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Almacenamiento y vida útil de leche procesada =================================================================================== 13 3 Alberto L. HUAMANI HUAMANI CAPITULO V ALMACENAMIENTO Y VIDA UTIL DE LECHE 5.1 INTRODUCCION Últimamente, ha habido un aumento en el interés, principalmente en los países más desarrollados, en aumentar la vida útil de leche pasteurizada, teniendo en cuenta que la leche ulta hight temperature (UHT) disponible en el mercado presenta un fuerte sabor cocido, preferido por el consumidor (SARKAR, 1999). Se sabe que la leche UHT desarrolla un sabor cocido que es considerado inaceptable por algunos consumidores (MAUBOIS, 2002). CROMIE (1991) define vida útil como el periodo de tiempo entre el procesamiento y el punto en el cual el producto se torna inaceptable para el consumidor, siendo que, para leche pasteurizada, un conteo microbiano de aproximadamente de 10 7 células/mL es, frecuentemente, asociada con este punto de no aceptación. Vida útil expresado es el periodo de tiempo antes de que la calidad de un producto puede tornarse un problema potencial de salud publica, siendo que, dentro de las razones para esta perdida de calidad del producto, se incluye el desarrollo microbiano y los defectos sensoriales relativos al sabor y olor originales de la degradación de vitaminas (ASIA PACIFIC FOOD INDUSTRY, 1997). El termino extended shelf life (ESL) ha tenido, recientemente, varios parámetros de definición, siendo claro que ello se refiere a un aumento en la vida anaquel de un producto alimenticio, sin

Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

CAPITULO V

ALMACENAMIENTO Y VIDA UTIL DE LECHE

5.1 INTRODUCCION

Últimamente, ha habido un aumento en el interés,

principalmente en los países más desarrollados, en aumentar la vida

útil de leche pasteurizada, teniendo en cuenta que la leche ulta hight

temperature (UHT) disponible en el mercado presenta un fuerte sabor

cocido, preferido por el consumidor (SARKAR, 1999).

Se sabe que la leche UHT desarrolla un sabor cocido que es

considerado inaceptable por algunos consumidores (MAUBOIS, 2002).

CROMIE (1991) define vida útil como el periodo de tiempo entre el

procesamiento y el punto en el cual el producto se torna inaceptable

para el consumidor, siendo que, para leche pasteurizada, un conteo

microbiano de aproximadamente de 107 células/mL es,

frecuentemente, asociada con este punto de no aceptación.

Vida útil expresado es el periodo de tiempo antes de que la

calidad de un producto puede tornarse un problema potencial de

salud publica, siendo que, dentro de las razones para esta perdida de

calidad del producto, se incluye el desarrollo microbiano y los

defectos sensoriales relativos al sabor y olor originales de la

degradación de vitaminas (ASIA PACIFIC FOOD INDUSTRY, 1997).

El termino extended shelf life (ESL) ha tenido, recientemente,

varios parámetros de definición, siendo claro que ello se refiere a un

aumento en la vida anaquel de un producto alimenticio, sin

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

comprometer su calidad (EXTRAORDINARY DAIRY, 2001). La

tecnología ESL está bien establecida en América del norte y viene

creando una nueva categoría de leche fluida entre fresco y el UHT

(CLARKE, 1998). “tiempo que la leche permanece sin cambios

indeseables aparentes”

5.2 FACTORES QUE INFLUENCIAN LA VIDA EN ANAQUEL DE LA LECHE FLUIDA

La leche de vida en anaquel extendida (VPE) es un producto que

tiene alta calidad y seguridad por, en el mínimo, 30 días después el

procesamiento, estando normalmente ligado a un procesamiento

térmico que elimina patógenos y reduzca significativamente la carga

bacteriana inicial, debiendo ser controlado la temperatura adecuada

de refrigeración (EXTRAORDINARY DAIRY, 2001).

Según SARKAR (1999), la mejora en la calidad microbiana de la

leche fresca natural para la producción de leche pasteurizado con vida

en anaquel larga, puede ser benéfico económicamente para

productores y consumidores debido a una reducción en los costos de

producción y distribución.

CROMIE (1991) cita cinco factores principales que afectan la

calidad microbiológica de la leche pasteurizada y, consecuentemente,

su vida en anaquel, siendo lo siguientes:

9 Calidad microbiológica de la leche fresca

9 Temperatura de pasteurización (TT)

9 Contaminación post- pasteurización

9 Microorganismos termorresistentes

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

9 Temperatura de almacenamiento del producto después de

pasteurización

9 Envases

5.2.1 Calidad microbiológica de la leche fresca

La calidad de la mayoría de los productos lácteos está

relacionada directamente con la calidad microbiana de leche cruda

utilizada como materia prima. Dependiendo de la temperatura, de las

condiciones y la extensión de almacenamiento de la leche, varios

grupos de los microorganismos pueden pasar por un periodo de

crecimiento intensivo, produciendo altas concentraciones de enzimas,

particularmente lipasa y proteasas. Dentro de estos grupos destacan

los microorganismos psicrófilos, (BURTON, 1988) que, sin embargo

son destruidos por esterilización, estas producen enzimas

proteolíticas y lipolíticas resistentes al calor. Estas enzimas son

producidas cuando la población de bacterias alcanza 106 UFC/mL o

más, y se desarrollan en residuos o depósitos de leche, equipos y

tuberías mal higienizadas (CELESTINO et al., 1996).

5.2.2 Tratamiento Térmico

Diversos pares de temperatura y tiempo de pasteurización son

aplicados legalmente en diversos países. La legislación establece que

la pasteurización de leche fluida para consumo debe cubrir la

aplicación de un binomio de temperatura y tiempo de 72-75ºC/15-20

s, capaz de eliminar 100% de las bacterias patógenas y 99,9 % de

los microorganismos banales. La pasteurización debe ser hecha en

intercambiador de calor de placas, dotados de panel de control con

termoregistrador y termorregulador automático y válvula automática

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

de desvío de flujo, termómetros y tornerías de prueba, seguido de

enfriador automático en equipo de placas hasta la temperatura igual

o inferior a 4ºC y cerrado del envase en línea.

De acuerdo con BOOR (2001), la pasteurización rápida (72ºC /

15 segundos) es el tratamiento térmico mas utilizado en leche para

destruir microorganismos patógenos no formadores de esporas y

resistentes al calor, específicamente el Mycobacteirum tuberculosis y

la Coxiella burnetti.

Según MUIR (1996), la manera mas efectiva y simple de

reducir el numero de bacterias en la leche es aplicando un

tratamiento térmico. Entretanto, la eficacia de tratamientos térmicos,

el más ampliamente empleado es la pasteurización que, no obstante

elimina completamente las bacterias patogénicas de la leche, no

elimina esporos de bacterias psicrotroficas, principalmente bacilos,

dentro los cuales, B. cereus, B. circulans y B. mycoides que son

capaces de desarrollarse en productos refrigerados.

SCHMIDT et al. (1989) investigaron variaciones de la

temperatura de pasteurización de la leche entre 72-88ºC/15 s, en

embalajes asépticas y almacenados a las temperaturas de 3ºC y 7ºC

y concluyeron que la vida útil de la leche pasteurizado no aumentaron

con el aumento de la severidad de la temperatura de pasteurizado

encima de 72ºC/15 s, y el sabor de la leche fue perjudicado. Con

relación a la textura y apariencia, las mismas no fueron afectadas.

CROMIE (1991), verificó una disminución en la vida anaquel de

leches pasteurizadas a temperaturas más elevadas y almacenadas a

temperatura de 3ºC, y verificó que el conteo microbiano inicial de

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

esas leches fue menor y que, al final de la vida en anaquel, esos

conteos fueron mayores. Para el autor, factores como la distribución

del sistema antimicrobiano natural de la leche, la activación de

esporas y la menor competición de otras bacterias, pueden ser

sugeridas para explicar que el tratamiento térmico más severo de la

leche puede aumentar el crecimiento de bacterias.

Según VATNE & CASTBERG (1991), la baja de temperatura de

pasteurización de 72-75ºC/15 s puede limitar el sabor cocido e

inactivar la microflora Gram negativa, entretanto, si la temperatura

de pasteurización fuera aumentado arriba de esto y las temperaturas

de distribución fueran elevadas, la calidad podría disminuir.

De acuerdo con MARTH (1998) el almacenamiento de alimentos

puede reducir la población microbiana, y el grado de reducción

depende de la magnitud del tratamiento térmico (tiempo X

temperatura), siendo la pasteurización el método mas comúnmente

usado para destruir células vegetativas de patógenos.

Durante el proceso de pasteurización de la leche a 72º-75ºC/15

s las células vegetativas son destruidas, con excepción de algunos

termoduricos y esporos estables al calor, que, encontrando

condiciones favorables de desarrollo, irán germinar y multiplicarse en

leches pasteurizadas (CARDOSO, 2000).

Para VATNE & CASTBERG (1991), la temperatura de

pasteurización en el rango de 80 a 90ºC puede estimular el

crecimiento de esporos, disminuir el efecto inhibitorio de compuestos

antimicrobianos y producir mas rápidamente factores de crecimiento

para las células.

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

HILL (1988) recomienda para leche ultra-pasteurizada una

temperatura de 137,8º C o superior, durante 2 s, siendo que el

producto resultante no es comercialmente estéril, más bien

representa vida en anaquel superior a condiciones de temperatura

baja refrigeración. En contrapartida, la esterilización en ultra – alta

temperatura se refiere a una leche tratado a temperaturas que varían

entre 135 a 150ªC,durante 1 a 5 s, siendo el producto

comercialmente estéril, acondicionado asépticamente, pudiendo ser

almacenado sin refrigeración.

