RESUMEN
La leche es un líquido que mantiene en suspensión glóbulos de grasa y proteínas; esta constituido por lactosa, sales minerales y algunos otros elementos. La leche contiene todas las vitaminas como las vitaminas liposolubles (A, D, E, K); las hidrosolubles (B, C). Algunas de las enzimas mas importantes en la leche son: Lipasa, Peroxidasa, Catalasa y Fosfatasa.

La pasteurización pretende destruir los microorganismos patógenos no esporulados y la inactivacion de enzimas. La intensidad de calentamiento esta determinada por el tiempo de calentamiento (t′) y la temperatura (T), los efectos de una determinada combinación de t′ y T son diferentes según la reacción considerada.
Los procesos que se aplican mas frecuentemente, son: Precalentamiento, Termizacion, Esterilización, Pasteurización lenta y Pasteurización rapida.

Los cambios producidos por el calor en la leche pueden ser reversibles o irreversibles. Entre las modificaciones reversibles se encuentran el equilibrio de mutarrotacion de la lactosa y los equilibrios iónicos, incluyendo el pH y entre las modificaciones irreversibles se encuentran la formación de crema en la superficie de la leche cuando se deja en reposo; la reacción de caramelización y a la de Maillard; el sabor a cocido y desnaturalización de las proteínas del lactosuero; reactivación de algunas enzimas; perdidas de vitaminas.

Los indicadores de la intensidad de calentamiento y la evaluación del deterioro originado en la leche durante el proceso y almacenamiento son la determinación de: lactulosa, furosina, relación lactulosa/furosina, β-lactoglobulinasin desnaturalizar, fosfatasa alcalina y lactoperoxidasa.

La alteración mas frecuente de la leche pasteurizada se produce por el crecimiento de microorganismos y depende de: La temperatura de conservación, el grado de recontaminación. Si la leche pasteurizada se recontamina, el proceso de alteración es mas rapido y de distintas naturaleza.

En la última parte, se hace mención de las conclusiones obtenidas después de la culminación del presente trabajo monografico.

INTRODUCCION

El mejor alimento de los seres humanos es la leche materna. La leche de vaca es un excelente sucedaneo de la leche materna y es esencial para los niños, los enfermos, los ancianos, las madres gestantes y los adultos, por sus nutrientes imprescindibles para la salud.
Sin embargo la leche es un medio muy adecuado para el crecimiento de una gran variedad de microorganismos patógenos no esporulados como Bacterias, Virus y Protozoarios, algunos provenientes del mamífero productor y otros debidos a la contaminación durante la manipulación de la leche cruda. Por ello, este alimento no es apto para el consumo humano, sin un tratamiento previo de higienización y pasteurización adecuada.
El término “pasteurización” conmemora a Louis Pasteur, quien a mediados del siglo XIX realizo estudios sobre los fundamentos de los efectos letales del calor sobre los microorganismos y el uso del tratamiento térmico como técnica de conservación. La pasteurización de la leche es un tipo especial de tratamiento térmico que se puede definir como “cualquier tratamiento térmico de la leche que asegura la destrucción delbacilo de la tuberculosis sin afectar de manera importante a las propiedades físicas y químicas”.
La intensidad de calentamiento durante la pasteurización es la destrucción de los microorganismos y la inactivación de las enzimas o conseguir algunas otras modificaciones, especialmente de tipo químico. Los efectos dependen de la intensidad del calentamiento, es decir, de la combinación temperatura-tiempo de tratamiento térmico.
El tratamiento térmico también puede ocasionar cambios indeseables en la leche, aunque una modificación sea deseable o no, suele depender del producto en cuestión y del uso al que se va destinar. Algunos efectos de este tipo son, por ejemplo, el pardeamiento enzimatico, el desarrollo a cocido, las pérdidas de valor nutritivo, la inactivación de inhibidores del crecimiento microbiano y la disminución de la coagulabilidad. Como el calor puede provocar tantas alteraciones, es necesario optimizar con la maxima precisión el tratamiento térmico a aplicar.
Así mismo para la evaluación de la intensidad de calentamiento de los procesos térmicos, son determinadas por una serie de índices de calentamiento que permitan conocer el tratamiento térmico y diferenciar leches procesadas térmicamente. Los índices de calentamiento propuesto por la Federación Internacional Lechería (FIL), la Unión Europea (UE) son, Lactulosa, β-lactoglobulina, fosfatasa alcalina y lactoperoxidasa, para poder diferenciar leches pasteurizadas de altamente pasteurizadas y leches esterilizadas en botella.

De manera clara, sencilla y completa esta monografía, describe la “Intensidad de Calentamiento en elProcesamiento de Leche Pasteurizada” con el objetivo de dar a Conocer los principales tratamientos térmicos aplicados para la destrucción de microorganismos patógenos no esporulados y entender los cambios producidos por la intensidad de calentamiento de la leche pasteurizada durante el proceso y su vida útil.
En la presente monografía esta divida por tres capítulos, en la primera parte se trata sobre las composición, características y propiedades de la leche así mismo los tipos de productos lacteos, a continuación sigue con la pasteurización de la leche donde se explicaran la intensidad de calentamiento que tienen a lugar, las ventajas y desventajas de la pasteurización (HTST) y la pasteurización (LTLT), así mismo se expondra el procesamiento de la leche pasteurizada.
Finalmente, se dara a entender los cambios producidos por la intensidad de calentamiento, donde se expondra los cambios fisicoquímico, se evaluara la intensidad de calentamiento y su capacidad de conservación de la leche pasteurizada.

I.- DESCRIPCION DE LA MATERIA PRIMA.

1.1 LECHE.
(NTP 202.001.2003), Informa que es el producto integro de la secreción mamaria normal sin adición ni sustracción alguna y que ha sido obtenida mediante el ordeño.

Santos, (1987) reporta la leche cruda entera es el producto integro no alterado ni adulterado del ordeño higiénico, regular y completo de vacas sanas y bien alimentadas, sin calostro y exento de color, olor, sabor y consistencia anormales y que no ha sido sometido a procesamiento o tratamiento alguno.
La leche es un líquido quemantiene en suspensión glóbulos de grasa y proteínas; es analogo al plasma sanguíneo y esta constituido por lactosa, sales minerales y algunos otros elementos.

1.2 COMPOSICION DE LA LECHE.
Días Montes y Duran (2006), Indica lo siguiente, que debido al alto contenido de agua la leche se utiliza como fuente de esta para algunos alimentos como pasteles, panes y sopas de crema, la leche es menos dulce de lo que se espera, su contenido de azúcar es aproximadamente el 5% ya que la lactosa tiene un bajo valor edulcorante. Es ademas, una buena fuente de proteína de alta calidad, la vaca convierte la proteína de la pastura en proteína alimenticia con una eficiencia del 31% que en la conversión es la mas alta para cualquier proteína animal.

El contenido de grasa de la leche esta entre 3.0 y 3.8% y el contenido mínimo es de 3.25%, ciertas raza (Jersey y Guernsey) secretan la leche con un contenido de grasas cercano al 5%; los glicéridos de la grasa de la leche difieren de otros de origen animal que contienen acidos grasos de cadena corta (C4- C10) saturados que dan lugar a ciertos sabores en productos como el queso y a sabores desagradables en la mantequilla rancia o en la leche entera seca, el color de la grasa depende de los carotenoides del forraje; La leche contiene muy poco hierro, es una buena fuente de fosforo y excelente en calcio.

La vitamina A se encuentra en la grasa de la leche y también un poco de tiamina (derivada de las bacterias presentes en el rumen), es rica en niacina y excelente en riboflavina; esta última da fluorescencia verdosa al suero, la cual es determina por laalimentación de la vaca y por el flujo de la leche. La riboflavina en la leche se destruye con facilidad si se expone a la luz solar, el contenido de acido ascórbico varía según la alimentación de la vaca y los procedimientos utilizados para preparar las diferentes formas de la leche en el mercado.

La leche presenta gran variación en su composición, los factores que la afectan directamente son la especie, la raza, la alimentación, la época de año o la estación, el estado sanitario y fisiológico, la edad, la eficiencia del ordeño, el intervalo entre ordeño, el periodo de lactación y la individualidad del animal, las variaciones o solo se presentan en la composición sino en la cantidad producida.

1.2.1 SUSTANCIAS NITROGENADAS.
Días et al. (2006). Señala, en la leche se puede reconocer numerosos compuestos nitrogenados, de estos, las proteínas son las que mas influyen en la coagulación de la leche y son el principal constituyente de los quesos, tiene gran valor biológico nutricional por ser sustancias complejas de alto peso molecular; constituido por cadenas simples de aminoacidos o también moléculas conjugadas de bajo peso molecular de naturaleza no aminoacida.

Las proteínas estan dispersas en forma de suspensión coloidal y cuando intervienen, precipitan variaciones de las propiedades físico químicas del sistema, la estabilidad de esta proteína esta ligada a la carga eléctrica de la molécula y a la propiedad molecular de permanecer adheridas al solvente que las circunda, son mediante resistencias a su degradación por calor; se puede transformar enzimaticamente sin que pierdansu valor nutricional.

1.2.2 CASEINA.
Revilla, (1974). Indica, esta sustancia, representa cerca del 80% de las proteínas de la leche (26g/ Lt.), es una heteroproteina con formas α, β y γ con características acidas, constituidas por aminoacidos, carbohidratos y acidos fosfórico, es sintetizada por la glandula mamaria y se encuentra en la leche combinada con calcio y fosfatos en agregados moleculares llamados micelas. El fosfacaseinato de calcio es el constituyente de la micela caseína, en medio acido, las micelas pierden, por neutralización la carga de la que estan dotadas y se insolubilizan cerca del punto isoeléctrico (pH 4.6).

1.2.2.1 α-lactoalbumina y β-lactoglobulina.
Son solubles, constituyen las proteínas del suero. Las lactoglobulina, también se llaman inmunoglobulinas, porque a ellas se atribuyen las propiedades inmunológicas y son parte de los anticuerpos. Estas seroproteinas son ricas en aminoacidos azufrados y pueden coagularse con el calor, propiedad aprovechada en la elaboración de requesón del suero; en un litro de leche hay 1.72 gramos de α–lactoalbumina y 5.58 gramos de β-lactoglobulina.

1.2.3 LIPIDOS.
Días et al. (2006). Reporta que los lípidos de la leche se pueden agrupar en sustancias saponificables o insaponificables, entre las primeras mencionadas, los principales son los triglicéridos y los fosfolípidos, la materia insaponificables contiene las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) y carotenoides responsables del color.

Los triglicéridos de acidos grasos constituyen cerca del 97% del total de la materia grasa;contiene mas de 60 acido grasos que en combinación con el glicerol, constituyen su formación.
El acido graso mas abundante es el oleico, que junto con el linoleico y los acidos grasos de cadena mas corta, butírico y caproico, son los responsables del punto de fusión relativamente bajo de la grasa de la leche; los insaturados son los causantes del sabor rancio en la mantequilla, por la afinidad del doble enlace con el oxígeno, los factores que estimulan la oxidación de la grasa son la radiación ultravioleta, los iones de cobre y hierro, la acidez y la cantidad de oxigeno presente.

Los esteres de glicerol y acidos grasos por hidrolisis originan glicerol y acidos grasos, esto sucede por efecto de las lipasas y causa el enranciamiento de la materia grasa. La leche cruda normal contiene lipasa proveniente de bacterias psicotrópicas es resistente a ese tratamiento; por eso la rancidez por hidrolisis puede desarrollarse inclusive en leche pasteurizada.

