3 Resultados y discusión
3.1 Materia prima
La composición media y los parámetros físico-químicos de la leche de cabra utilizada en la elaboración de yogur fueron: Proteínas totales: 4,55 ± 0,04%, Grasa: 3,00 ± 0,1% Lactosa: 4,42 ± 0,04%, Sólidos Totales: 12,61 ± 0,06%, Cenizas: 0,68 ± 0,06%, Acidez titulable: 17,90 ± 0,25 °D, pH: 6,65 ± 0,02 y Descenso Crioscópico: 0,567 ± 0,01 °C.
La leche contenía inicialmente 4,6% de grasa, pero se descremó para lograr un tenor graso del 3,00%. El propósito de estandarizar este parámetro fue lograr un índice proteína/grasa mayor a uno, condición que mejora notablemente las características reológicas del coágulo.
3.2 Curvas de acidificación
Se realizaron curvas de acidificación (Figura 1) para determinar si la dosis de enzima podía afectar la velocidad de fermentación del yogur. Se ensayaron dos dosis de β-galactosidasa (1253 y 2506 U/L), teniendo siempre como referencia una muestra sin agregado de enzima.
Como puede observarse en la Figura 1, los valores de pH fueron menores (p < 0,05) para las muestras con enzima sólo en las tres primeras horas, no existiendo diferencias entre las dosis agregadas.
Por otra parte, la acidez titulable fue afectada significativamente (p < 0,05) por el agregado de β-galactosidasa, durante todo el proceso fermentativo salvo en la primera hora. También fue influenciada por la dosis de enzima aplicada, como puede observarse en la tercera y cuarta hora, donde la dosis mayor genera mayor acidez (p < 0,05). Es importante destacar, que esta marcada diferencia entre las dosis y con la muestra sin enzima se logró, cuando el pH de la fermentación se acercó al pH óptimo de la enzima fúngica, un pH alrededor de 5.
No obstante, se puede inferir que un aumento de la cantidad de β-galactosidasa, tan importante como el doble de la primera dosis ensayada, no produjo una mejora en la velocidad de fermentación, tal que justificara detener el proceso de elaboración antes de las cinco horas.
3.3 Caracterización de los yogures terminados
Los yogures elaborados con y sin enzima se almacenaron, luego de la fermentación, a 4 °C durante 24 horas, para evitar una sobreacidificación y consolidar sus texturas y características organolépticas.
Posterior al almacenamiento, se determinó la calidad de los yogures elaborados con tres diferentes dosis de β-galactosidasa: 1253, 2506 y 3759 U/L y sin agregado de la misma. Dicha calidad se estableció en función de las concentraciones de lactosa, galactosa y glucosa (Figura 2), como así también del porcentaje de hidrólisis total (Figura 3), acidez titulable (Figura 4) y pH, encontrados en cada uno de ellos. El comportamiento de estos dos últimos parámetros no fue concordante. Mientras que en la acidez titulable hubo diferencias (p < 0,05) entre tratamientos, los valores de pH no se diferenciaron estadísticamente, pudiendo expresarse una media de 4,51 ± 0,04.
Proceso de elaboración de yogur deslactosado de leche de cabra
Proceso de elaboración de yogur deslactosado de leche de cabra
Al analizar el efecto de la dosis de enzima sobre la composición de azúcares (Figura 2), se encuentra que con el agregado de 2506 U/L se obtiene el menor contenido de lactosa residual (0,77 g.100 mL-1). Esta cantidad representa un porcentaje de hidrólisis del 82,6%, valor significativamente (p < 0,05) mayor al conseguido con la dosis de 1253 U/L y sin agregado de lactasa. Sin embargo, cuando se incrementó la cantidad de enzima a 3759 U/L no se produjo una mejora en la eficiencia hidrolítica (Figura 3). Esto demuestra que la dosis de 2506 U/L es la más conveniente para obtener el mayor grado de conversión de lactosa.
Uno de los factores más importantes, que limita el rendimiento de la β-galactosidasa, es la inhibición competitiva que ejercen los productos de reacción, glucosa y galactosa (BOON; JANSSEN; VAN’T RIET, 2000; DESCHAVANNE; VIRATELLE; YON, 1978; MATIOLI; FARIA de MORAES; ZANIN, 2003).
Durante el proceso de fermentación, los productos glucosa y galactosa, en especial esta última, van incrementando, mientras que el sustrato lactosa va decreciendo, lo que no sólo favorecería sino que acentuaría el efecto inhibitorio citado.