5.2.3 Contaminación pós-pasteurización

La contaminación pos-pasteurización es el principal factor

limitante para el mantenimiento de la calidad de la leche pasteurizada

(MOTTAR & WAES, 1986). De acuerdo con CROMIE (1991), el

crecimiento de bacterias psicrotroficas Gram negativas limita la vida

útil de la mayoría de las leches pasteurizadas comerciales, siendo las

Pseudomonas la más comúnmente encontradas, pudiendo ser

encontradas otros tipos como Enterobacter, Klebsiella e

Flavobacteium. También, según CROMIE

(1991), esos microorganismos son comunesen leches

fresca cruda, mas no sobreviven a la temperatura de

pasteurización, siendo la presencia de este resultado de una

contaminación despuésdel tratamiento térmico.

Según CROMIE (1991), los cinco principales factores que

influencian en el incremento de la vida en anaquel de leche

pasteurizada son la temperatura de almacenamiento del producto

después la pasteurización; la presencia y actividad de contaminantes

pos- pasteurización; los tipos y actividades de microorganismos

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

resistentes a la pasteurización, particularmente aquellos capaces de

desarrollarse a la temperatura de refrigeración; la temperatura de

pasteurización y la calidad microbiana de la leche fresca cruda.

Para VATNE & CASTBERG (1991), la contaminación pos-

pasteurización consiste de higiene personal y contaminación del aire.

El principal factor relacionado a la higiene personal es la esterilización

de toda superficie de contacto del alimento que no debe ser tocada

por la mano. En relación a los microorganismos del aire, estos tienen

poca influencia en el mantenimiento de la calidad, desde que las

temperaturas de distribución estén entre 8-10ºC. Estudios de

contaminación del aire muestran que 85% de los microorganismos

presentes son bacterias Gram positivas (Micrococcus e

Corynebacterium), 10% son hongos y 5% son levaduras (FREDSTED et

al., 1995). De acuerdo con BAKER (1983), a mayor fuente de

contaminación de la leche se da durante la colocación en maquinas

envasadoras, y si los cuidados no fueron observados, la vida en

anaquel de la leche puede ser perjudicada.

5.2.4 Microorganismos termo-resistentes

Para ANDERSSON et al. (1995) el B. cereus viene causando

grandes problemas en la industria de productos lácteos. Si la leche no

es contaminada después la pasteurización, el mantenimiento de la

calidad es determinada por el número de células/ esporos de B.

cereus en el producto, que puede causar separación de la capa de

grasa (lecitinase), bien como ser responsable de la formación de la

cuajada suave (sin reducción de pH) ambos en leche pasteurizado

homogenizado y no homogenizado y almacenado a baja temperatura

de refrigeración.

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

Según CARDOSO (2000), el genero Bacillus representa

capacidad de formar esporos altamente resistentes al calor y capaz

de sobrevivir y se desarrolla en condiciones ambientales adversas.

De acuerdo con MOTTAR & WAES (1986), si la leche

pasteurizada fue producido sin contaminación pos-pasteurización,

puede ocurrir problemas a la temperatura normal de

almacenamiento, particularmente durante el verano, debido a la

presencia de un elevado número de B. cereus.

En estudio comparativo hecho por CROMIE (1991) con leches

contaminados con Pseudomonas y Bacillus, fue verificado que leches

contaminados con Pseudomonas se deterioran después de 120 h o 5

días (107 ufc/mL), en cuanto que leches contaminadas con B.

circulans (107 UFC/mL) pueden deteriorarse a 300 h o 12,5 días. Las

bacterias del género Pseudomonas producen enzimas

extracelulares que degradan la proteína y la grasa de la leche

causando sabor indeseable, ya el B. coagulans es acidificante

produciendo ácido láctico a partir de la lactosa y los B. cereus

producen enzimas que actúan en los glóbulos grasos de la grasa de la

leche causando sabor amargo y rancio.

5.2.5 Temperatura de almacenamiento y distribución

La temperatura del envase y almacenamiento de leche procesado

son extremadamente importantes en la determinación de vida en

anaquel del producto, habiendo sido comprobado que el aumento de

5ºC podrá disminuir a la mitad la vida útil de la leche (JANZEN et al.,

1981). GRIFFTHS & PHILLIPS (1986) afirman que temperaturas

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

debajo de 7ºC son preponderantes para alargar la vida en anaquel de

la leche.

De acuerdo con SCHMIDT et al. (1989), la temperatura de

almacenamiento de la leche después la pasteurización y el embalaje

aséptico son los principales factores relacionados con el aumento de

la vida en anaquel del producto. A pesar según los autores, leches

almacenadas a 3ºC tuvieron una media de 21 días más de vida útil

que leches almacenadas a 7ºC.

Con relación a la seguridad y calidad de la leche fresca, el

tiempo y la temperatura de distribución son factores determinantes.

La tasa de deterioración es duplicada para cada aumento de 2ºC en la

temperatura (Cuadro 1) (VATNE & CASTBERG, 1991).

Tabla 5.1: Efecto da temperatura de almacenamiento en la vida útil de leche pasteurizado.

Temperatura de almacenamiento ºC

Vida útil (días)

2 404 206 108 510 2,512 1,25

Fuente: VATNE y CASTBERG (1991).

Según SMITHWELL & KAILASAPATHY (1995) la temperatura

deberá ser mantenida a menos de 4ºC durante todo el tiempo en la

cadena de distribución para reducir el desarrollo de psicrotrofos. Los

autores consideran esencial la existencia de monitores precisos de

temperatura dentro del sistema de distribución, no solo para registrar

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Temperatura Fase lag (h)Tiempo de generación

(h)4 120 –144 33,3 – 36,38 24 –48 10,6 – 13,113 10 5,8 – 6,021 5 1,7 – 1,9

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

la temperatura del proceso, como también para grabar alguna

fluctuación en la temperatura arriba de la temperatura patrón de 4ºC.

Para MARTH (1998) la fase log microbiana y el tiempo de

generación aumentan con la disminución de la temperatura de

almacenamiento, conforme es mostrado en la Cuadro 2.

Tabla 5.2: Fase log y tiempo de generación de Listeria monocytogenes en productos lácteos fluidos a varias temperaturas.

Fuente: MARTH (1998).

El enfriamiento rápido a 7ºC o menos y el no interrumpimiento de

la cadena de frio son importantes después de la pasteurización,

debiendo mantenerse una supervisión regular de las temperaturas en

la industria y durante la distribución (MOTTAR & WAES, 1986).

Para CROMIE (1991), cualquiera que sea la razón, el

almacenamiento de la leche a temperaturas elevadas, esto muestra

efecto negativo, cuando se desea una mayor vida útil del producto.

Una gran ventaja de los sistemas asépticos y permitir la

comercialización delproducto a la temperatura ambiente.

Caso contrario, sería antieconómico tener que utilizar

distribución y/o almacenamiento refrigerada para alimentos de este

tipo. Así mismo, es importante considerar el efecto exponencial de

la temperatura

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

sobre las transformaciones en el alimento, bien como su influencia en

el incremento de la permeabilidad del envase.

A pesar de los alimentos obtenidos por los sistemas asépticos

serán microbiológicamente estables a la temperatura ambiente,

dejarlos en los ambientes frescos, fuera de la exposición solar, o

mismo refrigerados, se toma una buena opción para ampliar su vida

útil (FARIA, 1993).

La leche que posee una buena concentración elevada de

proteasas termorresistentes se deteriorará más rápidamente a

temperaturas superiores. Se sugiere, por tanto, que 18ºC sea

considerado como la temperatura máxima permitida durante el

almacenamiento de la leche UHT. Sin embargo, el producto

comercializado, especialmente en países de clima tropical, llega

fácilmente a temperaturas superiores al valor mencionado (SHEW,

1981).

La temperatura es el factor ambiental que más afecta la

conservación de los alimentos durante el almacenamiento y

comercialización. Todas las alteraciones de naturaleza biológica o

físico-química presentan tasas de transformaciones que varían con la

temperatura ambiente. La relación existente entre la temperatura y la

velocidad de transformación en un producto puede ser expuesta por

el valor Q10, definido como la razón entre la velocidad de la reacción a

la temperatura (T +10ºC) y la velocidad de reacción a la temperatura

T; o sea, Q10 representa el aumento de la velocidad de las reacciones

cuando la temperatura del sistema aumenta 10ºC. el efecto de la

temperatura sobre la estabilidad de los alimentos es basado en la

teoría de Arrhenius (FARIA, 1993).

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

5.2.6 Barrera del envase al oxigeno y luz.

El tamaño y formato del embalaje también interfieren en la

estabilidad. A medida que el tamaño aumenta, la relación área

/volumen disminuye y, por tanto, se torna mas protectora en envase.

En base a este principio, la vida útil de un producto en un envase de

1000 mL será mayor del que de uno de 250 mL. Es importante

considerar que apenas la permeabilidad del material de envase no es

suficiente para si establecer su grado de protección. El proceso de

transformación, bien como el formato y cierre del envase afectan

intensamente la tasa de permeabilidad del envase final. El mayor

efecto de perdida de barrera esta relacionado con las regiones del

cierre, como en las termosellados y en los sistemas de verificación de

las tapas (FARIA, 1993).

A continuación del proceso oxidativo, después consumido el

oxigeno disponible, ira depender de su reposición por las paredes y

por el sistema del cierre del envase. Esa reposición será tanto mas

rápida cuando menor la barrera del material al paso del oxígeno del

ambiente externo para el interior del envase. Por esta razón los

materiales del envase deben presentar buena barrera al oxígeno.

Como alternativa, existen los laminados conteniendo lamina de

aluminio o los co-extruidos con etileno-vinil-alcohol (EVOH) o

policlorato de vinilideno (PVdC) (FARIA, 1993).