La grasa de la leche aporta casi 352 calorías a su contenido total en la leche entera; son el vehículo de transporte de la vitamina A y de otras vitaminas liposolubles, facilitan la digestión de leche y sus componentes; ademas, imprimen suavidad y buen sabor a los derivados lacteos.

1.2.4 COMPONENTES MINERALES.
Días et al. (2006). Reporta que los componentes minerales presentes en la leche son el calcio, cloro, fosforo, azufre, sodio, magnesio, sales del acido cítrico y mínimas cantidades de otros micro elementos. Es esencial el contenido en calcio y fosforo por su importancia en el proceso de coagulación de la leche; por estarazón abundan en los quesos.

Revilla (1974), indica en estado organico el fosforo esta en los fosfolípidos, esteres fosfórico y caseína; en estado inorganico, en forma de fosfato de calcio y magnesio de potasio. El calcio en estado iónico, se halla en la molécula de caseína y en los fosfatos citratos no disociables. Del calcio, fosforo y caseína dependen la estabilidad de la leche y la realización del proceso de coagulación, principio fundamental en la producción quesera.

1.2.5 VITAMINAS.
Goded, M (1966). Reporta, la leche contiene todas las vitaminas conocidas aunque algunas estan presentes solo en pequeñas cantidades; el contenido de las vitaminas liposolubles (A, D, E, K) de la dieta del animal varía de acuerdo con la estación de año; las hidrosolubles (B, C) se producen por acción de los microorganismos del rumen de la vaca y por ello no estan sujetas a variaciones.
Las vitaminas de la leche pueden perderse por diversos factores, como tratamientos térmicos, acción de la luz y oxidación, una propiedad favorable para la industria es el poder antioxidante que exhiben las vitaminas A (procarotenos), C y E o tocoferol, este poder contribuye a proteger de oxidaciones la grasa de la leche. Sin embargo, Santos (1987), manifiesta que estas se encuentran en pequeñas cantidades (Tabla 1-1) y algunas no satisfacen los requerimientos diario.

Tabla 1-1. Composición de vitaminas de diferentes tipos de leches (por 100 g de leche).
Vitaminas | Leche cruda de vaca | Leche pasteurizada de vaca | Leche de vaca esterilizada en botella | Leche de mujer |
Vitaminasliposolubles:
|
Vitamina A (U.I.)* | 150 | 150 | 150 | 160 |
Vitamina D (U.I.)** | 2 | 2 | 2 | 1.5 |
Vitamina E (ug) | 80 | 80 | - | 500 |
|
Vitaminas hidrosolubles:
|
Vitamina B1 (ug) | 45 | 45 | 30 | 15 |
Vitamina B2 (ug) | 150 | 150 | 150 | 40 |
Ac. Pantotenico (ug) | 350 | 350 | 350 | 200 |
Ac. Nicotínico (ug) | 100 | 100 | 100 | 170 |
Biotina (ug) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 0.4 |
Vitamina B6 (ug) | 35 | 35 | 18 | 10 |
Vitamina B12 (ug) | 0.3 | 0.3 | 0 | 0.1 |
Vitamina C (ug) | 2 000 | 2 800 | 1 000 | 4 000 |
* 1U.I. De Vit. A = 0.3 ug de vitamina A= 0.6 ug de β- caroteno.
** 1U.I. De Vit. D= 0.025 ug de vitamina D. |
Fuente: Santos, 1987.

1.2.6 ENZIMAS.
Dias et al. (2006) informa que son las Sustancias organicas de compleja naturaleza proteica, capaces de iniciar reacciones químicas y permanecer inalterable después de estas, algunas de las enzimas mas importantes en la leche son

1.2.6.1 Lipasa.
Produce hidrolisis de la grasa y causa el sabor rancio debido a la liberación de acido butírico. La lipasa original de la leche se destruye con la pasteurización.

1.2.6.2 Peroxidasa.
Enzima oxidante, capaz de liberaroxigeno del peróxido de hidrogeno. Se destruye a temperaturas cercanas a los 80oC; su presencia sirve de indicador para saber si la pasteurización no se ha sobrepasado de temperatura. La leche pasteurizada debe dar prueba positiva de Peroxidasa para garantizar que no ha sido sometida a temperaturas excesivas, lo cual deteriora sus principios nutritivos.

1.2.6.3 Catalasa.
Reacciona con el peróxido de hidrogeno, liberando agua y oxígeno. Los leucocitos, células de defensa contra la infección, poseen catalasa, circunstancia aprovechada para detectar leche de vacas mastiticas mediante pruebas que usan el agua oxigenada. En este caso, el volumen de oxigeno producido es proporcional a la cantidad de leucocitos presentes. Las bacterias también producen catalasa; por esta razón, en esta prueba no puede usarse leche muy contaminada.

1.2.6.4 Fosfatasa.
Se usa para conocer si la leche ha sido pasteurizada ya que se inactiva con este tratamiento. La prueba se basa en la liberación de fenol por compuestos fosforados. El colorante fenilfosfatodisodico, en presencia de fosfatasa libera fenol, que se detecta mediante reacciones de color. Una leche pasteurizada debe ser fosfatasa negativa, para garantizar que ha alcanzado la temperatura adecuada y los gérmenes patógenos han sido destruidos.

1.2.7 AGUA.
Días et al. (2006). Señala que es el vehículo de los demas componentes. En la leche de bovino constituye el 87%. Las razas de alta producción, como Holstein, producen leche con mayor proporción media baja, las criollas, cebú y ciertas razas europeas, la ofrecen en menorporcentaje. Para fabricar quesos y derivados es mas rentable trabajar con leches de alto contenido de sólidos solubles, principalmente grasa y caseína.

1.2.8 CARBOHIDRATOS.
Santos, (1987) reporta, los carbohidratos se encuentran libres en solución en la fase acuosa de la leche y unidos principalmente a las proteínas; entre ellos estan la lactosa, polisacaridos, glucosaminas, etc. Con excepción de la lactosa, la proporción de carbohidratos es siempre menor en la leche que en el calostro.

1.2.8.1 Lactosa.
Días et al. (2006) Informa, es el azúcar de la leche, disacarido formado por una molécula de glucosa y otra de galactosa, unidas entre sí. Este es esencial para producir derivados lacteos porque lo utilizan los microorganismos que por vía fermentativa, producen numerosos compuestos (acidos lacticos, productos aromaticos), fundamentales para el sabor y la conservación de los productos.

1.3 CARACTERISTICAS DE LA LECHE.
Wolstra et al. (2001) manifiesta que a nivel físico, la leche es un sistema poli disperso complejo, donde se encuentra sustancias grasas en emulsión, proteicas en suspensión, carbohidratos y minerales en soluciones verdadera, su color es blanco opalescente (bovinos), con ligeras tonalidades amarillentas por el contenido de grasa y carotenos, de olor característico y sabor ligeramente dulce de consistencia totalmente fluida.
Es un fluido bastante complejo, formado por aproximadamente el 80 a 87.5 %
de agua y el 12 a 12.5 % de sólidos o materia seca total.

Según NTP 202.001:2003. Informa los requisitos microbiológicos y requisitosfísicos y químicos de la leche (Tabla 1-2 y 1-3).

Tabla 1-2. Requisitos Microbiológicos.
Ensayo | Requisito |
Mesófilas aerobicos y facultativos viables UFC/ mL | Maximo 1 000 000 |
Numeración de Coliformes UFC/mL | Maximo 1 000 |
Conteo de células somaticas / mL | Maximo 500 000 |
Fuente: NTP 202.001:2003.

Tabla 1-3. Requisitos – Químicos- Físicos.
Ensayo | Requisitos F – Q |
Materia grasa (g/100g) | Mínimo 3.2 |
Sólidos no grasos (g/100g) | Mínimo 8.2 |
Sólidos totales (g/100g) | Mínimo 11.4 |
Acidez, expresada en Ac. Lactico (g/100) | 0.14 - 0.18 |
Densidad a 15°C (g/ml) | 1.0296 - 1.0340 |
Índice de refracción del suero, 20°C | Mínimo 1. 34179 |
Ceniza total (g/100g) | Maximo 0.7 |
sustancias extrañas a su naturaleza | Ausencia |
Prueba de alcohol (74 % v/v) | No coagulable |
prueba de reductasa con azul de metileno | Mínimo 4 horas |
Fuente: NTP 202.001:2003.

1.4 PROPIEDADES FISICAS DE LA LECHE.
Según López, A. (2003) reporta lo siguiente

1.4.1 APARIENCIA.
El aspecto opaco de la leche se debe a su contenido en partículas en suspensión, de grasa, proteínas y ciertas sales minerales. El color varía desde blanco a amarillo, según la coloración de 1a grasa (determinada por el contenido de caroteno). La leche desnatada es mas transparente, con un ligero tinte azulado.

1.4.2 DENSIDAD.
La densidad de la leche de vaca varía normalmente entre 1.028 y 1.038 g/cm3, dependiendo de su composición.
La densidad de la leche a 15.5 oC puede ser calculada mediante la siguientefórmula

d 15.5oC = 100 g/cm3
G + SNG + Agua
0.93 1.608

G = % grasa
SNG = % de sólidos no graso.
Agua = 100 – G – SNG.

1.4.3 PUNTO DE CONGELACION.
El punto de congelación de la leche es el único parametro fiable para detectar una adulteración con agua. El punto de congelación de la leche de vaca individuales varía entre -0.54 a -0.59 oC.
En este contexto es interesante comentar que cuando la leche se expone a un tratamiento a alta temperatura (tratamiento UHT o esterilización), la precipitación de algunos fosfatos que se produce causara un aumento del punto de congelación.

1.4.5 ACIDEZ.
Revilla, (1974) reporta, la leche cruda presenta una acidez titulable resultante de cuatro reacciones, de las cuales las tres primeras corresponden a la acidez natural de la leche cruda y la cuarta reacción corresponde a la acidez que se va formando en la leche por acción de las bacterias contaminantes.
Acidez natural se debe a
a. Acidez de la caseína anfótera, constituyente cerca de 2/5 partes de la acidez natural.
b. Acidez de la sustancias minerales, del CO2 y de acidos organicos naturales, aproximadamente las 2/5 partes de la acidez natural.
c. Reacciones de los fosfatos, cerca de 1/5 parte de la acidez natural.

La leche normal es ligeramente acida, con un pH entre 6.5 a 6.7, siendo el pH 6.6 el mas usual; La temperatura de medida ha de ser próxima a 25oC.

1.5 TIPOS DE PRODUCTOS LACTEOS.
Días et al. (2006) manifiesta los diferentes tipos deproductos lacteos

1.5.1 LECHE FLUIDIZADA.
La leche líquida entera que contiene por lo menos el contenido mínimo de grasa especificado por el estado, así como las leches liquidas con menor contenido de grasa, generalmente se encuentran disponibles en forma homogenizada. Cuando el contenido de grasa de la leche se reduce por debajo del mínimo establecido por ley, la leche se designa “leche descremada”.

1.5.2 LECHE EVAPORADA.
La leche evaporada se prepara de la leche entera precalentandola para facilitar la evaporación de la humedad y luego extrayendo el 60% del agua, mediante el vacio. El concentrado resultante se homogeneíza posteriormente, se sella en un recipiente y se esteriliza. Antes de esterilizar la leche evaporada, se añade una goma vegetal que estabiliza la caseína alfa y beta contra la precipitación por ion de calcio por la alta temperatura aun mas efectivamente que la caseína K (kappa), presente en la leche.

1.5.3 LECHE CONDENSADA.
Esta hecha de leche entera a la que se quita la mitad de agua. Se agrega azúcar en cantidad suficiente (aproximadamente el 44%) para conservarla y luego se enlata. La leche no se esteriliza ya que debido a la alta concentración de azúcar se conserva bien.

