microflora propia de la leche.

Gómez Ruiz y colaboradores (2002), señalan que en su estudio, los AGL se comportaron de manera diferente durante el período de maduración en quesos elaborados de forma artesanal e industrial. Los AGL del queso elaborado de manera artesanal aumentaron sobre el curso entero de la maduración; por otra parte, en los quesos elaborados de manera industrial, los niveles máximos de AGL fueron logrados después de cuatro meses de maduración, declinando posteriormente. Al final de la maduración, los valores de AGL eran mucho más altos en las muestras del queso del artesanal que en las muestras del queso industrial. Todas las cetonas, los ésteres y los alcoholes siguieron tendencias similares. La sensación acre detectada en los quesos artesanales podría también ser asociada al alto contenido de AGL, mientras que el ácido butírico y los ácidos de cadena media de los AGL (hexanoico, octanoico y decanal) podrían ser responsables de las percepciones rancias. Ni las notas acres ni rancias fueron percibidas en los quesos industriales, probablemente debido a su contenido más bajo de AGL y quizás el efecto de otros componentes.

Por otro lado, Tulay y Meral (2006), señalan  que las cantidades de ácidos grasos liberados en quesos fueron afectados por los métodos de producción analizados (industrial y tradicional), pero no durante la maduración.  Los niveles de AGL fueron más altos en el queso elaborado de forma tradicional en comparación con el queso elaborado de manera industrial. Sin embargo, en este estudio, no hubo incrementos significantes en los niveles de AGL en el queso elaborado de la manera tradicional, durante la maduración. Esto lo explican al suponer que las lipasas de la leche, más que las lipasas bacterianas, fueron posiblemente el principal agente durante la lipólisis en quesos elaborados de la forma tradicional. Mientras que en el queso elaborado de la manera industrial, el cultivo iniciador y las bacterias no iniciadoras si presentaron esta actividad lipolítica durante el tiempo de maduración. También señalan, que los elevados niveles de sal en quesos elaborados tradicionalmente, pudieron haber reducido la actividad de las lipasas (tanto láctea como bacteriana), durante la maduración.

Morgan (2001), en quesos de leche  de cabra y Chavarri (2000), en quesos de leche de oveja, respectivamente, observaron otros factores, además de la pasteurización y el tiempo de maduración,  involucrados en el grado de lipólisis de los quesos, como fueron las variaciones estacionales (periodo de lactancia) y factores fisiológicos vinculados a las condiciones de producción.

 

Discusión

En México, a pesar de cierta tradición en el consumo de leche y queso, los quesos de tipo madurado no son en realidad populares. Las causas principales de ello son la insuficiencia en producción y el bajo poder de compra de la población.

Aunado a lo anterior, hay que considerar que, actualmente, ante el bombardeo publicitario favoreciendo el consumo de productos “light” o “bajos en grasa”, como promotores del cuidado nutricional hacia una buena salud, por lo que la mayoría de las plantas procesadoras de leche han tenido que eliminar o disminuir la grasa saturada en sus productos; y debido al miedo de caer dentro de las estadísticas de población que padecen las denominadas “epidemias del siglo XXI” (hipertensión arterial, obesidad, diabetes, etc.), las personas han optado por eliminar de su dieta básica productos considerados de riesgo, debido a su contenido de grasa, entre éstos, algunos derivados lácteos como los quesos.

Desafortunadamente, otro problema con respecto al consumo de este producto, es su tipo de manufactura.

A nivel nacional, aunque la producción quesera está en manos de grandes consorcios, existen estadísticas que reportan un alto consumo de quesos son adquiridos en el mercado informal y elaborados de forma “tradicional”, es decir, no cumpliendo en muchas ocasiones, con los estándares mínimos de higiene y calidad.

Los quesos elaborados “artesanalmente”, generalmente no cuentan con un proceso previo de pasteurización de la leche, lo que conlleva el riesgo de numerosas ETA (enfermedades transmitidas por alimentos), principalmente de etiología bacteriana como: listeriosis, brucelosis, tuberculosis, colibacilosis, etc.