La principal perdida de calidad de alimentos asépticos es por vía

oxidativa, presentando como consecuencia la alteración del sabor y

aroma característicos. Generalmente, se forman compuestos volátiles

indeseables, provenientes del proceso autoxidativo. Sin embargo, la

oxidación solo ocurrirá si hubiera oxígeno disponible dentro del

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

embalaje. La disponibilidad del oxígeno dependerá del sistema de

envase y del proceso de industrialización. Consecuentemente, el

oxígeno dentro del envase será la sumatoria del que se encuentra

disuelto en el alimento mas el existente en el espacio vacio

(headspace). Por tanto, los envases sin espacio vacío presentan

mayor protección, en relación a los demás (FARIA, 1993).

En respecto a las reacciones oxidativas, el oxigeno residual en el

producto (espacio vacio + disuelto) y la permeabilidad del envase son

los principales factores que determinan la vida útil. La remoción del

oxígeno disuelto en el producto es más difícil en los sistemas

asépticos del que en los termoprocesados en latas y vidrios. Esto

ocurre debido a la menor temperatura de proceso y a la dificultad de

hacer la desaereación mecánica en los sistemas asépticos (FARIA,

1993).

La leche, cuando es oxidado, es dotada de sabor y aroma

anormal. Tales aromas, en general desagradables, son originales de

compuestos volátiles, provenientes de la degradación de

hidroperóxidos. Dependiendo del componente oxidado, un olor típico

es en tanto formado, un ejemplo de la oxidación de proteínas y de

aminoácidos, que resultan en olor de quemado. Por otro lado, la

oxidación de componentes lipídicos resulta en olor rancio (FARIA,

1985).

Los compuestos volátiles, en general desagradables, son

originados de los hidroperóxidos formados por la oxidación de los

lípidos. Los hidroperóxidos por si no afectan las propiedades

sensoriales de la leche, pero sus productos de degradación son

volátiles y detectables, mismo en bajísimas concentraciones (del

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

orden de ug/L). La luz no solo acelera la oxidación como también

afecta la degradación de los peróxidos, originando compuestos

volátiles tales como los aldehídos, las cetonas y los alcoholes. La

degradación de la proteína de la leche por acción fotoquímica de la

luz puede resultar en sabor desagradable, por ejemplo la metionina

que da origen al metional (FARIA, 1985).

Tanto la radiación solar como la artificial producen efectos

negativos en la calidad de la leche, produciendo olores y reduciendo

el contenido de vitaminas. Los nutrientes en la leche son mas

sensibles a la radiación en la región azul-violeta del espectro visible,

en la zona de comprimiento de onda de 400 – 500 nm, cuando la

radiación ultravioleta es visible encima de 500 nm tiene efecto

relativamente reducido sobre las vitaminas y otros nutrientes. La

intensidad de la fotoxidación depende de la intensidad de la energía

radiante que llega a la leche y el tiempo de exposición. La leche es

una de las mejores fuentes de vitamina B2 y una buena fuente de

vitamina A, ambas sensibles a la luz, que también reducen el

contenido de vitaminas, producen olores (FREDSTED et al., 1996).

5.3 MODIFICACIONES DE LOS COMPONENTES DURANTE EL

ALMACENAMIENTO

Existen situaciones en las cuales muchos compuestos volátiles

disminuyen durante el almacenamiento y comercialización del

producto. Este fenómeno es denominado de absorción del sabor por

el material de envase. El film de polietileno de la parte interna de los

envase cartonados absorbe parte de los compuestos volátiles de la

leche. Todavía, puede ocurrir también la interacción de los aldehídos

con los aminoácidos o péptidos de las proteínas de la leche. Otras

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

transformaciones típicas en productos lácteos incluyen:

sedimentación, aumento de viscosidad, separación de grasa, etc.

Esas alteraciones son intensificadas cuando se aumentan la

temperatura y el tiempo de comercialización. Se sabe también que el

ajuste del pH, el balance de contenido de sales, la adición de

estabilizantes y la disminución de la agitación durante el transporte

pueden minimizar esas transformaciones (FARIA, 1993).

5.3.1 Alteraciones en el sabor

La aceptación de productos lácteos por los consumidores es

generalmente determinada por las características sensoriales del

producto. Esas características son influenciadas por varios factores

intrínsecos y extrínsecos al producto, por ejemplo, reacciones de

oxidación y/o incremento de flora microbiana natural. Muchos de los

factores se alteran durante el almacenamiento, cambiando las

características sensoriales. Esas alteraciones son importantes,

especialmente en la determinación de la vida útil del producto.

Frecuentemente las características sensoriales de un producto son

alteradas, tornando el mismo inalterables (WASTON y MCEWAN,

1995).

El sabor es la propiedad que mas limita la aceptabilidad de la

leche UHT. La característica dominante de la leche UHT recién-

procesada es el sabor cocido. Duranteel almacenamiento, la

intensidad de ese sabor es reducida, y otras características se tornan

evidentes. Después de un almacenamiento prolongado, el sabor de

“viejo” y “rancioso”, limita la aceptación del producto, que,

típicamente, aumenta durante las primeras semanas de

almacenamiento cuando la intensidad del sabor “cocido” es reducida;

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

la aceptación decrece con el aumento del sabor de “viejo”. Las tasas

de alteración del sabor son influenciadas por muchas variables,

incluyendo las propiedades de la leche, intensidad del tratamiento

térmico, tipo de equipamiento utilizado en el procesamiento,

embalaje, concentración de oxigeno, tiempo y temperatura de

almacenamiento (DUNKLEY y STEVENSON, 1987).

Cuando la leche es calentada encima de 70ºC, las proteínas del

suero son desnaturalizadas produciendo grupos sulfidrilos, que en la

presencia de oxígeno son oxidados a sulfito de hidrogeno

(HOLDSWORTH, 1992). Según DUNKLEY y STEVENSON (1987), el

surgimiento de un sabor, descrito como calentamiento o cocido, es

mas intenso inmediatamente después el procesamiento y tiende a

desaparecer después de pocos días. A temperaturas de

procesamiento superiores, el sabor “cocido” se torna aparente,

causado particularmente por sulfito de hidrogeno, que es formado por

la degradación térmica de beta-lactoglobulina y proteínas de la

membrana de los globulos de grasa. El sabor que ocurre cuando la

leche es calentado encima de 90ºC es descrito como sabor

esterilizado, supuestamente debido a las reacciones de Maillard,

ocurriendo la formación de una coloración oscura (HOLDSWORTH,

1992).

El procesamiento UHT da un sabor típico causado por cetonas,

lactonas y compuestos sulfúricos. Los lípidos de la leche son la fuente

más importante del sabor UHT. La leche sometida a un tratamiento

térmico mas intenso presenta un sabor “caramelizado”, resultante de

las reacciones de caramelización y maillard (DUNKLEY y STEVENSON,

1987).

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Almacenamiento y vida útil de leche procesada

Un interesante efecto colateral del calentamiento es la formación

de lactulosa, cuya cantidad es directamente proporcional a la

intensidad del tratamiento térmico. La aceptabilidad del sabor de la

leche procesado esta correlacionada inversamente con la cantidad de

lactulosa producida (HOLSWORTH, 1992).

El origen de los sabores de rancio y amargo durante el

almacenamiento de la leche UHT esta relacionada a la presencia de

enzimas termo-resistentes como proteasas y lipasas (DUNKLEY y

STEVENSON, 1987).

Algunos sabores indeseables (off-flavors) en la leche son

desarrollados a partir de la auto-oxidación de los lípidos insaturados y

por la oxidación, inducida por la radiación, de metionina formando el

aldehído metional. La oxidación de lípidos insaturados produce una

diversidad de aldehídos y cetonas que contribuyen para la producción

de off-flavors. Tanto los lípidos saturados cuando los insaturados

pueden ser oxidados en presencia de oxigeno. Bajo condiciones

normales de procesamiento en la industria lechera, los lípidos

saturados son considerados estables. La oxidación de lípidos

insaturados ocurre, no en tanto, fácilmente. Los lípidos pueden ser

oxidados como ácidos grasos libres o como triglicéridos. El primer

paso en ese proceso oxidativo es la formación de hidroperóxidos, que

son inodoros e insípidos, mas son mucho inestables,

descomponiéndose rápidamente para formar radicales libres y

compuestos carbonilicos y carboxílicos como aldehídos, cetonas y

ácidos, pudiendo también ser formados algunos alcoholes. Esos

compuestos tienen un umbral de detección mucho bajo dando origen

al sabor oxidado (RYSSTAD et al., 1998).

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

Según el mismo autor, un mecanismo de fotoxidacion bien

conocido es la oxidación de metionina en metional, donde la

riboflavina actúa como un fotosintetizador, siendo activada por la luz

de longitudes de onda en la franja de 400 – 500 nm. El metional

tiene un umbral de detección de olor muy bajo, originando un fuerte

sabor desagradable. El efecto del off flavor inducido por la radiación

es mas pronunciado del que el efecto de oxidación de lípidos

insaturados no inducida por la radiación.

Las transformaciones físico-químicas en leche se inician en el

procesamiento térmico, debido al efecto de la temperatura de

esterilización. Las principales transformaciones ocurren en las

proteínas, cuyas consecuencias son las alteraciones en el sabor.

Cuando calentadas, las proteínas liberan el gusto característico de la

leche hervido o cocido. Paralelamente, reacciones de oxidación y

reacciones de Maillard también ocurren durante el proceso térmico.

La minimización del efecto de la temperatura viene siendo conseguida

por el uso de inyección del vapor, seguida del enfriamiento

instantáneo o flash. De este modo, el tiempo en que el producto

permanece a alta temperatura es menor, reduciendo la producción de

volátiles indeseables.

Durante el almacenamiento y comercialización de leche

procesado por el sistema UHT, las transformaciones en el sabor y

aroma continúan debido a las reacciones oxidativas, cuya intensidad

depende de la disponibilidad de oxígeno residual y de la barrera del

envase (FARIA, 1993).

