Debido a la calidad nutricional superior y la funcionalidad más amplia de las proteínas de la leche, se han utilizado en diversas aplicaciones alimentarias, como fórmulas infantiles, suplementos dietéticos y nutrición deportiva. Sin embargo, las propiedades técnicas estructurales y versátiles específicas de las proteínas de la leche también han sido útiles en una amplia gama de aplicaciones no alimentarias .

La proteína número uno de la leche de vaca: la caseína

La caseína, la proteína principal (~80% de la proteína total) en la leche bovina, tiene una rica historia de uso en aplicaciones no alimentarias que se remonta a principios del siglo XIX. Por ejemplo, los caseinatos han sido fundamentales en varias industrias por sus excelentes propiedades de adhesión a sustratos como madera, vidrio y papel. Esta funcionalidad se debe principalmente a la hidrofilia de los caseinatos debido a la disponibilidad de muchos grupos polares, lo que hace que la película recubierta sea una excelente barrera para los gases (oxígeno, dióxido de carbono).

Los pegamentos de caseína se utilizan en aplicaciones industriales como carpintería exterior e interior, adhesivos de etiquetado en la industria embotelladora, aglutinantes de pintura en la industria del papel, aglutinantes de pigmentos y minerales en recubrimientos industriales y aglutinantes de medicamentos en la industria farmacéutica.

Además, las aplicaciones de los caseinatos como emulsionantes y acondicionadores en la industria cosmética son un testimonio del valor duradero de la caseína en aplicaciones no alimentarias. Sin embargo, las aplicaciones de los caseinatos en algunas áreas, como el acabado del cuero, el revestimiento de textiles y las colas a base de agua, son más históricas y han sido reemplazadas por productos químicos alternativos de bajo costo.

La transparencia, la biodegradabilidad y las excelentes propiedades de barrera para los componentes de aromas y gases hacen de las películas de caseína uno de los mejores candidatos para fabricar materiales de embalaje respetuosos con el medio ambiente. Sin embargo, la fragilidad y la sensibilidad al agua de las películas de caseína siguen siendo desafíos que deben abordarse para mejorar su trabajabilidad, elasticidad, flexibilidad y permeabilidad al vapor de agua. Se están llevando a cabo varios estudios de investigación para mejorar y abordar estos desafíos.

El potencial de las proteínas del suero demostrado en ensayos clínicos

Las proteínas del suero, la segunda proteína más grande (~20 % de la proteína total), están logrando avances significativos en usos no alimentarios, impulsados ​​por los avances en la tecnología de fraccionamiento de membranas y una mejor comprensión de sus beneficios para la salud. Los usos no alimentarios de las proteínas del suero son mucho más avanzados y van más allá de las aplicaciones industriales . Muchas de estas aplicaciones se encuentran en etapas avanzadas de investigación, lo que sugiere un enorme potencial que aún no se ha aprovechado plenamente.

Los componentes biológicos del suero , incluida la lactoferrina, la beta-lactoglobulina, la alfa-lactoalbúmina, el glicomacropéptido y las inmunoglobulinas, demuestran diferentes propiedades de estimulación inmunológica.

El suero también puede funcionar como agente antioxidante, antihipertensivo, antitumoral, hipolipidémico, antiviral, antibacteriano y quelante. Se han llevado a cabo con éxito varios ensayos clínicos utilizando suero en el tratamiento del cáncer, VIH, hepatitis B, enfermedades cardiovasculares, osteoporosis y como agente antimicrobiano. Las investigaciones y los ensayos clínicos en curso resaltan el inmenso potencial de las proteínas del suero en aplicaciones no alimentarias.

La lactoferrina , una fracción de la proteína de la leche, puede quelar el hierro, privando a los microorganismos de este nutriente esencial y funcionando como agente antiviral, antifúngico y antibacteriano. También ha sido evaluado por sus propiedades antibióticas, ya que puede liberar componentes lipopolisacáridos de la membrana externa de las bacterias gramnegativas.

Asimismo, la alfa-lactoalbúmina quela los metales pesados, reduciendo el estrés oxidativo . La beta-lactoglobulina se ha estudiado por su efecto reductor del colesterol. Las proteínas del suero también contienen una variedad de enzimas, incluidas hidrolasas, transferasas, liasas, proteasas y lipasas. La lactoperoxidasa, por ejemplo, cataliza la peroxidación de tiocianato, yodo y bromuro, generando productos finales que inhiben el crecimiento de una variedad de especies bacterianas. Los estudios clínicos indican que las fracciones de proteína de suero pueden ayudar en la prevención y el tratamiento del cáncer y tener un efecto viable en pacientes infectados con hepatitis B o C.