1.5.4 CONCENTRADO DE LECHE FRESCA.
Es un producto de leche fresca que se esteriliza a una alta temperatura por corto tiempo, se concentra y enlata asépticamente. Se conserva durante seis días semanas a temperatura de refrigerador. El corto tiempo de calentamiento (3 segundos) a alta temperatura 132.2°C reduce la cuenta bacteriana hasta menos de una por mililitro sin dar ala leche un sabor de cocida.

1.5.5 MANTEQUILLA.
La mantequilla se obtiene de la crema mediante un proceso conocido como batido. A la mantequilla generalmente se añade sal y se manipula para retirar el exceso de agua. Sin embargo la mantequilla contiene aproximadamente un 15% de agua, una parte de la cual se emulsifica, el mínimo contenido de grasa de la mantequilla es el 80%.

1.5.6 LECHE AGRIA.
En el mercado comúnmente se dispone de dos formas de leche agria: la leche cultivada y el yogur, estan elaborados con leche desnatada pasteurizada. Los individuos que no toleran la leche debido a la lactosa, pueden consumir leches fermentadas.

1.5.7 QUESO.
El queso es la cuajada de la leche, basicamente un gel de caseína del que mas
o menos se ha retirado el suero mediante calentamiento, agitación y presión.
Existen mas de 400 variedades de queso naturales, con nombres que varían desde Abertam hasta Zomma.

II PASTEURIZACION DE LA LECHE.
2.1 GENERALIDADES.
López, (2003) Reseña, al final del siglo XIX, el tratamiento térmico de la leche era ya habitual, de tal forma que la mayoría de las industrias lacteas realizaban por una o otra razón, como por ejemplo para fabricar queso y mantequilla.
El término “pasteurización” conmemora a Louis Pasteur, quien a mediados del siglo XIX realizo estudios sobre los fundamentos de los efectos letales del calor sobre los microorganismos y el uso del tratamiento térmico como técnica de conservación. La pasteurización de la leche es un tipo especial de tratamiento térmico que se puede definir como “cualquier tratamiento térmico de laleche que asegura la destrucción del bacilo de la tuberculosis sin afectar de manera importante a las propiedades físicas y químicas”
A mediados de los años 1930 Kay y Graham anunciaron la detección de enzima fosfatasa. Este enzima esta siempre presente en la leche cruda y se destruye mediante una combinación tiempo/temperatura que es la adecuada para conseguir una pasteurización eficiente. Ademas, su presencia o ausencia se determina facilmente (mediante el test de la fosfatasa de Scharer). La ausencia de la fosfatasa indica que se ha tratado adecuadamente la leche.

Geankoplis, (1998). Declara, en las industrias de proceso de pasteurización, la transferencia de calor entre dos fluidos casi siempre se lleva a cabo en intercambiadores de calor. El tipo mas común es uno en el cual el fluido caliente y el frío no entran en contacto directo el uno con el otro, sino que estan separados por una pared de tubos o una superficie plana o curva. La transferencia de calor se efectúa por convección desde el fluido caliente a la pared o la superficie de los tubos, a través de la pared de tubos o placa por conducción y luego por convección al fluido frío.

Ordoñez Pereda et al. (1998). Hoy en día para la pasteurización de la leche, el equipo mas utilizado es el intercambiador de calor. Sin embargo el fin de la pasteurización pretende destruir los microorganismos patógenos no esporulados y reducir significativamente la microbiota banal para ofrecer al consumidor un producto seguro e inocuo. En la (Tabla 2-1), se observa los principales tratamientos térmicos.
El objetivo principal es:
*Destruir todos los agentes patógenos causantes de enfermedades al hombre tales como Bacterias, Rickettsias, Virus, Protozoarios.
* Reducir los microorganismos saprofitos que son los que generalmente afectan la calidad de los alimentos.
* Aumentar el periodo de conservación en anaquel.

Tabla 2-1. Principales tratamientos térmicos aplicados actualmente en la industria lactea.
PROCESO | TEMPERATURA oC | TIEMPO | OBJETIVO |
Termizacion | 62-65 | 15-20 s | Destrucción psicrotofos |
En discontinuoPasteurización En continuo (HTST) | 63 (baja) 71-75 (alta) 85-90 (ultra-alta) | 30 min.15-40 s 2-10 s | Destrucción de los microorganismos patógenos. |
UHT (directo e indirecto) | 135-150 | 2-10 s | Destrucción de todos los microorganismos |
Esterilización clasica | 110-120 | 20-40 min. | Destrucción de todos los microorganismos (formas vegetativas, esporulados y enzimas termosensible). |
Fuente: Ordoñez Pereda et al. 1998.
2.2 LECHE PASTEURIZADA.
Wolstra et al. (2001). Expresa, la leche pasteurizada debe ser absolutamente segura para el consumidor y conservarse durante varios días en refrigeración. Su flavor, valor nutritivo y propiedades tienen que ser lo mas parecidos posibles a los de la leche fresca cruda.
Los principales contaminantes que, en principio, podran suponer un riesgo para los consumidores, son:
* Microorganismos patógenos. Pueden encontrase ya en la leche a la salida de la ubre o llegar a ella durante o después del ordeño. La mayor parte de estos patógenos no sobreviven a lapasteurización, pero pueden recontaminar el producto cuando ya ha sido térmicamente tratado.
* Tóxicos adquiridos por la vaca y que pasan a formar parte de la leche durante su síntesis en la glandula mamaria.
* Antibióticos utilizados para el tratamiento de los procesos patológicos (especialmente las mastitis) que padece la vaca.
* Desinfectantes empleados en la granja o en la planta.
* Toxinas bacterianas formadas durante la conservación de la leche.
* Otros contaminantes que llegan a la leche durante y después del ordeño.
* Sustancias radiactivas.

Los microorganismos patógenos pueden destruirse calentando la leche, pero otros contaminantes no se eliminan por efecto del calor. Obviamente, el correcto manejo del ganado y unos sistemas adecuados de ordeño y de manipulación de la leche, son requisitos imprescindibles para evitar los riesgos para la salud.
La aplicación de este tratamiento implica que la intensidad de la pasteurización debe adaptarse para que no desarrolle la lipolisis. Cuanto mas intenso es el tratamiento térmico, mas diferencias se detectan entre el flavor de la leche pasteurizada y el de la leche cruda.

Santos, (1987) Indica, que estas leches, antes de ser pasteurizada, no deben contener mas de 2 microorganismos/ml y deben someterse a un proceso de bactofugacion, después del cual no deben exceder de 30,000 microorganismos/ml.

2.3 INTENSIDAD DE CALENTAMIENTO.
Wolstra et al. (2001) informa que la intensidad del tratamiento esta determinada por el tiempo de calentamiento (t′) y la temperatura (T), los efectos de unadeterminada combinación de t′ y T son diferentes según la reacción considerada, por ejemplo la reacción de Maillard. A pesar de todo, algunas reacciones tienen lugar a bastante velocidad a una temperatura relativamente baja, mientras que otras necesitan una temperatura mucho mas alta antes de que se produzca un efecto apreciable.
Para la clasificación de los tratamientos en función de su intensidad, suelen considerarse los efectos sobre la destrucción de los microorganismos y sobre la inactivación de las enzimas los procesos que se aplican mas frecuentemente, son
a. Precalentamiento.
b. Termizacion.
c. Esterilización.
d. Pasteurización lenta.
e. Pasteurización rapida.

2.3.1 PRECALENTAMIENTO.
Wolstra et al. (2001). Reporta que puede ser un tratamiento desde muy suave a muy intenso; normalmente es un calentamiento de intensidad intermedia entre la pasteurización baja y la esterilización. Ademas López (2003), Indica que a veces es necesario enfriar y almacenar la leche temporalmente, antes de que se realice el procesado final.

2.3.2 TERMIZACION.
Ralph, G. (2000). Expresa, es un tratamiento térmico de menor intensidad que la pasteurización baja, normalmente 20 s a 60 a 69°C. su objetivo es destruir las bacterias, en especial las psicrotrofas, ya que muchas especies producen lipasas y proteinasas termo resistentes que pueden alterar los productos lacteos. Excepto la destrucción de las formas vegetativas de muchos microorganismos, la Termizacion no origina ningún cambio irreversible en la leche.

2.3.3 LECHE ULTRA PASTEURIZADA Y LECHEESTERILIZADA.
Wolstra et al. (2001). Reporta, el objeto de este tratamiento térmico es la destrucción de todos los microorganismos, incluyendo los esporas bacterianos. Con este fin, los tratamientos que normalmente se aplican son 30 min. a 110°C ( esterilización en botella), 30 s a 130°C, o 1 s a 145°C los dos últimos, son tratamientos UHT (ultra high temperature short time; temperatura ultra-alta, tiempo corto).
Ralph, G (2000). Expresa, el proceso mas común para obtener estos productos es por inyección directo de vapor purificado, con la cual se eleva la temperatura; la leche pasa inmediatamente a una camara de vacío, en donde ocurre una expansión del líquido con la siguiente separación del vapor.
Wolstra et al. (2001). Ademas, los efectos de todos estos tratamientos son diferentes. El calentamiento durante 30 min a 110°C, inactiva todas las enzimas de la leche, pero no todas las lipasas y proteasas bacterianas; origina extensas reacciones de Maillard, que dan lugar a pardeamiento, flavores característicos y perdida de lisina disponible; reduce el contenido en algunas vitaminas; produce cambios considerables en las proteínas, incluyendo las caseínas; y reduce el pH de la leche en unas 0.2 unidades.

2.3.4 PASTEURIZACION LENTA.
Santos, (1987), manifiesta que este método, también llamado LTLT (Low Temperature Long Time), consiste en calentar la leche a temperaturas entre 62 a 64ºC y mantenerla a esta temperatura durante 30 minutos.
La leche es calentada en recipientes o tanques de capacidad variable (generalmente de 200 a 1500 litros); esos tanques son de acero inoxidablepreferentemente y estan encamisados (doble pared); la leche se calienta por medio de vapor o agua caliente que vincula entre las paredes del tanque, provisto este de un agitador para hacer mas homogéneo el tratamiento. 
Luego de los 30 minutos, la leche es enfriada a temperaturas entre 4 a 10ºC según la conveniencia (Figura 2-1).
Para efectuar este enfriamiento se puede usar el mismo recipiente haciendo circular por la camisa de doble fondo agua helada hasta que la leche tenga la temperatura deseada.
Otra manera, es enfriar utilizando el enfriador de superficie (o cortina de enfriamiento).

Figura 2-1. Pasteurizador común del método discontinuo.

Fuente: Santos .

Ambos métodos de enfriamiento tienen sus inconvenientes: en el primer caso (utilizando el mismo tanque), la temperatura desciende cada vez mas lentamente a medida que se acerca a la temperatura del agua helada, lo cual hace que la leche, durante un cierto tiempo, este a las temperaturas en que crecen los microorganismos que quedaran luego del tratamiento térmico, lo cual hace que aumente la cuenta de agentes microbianos (Figura 2-2).
Por otra parte, usando la cortina de enfriamiento la leche forma una película sobre la superficie de la cortina y el enfriamiento es mas rapido, pero, por quedar la leche en contacto con el ambiente, es presa de la contaminación.
El uso de la pasteurización lenta es adecuada para procesar pequeñas cantidades de leche hasta aproximadamente 2000 litros diarios, de lo contrario no es aconsejable.

Figura 2-2. Enfriador de superficie de tipo expansióndirecta.

Fuente: Santos, 1987.