Page 19: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

5.3.2 Alteraciones en las proteínas

Los constituyentes de la leche sufren la mayor alteración

durante el procesamiento UHT y en el almacenamiento son las

proteínas. Las alteraciones en las proteínas están relacionadas a

muchos problemas tecnológicos con productos UHT, tales como off-

flavors, gelatinización, formación de sedimento, incrustación de la

superficie de transferencia de calor, perdida del valor nutricional y

oscurecimiento. El principal efecto del tratamiento UHT en las

caseínas es un cambio en la distribución del tamaño de las miscelas,

que, en general, aumentan de tamaño. Cuando las proteínas del

suero son desnaturalizadas, forman complejos entre sí, con caseínas

y con globulos de grasa (DUNKLEY y STEVENSON, 1987).

La Proteólisis en la leche tiene dos orígenes: el primero

mediante los microorganismos que pueden secretar proteasas

exógenas resistentes al calor y muchas de ellas se desarrollan

durante el almacenamiento en frío de la leche; el segundo está

relacionado con el deterioro de la ubre enferma lo que incrementa la

cantidad de proteasas endógenas, especialmente aquellas del sistema

plasmina-plasminógeno (LE et al., 1995).

GEBRE-EGZIABHER et al. (1980) señalan que las proteasas de

la leche cruda (enzimas exógenas) son producidas por bacterias

psicrótrofas, en especial del género Pseudomonas. Estos

microorganismos pueden crecer con facilidad a temperatura de

refrigeración y son eliminados a temperatura de pasteurización, pero

muchas especies producen enzimas extracelulares termoresistentes

hacia el final del crecimiento exponencial o en fase de crecimiento

estacionaria. MARTIN-HERNÁDEZ (1991) señala que la influencia que

Page 20: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

tienen estas enzimas sobre las características organolépticas de la

leche y productos lácteos, es muy superior en muchos casos a la que

pueden ejercer las enzimas nativas de la leche. Las caseínas de la

leche están sometidas a la acción de estas enzimas proteolíticas, las

cuales causan desestabilización de las micelas de caseínas,

hidrolizando más rápidamente a la k-caseína (k-CN) en una acción

similar a la quimosina del cuajo de ternera. La b-caseína (b-CN) es

degradada en menor proporción que la k-CN y las as1-caseína (as1-

CN) y las as2-caseína (as2-CN) prácticamente no sufren alteración,

según lo refieren algunos autores (ADAMS et al., 1976).

Respecto a las enzimas endógenas, MARTIN-HERNÁDEZ (1991)

BARBANO (1993) y BALLOU et al. (1995) reportan que en la leche

cruda la más importante es la proteasa alcalina análoga a la plasmina

del suero sanguíneo. La plasmina presente en la leche está como

plasminógeno precursor inactivo y la presencia de las células

somáticas en una concentración 500.000 cel/mL resulta en la

conversión de cantidades significativas de plasminógeno en plasmina,

incrementándose la proteólisis de las caseínas. La plasmina actúa

fundamentalmente sobre la b-CN, las as2-CN y as1-CN siendo éste el

orden de susceptibilidad, mientras que la k-CN es resistente. La

acción sobre la b-CN conduce a la formación de las g1, g2 y g3

caseína.

La proteólisis puede causar en la leche principalmente dos

problemas: un decrecimiento en el rendimiento quesero (LE et al.,

1995) y un deterioro en la composición y calidad del queso, sabor

amargo en los productos lácteos procesados, tales como quesos,

leche procesada a ultra alta temperatura (UAT) y leche pasteurizada

(GRANDISON y FORD, 1986; LE et al., 1995).

Page 21: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

Una de las principales características de la leche UHT es su vida

larga en el almacenamiento (vida útil) sin refrigeración, periodo en el

cual el producto presenta características bacteriológicas, físicas y

químicas aceptables (NIEUWENHUIJSE, 1995). Un producto puede ser

considerado estable durante el almacenamiento por mucho tiempo

cuando permanece el fluido homogéneo.

El proceso de producción de leche UHT inicia con la recepción

de la materiaprima (leche cruda), pasteurizada, seguida por

calentamiento (esterilización),homogenización, refrigeración,

envasado en envases asépticos. Almacenamiento y distribución

(ICMSF, 1997). El calentamiento se realiza a temperaturas de 130 a

150 ºC por 2 a 4 seg., debido a ello pueden ser responsables de la

degradación de míscelas de caseína, resultando en un aumento de

índice proteolítico y alteración de las características reológicas de la

leche. En esta fase es el punto de mayor control del binomio tiempo -

temperatura, que garantice la esterilización comercial; a

temperaturas por debajo de las establecidas o por encima, pueden

causar problemas tecnológicos como alteraciones de las proteínas

interfiriendo en el sabor, melificando, formación de sedimentos,

pérdida de valor nutricional y oscurecimiento (BASTOS, 1995;

BURTON, 1988).

La eficiencia del proceso de esterilización de leche UHT depende

de la temperatura de nivel de abastecimiento y el método de

esterilización. El esterilizado de la leche por el proceso de

calentamiento directo (inyección directo de vapor en leche) forma un

gel inestable cuando es almacenado por alguna semanas en

temperatura ambiente, siendo que permanece estable por un largo

tiempo cuando está almacenado en refrigeración.

Page 22: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

El glicomacropeptido (GMP o ácido siálico) en la leche y

derivados ha asumido características de importante marcador de las

acciones proteolíticas sufridos, sea en la condición de materia prima

o en el mismo monitoreo de etapas importantes del proceso

tecnológico de leche UHT. La determinación de GMP por

espectrofotometría utilizando ninhidrina ácida posibilita también la

detección de posibles fraudes por adición de suero del queso a la

leche fluida (FUKUDA, 1996).

Así como el índice proteolítico, la evaluación de viscosidad de

leche UHT durante su vida en anaquel también es utilizada en la

evaluación de desagregación o de la despolimerización que puede

ocurrir en los periodos iníciales de hidrólisis de proteínas. La

viscosidad también sufre cambios por efectos físico-químicos, como

del pH, temperatura, contenido de sólidos, tamaño de partículas y

humedad (CAMPOS et al., 1989). Las características de viscosidad y

de consistencia de un producto pueden determinar su aceptación o no

por parte del consumidor.

Determinación del índice proteolítico (presencia del

glicomacropeptídeo libre GMP por espectrofotometrías 47O nm) de la

leche. Este método permite la cuantificación de liberación de la

fracción GMP (o del siálico ácido) de la k-caseína, por lo tanto permite

una estimación indirecta de las alteraciones del índice proteolítico

sufrida por las muestras de leche (FUKUDA et al., 1994).

Estas proteólisis se relaciona con la caseína y las proteasas

bacterianas, principalmente originaría de las bacterias psicrotróficas

en la leche cruda que, después del tratamiento UAT/UHT, son

eliminados, sin embargo las enzimas termorresistentes continúan

Page 23: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

actuando lentamente sobre las proteínas durante el almacenaje de la

leche cruda UAT/UHT.

Según SANTOS y LARANJA de FONSECA (2001), la actividad

enzimática de los psicrotróficos tiene gran importancia cuando los

contenidos exceden 106 UFC/mL. Las proteasas son capaces de

hidrolizar toda la caseína disponible en la leche en péptidos solubles.

Efecto directo de esta proteólisis es el gusto amargo de la leche

debido a la presencia de péptidos con esta característica sensorial

(MITCHEL y EWINGS, 1985). Las Proteasas de origen psicrotrófica

presentan capacidad de coagular la proteína de la leche y la actividad

hidrolítica en varias fracciones la caseína, presentando, sin embargo,

una actividad degradativa baja en las proteínas del suero. La fracción

proteínica representada por la caseína se degrada fácilmente debido a

su estructura helicoidal (SANTOS y LARANJA de FONSECA, 2001).

La κ-caseína situada en el superficie de la micela de la caseína

preferencial es hidrolizada, y esta hidrólisis causa el desarrollo del

sabor amargo e induce el aumento de la viscosidad, con la formación

eventual del gel de la leche UAT/UHT (DATTA y DEETH, 2003;

FAIRBAIRN, 1986).

La Proteólisis de la leche UAT/UHT durante el nivel de

almacenamiento a temperatura ambiente es uno de los factores más

importantes limitando su vida en anaquel con cambios en su sabor y

textura. La textura es caracterizada por el aumento en la viscosidad,

conduciendo, en algunos casos, la formación de gel. Las enzimas

responsables para la proteólisis son las: proteasas alcalino nativa de

la leche, plasmina extracelular y las bacterias, las proteasas, son

termoestables, producidos para las bacterias psicrotróficas de los

Page 24: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

contaminantes de la leche antes de procesamiento térmico. Estas

proteasas reaccionan diferentemente con los proteínas de la leche y

producen diversos péptidos en la leche UAT/UHT (DATTA y DEETH,

2003).

Proteínas participan de las reacciones de maillard durante el

almacenamiento ocasionando el subsecuente oscurecimiento de la

leche (HOLDSWORTH, 1992).

Diversos autores estudiaron el efecto de las enzimas microbianas

en la degradación de la leche. GUINOTTHOMAS et al. (1995)

evaluaron el efecto de las enzimas microbianas y de las enzimas

naturales de la leche sobre la proteólisis ocurrida durante el

almacenamiento de leche cruda mantenido a 4ºC. las muestras de un

mismo lote de leche fueron sometidas a 4 tratamientos : 1) muestra

control, no acondicionada de ninguna sustancia; 2) adicionada de

uroquinasa, inhibidor de activación de la plasmina; 3) adicionada de

bacteriocina, inhibidor del crecimiento bacteriano; 4) adicionada de

uroquinasa y bacteriocina. Los autores observaron que a partir del

cuarto día de almacenamiento hubo mayor tasa de proteólisis en las

muestras mantenidas sin adición de bacteriocinas, demostrando que

en estas condiciones ( leche cruda almacenada por mas de 4 días

bajo refrigeracionde 4ºC) a la acción de las enzimas microbianas por

su mayor importancia que la plasmina en la proteólisis.