En resumen, las proteínas de la leche, uno de los alimentos funcionales más antiguos disponibles para los mamíferos, siguen intrigando a los científicos e investigadores . La comprensión de sus usos más allá de las aplicaciones nutricionales está evolucionando, y las investigaciones en curso exploran su impacto en la salud y las enfermedades generales. Por ejemplo, las propiedades inmunoestimulantes de las proteínas del suero podrían aprovecharse para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades infecciosas. Este dinámico campo de estudio promete descubrimientos y aplicaciones potenciales, manteniendo a la comunidad científica comprometida e inspirada.

Los posibles beneficios para la salud de las proteínas de la leche son enormes. Pueden contribuir significativamente a la prevención y tratamiento de diversas enfermedades, haciendo de este un tema de gran interés e importancia. El futuro de las proteínas de la leche en aplicaciones terapéuticas es brillante, con avances y aplicaciones potenciales aún por descubrir.

El texto fue escrito por Post Doctor Venkateswarlu (Venkat) Sunkesula, para Dairy Foods. Información  adaptada por el equipo de MilkPoint.

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Las caseínas tienen la principal función biológica de transportar calcio y fosfato al recién nacido. Aproximadamente el 95% de las caseínas se encuentran en forma de partículas coloidales, llamadas micelas, que intervienen en la estabilidad térmica de la leche (Goff, 2009).

Las proteínas del suero, consideradas en este estudio como las que se originan a partir de la coagulación enzimática de la leche, son globulares, con dos constituyentes principales (α-lactoalbúmina y β-lactoglobulina), que presentan una alta hidrofobicidad y una baja capacidad de unión al calcio, en comparación con las caseínas. La β-lactoglobulina corresponde a la fracción predominante en el suero (38% a 45%), presentando resistencia a la acción de ácidos y enzimas proteolíticas presentes en el estómago, además de ser un importante péptido portador del retinol (provitamina A) (de Wit , 1998). La α-lactoalbúmina (correspondiente al 15% al ​​20% del suero) es rica en aminoácidos como lisina, leucina, treonina, cistina, tiene la capacidad de unir minerales como el calcio y el zinc, además de ser precursora de la biosíntesis de lactosa. (Markus et al. al ., 2002; Lönnerdal, 2003).

Importancia económica de las proteínas lácteas.

Las proteínas lácteas representan el componente más valioso para la industrialización láctea. La rentabilidad de las industrias depende de los ingresos que proporciona la riqueza composicional, por ejemplo, la fabricación de queso y la eficiencia de transformar la leche en coproductos como la leche concentrada.

La leche concentrada procedente de deshidratación o concentración por membranas como la ultrafiltración es un macroingrediente estratégico en la elaboración de productos lácteos ya que tiene un alto contenido proteico y representa versatilidad en el equilibrio de fórmulas.

Las propiedades sensoriales, nutricionales y de textura de los principales productos lácteos, como las bebidas lácteas, el queso y el yogur, se derivan de las propiedades de las caseínas (de Kruif et al ., 2012).

La estabilidad térmica que confieren las caseínas de la leche permite tratamientos a alta temperatura y la producción de numerosos productos lácteos esterilizados con una larga vida útil (Singh, 2004).

Según MilkPoint Mercado (2023), la generación de suero derivado de la producción de queso en Brasil es de nueve mil millones de litros/año, consolidándose en el escenario nacional como una importante fuente de proteínas solubles para aplicación en productos lácteos (Zavereze et al ., 2010 ).

Determinación de proteínas lácteas.

En un escenario lácteo cada vez más competitivo, se requiere cada vez más el control de calidad y caracterización de las materias primas, con la aplicación de herramientas analíticas equivalentes a sus respectivos métodos de referencia.

La determinación de proteínas lácteas se ha realizado tradicionalmente mediante el método tradicional Kjeldahl y en laboratorios industriales de rutina mediante métodos espectrofotométricos automáticos (MilkoScan®, Bruker® y Perkin Elmer®), sin embargo, el tiempo de respuesta de los análisis Kjeldahl y el alto costo de la instrumentación La utilización de métodos automáticos dificulta su aplicación en gran parte de los productos lácteos brasileños (Silva y Carvalho, 1993).