Ademas Wolstra et al. (2001) expresa, que es un tratamiento de intensidad suficiente para inactivar la fosfatasa alcalina de la leche. Este tratamiento destruye los microorganismos patógenos que puede contener la leche, y específicamente Mycobacterium tuberculosis, que es un microorganismo relativamente termo resistentes y hace algún tiempo, uno de los patógenos mas peligrosos.

2.3.5 PASTEURIZACION RAPIDA.
Santos 1987), Informa que es llamada también pasteurización continua o bien HTST (Heigh Temperature Short Time), este tratamiento consiste en aplicar a la leche una temperatura de 72 a 73ºC en un tiempo de 15 a 20 segundos.
Las partes por donde circula la leche en el método de pasteurización continua son
1. Del tanque regulador, la leche, a 40oF (4.5oC), pasa a través de una bomba, al cambiador de calor en donde se calienta por regeneración.
2. En la sección de regeneración ó precalentamiento, la leche cruda se calienta a 136.8oF (58.3oC), por medio de la leche pasteurizada.
3. Al salir de la sección de regeneración, la leche pasa a través de un filtro que elimina las impurezas.
4. Después, la leche pasa a los cambiadores de calor de la sección de calentamiento, donde su temperatura se eleva a 72.7 oC (163oF) mediante agua caliente.
5. La leche circula a la sección de retención de temperatura. Esta sección puede ser un tubo externo o un retardador incluido dentro del intercambio de calor; el mas común es el tubo, en donde el tiempo de retención es de 15 segundos; generalmente, estos tubos noestan aislados y el producto puede perder 1oF. Aunque puede considerarse que el tubo si se encuentra aislado del aire, puesto que esta colocado dentro de los sistemas de control del equipo.
6. Después, la leche pasa a una valvula; esta, si la leche no alcanza los 72.7oC, automaticamente la regresa al tanque de alimentación o regulador, para ser procesada.
7. Si la leche alcanza la temperatura mencionada, pasa a la sección de regeneración o precalentamiento, en donde es enfriada por la leche cruda hasta 64.2 oF (17.9oC).
8. Posteriormente, la leche circula a la sección de agua fría, también llamada de pre enfriamiento o directamente a la sección de enfriamiento en donde, por medio de agua o salmuera, disminuye la temperatura a valores inferiores a 50oF (10 oC).

Wolstra et al. (2001) reporta, que es un tratamiento térmico que inactiva la enzima lactoperoxidasa, no obstante, en muchas ocasiones se aplican temperaturas bastante mas altas, hasta de 100°C se destruye todas las formas vegetativas de los microorganismos, pero la proteinasas de la leche (plasmina) y algunas proteasas y lipasas bacterianas resisten total o parcialmente el tratamiento.

2.3.5.1 Cambiadores de calor.
Santos Declara, los cambiadores de calor que se emplean comúnmente en la pasteurización (HTST), son los de placa; debido a que tiene una alta velocidad de transferencia de calor, son faciles de limpiar y ademas son compactos.
Las placas tienen por en general un grosor aproximado de 0.05 a 0125 pulgadas. Estan aisladas mediantes juntas de goma queforman una camara, de entre 0.05 y 0.3 pulgadas entre cada par de placas; estas se agrupan en secciones, a saber, precalentamiento y enfriamiento. Cada sección aislada se ordena de tal forma, que los líquidos fluyen por una o mas placas en paralelo. La leche siempre circula a través de camaras alternas, del medio calentador al refrigerador y fluye en dirección opuesta, como se muestra en la Figura 2-3. Las placas contienen estrías o nervaduras que provocan turbulencia; de esta manera, hacen mas homogénea la transferencia de calor y aumentan la superficie.

Figura 2-3. Disposición de las placas y circulación de los fluidos en los pasteurizadores HTST



Fuente: Santos, 1987.

2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PASTEURIZACION (HTST) Y LA PASTEURIZACION (LTLT).
Santos, (1987), Indica lo siguiente

2.4.1 VENTAJAS.

a) Pueden procesarse grandes volúmenes de leche.
b) La automatización del proceso asegura una mejor pasteurización.
c) El equipo requiere poco espacio y es facil de limpiar.
d) homogeneización, etc.
e) Las bacterias termófilas no causan problemas durante el proceso.
f) Imparte a la leche poco sabor y olor cocido.
g) El sistema cerrado evita la destrucción de la vitamina C
h) El sistema cerrado evita que existan perdidas en el proceso.

2.4.2 DESVENTAJAS.

a. El proceso no puede adaptarse manualmente a pequeñas cantidades de producto.
b. Las gomas de las placas son muy fragiles.
c. No puede hacerse un drenaje completo.

2.5 PROCESAMIENTO DE LECHEPASTEURIZADA.

2.5.1 RECEPCION DE LA LECHE.
López (2003), informa que en la recepción lo primero que se hace es determinar la cantidad de leche recibida y control de calidad. Dicha cantidad se registra en el sistema de pesado que la industria utiliza para comparar después con la cantidad de producción terminada. La cantidad de leche puede medirse por volumen o peso.
Las pruebas de control de calidad mas comunes llevadas a cabo en la leche que se recibe son:
* Sabor y olor.
* Limpieza.
* Formación de sedimentos.
* Higiene.
* Recuento de células somaticas.
* Recuento bacteriano.
* Contenido en proteínas.
* Contenido en grasa.
* Punto de congelación.

2.5.1.1 Medida por volumen.
Este método utiliza un caudalimetro. Este aparato registra tanto el caudal de leche como el aire contenido en la misma, por lo que su resultado no es siempre fiable. Es preciso eliminar el aire que entra con la leche. Por ello, la medida puede ser mejorada si se coloca un eliminador de aire antes del caudalimetro.

2.5.1.2 Medida por peso.
El peso de la leche recolectada en cisternas se puede obtener de dos formas:
* Pesando la cisterna antes y después de su descarga y restando un valor del otro.
* Por medio de depósitos especiales de pesado, con células de carga en las patas.

2.5.2 ENFRIAMIAMIENTO Y ALMACENAMIENTO.
López, (2003) Indica, durante el transporte de la leche es inevitable un incremento ligero de la temperatura por encima de 4°C por ello, la leche es normalmente enfriadapor debajo de 4°C en intercambiador de calor de placas, antes de almacenarse en los tanques silo de almacenamiento.

2.5.3 FILTRACION.
Días et al. (2006). Indica, consiste en remover las impurezas solidas de la leche, como polvo, insectos, pasto, pelo, tierra, estiércol, leucocitos, descamación de la ubre, etc., y otras suciedades con las cuales llega el producto a las plantas de procesamiento.
Conviene tener cuenta que los filtros no deben constituirse en focos de contaminación; por esto no esta permitido el uso de telas o lienzos; lo ideal es utilizar filtros desechables o de acero inoxidable bien lavados y desinfectados.

Wolstra et al. (2001). Reporta, el siguiente esquema de elaboración de leche pasteurizada. (Figura 2-4).

Figura 2-4. Esquema de elaboración de leche pasteurizada.
Leche cruda 3.5 % de grasa


Filtración


Termizacion 20 s a 65oC y Refrigeración a 6oC
Refrigeración a 4oC

Desnatado Centrifugo a 60oC

Nata 10-12% grasa

Leche Desnatada

Homogeneización a 10 MPa

Leche Estandarizada

Pasteurización 20 s a 75oC Refrigeración a 4oC
Botellas

Envasado
Limpieza

Inspección
Material de Envasado
Almacenamiento (oscuridad, 4oC)

Fuente: Wolstra et al. 2001.

2.5.4 TERMIZACION.
Wolstra et al. (2001), La importancia de la Termizacion, es para evitar la hidrolisis de la grasa y las proteínas por las enzimas termo resistentes secretadas por las bacterias psicrotrofas. En general, el tiempo deconservación de la leche pasteurizada es demasiado corto para que se altere por acción de estas enzimas, a no ser que la leche original contenga un número muy elevado de bacterias psicrotrofas. Ademas, la Termizacion a temperatura mas bien alta (por ejemplo 20 segundos a 67.5oC), inactiva gran parte de la lipasa de la leche (alrededor del 50%) y permite reducir la temperatura de pasteurización en la elaboración de la leche homogeneizada. A pesar de las grandes ventajas de la Termizacion, en muchas centrales lecheras la leche solo se refrigera (para ahorrar coste), por lo que existe el riesgo de que crezcan algunos microorganismos psicrotofos.

2.5.5 LA SEPARACION O CENTRIFUGADO.
Wolstra et al. (2001) Es necesaria para ajustar el contenido graso deseado, cuando no se realiza la homogenización, solo se desnata una parte, la necesaria para que con el volumen de leche desnatada pueda estandarizarse la leche.

2.5.6 HOMOGENEIZACION.
Ralph, G (2000) Evita que se forme una capa de nata en el interior del envase durante el almacenamiento de la leche. En la leche que recibe una pasterización baja (justo para inactivar la fosfatasa alcalina), se forma una capa poco densa de glóbulos grasos aglutinados que puede redispersarse facilmente en la leche. Durante la pasteurización HTST, la crioaglutinina se inactiva y la separación de la nata es mucho mas lenta, pero la capa formada es mas consistente y no se puede dispersar; incluso puede llegar a formarse un tapón de grasa solida como consecuencia de la coalescencia parcial de los glóbulos grasos. Para evitar este efecto, la leche suelesometerse a un proceso de homogeneización.

Wolstra (2001) En muchos casos, para reducir costes, no se homogeneíza toda la leche sino solamente la fracción grasa (homogeneización parcial). Obviamente, para ello antes hay que separar la leche de la leche desnatada. Es necesario impedir la formación de grumos de homogeneización, por lo que el porcentaje graso de la nata debe ser mas bien bajo (10 - 12%) y la temperatura de homogeneización no muy baja (≥ 55oC). En general, para reducir los riesgos de contaminación, la homogenización se realiza antes de la pasteurización.
Después de una homogeneización parcial, la nata todavía puede separarse debido a la aglutinación por el frio. Este fenómeno es posible porque la aglutinina se encuentra en la leche desnatada después del desnatado centrífugo en templado y no resulta totalmente inactiva en la subsecuente pasteurización. A pesar de la pequeña relación de aglutinina respecto a la superficie grasa, los glóbulos grasos pueden aglutinarse si la leche cruda contiene una gran cantidad de aglutinina.
La leche homogeneizada presenta una gran tendencia a formar espuma, especialmente en frio.

2.5.7 ESTANDARIZACION.
Wolstra et al. (2001), Puede realizarse añadiendo leche desnatada (o nata) a la leche en el tanque de almacenamiento o en una operación en continuo.
Ralph, (2000), Generalmente la leche desnatada no se estandariza, ya que es el producto obtenido por separación de la materia grasa de la leche original. El ajuste de la leche entera y leche desnatada, de contenidos graso conocidos, en las proporciones necesarias para obtener unaleche con el porcentaje deseado.
Lopez (2003), manifiesta que el propósito de la estandarización es dar a la leche un contenido graso definido y constante. Los valores mas comunes son del 1.5% para la leche de bajo contenido graso y de un 3% para la leche entera normal, pero se pueden presentar contenidos tan bajos como 0.1 y 0.5%. La leche es un factor económico importante, por lo que la normalización de esta y de la nata debe efectuarse con gran precisión.

2.5.8 PASTEURIZACION.
Wolstra et al. (2001) Garantiza la seguridad y prolonga notablemente el periodo de conservación del producto. Un tratamiento bajo, por ejemplo de 15 segundos a 72oC, destruye todos los microorganismos patógenos que pueden encontrase en la leche.
En la elaboración de leche pasteurizada (pasteurización HTST) suelen utilizarse intercambiadores de calor de funcionamiento continuo, generalmente de placas. La combinación tiempo-temperatura aplicada es un compromiso entre la inactivación suficiente de la lipasa de la leche y el mantenimiento de la actividad de las sustancias inhibidoras del desarrollo microbiano. Normalmente, la temperatura se regula, pero como se muestra en la (Figura 2-5) los mejores resultados se obtiene ajustando el tiempo a una temperatura constante (nótese que las pendientes de las curvas son diferentes).