DATTA y HILTON (2003) evaluaron el efecto de las enzimas

endógenas de la leche (proteinasa alcalina y plasmina) y de las

enzimas termoestables de microorganismos psicrotroficos, sobre

proteólisis de la leche UHT. Las leches fueron sometidas a 3

tratamientos: Leche UHT control; leche UHT con adición de

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

bactericina y plasmina; leche UHT con la adición de bactericina y

proteinasa microbiana. Los autores reportaron que la proteólisis

ocurre de forma más severa en las muestras con adición de

proteinasas microbianas, sugiriendo que las enzimas microbianas

ejercen un papel más importante en la proteólisis de la leche UHT.

HARYANI et al. (2003) evaluaron el crecimiento de

psicrotroficos, la producción de proteasas y la proteólisis en la leche

almacenada por 10 días a diferentes temperaturas de refrigeración

(2, 4 y 7ºC). Los resultados demostraron una gran variación de los tres

parámetros. El tiempo necesario para que el conteo de

microorganismos psicrotroficos alcance 107 microorganismos por mL

fue de 9,7 y 4 días, para las temperaturas de almacenamiento de 2, 4

y 7ºC respectivamente. A 2ºC la proteólisis alcanzó niveles

significantes después 10 días de almacenamiento, entretanto, la

actividad de las proteasas ya era significativo a partir del 8º día.

Cuando la leche fue mantenida a 7ºC, la proteólisis significativa fue

detectada después de 4 días de almacenamiento y la detección de la

actividad de las proteasas después de 2 días. El tiempo mínimo para

detección de la proteólisis también varió, siendo de 6 días para las

muestras mantenidas a 2ºC, 4 días para las muestras a 4ºC y 2 días

para las muestras a 7ºC. De acuerdo con los datos obtenidos en este

trabajo, la leche cruda no debe ser almacenada por periodos mayores

que el mínimo necesario para la detección de la proteólisis para cada

temperatura.

DEETH et al. (2002) investigaron las causas de las diferentes

respuestas de la lipólisis y de la proteólisis causadas por psicrotrofos

en la leche entera y en la leche descremada pasteurizados. Leches

comerciales (entera y descremada) fueron mantenidas a 4ºC hasta la

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

fecha de vencimiento. Las leches vencidas fueron en tanto

almacenadas a 58ºC y analizadas después de 0, 3, 6, 9, 12 y 15 días

de almacenamiento. Los productos no presentaron diferencia cuanto

a los tipos de microorganismos y sus tasas de crecimiento,

entretanto, cuando las muestras representativas de los

microorganismos contaminantes fueron inoculadas en la leche recién

pasteurizada de ambos de lostipos, las muestras con

microorganismos retirados de la leche entera presentaron sabor

picante, en cuanto aquellos incubadas con muestras de

microorganismos retirados de la leche descremadas presentaron

sabor ácido. Los autores sugieren que, debido a la mínima cantidad

de grasa en la leche descremada, los microorganismos que se

adaptan y crecen en este sustrato deben producir grandes cantidades

de proteinasas, produciendo un sabor picante, en cuanto que los

microorganismos que crecen en la leche integral deben producir altas

concentraciones de lipasas, produciendo compuestos diferentes y

resultando en sabores diferentes.

GUINOTTHOMAS et al. (1995) estudiaron el efecto de las

condiciones de almacenamiento sobre las características

fisicoquímicas de la leche cruda. Dos condiciones fueron evaluadas en

este trabajo: muestras con leche cruda con baja y alta carga inicial

(4x103 e 2,8x104, respectivamente) almacenadas por 48 horas a 4ºC

y muestras de leche cruda con baja y alta carga inicial (4x103 e

2,8x104, respectivamente) inoculadas con Lactococcus lactis subs.

Lactis almacenadas por 48 horas a 8ºC. Los autores reportaron que,

en el primer tratamiento, el aumento de microorganismos después

del periodo de almacenamiento fue mayor en la muestra con mayor

carga inicial (5,1x106 e 9,2x103, respectivamente, para las muestras

de alta y baja cantidad bacteria inicial). Ambas muestras presentaron

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

un leve decrecimiento en sus valores de pH, entretanto ninguno

presento niveles significantes de proteólisis. En el segundo

tratamiento fue observado un efecto bacteriostático de las bacterias

lácticas bajo los microorganismos y un aumento de microorganismos

en la leche con conteo inicial mas alta (conteo después el periodo de

almacenamiento inferior a 103 y de 9,1x105 para la leche de conteo

inicial baja y alta, respectivamente). Fue observada una reducción

significativa del pH, al cual fue atribuida es la fermentación de azúcar

por las bacterias lácticas en ambas muestras. Ninguna proteólisis fue

observada en cualquier de las muestras, no en tanto fue observada la

reducción de 50 y 75% de calcio, 36 y 22 % de fosforo, 30 y 53 % de

magnesio y 40 y 50 % de sodio, respectivamente, para las leches de

baja y alta conteo microbiano inicial, reducciones están atribuidas a

las alteraciones de pH que provoca la transferencia del calcio coloidal

a la forma soluble. Los autores concluyeron que el factor más

importante en el mantenimiento de la calidad de la leche bajo

refrigeración es la carga inicial de microorganismos psicrotroficos.

5.3.3 Alteraciones nutricionales

El procesamiento UHT de la leche causa poca reducción de su

calidad nutricional, mas durante el almacenamiento, después el

envasado aséptico, las perdidas de varios nutrientes pueden ser

significativas. La temperatura de almacenamiento, concentración

inicial de oxigeno en la leche y la barrera del material de embalaje

son de elevada importancia. La calidad nutricional es mejor

conservada por el embalaje hermético de leche desaereado en

materiales opacos, almacenado, preferencialmente, bajo refrigeración

(DUNKLEY y STEVENSON, 1987).

Page 28: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

Las vitaminas liposolubles son poco afectadas por el calor, siendo

las hidrosolubles las más sensibles. La pasteurización destruye en

torno de 5% de tiamina y 10 % de vitamina C al paso que el

procesamiento UHT destruye 10 % de las vitaminas B, 15% de ácido

fólico y 25 % de vitamina C. entretanto, el proceso UHT tiene poco

efecto en el valor nutricional de las proteínas, grasas y minerales

(HOLDSWORTH, 1992).

Las vitaminas hidrosolubles como la vitamina C, ácido fólico y

vitamina B12, son también perdidas durante el almacenamiento,

especialmente en la presencia de la luz y oxígeno. La desaereación

ayuda en la retención de vitaminas hidrosolubles; no en tanto, sin la

desaereación los ácidos fólico y ascórbico son perdidas dentro de dos

semanas de almacenamiento (HOLDSWORTH, 1992).

Según MEHTA (1980), el valor nutritivo de la leche UHT puede

ser reducido en dos estadios: el valor nutritivo es normalmente

reducido debido a las alteraciones en las estructuras químicas de los

nutrientes. El efecto del procesamiento UHT difiere para los

nutrientes de la leche. El valor nutritivo de algunos constituyentes

como la grasa, vitaminas liposolubles, carbohidratos y minerales

permanecen esencialmente inalterado, alpaso que otros

componentes como vitaminas hidrosolubles y proteínas,

especialmente las seroproteinas, son adversamente afectados.

Durante el almacenamiento, los principales factores que afectan los

nutrientes son la temperatura, luz y oxígeno. Las principales

alteraciones nutricionales que ocurren enla leche durante el

almacenamiento y comercialización están asociadas a las vitaminas,

siendo las proteínas afectadas en menor extensión.

Page 29: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

5.3.4 Apariencia

El color de la leche UHT es influenciado por muchos factores

tales como la composición de la leche, cambios en las distribuciones

de tamaños de partículas, resultantes de la homogenización y

tratamiento térmico y reacciones de Maillard. La apariencia más

blanca de la leche UHT en relación a la leche natural es debido a la

desnaturalización de las proteínas del suero y subsiguiente

agregación con la caseína. El color no es considerada un defecto que

limita la aceptabilidad de la leche, mas es de importancia para

productos que contienen azúcares reductores (HOLDSWORTH, 1992).

5.3.5 Gelificación y formación de sedimentos

De acuerdo con Murray y Stewart (1978), el problema de la

coagulación o gelificación de la leche UHT durante el almacenamiento

ocurre debido a las siguientes hipótesis: puramente un proceso físico-

químico o el efecto es derivado de enzimas.

La viscosidad aumenta gradualmente hasta que el producto

gelifica y se torna impropio para el consumo. La gelificación puede

también ser considerada como resultado de la acción de

microorganismos psicrotrofos, como pseudomonas

que producen enzimas estables al calor durante el

almacenamiento refrigerado de la leche natural (HOLDSWORTH,

1992).

La formación de sedimento en el procesamiento térmico es

bastante dependiente del pH, aumentando considerablemente cuando

el pH esta bajo de 6,6 con la severidad del proceso. En general, mas

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

sedimentos son formados en procesos de calentamiento directo del

que indirecto (HOLDSWORTH, 1992).

FOX y MCSWEENEY (1998) afirman que la estabilidad de la leche

UHT es limitada por la gelificación de las proteínas o por desarrollo de

sabor amargo, ambos debido a la proteólisis causada por proteasas

producidas por los psicrotrofos durante el almacenamiento

refrigerado de la leche natural.