El método del formaldehído se basa en la medición de los protones liberados por la reacción del formaldehído con los grupos amino de las cadenas laterales de las proteínas lácteas, consolidándose como un método indirecto de fácil realización para la determinación de proteínas (Richmond y Miller, 1906; Wolshoon , Vargas, 1977). A continuación se muestra una representación esquemática del método:

Figura 1.  Método para determinar la proteína de la leche cruda según la reacción con formaldehído.

Fuente: elaborado por los autores (2023)

La expresión de proteínas da como resultado la leche cruda mediante el método basado en la reacción del formaldehído:

TP: Contenido total de proteínas (g/100g)

V2: mL de solución de hidróxido de sodio utilizada en la 2ª titulación;

FAF: factor de acidez de formaldehído (volumen en mL consumido en la titulación de formaldehído);

fc: Factor de conversión de formaldehído versus proteína de leche cruda (1,74)

TP = (V2 – FAF) * fc

Steinegger (1905) definió el valor de aldehído como la diferencia entre la acidez original de la leche y la acidez después de la adición de un 40% de formaldehído.

Pyne (1956) encontró una mayor precisión del método agregando oxalato de potasio antes de la titulación con formaldehído, con el fin de eliminar el efecto de precipitación de los fosfatos coloidales presentes en la muestra y mitigar la palidez del contenido de la muestra, favoreciendo la determinación del giro. punto del título. El mismo autor estableció el valor de 1,74 como factor de conversión en mililitros de hidróxido de sodio para el porcentaje de proteína de la leche.

Wolfchoon y Vargas (1977) estudiaron la aplicación del método del formaldehído para determinar el contenido de proteína en leche cruda y pasteurizada, encontrando un alto índice de correlación en comparación con el método de referencia de Kjeldahl.

Para Oliveira, Segheto y Furtado (2006), el método del formaldehído es de gran relevancia ya que presenta bajo costo, rápida ejecución y aplicabilidad a la realidad de la industria láctea.

Nascimento (2023) estudió la aplicación del método del formaldehído para determinar el contenido de proteína en leche concentrada por ultrafiltración (12% a 18% de proteínas) basándose en la adaptación del método propuesto por Wolfchoon y Vargas (1977), no encontrando diferencia significativa de proteína. Contenido determinado por el método de referencia Kjeldahl y formaldehído . El factor determinado para convertir el número de mililitros de NaOH 0,1 mol/L en porcentaje de proteína de leche concentrada fue 1,8932 . A continuación se muestra una representación esquemática del método adaptado:

Figura 2. Método para determinar la proteína de la leche concentrada según la reacción con formaldehído.

               Fuente: elaborado por los autores (2023)

La expresión de proteínas da como resultado leche concentrada utilizando el método basado en la reacción del formaldehído:

TP: Contenido total de proteínas (g/100g)

V2: mL de solución de hidróxido de sodio utilizada en la 2ª titulación.

5: factor de dilución

FAF: factor de acidez de formaldehído (volumen en mL consumido en la titulación de formaldehído);

fc: Factor de conversión de formaldehído versus proteína de leche cruda (1,8932)

TP = (V2*5 – FAF) * fc

Dentro del ámbito del control de calidad en la industria alimentaria, la búsqueda de métodos analíticos sofisticados y de alta precisión es fundamental para ampliar la verificación de la seguridad y conformidad de ingredientes, materias primas, productos en proceso y productos terminados para consumo humano.

La adopción de métodos instrumentales representa un avance significativo, caracterizado por la selectividad, precisión y capacidad de estos métodos para procesar muestras diversas. Sin embargo, es necesario reconocer que los métodos analíticos convencionales, basados ​​en principios químicos clásicos, como la dosificación y las valoraciones, siguen desempeñando un papel fundamental en los análisis rutinarios de alimentos.

 Este valor atribuido a los métodos clásicos se debe en gran medida a la practicidad, el costo asequible y la familiaridad que los protocolos analíticos exhiben y brindan al equipo del laboratorio, asegurando una implementación eficiente y confiable en el contexto de las operaciones diarias de control de calidad. Por lo tanto, la complementariedad entre las innovaciones analíticas y los enfoques tradicionales de laboratorio contribuye a los esfuerzos de control e inocuidad de los alimentos.

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Fuente: https://www.milkpoint.com.br/colunas

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