En la pasteurización de la leche homogenizada, deben inactivarse las aglutininas para evitar el desnatado de la leche. Algunas veces se desarrolla un flavor a cocido.
Figura 2-5. Tiempo de calentamiento de la leche.

Tiempo que es necesario calentar la leche paralogar determinados efectos en función de la temperatura: inactivación de la fosfatasa alcalina para que resulte “no detectable”; inactivación de la liprotein lipasa; inactivación de la aglutinación por el frio; inactivación de la actividad de la lactoperoxidasa; y generación de un flavor a cocido perceptible. Los porcentajes que se señalan en las graficas indican la proporción aproximada de la actividad residual. Los símbolos indican los límites mínimos para la pasteurización de la leche homogenizada (++++++) y sin homogeneizar (oooooo).
Fuente: Wolstra et al. 2001.

La leche sometida a una pasterización alta presenta muchas veces un color mas blanco (como la leche UHT), que se debe fundamentalmente a su homogeneización. Un calentamiento mas intenso origina un pardeamiento de Maillard. En algunas ocasiones se aplican tratamientos superiores a los 100oC con el fin de destruir los esporas de Bacillus cereus y prolongar así la conservación de la leche.

2.5.9 ENVASADO.
Wolstra et al. (2001). Expresa, de la leche pasteurizada suele realizarse en envases individuales, generalmente de cartón. Hay una pequeña producción de leche que todavía se envasa en botellas de vidrio. Durante el proceso de envasado es especialmente importante observa las normas higiénica, no solo para mantener la seguridad del producto sino también por las consecuencias de la recontaminación sobre la vida útil de la leche; lo ideal es un envasado en condiciones asépticas. La temperatura de la leche puede aumentar hasta 1o Kelvin durante el envasado debido al rozamiento durante el transporte a través de conducciones,cinta y maquina cerradoras de envases. Como el reenfriamiento de la leche envasada en lento, sobre todo cuando los envases se embalan y se apilan muy próximos entre sí, este incremento de temperatura debe compensarse con anterioridad mediante una refrigeración mas intensa después de la pasteurización.

III CAMBIOS PRODUCIDOS POR LA INTENSIDAD DE CALENTAMIENTO.

3.1 ASPECTOS GENERALES.
Ralph, (2000) Expresa, los cambios producidos por el calor en la leche pueden ser reversibles o irreversibles. Las reacciones que tienen mayor interés son las irreversibles o las que solo son reversibles de forma muy lenta; estos cambios no se producen cuando los tratamientos térmicos son de intensidad inferior a la pasteurización. En cualquier caso, también es necesario tener muy en cuenta las reacciones reversibles, porque determinan el comportamiento a temperaturas superiores.
Entre las modificaciones reversibles se encuentran el equilibrio de mutorrotación de la lactosa y los equilibrios iónicos, incluyendo el pH.

3.2 CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS.
Wolstra et al. (2001). Reporta, los principales cambios físicos y químicos que se producen en la leche como consecuencia del tratamiento térmico, son
1. Eliminación de los gases, incluido el CO2 (si puede salir del equipo utilizado en el calentamiento). La disminución del O2 es importante para la velocidad de las reacciones de oxidación durante el tratamiento y para el posterior desarrollo de algunas bacterias. La perdida de los gases es reversibles, aunque la captación de aire lleva mucho tiempo.
2. Aumenta la cantidad de fosfatocoloidal y disminuye la (Ca2+). También estos cambios son reversibles aunque muy lentamente (~ 24 h).
3. La lactosa se isomeriza y sufre una degradación parcial en la que se forman, entre otros compuestos, lactulosa y acidos organicos.
4. Los esteres fosfóricos, en particular los de la caseína, se hidrolizan, también resultan afectados los fosfolípidos y algunos esteres disueltos. Como consecuencia, aumenta la cantidad de fosfato inorganico.
5. El pH de la leche disminuye y la acidez de valoración aumenta, fundamentalmente como resultado de los cambios 2, 3 y 4. Todos estos cambios dependen de las condiciones.
6. La mayor parte de las proteínas del suero se desnaturalizan y se vuelven insolubles.
7. se producen reacciones entre las proteínas y lactosa, especialmente las reacciones de Maillard y como consecuencias, disminuye la lisina disponible.
8. Se forman grupos sulfhidrilo libre. Este efecto produce, por ejemplo, una reducción de potencial redox.
9. Las micelas de caseína se agregan. Eventualmente, esta agregación puede terminar en coagulación.
10. Se produce diversos cambios en la membrana del glóbulo graso, por ejemplo, en su contenido de Cu
11. Los glicéridos se hidrolizan y se inter esterifican; se forman lactonas y metilcetonas a partir de la grasa.
12. Algunas vitaminas se degradan.

3.2.1 PERDIDA DE LA LINEA DE CREMA.
Santos Expresa, la formación de crema en la superficie de la leche cuando se deja en reposo, constituye una forma de medir su calidad así como la cantidad de grasa que contiene. El tratamiento térmico afecta estalínea de crema cuando la apariencia de tener menos grasa. Las leches normalmente contienen entre 15 y 20 % de crema en volumen. Cuando la leche se calienta a 140°F (60°C) no sucede nada con la línea de crema, pero si cuando se calienta a temperaturas mayores durante 30 minutos (Figura 3-1). También puede notarse que si se calienta a 145°F (63°C), el volumen se reduce a 8% y que disminuye mas rapido si se aumenta mas la temperatura.

Figura 3-1. Influencia de la temperatura (durante 30 minutos) sobre la línea de crema de leche con 4% de grasa. Comienzo de la reducción de la Línea de crema ( ) y la Destrucción del M. tuberculosis. (


Fuente: Santos 1987.

En la Figura 3-2. se hace una comparación entre la destrucción térmica del Mycobacterium tuberculosis y la iniciación de la reducción de la línea de crema, en la que se observa que se puede calentar a temperaturas superiores a la destrucción de dicho microorganismo sin afectar la línea de crema como a continuación se observa:

Figura 3-2. Efecto de diferentes tiempos y temperaturas en la formación de la línea de crema, comparado con la destrucción del M. tuberculosis.

Fuente: Santos, 1987.
El efecto de la temperatura en la línea de crema se relaciona con el fenómeno de aglomeración de la grasa y se cree que se debe a los factores siguientes
a) La carga eléctrica del glóbulo de grasa se neutraliza.
b) Las proteínas asociadasdel glóbulo de grasa se desnaturalizan y pierden su estabilidad.
c) A pesar de la presencia de sales, no se favorece el agrupamiento de los glóbulos de grasa.
d) Las aglutininas de las grasas de desnaturalizan.
Todo lo anterior hace que disminuya el contenido de crema y que aumente la cantidad de grasa dispersa en la leche.

3.2.2 CAMBIOS EN LA LACTOSA.
Santos Señala que, la lactosa es estable al calor, cuando éste se aplica moderadamente; sin embargo, sufre cambios cuando la leche se somete a tratamientos térmicos muy severos, por ejemplo, calentarla a 212° F (100°C) durante periodos prolongados de tiempo (Figura 3-3), Las transformaciones que sufre la lactosa se deben a la reacción de caramelización y a la de Maillard. En el primer caso, conduce a la formación de acidos, principalmente el fórmico (50 a 75%), lactico, acético, piruvico, propionico, etc., y de otros compuestos como el hidroximetilfurfural, furturaldehido, etc. En el segundo caso, en la reacción de Maillard, la lactosa se une a los grupos amino de los aminoacidos, principalmente de la Lisina, y causa pérdidas en el valor nutritivo de las proteínas. Sin embargo, como podemos observar en la (Figura 3-3), la disminución de la lactosa no corresponde al aumento de la acidez debido a que los acidos no sólo se producen por la degradación de la lactosa, sino también por la hidrolisis de las grasas.
Como se sabe, debido a las reacciones de Maillard, la leche se oscurece cuando se calienta a 225°F (107.2°C) durante 30 minutos.

Figura 3-3. Cambios en la acidez titulable, acido lacticoy
lactosa de leche enlata y calentada a 100°C

Fuente: Santos, 1987.



3.2.3 CAMBIOS EN LAS PROTEINAS.
Santos Manifiesta, de las proteínas de la leche, las mas termolabiles son las del lactosuero; sin embargo, a las temperaturas mínimas de pasteurización no ocurren cambios en éstas sino que suceden a temperaturas superiores a 176° F (80° C), como se aprecia en la (Figura 3-4). A medida que se incrementa la temperatura, aumenta la desnaturalización de las proteínas del lactosuero. Debido a esta desnaturalización se liberan compuestos con grupos sulfhidrilo, que confieren el sabor a cocido y reducen el potencial de oxido-reducción. El calentamiento también promueve la unión entre la β-lactoglobulina y la caseína, que es mas notoria cuando, aproximadamente, la mitad de las proteínas del lactosuero ya estan desnaturalizadas. La unión de la dos proteínas inhibe la acción de la quimosina sobre la caseína y provoca problemas durante la elaboración de quesos.

Figura 3-4. Desnaturalización de las proteínas del lactosuero por calentamiento de la leche descremada.

Fuente: Santos, 1987.

3.2.4 CAMBIOS EN LAS ENZIMAS.
Santos Reporta, las enzimas de la leche muestran sensibilidades diferentes al calor, como se aprecia en la (Figura 3-5). Una de las mas termolabiles es la lipasa y entre las mas resistentes se encuentran la fosfatasa alcalina y la Peroxidasa, respecto del Mycobacterium tuberculosis.Algunas enzimas se reactivan después de ser tratadas térmicamente. Para la fosfatasa alcalina, la temperatura óptima de reactivación es de 89.6°F (32°C). El fenómeno de reactivación de la fosfatasa depende en gran parte de la temperatura a la que se halla sometido y del contenido de grasa. Es mas rapida la reactivación de las cremas tratadas a 163°F (72.7°C) durante 15 segundos y de la leche sometida a 284°F (140°C) durante 2 segundos. El mecanismo de la reactivación no se conoce bien pero si se sabe que requiere del ion magnesio.


Figura 3-5. Efectos de la temperatura y del tiempo en las enzimas de la leche comparadas con el M. tuberculosis.

Fuente: Santos, 1987.

3.2.5 CAMBIOS EN LAS VITAMINAS.
Santos Expresa, la temperatura y el tiempo aplicados a la leche no tienen el mismo efecto en todas las vitaminas; las que mas sufren modificaciones son la vitamina B1, la vitamina C y la B12 (Tabla 3-1). En el caso de la vitamina B12, sólo tiene efecto cuando el calentamiento se efectúa en presencia de luz. Algunos investigadores creen que la desnaturalización de la vitamina C se debe a la oxidación mas que al efecto del calor. En la (Tabla 3-1) se denota que depende del proceso que se aplique.

Tabla 3-1. Efecto de la temperatura en las vitaminas de la leche.
| % de perdida |
Tratamiento | B1 | B12 | C |
Leche cruda | 45 ug/100 g | 0.3 ug/100 g | 2 ug/100 g |
30 min. a 62.7°C (LTLT) | 10 | 10 | 20 |15 seg. a 72.7°C (HTST) | 6.8 | - | 10 |
2 seg. a 140°C (UHT) | 7 | 90 | 50 |
Fuente: Santos, 1987.