Uno de los mecanismos de la gelificación de la leche UHT es la

degradación proteolítica de la caseína, que toma las micelas sensibles

a la agregación. El almacenamiento refrigerado de la leche cruda

agrava el problema, por el desarrollo de psicrotrofos (BIZARI et al.,

2003).

5.4 DETERIORO Y VIDA EN ANAQUEL DE LECHE PASTEURIZADA

La leche es un medio ideal para el desarrollo de bacterias, siendo

su flora natural, constituida por cerca de 102 a 104 UFC/mL,

proveniente de los canales de leche de la vaca, de la ubre, de los

equipos de ordeño utilizados durante la producción, etc. esa flora

incluye Pseudomonas spp., microccoccus spp., streptococcus spp.,

Corynebacterium spp., lactobacillus spp y coliformes. El deterioro de

la leche es consecuencia, sobretodo, del desarrollo de

microorganismos psicrotroficos, que producen lipasas y proteasas

termoestables que no son inactivadas durante el tratamiento térmico.

Las Pseudomonas, flavonobacterios y Alcaligenes spp. Son

productoras de lipasas, las cuales producen cadenas medias y cortas

de ácidos grasos a partir de los triglicéridos de la leche. Esos ácidos

grasos confieren a la leche sabor y aroma rancio. Las proteasas son

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

producidas por las pseudomonas, Aeromonas, Serratia y Bacillus spp.

Esas enzimas hidrolizan las proteínas de la leche, produciendo

péptidos que lo deterioran.

Estos microorganismos son capaces de crecer a temperaturas

de 7°C o inferiores, aunque su temperatura óptima de multiplicación

sea superior. La enumeración de bacterias psicrotrofas en alimentos

que deben ser almacenados en refrigeración (0 a 7°C), es importante

porque su presencia (particularmente en un gran número) indica una

probabilidad elevada de deterioro durante un almacenamiento

prolongado. Los alimentos crudos mantenidos bajo refrigeración,

previos a su procesamiento, están sujetos a la pérdida de calidad y

posible deterioro por las bacterias psicrotrofas. Cuando estos

gérmenes se desarrollan en gran número antes del tratamiento de la

leche, alcanzando recuentos superiores a 107 UFC/mL, secretan

enzimas termorresistentes (proteasas y lipasas) que originan defectos

de sabor-olor (flavour) (sabores amargos, enranciamiento, etc.) o

problemas de estabilidad física durante el almacenamiento de los

productos pasteurizados, aunque los microorganismos hayan sido

destruidos durante el tratamiento térmico (NEAVES y LANGRIDGE

,2000).

Dentro de este grupo microbiano, el género Pseudomonas es el

más frecuentemente reportado en leche cruda aunque también se

encuentran Flavobacterium spp. y Alcaligenes spp. (NEAVES y

LANGRIDGE ,2000). La óptima actividad de las proteasas y lipasas

generadas se encuentra a una temperatura de 20-30°C, pero una

considerable síntesis también se observa a bajas temperaturas. Un

alto recuento de estos microorganismos en la leche cruda puede ser

considerado como indicador de una vida útil limitada de la leche

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

pasteurizada, en especial si están presentes los psicrotrofos

termodúricos (GARCÍA-ARMESTO y SUTHERLAND, 1997). Bajo

condiciones de higiene, menos del 10% de los microorganismos

totales son psicrotrofos, comparado con el 75% de participación en la

carga microbiana total de la leche cuando no se contemplan medidas

higiénicas (CHAMPAGNE et al., 1994).

Con la mejora de los sistemas de refrigeración y la posibilidad

de la leche cruda de mantener a bajas temperaturas por periodos

más largos, posibilita el acopio de leche en las propiedades rurales en

intervalos mayores, los microorganismos psicrotroficos pasaran a

tener mayor importancia para la industria de lácteos. Las bacterias

psicrotroficas son capaces de multiplicarse a temperaturas menores

de 7ºC, independientemente de su condición óptima de

multiplicación. Durante su multiplicación, producen enzimas

proteolíticas y lipoliticas que resisten la pasteurización, cuya acción

resulta en la degradación de proteínas y grasas de la leche, y en la

generación de problemas de calidad, reducción de la vida en anaquel

de los productos, alteración del sabor y olor, reducción del

rendimiento industrial en la fabricación de quesos y gelificacion de

leche larga vida (SØRHAUG, STEPANIAK, 1997).

Las principales fuentes de este grupo de microorganismos son

las superficies de los tetos, el equipamiento de ordeño y la

contaminación por ordeño. También pisos, variaciones razonables

ejercen papel relevante en la frecuencia y en las especies de

microorganismos psicrotroficos encontrados en la leche produciendo

en el verano en relación a la producción en el invierno (COUSIN,

1982). El mismo autor relata mayor conteo de psicrotroficos en la

leche de vacas estabuladas comparado con la leche producido por

Page 33: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

animales mantenidos en pastoreo durante la primavera. La

microbiota psicrotrofica de la leche cruda por vacas estabuladas

consiste principalmente de pseudomonas, Arthrobacter y Micrococcus

, entretanto el Flavobacterium es dominante en la leche de vacas

mantenidas en sistema a pastoreo (COUSIN, BRAMLEY, 1981).

Según COUSIN (1982), un gran número de los géneros de

bacterias psicrotroficas aislados en la leche se tienen: Pseudomonas,

Enterobacter, Flavobacterium, Kleibsiella, Aeromonas, Acinetobacter,

Alcaligenes y Achromobacter. Algunos géneros de psicrotrofos

encontrados en la leche también son termoduricas, entre ellos

destacan el Bacillus, Clostridium, Microbacterium , Micrococcus y el

Corynebacterium (SUHREN, 1989).

La refrigeración es la principal forma de conservación de la

leche después el ordeño. La refrigeración impide la multiplicación

exagerada de la mayoría de los microorganismos de la leche,

entretanto no impide la multiplicación de los microorganismos

psicrotroficos (ZALL, 1990). A pesar de la mayoría de estos

microorganismos son sensibles a la pasteurización, sus enzimas son

termorresistentes y pueden causar grandes daños a los derivados

lácteos (SØRHAUG y STEPANIAK, 1997; CHAMPAGNE et al ., 1994).

5.5 METODOS DE MEDICION DE VIDA ÚTIL

5.5.1 MÉTODOS DE ESTIMACIÓN

Según LABUZA (1999), la vida útil de un alimento puede ser

estimada mediante:

Page 34: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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166

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

5.5.1.1 Valores de literatura

La estimación de la vida útil se realiza recomendado a datos

publicados. El problema principal de este método radica en la

reducida disponibilidad de datos.

5.5.1.2 Tiempo de distribución de un alimento similar

Este método aproxima la vida útil del producto, considerando el

tiempo de distribución de un producto similar.

5.5.1.3 Pruebas extremas de distribución

Este método recolecta el alimento del supermercado y lo

almacena en el laboratorio bajo condiciones similares a las de uso en

casa. Es empleado cuando se requiere implementar una nueva

legislación. Permite estimar la vida útil en condiciones de casa y

distribución.

5.5.1.4 Quejas del consumidor

Identifica el problema de estabilidad haciendo uso de la

información proporcionada por el consumidor. Muchas compañías,

colocan un número sobre el empaque y almacenan en una base de

datos la información de quejas, localización etc. Esto permite a los

investigadores tener idea del modo de deterioro del alimento, e

implementan modificaciones en la formulación, proceso, empacado y

distribución. Este método puede ser empleado en conjunción con

cualquiera de los anteriores.

Page 35: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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167

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

5.5.1.5 Pruebas aceleradas

Requiere del modelaje matemático de la cinética de pérdida de

calidad. Emplea condiciones de prueba extremas, examinando el

producto periódicamente hasta el final de la vida útil. Los resultados

permiten proyectar la vida útil bajo condiciones verdaderas de

distribución. Algunas compañías cuentan con un factor histórico,

basado en la experiencia, para estimar la vida útil a partir de

resultados obtenidos en condiciones extremas (LABUZA y SCHMIDL,

1985).

Las pruebas aceleradas isotérmicas han sido usadas

extensivamente en la industria. Los alimentos son almacenados a 37

y 51 °C, y se establecen correlaciones basadas en la ecuación de

Arrhenius (Q10) que permiten extrapolar losresultados a otra

temperatura de almacenamiento (SAGUY Y KAREL, 1980). La

precisión de las estimaciones de Q10 o de la energía de activación, es

mayor si se emplean 5 a 6 temperaturas, dado que se reduce al

mínimo el límite del intervalo de confianza (LABUZA, 1999 y SAGUY Y

KAREL, 1980). Para alimentos secos y de humedad intermedia, puede

emplearse 0 (control), 23, 30, 35, 40 y 45°C; los térmicamente

procesados 5 (control), 23, 30, 35 y 40°C y los congelados -40

(control), -15, -10 y –5°C (LABUZA Y SCHMIDL, 1985).

En pruebas aceleradas de alimentos sensibles a la humedad, se

ha empleado condiciones de temperatura y humedad relativa como

factores de aceleración (LABUZA, 1999).

LABUZA Y SCHMIDL (1985), mencionan que algunos problemas

del uso de las pruebas aceleradas, por el rango de aplicabilidad de la

Page 36: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

ecuación de Arrhenius que genera extrapolaciones erróneas por

empleo del factor Q10, involucran: a) Cambio de fase, que modifica la

movilidad de los reactantes orgánicos y la vida útil puede ser

sobreestimada a bajas temperaturas, b) Los carbohidratos, en fase

amorfa, pueden cristalizarse a altas temperaturas, produciendo agua

libre para otras reacciones, c) Dos reacciones de pérdida de calidad

con energías de activación diferentes pueden producirse en un

alimento a altas temperaturas, d) La fijación de agua en alimentos

secos varía con la temperatura. La actividad de agua se incrementa

con La temperatura, y con ello la velocidad de reacción, e) Muchas

reacciones son dependientes del pH. Para muchos solutos, el pH del

sistema es función de la temperatura y f) A altas temperaturas,

dependiendo de la naturaleza tridimensional, las proteínas

desnaturalizadas pueden ser más o menos susceptibles a reacciones

químicas.

