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Grasas
Proteínas
Carbohidratos
La leche es un alimento excepcional desde el punto de vista alimenticio, no solo para los jóvenes, la humanidad a adoptado la leche, especialmente la de vaca y la de cabra, como alimento primordial para todas las edades. Se producen y consumen grandes cantidades de muchos derivados de la leche como el queso, el yogur, la mantequilla y otros.
La leche es posible que sea el alimento mas completo que podamos encontrar en la naturaleza y lo demuestra el hecho de que después del nacimiento, los mamíferos jóvenes solo consumen leche durante las primeras semanas de vida. La leche entera contiene vitaminas, principalmente la tiamina, riboflavina, ácido pantoténico y las vitaminas A, D, y K. También los minerales calcio, fósforo, potasio, sodio y trazas de metales. Proteínas con todos los amino ácidos esenciales, carbohidratos, principalmente lactosa, y lípidos. Los únicos elementos importantes en los cuales la leche es muy deficiente son el hierro y la vitamina C.
Los recién nacidos tienen importantes reservas de hierro al nacer y en el caso de los humanos la vitamina C se suple facilmente consumiendo jugos de cítricos.
En la tabla 1 a continuación se brinda la composición promedio en % de la leche de algunos mamíferos.
Tabla 1. Composición porcentual de la leche de algunos mamíferos
Vaca
Humana
Cabra
Oveja
Llegua
Agua
87.1
87.4
87.0
82.6
90.6
Proteínas
3.4
1.4
3.3
5.5
2.0
Grasas
3.9
4.0
4.2
6.5
1.1
Carbohidratos
4.9
7.0
4.8
4.5
5.9
Minerales
0.7
0.2
0.7
0.9
0.4
Grasas.
En la leche, la grasa está en forma de emulsión en agua conteniendo alrededor del 4% de ella dispersa en glóbulos muy pequeños en el orden de los 5 a 10 micrones en diámetro. Estos glóbulos son tan pequeños que una gota de leche puede contener hasta 1 millón de ellos.
Este estado de finísima división hace a la grasa de la leche la forma mas fácilmente digerible comparada con la grasa a partir de otras fuentes. La estabilidad de la emulsión se facilita por fosfolípidos complejos y proteínas absorbidas en la superficie de los glóbulos. Los góbulos de grasa, que son mas ligeros que el agua se juntan con el tiempo y eventulamente suben a la superficie formando una nata. Como las vitaminas A y D son solubles en grasa, suben a la superficie junto con la nata.
Comercialmente la grasa se separa por centrifugación y desnatado y se utilza para producir cremas para café, nata batida, mantequilla, o como componente de los helados. La leche resultante se llama leche desnatada, y esta, a nos ser por el contenido de grasa y vitaminas A y D, tiene la misma composición aproximada de la leche entera. Si la leche se homogeniza su contenido de grasa ya no se separa. La homogenización se hace forzando el paso de la leche por agujeros muy finos a alta presión, esto rompe los glóbulos de grasa y reduce su tamaño al orden entre 1 y 2 micrones.
La grasa de la leche está constituída primordialmente por triglicéridos y aproximadamente las dos terceras partes de esta, es del tipo saturada y un tercio insaturada. Es usual que las grasas de la leche tengan sobre el 12% de ácidos grasos de cadena corta como el butírico, capróico y caprílico.
Se ha reportado la composisición siguiente:
C2(3%)
C4(1.4%)
C6(1.5%)
C8(2.7%)
C10(3.7%)
C12(12.1%)
C14(25.3%)
C16(9.2%)
C18(13%)
>C18(~5%)
El resto de los lípidos de la leche incluyen cantidades pequeñas de colesterol, fosfolípidos y lecitinas. Los fosfolípidos ayudan a mantener la estabilidad de la leche entera como emulsión, el grupo fosfato ayuda a lograr la solubilidad parcial del glóbulo de grasa en agua.
La diferencia estructural entre triglicéridos, fosfolípidos y lecitinas se pueden ver en la figura 1.
Figura 1. Estructuras de triglicéridos, fosfolípidos y lecitina.
Triglicéridos, fosfolípidos y lecitina
La fracción grasa de la leche se puede extraer usando éter de petróleo (bencina) o algún otro disolvente orgánico similar no polar.
Proteínas
Las proteínas de la leche se pueden separar en general en dos categorías: fibrosas y globulares.
Las que se pueden considerar como globulares tienen la tendencia a plegarse sobre ellas mismas en unidades compactas que adquieren una forma esferoidal. Este tipo de proteínas no tienen interacción molecular entre las unidades, como tienen las fibrosas, y por tanto son mas fáciles de mantener en suspensiones coloidales. Hay tres clases de proteínas básicamente en la leche: caseínas, lactalbúminas y lactoglobulinas y todas son globulares.
Las caseínas son fosfoproteínas, lo que quiere decir que grupos fostato están unidos a algunos amino ácidos de las cadenas laterales. En realidad la caseína es una mezcla de al menos tres proteínas similares, principalmente las caseínas α, β y κ. Estas proteínas difieren primariamente en su peso molecular y la cantidad de fósforo que contienen.
La caseína en la leche está en forma de una sal cálcica, el caseinato de calcio que tiene una estructura compleja y está compuesta por caseínas α, β y κ formando una micela o unidad de solubilización. Ni la forma α ni la β son solubles en la leche, tanto simples como combinadas, pero si se agrega la caseína κ a alguna de ellas o a la combinación, el resultado es una caseína compleja que es soluble debido a la formación de una micela.
figura 2
Figura 2. La micela de caseína
(unos 1200Ã… de diámetro).