3.2.6 EFECTOS DEL CALOR EN EL SABOR Y OLOR.
Santos Reporta, el calor afecta el sabor y el olor de la leche, dependiendo de la intensidad y de la duración del tratamiento.
En la (Figura 3-6) puede apreciarse el efecto del calor en el sabor de la leche, comparado con la inactivación de la Peroxidasa y de la fosfatasa alcalina; cuando se destruyen estas enzimas, la leche no adquiere sabor a cocido. En la misma la figura se nota que a mayor tiempo de calentamiento es mas probable que se presente el sabor a cocido; por lo tanto, los procesos lentos de 150 a 155°F (65.6 a 68.3°C), durante 30 minutos dan a la leche mas sabor a cocido que los que se efectúan rapidamente, por ejemplo, de 168 a 174°F (75.6 a 78.9°C) durante 15 segundos.
El sabor a cocido se debe principalmente a la producción de compuestos sulfurados que se forman a partir de los radicales sulfhidrilo que se liberan en la degradación de las proteínas del lactosuero.

Figura 3-6. Influencia de la temperatura y del tiempo de calentamiento en el sabor a cocido y en la inactivación de la Peroxidasa y de la Fosfatasa alcalina.

Fuente: Santos, 1987.

3.3 EVALUACION DE LA INTENSIDAD DE LOS PROCESOS TERMICO.
Villamiel G, (1995) reporta que actualmente es de gran interés tanto para la industria lactea como para la administración la evaluación de la intensidad del tratamiento térmico aplicado a la leche. Por ello se recurre a la utilizaciónde una serie de indicadores térmicos que permitan conocer el tratamiento térmico aplicado y diferenciar leches procesadas térmicamente. De esta forma, se puede evitar el sobre procesado de la leche lo cual supone un incentivo para la industria lactea, ya que mejora la calidad final del producto.
Para la evaluación del deterioro originado en la leche durante el tratamiento térmico de la misma existen una serie de métodos basados, por una parte, en la determinación de compuestos ausentes en la leche cruda y que se originan mediante el calentamiento, y por otra, en la evaluación de la degradación producida en alguno de los componentes presentes en la leche cruda.
Entre las diferentes transformaciones de los componentes de la leche cruda producidos por el calentamiento que han sido estudiadas, merecen ser destacadas la reacción de Maillard, isomerización de la lactosa y desnaturalización de las proteínas de suero.

Hasta los años 80, la mayor parte de los estudios se centraron en la determinación de compuestos originados durante la reacción de Maillard, fundamentalmente el HMF (Hidroximetil furfural) y pérdida de lisina disponible.
El HMF se origina como consecuencia de la degradación de carbohidratos de los compuestos de Amadori. Keeney y Basette (1959) propusieron un método colorimétrico para determinar el HMF total en leches esterilizadas, Sin embargo este método presenta el inconveniente de que junto con el HMF total pueden cuantificarse otros compuestos carbonílicos procedentes de la reacción de Maillard, Van Boekel y Rehman (1987) y posteriormente Morales y col. (1992)propusieron un método rapido y específico para la determinación de HMF por HPLC (Cromatografía liquida de alta eficacia). La utilización de este parametro como único indicador del tratamiento térmico no es adecuada (Burton, 1984) ya que puede inducir a error debido a que, como se ha demostrado, la leche cruda tiene concentraciones variables de HMF (Klostermeyer y col. 1978; Konietzko, 1981; Debn-Muller y col. 1991).
La determinación de lisina disponible es otro indicador de la reacción de Maillard que se ha estudiado también en los últimos años. Durante las primeras etapas de la reacción de Maillard, la lisina transformada en lactulosil-lisina no es asimilable durante el proceso digestivo, denominandose lisina disponible a aquella que no se encuentra ligada al carbohidrato. Los métodos que se utilizan para la determinación de este aminoacido se basan en la reacción específica de determinados compuestos con el grupo E-amino libre: fluorodinitrobenceno (Carpenter, 1960), guanidación (Mauron y Bujard, 1963), acido trinitrobencenosulfónico (Kakade y Liener, 1969) y fijación de colorantes (Hurrell y Carpenter, 1976). Estos métodos son poco específicos por lo que la medida de lisina puede ser errónea. En estudios posteriores, Tomarelli y col. (1985) realizaron modificaciones en el método basado en la reacción con acido trinitrobenceno sulfónico, encaminadas a disminuir los tiempos de analisis y obtener una mayor precisión en la medida de los derivados.
Otra forma de evaluar la lisina disponible es mediante la determinación del compuesto de Amadori, lactulosil-lisina, originado en las primeras etapasde la reacción de Maillard. Así, Henle y col. (1991) determinaron el porcentaje de lisina ligada a carbohidratos en muestras de leche por la medida de la lactulosil-lisina liberada mediante una hidrólisis enzimatica previa. Hoy en día existe la tendencia a utilizar conjuntamente varios indicadores del deterioro originado en la leche durante el tratamiento térmico, ya que al utilizarlos de forma individual existe el riesgo de que no se haga una evaluación correcta.
Actualmente, tanto en la FIL (Federación internacional de lechería) como en la UE (Unión europea), tienen como objetivo definir y establecer los parametros analíticos que permitan diferenciar leches calentadas. Para ello, proponen una serie de índices de calentamiento, algunos de los cuales han sido objeto de estudio a lo largo de los últimos años: lactulosa, furosina, relación lactulosa/furosina, β-lactoglobulina sin desnaturalizar, fosfatasa alcalina y lactoperoxidasa.

3.3.1 LACTULOSA.
La determinación de lactulosa (4-O-β-D-galactopiranosil-D-fructofuranosa) es el método mas ampliamente utilizado en la evaluación de la intensidad del tratamiento térmico aplicado a la leche. Adachi (1958) detecta la existencia de lactulosa en leche estéril sobrecalentada y pudo comprobar que su formación depende de la intensidad del tratamiento térmico aplicado. Fueron Martínez-Castro y Olano en 1978, los primeros en manifestar que las leches esterilizadas tienen un contenido superior en lactulosa que las leches UHT (Tratamiento térmico alta temperatura) y éstas a su vez superior que las pasteurizadas. Por ello, estos autores propusieronla determinación de lactulosa en leche como posible índice del tratamiento térmico.
Durante el tratamiento térmico de la leche, la lactosa (4-O-β-D-galactopiranosil-D-glucopiranosa) se convierte en lactulosa y a continuación se produce la degradación de la lactulosa a acidos α- y β- isosacarínicos y galactosa. La formación de lactulosa se produce mediante el reordenamiento de Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein (Richards y Chandrasekhara, 1960). Esta reacción esta catalizada por la presencia de citratos y fosfatos, responsables en gran medida del pH de la leche (Martínez-Castro y Olano, 1980; Geier y Klostermeyer, 1983; Martínez-Castro y col., 1986; Olano y col., 1987).
Con respecto a la influencia de la grasa en la formación de lactulosa, los trabajos realizados hasta el momento ponen de manifiesto resultados contradictorios, Así, Geier y Klostermeyer (1983) y Andrews (1984) indicaron que no existe relación entre el contenido en grasa de la leche y la isomerización de lactosa a lactulosa. Sin embargo, De-Koning y col. (1990) encontraron, en tratamientos UHT, una mayor formación de lactulosa en leches con un 3% de grasa, frente a otras con 1.5%. Un estudio realizado por Pellegrino (1994) sobre la influencia de la grasa en leche y nata calentadas en condiciones de tiempo y temperatura controladas, puso de manifiesto que, conforme aumenta el contenido en grasa se produce una menor formación de lactulosa. Esto puede atribuirse a que la presencia de grasa provoca una menor transferencia de calor al incrementar la viscosidad de la leche, alcanzando por tanto, menor temperatura las lechesenteras.
Uno de los mayores problemas que se plantean a la hora de cuantificar la lactulosa, es la baja concentración que presenta con respecto a la lactosa, por ello, se han propuesto una serie de métodos para eliminar esta última, realizandose posteriormente la cuantificación de lactulosa mediante métodos específicos de cetosas (Andrews, 1986).
El resto de los métodos incluyen técnicas espectrofotométricas, enzimaticas y cromatografías, siendo estas últimas las que presentan mayor sensibilidad y precisión, por lo que nos referiremos a ellas mas extensamente.
Las técnicas cromatograficas que mas se emplean hoy en día para el analisis cuantitativo de lactulosa son la cromatografía de gases (CG) y de líquidos (HPLC).
La principal ventaja de la primera frente a la segunda es la mayor sensibilidad que presenta para una reproducibilidad semejante, ademas de lograrse una adecuada separación entre lactulosa y el resto de carbohidratos. El analisis de lactulosa por cromatografía de gases precisa de una derivatización previa con objeto de obtener un compuesto facilmente volatil, siendo los TMS (trimetil silil) derivados los empleados en la mayor parte de los casos.
Los TMS derivados de la lactulosa se separan de los de lactosa en un rango de temperaturas comprendido entre 200 a 260°C, dependiendo del tipo de fase, soporte y gas portador. Los tipos de columnas utilizadas son: clasicas de acero inoxidable, microrrellenas y capilares de vidrio y sílice fundida. La separación óptima entre lactosa y lactulosa se puede conseguir mediante el uso de fases como OV-17, OV-25 y SE-54 (Martínez-Castro yOlano, 1980; Nikolov y Reilly, 1983) La resolución que se obtiene con columnas capilares es superior a la obtenida mediante columnas rellenas, sin embargo, Olano y col. (1986) propusieron un método utilizando columnas microrrellenas con el cual se obtiene una resolución satisfactoria y permite el analisis cuantitativo de lactulosa en tiempos inferiores a 20 minutos.
Con respecto a la HPLC, se comenzó utilizando la cromatografía de intercambio iónico en condiciones isocraticas (Verhaar y col., 1979) o en gradiente (Ersser y Mitchel, 1984), con el empleo de diferentes columnas tales como Dowex (Carubellí, 1966), Aminex (Verhaar y col., 1979) y polietilenaminas, preparadas, estas últimas, en el laboratorio (Bilik y col., 1979).
La cromatografía líquida en fase inversa ha sido ampliamente utilizada (Nikolov y col., 1985), empleandose columnas de C18 y como eluyente acetonitrilo/agua (Greig y Payne, 1985). Para la detección de lactulosa en el ultravioleta es necesaria una derivatización previa debido a que los carbohidratos no absorben a 200 nm. Los detectores mas empleados son los de índice de refracción, sin embargo son menos sensibles que los de ultravioleta y, ademas, su utilización implica que la elución deba realizarse de forma isocratica (Brons y Olieman, 1983). Posteriormente, Ersser y Mitchell (1984), utilizaron detectores amperométricos para el analisis de carbohidratos. El acoplamiento del HPLC y la detección amperornétrica puede resolver muchos de los problemas encontrados en los analisis de lactulosa a bajas concentraciones (Fleming y col., 1990).
La electroforesis capilartambién se ha utilizado para la separación de lactulosa en mezclas complejas de carbohidratos (Oefner y col., 1992). La utilización de detectores amperométricos permite la detección incluso en el rango de femtomoles (Colon y col., 1993).
Mediante la reacción de Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein, ademas de originarse lactulosa puede también formarse epilactosa (4-O-β-galactopiranosil-D- manopiranosa). Este carbohidrato fue aislado de la leche por primera vez por Martínez-Castro y Olano (1980) y aparece cuando el tratamiento térmico es muy severo. Olano y Martínez-Castro (1981) detectaron epilactosa en leche esterilizada y comprobaron que existe un período de latencia que retrasa su aparición con respecto a la de lactulosa, Olano y Calvo (1989) propusieron que el contenido en epilactosa podría utilizarse también como indicador del tratamiento térmico.