5.5.1.6 Paneles sensoriales

La medición de los cambios en la calidad sensorial de un

alimento requiere el uso de técnicas sensoriales. Estas son

usualmente mediciones cualitativas y cuantitativas de un panel

entrenado, aunque también pueden provenir de consumidores finales.

Existen dificultades para asegurar una buena calidad en los datos

para los períodos de prueba extensos, por ello las mediciones físicas

constituyen un buen respaldo para los métodos sensoriales. El uso de

las pruebas sensoriales requiere de un conjunto apropiado de

procedimientos diseñados para proteger la salud de los panelistas. Es

particularmente importante llevar a cabo las pruebas de vida en

anaquel, teniendo especial cuidado en tomar las medidas necesarias

para asegurar que los riesgos microbiológicos sean minimizados. Las

Page 37: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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169

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

pruebas de alimentos congelados, de los cuales se dispone de poca

información acerca del final de la vida en anaquel, y que son llevados

a cabo mediante pruebasaceleradas a temperaturas elevadas,

requieren de precauciones específicas. Es necesario que

paralelamente al análisis sensorial se lleve a cabo un análisis

microbiológico.

5.5.1.7 Métodos Instrumentales

Se han diseñado muchas pruebas que permiten el uso de

técnicas instrumentales para la medición de factores de calidad

sensoriales, pero éstos sólo serán válidos si pueden correlacionarse

con las mediciones sensoriales respectivas. Los métodos

instrumentales pueden ser, un complemento importante para los

métodos sensoriales.

Se han desarrollado nuevas técnicas instrumentales para asistir la

determinación de las características organolépticas en la predicción

de la vida en anaquel de los alimentos. Algunos ejemplos son:

a) Narices electrónicas

Aunque aún no se ha establecido si constituye un instrumento

viable, éstas emplean un interesante paradigma de sensores que

responden a compuestos presentes en el espacio de cabeza

(compuestos aromáticos) utilizando un proceso en red de lectura

neurologica puede ser muy útil en los casos en los que la, del

alimento es baja, ya que debe tenerse en cuenta que la aw, afecta

significativamente la respuesta.

Page 38: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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170

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

b) Analizadores de textura

Uno de los instrumentos que se ha usado mucho en los últimos 5

años es el analizador de textura en miniatura.

c) Colorímetros

Estos instrumentos son útiles, ya que operan en la escala LAB,

es decir, realizan mediciones en tres dimensiones. Actualmente

existen dos tipos: aquellos que pueden realizar mediciones de una

gran cantidad de muestras y colorímetros portátiles para realizar

mediciones en un rango pequeño.

d) Instrumentos reológicos

El reómetro es útil para las pruebas aceleradas de vida en

anaquel. Puede ser usado para caracterizar alimentos, aditivos,

ingredientes y materiales de empaque.

e) Difracción de los rayos X

Aunque no se usa mucho todavía, los rayos X son útiles para la

determinación del nivel de horneo de las harinas midiendo el grado

de cristalinidad (LABUZA, 2000b).

Uno de los ejemplos de la medición instrumental ampliamente

usado para el control de la vida en anaquel, es la medida de la

actividad de agua; el cual ya ha sido identificado como un factor

intrínseco para la determinación de la vida en anaquel. Para la

medición y monitoreo de la actividad de agua, que permite el control

Page 39: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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171

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

de bacterias patógenas y esporuladas se puede usar conductímetros

de humedad ó girómetros.

Un punto de vista más acertado es el del llamado concepto de

"mercado". Este concepto depende de la identificación de las

propiedades químicas y físicas que se encuentran cercanamente

unidas al proceso de deterioro, y del diseño de un censor capaz de

medir algún aspecto de estas propiedades y por lo tanto medir el

deterioro (KILCAST Y SUBRAMANIAN, 2000).

5.5.2 MEDICIÓN DE LA VIDA EN ANAQUEL DE ALIMENTOS

Según KILCAST Y SUBRAMANIAN (2000), la determinación de la

vida en anaquel se puede realizar mediante:

5.5.2.1 Mediciones físicas

La medición física más común es la del cambio de textura de un

producto. Estos cambios pueden ser el resultado de reacciones

químicas que ocurren dentro del producto, como aquellos causados

por la interacción entre los ingredientes, ó por influencia medio

ambiental como la migración de la humedad a través del empaque.

Los métodos para medir la textura deben ser escogidos

cuidadosamente para que los resultados puedan ser correlacionados

con los cambios de textura que percibe un panel sensorial. Algunos

atributos, tales como la dureza, pueden ser fácilmente medidos, a

través de la fuerza requerida para penetrar una distancia particular

dentro del producto, Sin embargo, aún en los casos simples, los

detalles de las pruebas, tales como el tipo de examen, posición y

alineamiento de la muestra, distancia de penetración deben ser

Page 40: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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172

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Almacenamiento y vida útil de leche procesada

cuidadosamente elegidos para obtener la mejor correlación posible

con las medidas sensoriales.

5.5.2.2 Mediciones químicas

Los análisis químicos juegan un rol vital en la determinación de

la vida en anaquel, dado que pueden ser usados para medir las

reacciones químicas que ocurren en un alimento durante su

almacenamiento, ó para confirmar los resultados obtenidos por un

panel sensorial.

Para cualquier producto, las reacciones químicas ocurren

simultáneamente durante el almacenamiento. Sin embargo, sólo es

necesario medir aquellas reacciones claves en la calidad del producto.

Las pruebas químicas que determinan cambios en una característica

particular de calidad pueden ser aplicables a diferentes tipos de

productos. Un ejemplo de esto, es la medida del valor de peróxido

como indicador del nivel de rancidez de los productos (KILCAST y

SUBRAMANIAN, 2000).

El modelo de degradación cinética utilizado para predecir la

pérdida de lisina disponible en la fórmula dietética fue descrito en

LABUZA Y RIBOH (1982) por la siguiente reacción general:

dD = k Dn

dt(5.1)

Donde: D es el valor cuantitativo del factor de calidad o de la

reacción de deterioro, k es la reacción a tasa constante y n el orden

de la reacción.

Page 41: Almacenamiento y vida util de leche envasada

D⎜ ⎟

Integrando la ecuación (1), se tiene que para n=1:

⎛ ⎞Ln⎜

D0 ⎟ = ktt

(5.2)⎝ ⎠

Donde: Do es el valor del factor de calidad al tiempo cero y Dt es el

valor después de la reacción de deterioro al tiempo (t).

La interrelación entre la tasa de reacción y la temperatura fue

cuantificada por la reacción de Arrhenius:

⎛ E ⎞k = k0 exp⎜ a ⎟⎝ RT ⎠

(5.3)

Donde Ea es la energía de activación de la reacción (kcal/ mol),

R es la constante universal de los gases (1,987cal), T es la

temperatura absoluta (°K) y ko (1/min) es la constante

preexponencial o factor de frecuencia.

a) Ejemplo: Proteolisis en leche UHT

La calidad de los productos lácteos esta directamente

relacionados con la calidad microbiológica de la leche cruda utilizada

como materia prima. Dependiendo de la temperatura, las condiciones

y el alcance de almacenamiento de la leche, varios grupos de

microorganismos pueden pasar por un período de crecimiento

intensivo, produciendo altas concentraciones de enzimas,

especialmente las lipasas y proteasas. Entre estos grupos destacan

psicrotrofos (BURTON, 1988), que, a pesar de que son destruidos por

la esterilización, producen enzimas proteolíticas y lipolíticas

Page 42: Almacenamiento y vida util de leche envasada

resistentes al calor. Estas enzimas se producen cuando el recuento de

bacterias llega a 106 ufc / mL o más, y se desarrollan en los residuos

o depósitos en la leche de equipo de lechería y las tuberías mal

limpiado (CELESTINO et al, 1996).

En proceso de evolución del índice proteolítico durante la vida en

anaquel de leche UAT/UHT

El contenido de glicomacropeptídeo (GMP o ácido siálico) en

leche y productos lácteos ha asumido un importante marcador de las

características de proteolíticas sufrido, ya sea como materias primas

o en las etapas importantes del proceso tecnológico de la leche. La

determinación de GMP por espectrofotometría utilizando el método de

ninhidrina ácida también permite la detección de posibles fraudes

mediante la adición de suero a la leche de líquidos (FUKUDA, 1996).

Cuando la presencia de los psicrotrofos es elevada ó suficiente para

producir enzimas proteolíticas hasta alcanzar una tasa cercana de 20

mg de ácido siálico/mL (FAIRBAIRN, 1986),

Este método permite la cuantificación de la fracción de liberación de prácticas correctas de fabricación (o ácido siálico) de κ-caseína, lo que permite una estimación indirecta de los cambios en el índice de

proteolisis sufrido por las muestras (FUKUDA, 1994).

Page 43: Almacenamiento y vida util de leche envasada

Tabla 5.3: Índice proteolítico de leche UAT/UHT durante 120 días de almacenamiento

Indice proteolitioTiempo (días) μg de acido sialico/mL

0 5.1230 11.6660 15.5990 19.45

120 24.7

Figura 5.1: Indice proteolítico en leche en función del tiempo de almacenamiento

Cuando la presencia de los psicrotrofos es elevada ó suficiente

para producir enzimas proteolíticas hasta alcanzar una tasa cercana

de 20 mg de ácido siálico/mL (FAIRBAIRN, 1986), este hecho se pudo

observar con claridad después de 120 días de almacenamiento,

donde el índice de proteolisis ha llegado a 24,70 mg de ácido siálico /

mL. (ROBINSON y PHIL, 1987) manifiestan que se producen cambios

en las características sensoriales y nutricionales durante el

almacenamiento de la leche UHT a temperatura ambiente. También

se produce cambios en la viscosidad que a veces conducen a

Page 44: Almacenamiento y vida util de leche envasada

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176

Alberto L. HUAMANI HUAMANI

gelificaciones. Estos cambios se deben a la actividad enzimática,

principalmente enzimas extracelulares resistentes al calor,

especialmente las lipasas y proteasas producidas por bacterias

psicrotróficas de leche antes del tratamiento térmico. Por lo tanto, la

vida del producto está directamente relacionada con la calidad del

material de higiene de materia prima, que pueden considerarse como

datos comprometidos.

