El paso inicial en la fabricación de la mayoría de los quesos es la gelacion o coagulación de la caseína, inducida mediante la acción combinada de enzimas proteo líticas (cuajos de distintos tipos) y calcio. Este proceso se divide usualmente en dos fases: la fase primaria o enzimática y la fase secundaria o de agregación, aunque algunos autores incluyen como fase terciaria a la sinéresis o expulsión del lacto suero y al re acomodamiento estructural de la red proteica.
La primera fase consiste en una reacción altamente específica entre el cuajo y la K- caseína que se encuentra principalmente en las superficies de las micelas de caseína.
Hay un corte proteo lítico en el enlace Fe 105- Met 106 de la K «“ caseína que genera dos péptidos con propiedades muy distintas.
El glico-macro-péptido formado por la cadena entre los residuos de aminoácidos 106 a 169 es hidro-fílico y soluble. Este fragmento, que representa cerca del 4% de la caseína total (Callanan, 1991), pasa a formar parte del lacto suero y por tanto no contribuye al rendimiento. El otro fragmento, formado por la cadena entre los componentes 1 a 105, se denomina para-K-caseína, es altamente hidro-fóbico y permanece enlazado a las micelas.
El efecto inicial de esta reacción es una reducción drástica en la carga eléctrica negativa de la superficie de las micelas, que permite el acercamiento entre si de las micelas modificadas y facilita así la segunda fase de agregación de las micelas para formar un gel, en la que el calcio (Ca ++) juega un papel importante como acelerador del proceso.
De ahí en adelante, la fabricación de queso se puede considerar básicamente como la eliminación de agua, o concentración de sólidos, a partir del gel o coagulo formado mediante la acción del cuajo.
En este proceso de deshidratación, la caseína y la materia grasa de la leche se concentran en un factor cercano a 8 «“ 10 veces, dependiendo del contenido de humedad en el queso.
En la leche, las micelas de caseína contienen cerca de 2 gramos de agua por gramo de caseína. El grado al que se retiene la estructura de las micelas de caseína en su forma original depende en gran medida de la perdida de fosfato de calcio , y esta perdida, a su vez, depende del pH en el momento en que se retira el lacto suero de la cuajada.
Por eso, tratándose de quesos en general y ciertamente de quesos madurados, una de las maneras más importantes para eliminar el agua consiste en disminuir el pH de la cuajada (Lawrence et al., 1983)
La figura 1 muestra la relación entre el pH hasta el momento de desuerado y la estructura básica de queso.
Gráfico estructura básica del queso
En el caso de muchos quesos blancos latinoamericanos, no se usan fermentos o cultivos lácticos y el queso tiene un pH muy similar al de la leche. En dicho caso, la eliminación y control de la humedad se realizan principalmente mediante el tamaño y uniformidad del corte de la cuajada, la agitación y el calentamiento gradual de la mezcla de cuajada y lacto suero.
La relación que se muestra en la figura 1 ha sido corroborada en la práctica. Por ejemplo, la unidad estructural en la matriz proteica de queso Blanco, Suizo o Gouda (en los que hay poco desarrollo de acidez) tiene la misma forma globular y dimensión que las de las sub-micelas originales en la leche, mientras que en los quesos Cheddar y Cheshire (en los que en la producción de acidez es mayor), los agregados proteicos son de mucho menor tamaño y han adaptando la forma de tiras o cadenas (Lawrence et al., 1983).
En otras palabras, a medida que baja el pH y se disuelve el fosfato de calcio coloidal, las micelas van perdiendo su identidad original y dan lugar a estructuras diferentes.
La firmeza de la red proteica depende también d factores tales como el contenido de agua, el contenido de grasa y el contenido de minerales. Un contenido alto de humedad o grasa debilita la firmeza de la estructura dado que, necesariamente, las proteínas deben estar mas alejadas entre si.
El calcio y el fosfato afectan casi todos los aspectos de la fabricación de queso. La concentración de Ca y PO4 en la leche es de cerca de 117 y 203 mg./100g, d los cuales aproximadamente 68 y 46 %, respectivamente están en forma insoluble a pH 6.6.
Este calcio y fosfato enlazados se transfieren a la cuajada pero se disuelven gradualmente a medida que baja el pH; por ejemplo, a pH 5.3, que es muy similar al pH de quesos tales como Cheddar, Chihuahua (queso mexicano similar al Monterrey Jack o pasta hilada) al final de su fabricación, prácticamente todo el fosfato de la leche esta solubilizado, mientras que cerca del 14 % del calcio sigue presente dentro de las micelas de caseína (Lucey y Fox, 1993).
Más allá de los cambios estructurales, el contenido final de calcio y fosfato en un queso contribuye significativamente al rendimiento. Por ejemplo, estos minerales representan cerca del 1.6 % de la masa del queso Cheddar y cerca de un 1.9 % de la masa del queso Gouda (Emmons et al., 1991).
Si se eliminaran, el rendimiento (calculado a humedad constante) disminuiría cerca de 2.9 y 3.2 %, respectivamente.
Los quesos blancos elaborados sin fermentos ni acidificación de otro tipo (a pH alrededor de 6.21 «“ 6.5) retiene entonces mayor proporción de estos minerales que un queso gorda y , en el otro extremo, quesos altamente ácidos como el Cottage y el Quark retiene menor proporción que un queso Cheddar.
La adición de Ca++ en forma de cloruro de calcio aumenta ligeramente la firmeza mecánica de la cuajada, siempre y cuando la contracción no sea mayor a 10mM, equivalente a 40 g de calcio/ 100l de leche (Lucey y Fox, 1993)
En ausencia de tratamientos térmicos especiales, lo usual es añadirle a la leche 20g de cloruro de calcio/ 100l, que equivale a cerca de 7g de calcio/100l.