3.3.2 FUROSINA.
La furosina se origina mediante hidrólisis acida a partir de los compuestos de Amadorí formados en las primeras etapas de la reacción de Maillard. Este compuesto fue detectado por primera vez (Erbersdobler y Zucker, 1966) como un pico desconocido en cromatogramas de hidrolizados de leches en polvo desnatada sobrecalentada, comprobandose que su formación aumentaba con la intensidad del tratamiento térmico de las muestras. Posteriormente fue identificado como ε-N-(2-furoilmetil)-L-lisina por Ultravioleta (UV), Infrarojo (IR), Resonancia magnética nuclear (RMN) y espectrometría de masas, confirmandose su estructura mediante síntesis (Finot y col., 1968; Heyns y col., 1968).
El aumento de la furosina es lineal durante lafase inicial del calentamiento pero en estados avanzados de la reacción de Maillard el contenido en furosina decrece (Hurrel y col., 1983). Esto hace que sea un buen indicador del grado en el que se produce el deterioro durante los primeros estadios de la reacción de Maillard, sin embargo no es un índice adecuado cuando la leche ha sido sometida a condiciones severas de calentamiento (Burton, 1984).
Existen estudios acerca del contenido en furosina de leches pasteurizadas y UHT (Erbersdobler y col., 1984; Erbersdobler y col., 1987; Nangpal y col., 1990; Resmini y col., 1990; Corzo y col., 1994) y de la formación de furosina durante el almacenamiento de leche UHT (Corzo y col., 1994).
La técnica mas utilizada para el analisis de furosina desde su identificación en hidrolizados acidos de leche, fue la cromatografía de intercambio iónico empleando autoanalizadores de aminoacidos. La furosina eluye en la región de los aminoacidos basicos (Erbersdobler y Zucker, 1966; Finot y col., 1968; Finot y col., 1969; Finot y Mauron, 1969). Posteriormente, se consiguió mayor sensibilidad utilizando la fluorimetría como sistema de detección (Erbersdobler y col., 1984; Erbersdobler, 1986).
En 1981, Schleicher y Wieland desarrollaron un método de HPLC para la determinación de furosina en muestras biológicas de pacientes diabéticos, colocando dos columnas en serie. Posteriormente, Drexel y col. (1987) modificaron el método anterior y lograron reducir los tiempos de analisis aumentando la resolución de los distintos componentes. Chiang (1983) utilizó una sola columna para el analisis de furosina por HPLCen alimentos desecados, y Cefalu y col. (1991) detectaron este aminoacido en muestras biológicas mediante cromatografía de intercambio iónico y con un sistema de detección amperométricos. Resmini y col. (1990) determinaron mediante HPLC el contenido en furosina incluso en leches pasterizadas. Delgado y col. (1992) propusieron un método nuevo por HPLC en fase inversa para la determinación de furosina en leche. Las ventajas que presenta este método frente al anterior son: elución isocratica, reducción del tiempo de analisis y ausencia de disolventes halogenados en la fase móvil que pueden dañar las conexiones metalicas del equipo.
Otra técnica cromatograficas empleada para el analisis de furosina es la cromatografía de gases. Para la detección se utiliza un detector específico de fósforo-nitrógeno, realizando una derivatización previa formando los heptafluorobutiril-isobutil ésteres (Buser y Erbersdobler, 1985), aunque existe el riesgo de degradación durante la derivatización (Ruttkat y Erbersdobler, 1994).

3.3.3 RELACION LACTULOSA/FUROSINA.
Este índice de calentamiento se ha propuesto recientemente como indicador de calidad de leches comerciales por Corzo y col. (1994). Su determinación permite conocer la calidad y las condiciones de almacenamiento de una leche UHT. Dependiendo del tipo de leche de que se trate esta relación varía; así, una leche UHT presenta un valor comprendido en el rango 6.38-13.78, mientras que en una leche en polvo este rango es de 0.23-1.1. Esto indicaría que la reacción de isomerización de la lactosa se da en mayor grado en la leche UHT, mientras que en unaleche en polvo predomina la reacción de Maillard. La diferente relación lactulosa/furosina en estos dos tipos de leche permitiría determinar la adición de leche en polvo reconstituida en leche UHT.
Estos autores también estudiaron la variación de la relación lactulosa/flirosina durante el almacenamiento de leche UHT a distintas temperaturas. Conforme aumenta la temperatura de almacenamiento, la relación lactulosa/furosina disminuye debido a que la reacción de Maillard predomina sobre la isomerización de la lactosa durante el almacenamiento. Por tanto, este indicador pone de manifiesto las condiciones en las que ha sido almacenada la leche UHT.
En función de las relaciones lactulosa/furosina encontrados en leche UHT se considera que valores por debajo de 6 podrían indicar un almacenamiento inadecuado o adición de leche en polvo reconstituida.
Posteriormente, Pellegrino y col. (1994) obtuvieron resultados similares cuando utilizaron dicha relación como índice de calidad en leches esterilizadas.

3.3.4 β- LACTOGLOBULINA SIN DESNATURALIZAR.
La β- lactoglobulina es una de las proteínas del suero lacteo. Se conoce como proteínas de suero a la fracción proteica de la leche que permanece en disolución después de la precipitación de las caseínas a pH 4.6., Las proteínas de suero mayoritarias son la β-lactoglobulina y la α-lactoalbúmina. En la fase sérica de la leche existen otras seroproteinas, como son la BSA (Seroalbumina bovina), las inmunoglobulinas, y la lactoferrina, así como una serie de enzimas tales como lactoperoxidasa, catalasa y fosfatasa alcalina.
El tratamiento térmicoprovoca desnaturalización de las proteínas de suero, produciéndose cambios en la estructura secundaria y terciaria, pero manteniéndose los enlaces peptídicos. Como consecuencia de esta reacción, los grupos activos de las proteínas son mas susceptibles a interaccionar entre sí, ademas de hacerlo con los grupos activos de otras proteínas o bien de otros compuestos tales como azúcares reductores (lactosa).
El comportamiento de las tres proteínas de suero mayoritarias (α-lactoalbumina, β-lactoglobulina y BSA) frente al calor es distinto, Así, la α- lactoalbúmina es mas resistente al tratamiento térmico que la β-lactoglobulina y ésta a su vez mas que la BSA. Dicho comportamiento depende de la especie animal de que se trate. Así, Calvo y col. (1989) realizaron tratamientos térmicos desde 74 hasta 90°C durante 15 y 30 segundos en leche de vaca, cabra y oveja y comprobaron que la desnaturalización para la β-lactoalbúmina se incrementaba en el siguiente orden: vaca< cabra< oveja, sin embargo en el caso de la BSA la desnaturalización resulté se cabra< vaca< oveja.
El grado de desnaturalización de las seroproteinas depende de la intensidad del tratamiento térmico aplicado. Uno de los criterios que se utiliza para la diferenciación de leches sometidas a distintos tratamientos térmicos es la evaluación de la desnaturalización de la β-lactoglobulina por ser una proteína de termosensibilidad intermedia. La BSA al ser la mas termosensible se desnaturaliza casi totalmente en procesos UHT, y su desnaturalización no es un buen índice de calentamiento, Por ello la desnaturalización de laβ-lactoglobulina se ha propuesto como índice técnico para diferenciar leches UHT de leches esterilizadas en botella, y leches sometidas a alta pasteurización de leches pasteurizadas por el proceso HTST (Andreini y col., 1990).
Existe la posibilidad de medir las seroproteinas desnaturalizadas mediante la evaluación del contenido en cisteína y cistina (aminoacidos presentes de forma mayoritaria en las proteínas de suero) del complejo aislado de caseínas y seroproteinas desnaturalizadas (De-Koning y col., 1976; Mrowetz y Klostermeyer, 1977). Sin embargo, actualmente, se utiliza mas la determinación de las proteínas de suero no desnaturalizadas mediante Kjeldahl de la fracción sérica (Aschaffenburg y Drewry, 1959), métodos inmunológicos (Lyster, 1970), electroforéticos (Dannenberg y Kessler, 1988) y cromatograficas, principalmente HPLC (Gonzalez de Llano y col., 1990).
En un principio se utilizaron métodos por HPLC basados en mecanismos de exclusión molecular (Andrews y col., 1985; Hill y col., 1987). También se utilizó la cromatografía de intercambio iónico (Hill y col., 1987) y la cromatografía en fase inversa (Kim y col., 1987; Resmini y col., 1989; Parris y Baginski, 1991). Actualmente el método de Resmini y col. (1989) es el que esta propuesto como en la FIL para la determinación de proteínas de suero sin desnaturalizar.

3.3.5 FOSFATASA ALCALINA.
Es una fosfomonoesterasa y contiene acido sialico, zinc y magnesio (Lefranc y Han, 1969), siendo su pH óptimo de 9.6 Kitchen y col. (1970), encontraron esta enzima asociada a un complejo lipoproteico presente en la membrana del glóbulo graso.Forma parte del complejo fosfatasico de la leche que agrupa enzimas (nativas y microbianas) capaces de hidrolizar el enlace éster entre el acido fosfórico y el radical hidroxilo de numerosos compuestos tales como glicerofosfatos, fenil fosfatos, etc. (Veisseyre, 1980).
Es una enzima termosensible, y se inactiva en condiciones de tiempo y temperatura a las cuales se destruye el Mycobacterium tuberculosis, microorganismo patógeno cuya destrucción sirve de referencia para asegurar una pasterización eficaz. Por ello es el indicador de elección para comprobar que este tratamiento en la leche ha sido el adecuado (Griffiths, 1986). En la (Figura 3-7) se pueden apreciar los intervalos de tiempo y temperatura de calentamiento en los que se inactiva la fosfatasa alcalina. Hay que tener en cuenta que a veces se producen fenómenos de reactivación de dicha enzima durante la conservación de la leche calentada (Veisseyre, 1980); por ello, Mckellar y col. (1994) postularon que la fosfatasa alcalina no es el indicador mas adecuado para el control de leches pasterizadas. Sin embargo, el test de la fosfatasa alcalina se sigue considerando como el parametro enzimatico de elección para leche pasterizadas recién procesadas.


Figura 3-7. Zona de calentamiento para la inactivación de la Fosfatasa y la Peroxidasa .

Fuente: Veisseyre, 1980. (Villamiel 1995)

Para la prueba de la fosfatasa el método mas ampliamente utilizado es el de Aschaffenburg y Mullen (1949), en el que se emplea como reactivo el paranitrofenilfosfato disódico. En este método hay que tener en cuenta laposible producción de fosfatasa de origen bacteriano, el fenómeno de reactivación y la fosfatasa residual.
En leche de cabra este test no es fiable, ya que dicha enzima se encuentra en menor proporción que en la leche de vaca, ademas de presentar menor termo estabilidad (Williams, 1986; Kosikowski, 1988). Por todo esto, Williams (1986) propuso una variación al test anterior para la leche de cabra aumentando tanto la cantidad de muestra como el tiempo de incubación de la misma.

3.3.6 LACTOPEROXIDASA.
Es un ferro-enzima que cataliza la acción oxidante del agua oxigenada liberando oxígeno activo que puede combinarse con numerosas sustancias: guayacol, parafenilendiaminas, hidroquinonas, etc. Se encuentra en la leche en cantidad apreciable y su pH óptimo es de 6.8 (Amiot, 1991).
La inactivación de la lactoperoxidasa ocurre a temperaturas próximas a 80°C, afectando en menor medida el tiempo de calentamiento (Kiermeier y Kayser, 1960; Woerner, 1961). Su detección es la base para identificar las leches que han sido sometidas a calentamientos de 80°C durante 5-25 segundos (alta pasterización) y así diferenciarlas de las pasterizadas (72°C durante 15 segundos o equivalente) (Amiot, 1991). En la figura 3-7, se muestra un grafico en el que se pueden observar los intervalos de tiempo y temperatura en los que se inactiva la Peroxidasa.
Durante el almacenamiento, puede desarrollarse actividad lactoperoxidasica. A medida que el tratamiento es mas severo existe menor posibilidad de posterior reactivación (Woerner, 1961).