Teniéndose la función matemática de producción del ácido siálico

en función del tiempo como:

y = 0,156x + 5.914

Reemplazamos el valor máximo de 20 mg de ácido siálico en la

función matemática y se tiene:

20 = 0,156x + 5.914

x = 90.3 días

El tiempo de vida útil de la leche UHT es de 90 días.

5.5.2.3 Mediciones microbiológicas

Para la determinación de vida útil únicamente se consideran las

dos primeras fases, ya que con estas dos fases se alcanza el límite

máximo de población de acuerdo a las normas de DIGESA.

• Durante la fase de latencia :

Page 45: Almacenamiento y vida util de leche envasada

RT

t ≤ tlat N = No (5.4)

• Posteriormente en la fase exponencial el proceso sigue una cinética

de primer orden (BUCHAGAN y PHILIPS, 1990) :•

Donde :

dN = kN

dt(5.5)

k = tasa de crecimiento (1/h)

N= numero de unidades formadoras de colonias (CFU/g)

t = tiempo (h)

No(CFU/g)

Nº máx. (CFU/g)

K0 Ea

(cal/mol)t0 Eal

L.Monocytogenes 0,1 1000 5,62E19 27549 5,32E-15 20791

Durante el almacenamiento de un producto, la población

permanece constante hasta que no se supera el tiempo de latencia,

pudiendo transcurrir varios períodos de almacenamiento (a diferentes

temperaturas) sin que la población difiera substancialmente de la

inicial.

⎡ E ⎤⎢− a ⎥⎢⎢

k = koe ⎣RT ⎥

⎦(5.6)

⎡ E ⎤

Donde :

t lat

= t o

⎢ at

⎥e⎣ ⎦

(5.7)

ko= factor pre-exponencial de k

Page 46: Almacenamiento y vida util de leche envasada

⎟ 15 *⎟

to = factor pre-exponencial de tlat

Ea = energía de activación (cal/mol)

Eal = energía de activación para el tiempo de latencia (cal/mol)

R = constante de los gases (1.98717cal/mol ºk)

No = número inicial de CFU/g

to = tiempo inicial (h)

tlat = tiempo de latencia (h)

Para MARTH (1998) la fase log microbiana y el tiempo de

generación aumentan con la disminución de la temperatura de

almacenamiento, conforme es mostrado en la Cuadro 2.

Con los datos cinéticos determine el tiempo de vida cuando es

almacenado en las siguientes condiciones:

1. Productor, 1 día a 5ºC2. Distribuidor, 3 días a 8,4 ºC3. Trayecto hogar, equivalente a 0.03 días a 12,2 ºC4. Consumidor 3 días a 6 ºC

R = 1,98717 Cal/mol ºK

Solución

Tiempo de latencia: Reemplazamos los valores de las constantes para

determinar el tiempo de latencia.

t = t

⎛ − Eexp⎜ at ⎞

t = 5,32x10−lat

⎛exp⎜ 20791 ⎞

lat 0 ⎜ RT ⎟ ⎜1,98717 * 278 ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

tlat =

117.65h

= 4,9dias

Page 47: Almacenamiento y vida util de leche envasada

19 ⎟

Se tiene la función de la cinética de desarrollo microbiano, en ella

reemplazamos los valores de las constantes

dN = k exp⎜ − Ea ⎟Ndt 0

⎛ ⎞

⎝ RT ⎠

Para 5ºC

dN ⎛= 5,62x10 exp⎜ =

− 27549 Cal / mol ⎞

dt ⎜ (1,98717Cal / molº K )(T ) ⎟N

⎝ ⎠

dN = 5,62x1019 exp(− 49,87)N

dt

dy = 5.62*10^19*exp(-49.87)*y

dx

Para 8.4 º C

dy = 5.62*10^19*exp(-49.27)*y

dx

Para 12,2ºC

dy = 5.62*10^19*exp(-48.61)*y

dx

Para 6ºCdy

= 5.62*10^19*exp(-49.69)*ydx

Desarrollando cada función matemática a través del método numérico de ecuaciones diferenciales ordinarias del método de Runge-Kutta de4 orden en el lenguaje Matlab se tiene:

Page 48: Almacenamiento y vida util de leche envasada

function f clear all clcfprintf('EFP INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS\n')fprintf('ING. ALBERTO HUAMANI HUAMANI\n')fprintf('RESOLUCION DE ECUACIONES DIFERENCIALES POR MEDIO RUNGE-KUTTA DE ORDEN 4\n')f=input('\n Ingrese la ecuacion diferencial dY/dx:\n','s'); x0=input('\n Ingrese el primer punto x0:\n'); x1=input('\n Ingrese el valor maximo de x1:\n'); y=input('\n Ingrese valor inicial de y(x0):\n'); h=input('\n Ingrese dx:\n');n=(x1-x0)/h; t=x0; X(1,1)=t; X(2,1)=y;fprintf('\n i x y(x)');

for i =1:n; x=t; y=y;k1=h*eval(f);

x=t+h/2; y=y+k1/2; k2=h*eval(f);

x=t+h/2; y=y+k2/2; k3=h*eval(f);

x=t+h; y=y+k3; k4=h*eval(f);

y = y +(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;t=x0+i*h; X(1,i+1)=t; X(2,i+1)=y;fprintf('\n%2.0f%10.3f%15.6f\n',i,t,y);end

n=length(X(1,:));for i=1:n-1m(i)=(X(2,i+1)-X(2,i))/(X(1,i+1)-X(1,i));

Page 49: Almacenamiento y vida util de leche envasada

b(i)=X(2,i); x=X(1,i):0.01:X(1,i+1); y=m(i)*(x-X(1,i))+b(i); hold on;plot(x,y, 'b');end

for i=1:n;hold on;plot(X(1,i),X(2,i), '*', 'MarkerEdgeColor', 'r', 'LineWidth',1); title('Interpolacion de los puntos por “splines” de orden 1.'); xlabel('Valores de tiempo (h)') % Etiqueta el eje horizontal ylabel('Valores de N') % Etiqueta el eje vertical

end

Solución

EFP INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ING. ALBERTO HUAMANI HUAMANIRESOLUCION DE ECUACIONES DIFERENCIALES POR MEDIO RUNGE- KUTTA DE ORDEN 4

Ingrese la ecuacion diferencial dY/dx:5.62*10^19*exp(-49.87)*y

Ingrese el primer punto x0:0

Ingrese el valor maximo de x1:24

Ingrese valor inicial de y(x0):0.1

Ingrese dx:1

i x y(x)1 1.000 0.1037352 2.000 0.1076103 3.000 0.111629

Page 50: Almacenamiento y vida util de leche envasada

Va

lore

s d

e N

4 4.000 0.1157995 5.000 0.1201246 6.000 0.1246117 7.000 0.1292658 8.000 0.1340949 9.000 0.139102

10 10.000 0.14429811 11.000 0.14968812 12.000 0.15527913 13.000 0.16107914 14.000 0.16709515 15.000 0.17333716 16.000 0.17981117 17.000 0.18652718 18.000 0.19349519 19.000 0.20072220 20.000 0.20821921 21.000 0.21599722 22.000 0.22406423 23.000 0.23243424 24.000 0.241115

0.25Interpolacion de los puntos por “splines” de orden 1.

0.2

0.15

0.10 5 10 15 20 25

Valores de tiempo (h)

Figura 5.2: variación de N en función del tiempo

Page 51: Almacenamiento y vida util de leche envasada

Tabla 5.4: Resumen de cálculosT Tiempo

(h)N0(cfu/g) Nf(cfu/g) Nº máx.

(CFU/g)1000

5ºC 4,9 0,15ºC 24 0,1 0,241

8,4ºC 72 0,241 28,50512,2ºC 0,72 28,505 31,31

6ºC 72 31,31 734,31

5.6 BIBLIOGRAFÍA

1. BURTON, H. Ultra-High Temperature Processing of Milk and Milk

Products. London: Elsevier Applied Science Publishers, 1988.

2. CELESTINO, E.L.; IYER, M.; ROGINSKI, H. Reconstituted UHT-

treated milk: effects of raw milk, powder quality and storage

conditions of UHT milk on its physico-chemical attributes and

flavour. Int. Dairy J., v. 7, n. 2-3, p. 129-140, 1996.

3. FAIRBAIRN, D.J.; LAW, B.A. Proteinases of psychrotrophic

bacteria: their production, properties, effects and control. J.

Dairy Res., v. 53, p. 139-177, 1986.

4. FUKUDA, P.S.; RÖIG, M.S.; PRATA, F.L. Metodologia quantitativa

para determinação espectrofotométrica de ácido siálico em leite.

In: CONGRESSO NACIONAL DE LATICÍNIOS, 12, 1994, Juiz de Fora,

Anais do XII Congresso Nacional de Laticínios, p.114-119.

5. FUKUDA, S.P. Aplicação do método de ninidrina ácida como teste

de “screening” de plataforma para a detecção de adição de soro

ao leite. Cienc. Tecnol. Aliment., v. 16, n. 1, p. 52-56, 1996.

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Zaragoza: Acribia, 1987.