Lo anterior plantea una disyuntiva, ya que en lo referido en los artículos citados, uno de los factores que determina la calidad organoléptica de los quesos es su sabor, el cual es proporcionado por varios procesos químicos durante su maduración, entre éstos la lipólisis, la cual se lleva de una forma más favorecedora en los quesos elaborados a partir de la leche cruda.

Varios autores señalan que, en la mayoría de los casos, los cambios causados por la pasteurización de la leche, afectan significativamente la composición total de los quesos, que aunque no inmediatamente después de su elaboración, si durante el madurado.

Por lo tanto, pareciera ser que la calidad sensorial y la calidad sanitaria, se encontraran reñidas en la producción de quesos.

A pesar de numerosos estudios acerca de la maduración de los quesos, la lipólisis es el proceso que menos atención ha recibido, lo cual es de extrañarse, debido a que como ya se sabe es uno de los más afectados por lo tratamiento térmicos de la leche.

La calidad sensorial de los quesos puede ser sostenida, a pesar de la pasteurización, si son aplicados los conocimientos obtenidos a través de investigaciones realizadas.

Para la maduración de los quesos se disponen de múltiples técnicas, por lo que el proceso lipolítico puede ser controlado de diversas formas, según la necesidades del producto. Como se ha observado en la literatura citada, los autores nos refieren desde la forma de “elaboración” y obtención de la materia prima (raza, dieta, estado de la lactancia y medio ambiente), hasta el tipo de cuajo y cultivos iniciadores utilizados, la adición de lipasas, mohos, bacterias, aceites, así como las condicionantes durante el proceso de maduración como son: temperatura, humedad relativa ambiental, tiempo, etc.

Hay que tener en cuenta, que mediante la maduración, los quesos adquieren su sabor típico y total calidad organoléptica, por lo que las condiciones de maduración deben mantenerse estrictamente, ya que si se desvían, se producen mermas en la calidad del producto.

Desafortunadamente, para poder hacer uso de estas técnicas y mantener dichas condiciones, es preciso, llevar a cabo más investigaciones para caracterizar el sistema enzimático de los quesos tradicionales en nuestro país, así como cierta inversión durante su manufactura, lo que para pequeños productores, en muchas ocasiones es difícil de realizar.

 

Conclusiones

De acuerdo con lo anteriormente citado, se puede establecer que el perfil de los ácidos grasos libres y su cantidad es un buen método para establecer características propias de los diferentes tipos de queso y detectar posibles defectos de su fabricación o de su maduración. Con esta información se puede, por ejemplo, investigar las causas de las variaciones de las propiedades sensoriales de distintas fabricaciones de un mismo tipo de queso.

Además de su impacto directo en sabor del queso, los AGL también actúan como moléculas precursoras para una serie de reacciones catabólicas que conducen a la producción de otros compuestos de sabor.

El proceso lipolítico se observa reducido al someterse la leche al tratamiento de la pasteurización,  por lo que es el principal motivo de resistencia a esta práctica en nuestro país, pues demerita el efecto sobre el sabor y textura del queso obtenido; sin embargo, el uso de leche cruda, causa alta variabilidad en la calidad del producto final debido a diferencias en la microflora de la leche. La falta de uniformidad, limita la aceptabilidad y la distribución en los mercados.

En México los quesos obtenidos de forma industrial no perfilan las características sensoriales buscadas por los consumidores, pues no igualan el sabor típico de los “quesos artesanales”. Estos sabores y aromas, son el resultado de la actividad metabólica de la microflora nativa presente. El desarrollo de nuevas técnicas para la elaboración de productos lácteos, que tradicionalmente se realizan a partir de leche cruda, representa un reto para la comunidad científica, ya que el lograr que un cultivo asemeje las características sensoriales, tan buscadas, en los productos artesanales, no es tarea fácil.

La tecnificación del proceso artesanal del queso es una necesidad expresa por los productores artesanales de queso, quienes requieren de la estandarización del proceso para mejorar la calidad, inocuidad y rendimiento de su producto, características necesarias para poder incursionar en el mercado de exportación.

Actualmente, se están realizando investigaciones sobre la selección de cultivos iniciadores, la utilización de lipasas fúngicas, la prolongación del tiempo de madurado, la interestificación y las altas presiones como alternativas para incrementar la lipólisis en quesos y con ello permitir la obtención de un mejor sabor.

Referencias bibliográficas

 
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