Las caseínas α y β son fosfoproteínas mientras que la de tipo κ tiene menos grupos fosfato en su estructura, pero más grupos hidroxilos como los de los carbohidratos en una parte de su superficie externa. Esta porción de su superficie externa se disuleve fácilmente en agua debido a la presencia de grupos polares mientras que la otra parte se adhiere bien a las caseínas insolubles α y β lo que trae como consecuencia su solubilización formando un coloide estable o micela a su alrededor. La figura 2 ilustra lo que decimos.
El caseinato cálcico tiene su punto isoeléctrico a un pH de 4.6 por lo que es insoluble en medios con pH menores de 4.6. El pH de la leche está alrededor de 6.6, de esta forma la caseína tiene carga negativa neta a ese pH y se mantiene en solución como sal. Si se acidifica la leche, la carga eléctrica negativa del exterior de la micela se neutraliza ante los iones H+ del ácido y la proteína neutra precipita.
Ca2+ Caseinato + 2HCl ———> Caseína + CaCl2
Los iones de calcio se mantienen en solución como cloruro de calcio. Cuando la leche se abandona, la acción bacteriana produce ácido láctico, esto baja el pH y se produce el mismo efecto de precipitación (cuagulación).
La caeína de la leche también se puede coagular usando la enzima renina. La renina está presente en el estómago de los terneros, sin embargo la formación del coágulo y el mecanismo de la coagulación es diferente cuando se usa renina. En este caso la renina ataca e hidroliza la caseína κ con lo que se pierde la solubilidad superficial que protege a las caseínas α y β y causa que la micela completa precipite como paracaseinato cálcico.
Si se retira el calcio de la leche, no se forma cuajo cuando esta se trata con renina.
El cuajo formado usando renina se vende comercialmente como como requesón o queso cabaña. El líquido que queda se le llama suero.
El cuajo también se utiliza para producir diferentes tipos de quesos, para ello se lava y exprime a fin de eliminar cualquier cantidad de suero residual, luego se sala y se moldea a presión. Se puede consumir fresco como queso blanco o dejarse envejecer bajo ciertas condiciones para endurecerlo y darle «punto».
Las albúminas son proteínas globulares que son solubles en agua y en soluciones diluidas de sal. Estas sin embargo, se denaturalizan y cuagulan por el calor.
Las proteínas en segundo lugar en cantidad en la leche son las lactoalbúminas. Una vez que las caseínas se han retirado de la leche y esta se ha vuelto ácida, las lactoalbúminas se pueden separar por calentamiento para precipitarlas.
El tercer grupo de proteínas de la leche son las lactoglobulinas, están presentes en menores cantidades que las albúminas y en términos generales se precipitan en las mismas condiciones que las albúminas. Estas proteínas portan las propiedades inmunológicas de la leche y protegen a los pequeños mamíferos hasta que su propio sistema inmunológico esté desarrollado.
Carbohidratos
Si se han retirado de la leche las grasas y las proteínas aun se conservan en disolución, dado su carácter soluble los carbohidratos. El principal carbohidrato de la leche es la lactosa.
La lactosa, un disacárido, es la única azúcar que los mamíferos pueden sintetizar. Hidrolizada rinde una molécula de glucosa y otra de galactosa, ambas dextrogiras y en su producción, que se hace en las glándulas mamarias, una molécula de glucosa se convierte en galactosa y se une a otra de glucosa para formar la lactosa. Aparentemente la galactosa resulta necesaria para el desarrollo del tejido nervioso del infante. Las células del cerebro contienen glicolípidos como parte de su estructura. Los glicolípidos son triglicéridos en los cuales uno de los ácidos grasos se ha sustituído por un azúcar, en este caso la galactosa.
Aunque casi todos los infantes humanos pueden digerir la lactosa, algunos adultos con el tiempo pierden esa capacidad debido a que la leche deja de ser una fuente importante en la dieta. Se necesita una enzima llamada lactasa para digerir la lactosa. La lactasa se segrega en el intestino delgado y esta desdobla la lactosa en sus dos unidades constituyentes, las que son fácilmente asimiladas.
Las personas que no sintetizan la lactasa no pueden digerir la lactosa apropiadamente, y como esta se absorbe muy mal en el intestino delgado, se mantiene en el tracto intestinal produciendo por ósmosis una afluencia de agua, lo que resulta en diarreas y cólicos estomacales a los indivisuos afecatados.
Las personas con deficiencia de lactasa no pueden tolerar mas de un vaso de leche en el día, esta defienecia es mas común en los negros y los viejos caucásicos.
La lactosa se puede extraer del suero tratándolo con alcohol etílico, este fuerza la lactosa a cristalizar.
Si se abandona la leche a la temperatura ambiente, se agria. Muchas bacterias están presentes en la leche, particularmente la lactobacili. Estos microorganismos actúan sobre la lactosa para producir ácido láctico (que es agrio). Ellos hidrolizan la lactosa en sus componentes, pero solo utilizan la parte de galactosa para producir el ácido láctico, evidentemente como acidifican la leche esta termina cuajada.
Muchos fabricantes de productos lácteos dejan agriar un poco la leche antes de procesarla, de esta forma se obtienen las leches y natas agrias que luego se baten para producir ciertas mantequillas del mercado. Otros productos tratados con cepas particulares de bacterias son el yogur, la crema agria y ciertos tipos de queso.