Entre los monosacáridos, la galactosa es el inhibidor más importante para la β-galactosidasa (DESCHAVANNE; VIRATELLE; YON, 1978), aunque la fuerza del poder inhibitorio depende del origen de la enzima. La β-galactosidasa del Aspergillus oryzae es más inhibida por este monosacárido que las provenientes del Kluyveromyces spp. (BOON; JANSSEN; VAN’T RIET, 2000).
En la Figura 2, se puede observar que la concentración de galactosa supera ampliamente a la de lactosa, para las dos dosis mayores de enzima. Si bien, estas son las concentraciones finales, no cabe duda que durante el proceso fermentativo la concentración relativa se iría haciendo cada vez más favorable para la galactosa con respecto a los otros dos azúcares. Como consecuencia de ello, ocuparía competitivamente el sitio activo de la β-galactosidasa, provocando la disminución de su actividad. Esto fue demostrado por Carminatti (2001) quien comparó el porcentaje de hidrólisis logrado en suero de leche usando β-galactosidasa del Kluyveromyces lactis (Maxilact L-5000), en un reactor con y sin membrana. La membrana permitía el permeado continuo de los productos de hidrólisis, mientras que de la otra manera la enzima permanecía conjuntamente con ellos. Cuando los productos eran retirados, se logró un 92% de hidrólisis, mientras que la presencia de ellos limitó el proceso a un 82%.
Otro hallazgo semejante a nuestro trabajo fue que, de las tres dosis de enzima que ensayó, 400, 1250 y 2000 mg.L-1, los porcentajes de hidrólisis obtenidos con 1250 y 2000 mg.L-1 fueron prácticamente idénticos y superiores en un 100% al obtenido con la menor dosis, considerando como dosis óptima a la de 1250 mg.L-1, ya que la cantidad superior a ésta no mejoraba la tasa de conversión y sólo disminuía en quince minutos el tiempo necesario para lograr el máximo rendimiento.
Si bien, la inhibición por producto tiene un efecto gravitacional sobre la actividad de la enzima, existirían otros factores como reversibilidad de la reacción, inhibición por constituyentes de la leche, transgalactosidación entre otros, que contribuirían a modificar la cinética (MATIOLI; FARIA de MORAES; ZANIN, 2003).
Otro aspecto que modificaría negativamente la eficiencia hidrolítica de la enzima, es que en la elaboración de nuestro yogur deslactosado, no se realiza una agitación permanente como la que normalmente se aplica en los procesos de hidrólisis, tanto de leche como de suero, para asegurar una adecuada mezcla de la enzima y mantener la homogeneidad del sistema. La incubación se realiza en el envase, obteniéndose un producto más firme conocido como yogur tradicional por su textura, donde el coágulo se mantiene íntegro. No obstante, independientemente del tipo de yogur que se elabore, firme o batido, la incubación se realiza en total estado de reposo.
La falta de agitación durante la fermentación y la viscosidad del producto desarrollado, impiden una buena dispersión de la β-galactosidasa, lo que imposibilitaría que a través del tiempo se encuentre con nuevas cantidades de sustrato (lactosa) que compitan y excluyan a los productos (galactosa) de reacción que se van concentrando en su entorno, limitando su actividad.
A pesar de las limitaciones expuestas, se obtiene un yogur con un contenido de lactosa residual menor a 1 g%. El bajo contenido en lactosa logrado, lo convierte en un producto apto para el consumo por personas intolerantes al azúcar de la leche, ya que reduciría sensiblemente la sintomatología (HERTZLER; HUYNH; SAVAIANO, 1996; HOLSINGER; KLIGERMAN, 1991).
Por otra parte, la utilización de leche de cabra le otorga al yogur desarrollado, un valor agregado extra, porque reuniría las características hipoalergénicas y nutricionales propias de la leche de cabra.
4 Conclusiones
El proceso de elaboración propuesto permite obtener un yogur con un contenido de lactosa menor a 1 g%. Esto lo convierte en un alimento adecuado para el consumo de personas que padecen de intolerancia al azúcar de la leche.
La utilización de la leche de cabra le confiere un valor nutricional adicional debido a las características nutracéuticas e hipoalergénicas de la misma.
La hidrólisis de la lactosa y la fermentación realizadas en forma simultánea, tienen como ventajas la disminución del tiempo empleado y del equipamiento necesario para el desarrollo del producto.