3.3.7 LOS PRINCIPALES INDICADORES TERMICOS.
Uno de los principalesobjetivos de la FIL (Federación Internacional de Lechería) y de la UE (Unión Europea), es el de establecer los límites permitidos en cuanto al contenido de algunos indicadores térmicos, o presencia o ausencia de otros indicadores. Esto queda reflejado en la (Tabla 3-2). De esta forma se podran diferenciar leches pasterizadas de altamente pasterizadas y leches UHT de leches esterilizadas en botella.

Tabla 3-2. Índices de calentamiento de leche propuestos por la UE (*) y por la FIL.
Tipo de Tratamiento | Lactulosa (mg/L) | Β-Lactoglobulina (mg/L) | Fosfatasa alcalina | Lacto-Peroxidasa |
Pasterización | ND* | >3000 >2600* | - | + |
Alta Pasterización | <50* | >2000 >2000* | - | - |
UHT | <400 >100* | g>50* | - | - |
Esterilización | <1200 >600* | <50* | - | - |
ND: No detectable.
Fuente: Buchheim y col 1994. (Villamiel 1995).

3.4 CAPACIDAD DE CONSERVACION.
Wolstra et al. (2001). Reporta que la capacidad de conservación o vida útil de un producto pasteurizado es el tiempo durante el que este pueda mantenerse en una condiciones determinadas (por ejemplo, a una temperatura concreta), sin que se produzcan cambios indeseable aparentes. Las alteraciones de la leche pasteurizada durante el almacenamiento, puede ser:
* Alteraciones causadas por el crecimiento de las bacterias en la leche, como la producción deacido, proteólisis y lipolisis.
* Modificaciones causadas por las enzimas naturales de la leche o las enzimas extracelulares secretadas por los microorganismos, como la lipolisis y la proteólisis.
* Las reacciones químicas que originan flavores a oxidado o a luz.
* Cambios fisicoquímicos como el desnatado, floculación y coagulación, que pueden ser consecuencias de las alteraciones antes mencionadas.

Las modificaciones debidas al crecimiento de bacterias en la leche no suelen ser perceptibles hasta que los microorganismos alcanzan un numero de 5 a 20 ×106 ml-1 dependiendo de las especies bacterianas. Si la bacteria alterante es Bacillus cereus, considera que el límite es 106 ml-1. Estos recuentos no deben haberse alcanzado en el momento en el que el consumidor compra el producto. La leche pasterizada se conserva durante varios días, siempre que se mantengan refrigeradas (a menos de 7oC). Algunas veces se indica en el producto el limite de venta; en otros casos figura la indicación consumir antes de (o vida útil mínima garantizada). Pueden existir normas mas microbiológicas especificas para garantizar la calidad higiénica de la leche en las fechas que figuran en el envase.

3.4.1 ALTERACIONES ENZIMATICAS Y CAMBIOS QUIMICOS.
Wolstra et al. (2001) Menciona que, las alteraciones enzimatica y los cambios químicos se refieren especialmente a la gran susceptibilidad de la leche pasterizada al desarrollo de sabores y aromas extraños inducidos por la luz.
La alteración mas frecuente de la leche pasterizada se produce por el crecimiento de microorganismos y depende de:* La temperatura de conservación.
* El grado de recontaminación.
* La velocidad de crecimiento de las bacterias implicadas (tiempo de generación).
* El numero de esporas de Bacillus cereus en la leche original.
* La actividad de la sustancias inhibidora del desarrollo microbiano.

La temperatura de almacenamiento de la leche es importante porque el tiempo de generación de los microorganismos dependen de estrechamente de la temperatura, como se muestra la (Tabla 3-3).

Tabla 3-3. Tiempo de generación (horas) de algunas especies bacterianas en la leche pasteurizada a diferentes temperaturas.
Temperatura. (°C) | 4 | 7 | 10 | 20 |
Bacillus cereus | ∞ | 10 | 4 | 1 |
Bacillus circulans | 20 | 12 | 10 | 3 |
Enterobacter cloacae | 8 | 5 | 3 | 1 |
Pseudomonas putida | 6 | 4 | 3 | 1 |
Listeria monocytogenes 20 |
L. monocytogenes, en la lechesometida a una pasteurizacion alta | 30 | 11 | 9 | 2 |
|
Fuente: Wolstra et al. 2001.

En general, no tiene sentido refrigerar la leche a temperaturas inferiores de 4 a 5 oC porque durante el transporte y la distribución, la temperatura es superior, del orden de 7 oC. El efecto de la temperatura sobre el tiempo de conservación de la leche pasteurizada se muestra en la (Tabla 3-4).

Tabla 3-4. Numero de días (valor medio) que puede almacenarse la leche pasteurizada a diversas temperaturas antes de llegar a los maximos que determinan la fecha límite de venta (A) y la fecha de caducidad (B), respectivamente.
Numero medio de dias para llegar a un recuento de | | 5*104 ml -1 (A) | 5*106 ml-1 (B) |
Toma de muestra de leche | 4°C | 7°C | 10°C | 4°C | 7°C | 10°C |
Inmediatamente después | > 14 | 9.6 | 5.8 | > 14 | 13.6 | 9.8 |
de la pasteurización
De la botella de vidrio 12.8 | 6 | 4.7 | 13.5 | 8.7 | 7.3 |
Del envase de cartón > 14 | 7.8 | 5.2 | > 14 | 10.9 | 7.0 |
Fuente: Wolstra et al. 2001.

La velocidad de crecimiento de las bacterias de la temperatura y de la especie bacteriana implicada. Con un recuento inicial en la leche de 10 por litro y con valores de g de 4, 7 y 10 horas, la vida útil del producto es de 5, 8 y 13 días respectivamente.
Estos tiempos son bastantes habituales. Si se conoce el número inicial de bacterias y su tiempo de generación, es posible predecir la duración de la leche a diferentes temperaturas. Obviamente, la vida útil de la leche de las posibilidades de crecimiento de las bacterias presentes, pero el recuento total justo después de la pasterización no proporciona suficiente información, como se muestra en la (Figura 3-8).
Después de la pasteurización, normalmente contiene entre 500-1000 bacterias por mililitro, excepto si había muchas bacteria termo resistentes en la leche original. En general la leche se altera por coagulación dulce originada por Bacillus cereus (g ≥ 10 h a 7oC), excepto cuando se produce una recomendación (ver después alteración de la leche contaminada). Bacillus cereus, que sintetiza una lecitinasa, es también el microorganismo responsable del cortado de nata en la leche no homogeneizada. La enzima coagulada de losglóbulos grasos en la capa de la nata próxima a una colonia de estas bacterias. A una temperatura de conservación inferior a 6oC, Bacillus circulans. La leche sometida a una pasteurización muy alta, de unos 100oC, se altera fundamentalmente por Bacillus licheniformis o Bacillus subtilis cuando la temperatura de conservación es alta. Si, por ejemplo, la leche contiene 10 esporas de Bacillus cereus por 100 ml, su capacidad de conservación en condiciones normales es de 12 – 14 días, siempre que no se haya recontaminado. La vida útil puede ampliarse reduciendo el número de esporas mediante un tratamiento de bactofugacion. Hay que tomar medidas frente a la alteración enzimatica y conviene envasar asépticamente.

Figura 3-8. Recuento de bacterias en la leche pasteurizada durante el almacenamiento a 7°C y efecto de la recontaminación, ejemplo orientativo. Línea continua: recuento total; línea de trazos: flora especifica.

Fuente: Wolstra et al. 2001.

3.4.2 RECONTAMINADO DE LECHE PASTEURIZADA.
Wolstra et al. (2001) Reporta, Si la leche pasteurizada se recontamina, el proceso de alteración es mas rapido y de distintas naturaleza. Este comportamiento se resume en la (Tabla 3-4), en la que la leche, al salir del pasteurizador todavía no se ha recontaminado, pero generalmente lo hace durante el envasado. La presencia de Coliformes después de mantener la leche a 20oC, es una buena inhibición de que se ha producido una recontaminación. La leche (recontaminada) conservada sin refrigerar se acidifica como consecuencia, por ejemplo, del crecimiento debacterias lacticas mesófilas; la leche que ha sufrido una pasteurización fuerte se altera mas deprisa. A temperatura inferiores a 10oC la leche se altera por efecto del crecimiento de psicrotofos (g = 4.5 horas a 7oC). El flavor se hace pútrido y rancio como resultado de la degradacion de las proteínas y la hidrolisis de la materia grasa, respectivamente. Como estos microorganismos psicrotofos casi no resultan afectados por las sustancias que inhiben el crecimiento bacteriano, la velocidad de deterioro a menos a 7oC es similar para leche recontaminada sometida a una pasteurización alta o baja.
Como normal general, cuantos mas esporas de Bacillus cereus haya en la leche no recontaminada, o cuanto mayor sea la recontaminación, mas rapida sera la alteración. Es necesaria una escrupulosa limpieza y desinfección de la llenadora y la cerradora para evitar (en lo posible) la recontaminación después de la pasteurización en flujo continuo. Cuando se determina la fecha de caducidad, suele asumirse que se ha producido una cierta recontaminación de la leche.
Para limpiar la recontaminación y que el producto cumpla las exigencias microbiológicas en el momento de su venta, se necesita inspecciones frecuentes y minuciosas durante el proceso. Para ello, las muestras deben mantenerse a distintas temperaturas y analizarse a intervalos regulares. El inconveniente es que la leche llega al consumidor antes de que se conozca los resultados de las pruebas de capacidad de conservación. Recientemente se han desarrollado métodos rapidos de analisis para la detección de bacterias recontaminantes Gram (–)negativas no esporulados.

CONCLUSIONES.

1. Se reconoció los principales tratamientos térmicos aplicados para la destrucción de los microorganismos patógenos, que pueden destruirse por diferentes métodos de intensidad de calentamiento de la leche, pero otros contaminantes no se eliminan por efecto del calor. En cuanto mas intenso es el tratamiento térmico, mas diferencias se detectan entre el flavor de la leche pasteurizada y el de la leche cruda.

2. Se logro a entender los cambios o efectos producidos por la intensidad de calentamiento de la leche pasteurizada, como el pardeamiento enzimatico, el desarrollo a cocido, las pérdidas de valor nutritivo, la inactivación de inhibidores del crecimiento microbiano y la disminución de la coagulabilidad.

3. Las enzimas y vitaminas de la leche muestran sensibilidades diferentes al calor, una de las mas termolabiles es la lipasa y entre las mas resistentes se encuentran la fosfatasa alcalina y la Peroxidasa, respecto del Mycobacterium tuberculosis. Las vitaminas las que mas sufren modificaciones son la vitamina B1, la vitamina C y la B12; La vitamina B12, sólo tiene efecto cuando el calentamiento se efectúa en presencia de luz.

4. Para la evaluación de la intensidad del tratamiento térmico aplicado a la leche, la FIL y UE establecieron, a la utilización de una serie de indicadores térmicos que permitan diferenciar leches calentadas, las cuales son la determinación de: lactulosa, furosina, relación lactulosa/furosina, β-lactoglobulina sin desnaturalizar, fosfatasa alcalina y lactoperoxidasa.

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