La leche puede sufrir procesos de desestabilización al ser un sistema coloidal. Un ejemplo es la coagulación, que puede derivar del procesamiento o almacenamiento de alimentos (SOUSA, SANTOS, PIRES, 2023). Para la obtención de queso es deseable la coagulación de proteínas, especialmente caseína. En este caso, los procesos fisicoquímicos desencadenan cambios en la estructura de las micelas de caseína , dando como resultado la coagulación de la leche.
De los constituyentes de la leche, el 3,5% corresponden a proteínas, de las cuales el 80% son caseínas y el 20% son proteínas del suero. La caseína es una proteína esencial, constituye aproximadamente el 80% del contenido proteico de la leche y desempeña un papel vital en la glándula mamaria, transportando calcio, fosfato y proteínas esenciales al recién nacido. Se compone de cuatro fracciones principales: α S1- , α S2- , β- y κ-caseína, que representan alrededor del 38%, 10%, 35% y 15% de su composición, respectivamente. La caseína forma micelas, estructuras estables con actividad anfipática que permiten que las partes hidrofílicas interactúen con el agua, mientras que las regiones hidrofóbicas se agrupan facilitando la emulsificación y la digestión (BRASIL et al., 2015). Además, esta proteína contiene secuencias fosforiladas que aumentan su capacidad para unirse a minerales, influyendo en sus propiedades funcionales y digestibilidad. Nutricionalmente, la caseína se digiere lentamente, liberando gradualmente aminoácidos en el torrente sanguíneo, lo que es beneficioso para el crecimiento y el mantenimiento del estado anabólico. Estos aspectos hacen que la caseína sea esencial no solo para la producción de queso, sino también para la salud general de los consumidores (VIDAL, 2018).
Las micelas de caseína son estructuras supramoleculares dinámicas, que se transforman dependiendo de cambios en el ambiente, como variaciones de pH, temperatura, fuerza iónica y presencia de enzimas, entre otros (SILVA, 2019). El proceso de coagulación está relacionado con cambios en la estructura de la caseína, con énfasis en la coagulación ácida y enzimática.
El primer proceso de coagulación se produce mediante la producción de ácido láctico por bacterias o mediante la adición directa de ácidos orgánicos a la leche. La segunda se produce vía hidrólisis , a partir de la adición de enzimas específicas presentes en el cuajo o coagulante.
Dada la extensa variedad de quesos existentes en el mercado y reconociendo este alimento como un manjar atemporal apreciado a nivel mundial, este artículo pretende abordar aspectos inherentes a su tecnología: coagulación ácida y coagulación enzimática.
Coagulación ácida
La coagulación ácida puede ocurrir de dos formas, una mediante la adición de cultivo y otra de forma espontánea, provocada por bacterias del ácido láctico presentes en la leche . La coagulación ácida de la leche es un proceso que se produce mediante la adición de cultivos iniciadores, que fermentan la lactosa presente en la leche, dando como resultado la producción de ácido láctico. Este aumento de la concentración de ácido láctico provoca una disminución del pH de la leche. A medida que el pH disminuye, las micelas de caseína comienzan a agregarse. Cuando el pH alcanza el punto isoeléctrico de la caseína, que es de alrededor de 4,6, se forma una red de caseína inducida por la acidificación, a menudo denominada «gel» (MOSTARO, 2022). Este gel es fundamental para la textura y estructura de los productos lácteos, como el queso , ya que permite la retención de agua y la formación de un producto cohesivo.
Paula, Carvalho y Furtado (2009) destacan que la función principal de los cultivos «iniciadores» en la elaboración de queso es la producción de ácido , que es esencial para el proceso de coagulación y formación de la mayoría de los tipos de queso. El pH de la masa de queso disminuye hasta aproximadamente 5,0 durante un periodo que varía entre 5 y 20 horas, dependiendo de la variedad de queso de que se trate. Esta acidificación se produce debido a la fermentación de la lactosa en ácido láctico por parte de las bacterias lácticas que se añaden a la leche. En algunos casos, la acidificación se puede realizar directamente mediante la adición de ácido láctico. Tradicionalmente, los queseros dependían de la microbiota endógena presente en la leche cruda para realizar la fermentación de la lactosa, práctica que aún se observa en la producción del queso de Minas.
Cuando las caseínas interactúan y forman la micela de caseína, un nanoagregado de proteínas. Para comprender la formación de la micela, Sousa, Santos y Pires (2023) destacan que en la superficie de la estructura de la caseína se encuentra k-caseína, la cual es hidrófila, se considera que la caseína tiene una carga residual neta negativa (pH = 6 ,6) lo que evita la aglomeración dando como resultado un medio estable con repulsiones estéricas y electrostáticas. La estabilidad de las micelas está directamente ligada al pH del medio, la bajada se produce por la acidificación y cuando se alcanza pH = 4,6 que es el punto isoeléctrico, las cargas positivas (iones H+) que se generaron durante la acidificación provocan que las micelas , que anteriormente sufrían repulsiones electrostáticas debido a cargas negativas (iones H- ) , se acercan, provocando la desestabilización del sistema y finalmente del agregado de caseína (coagulación ácida).
A bajas temperaturas (de 0 a 5 °C), la leche puede acidificarse hasta un pH de 4,6 sin que se formen coágulos ; el único cambio es la viscosidad. Por otro lado, las caseínas precipitan a pH alto a medida que aumenta la temperatura. Por ejemplo, a una temperatura de 20 °C, las caseínas precipitan con un pH de aproximadamente 4,6; a una temperatura de 40 °C, la precipitación comienza a ocurrir a un pH cercano a 5,2.
Se pueden utilizar levaduras mesófilas y termófilas para formar el coágulo ácido. El cultivo termófilo se está volviendo más popular en Brasil, pero la levadura mesófila todavía se utiliza con mayor frecuencia. La levadura de suero todavía se utiliza en la producción de algunos tipos de queso en Brasil, especialmente cuando se utiliza leche cruda (FURTADO, 1997).
La formación de un residuo proteico insoluble engloba la grasa y toda la fase acuosa en una red tridimensional, dando como resultado el coágulo obtenido. La cuajada láctica es porosa, frágil y difícil de escurrir. La producción de quesos blandos (Cuadro 1) utiliza esta coagulación (ORDONEZ, PEREDA, 2005; CASTILHO 2008).
Tabla 1. Ejemplos de quesos elaborados por coagulación ácida.
| Queso | Descripción |
| Queso Frescal Minas | Queso blanco y tierno, típico de Brasil, ideal para consumo fresco |
| Requesón | Caracterizado por su textura granulada y delicado sabor, popular en dietas saludables |
| Queso Blanco Queso | Queso fresco sin añejar, muy utilizado en la cocina latinoamericana, valorado por su versatilidad. |
| paneer | Queso fresco de la cocina india, muy utilizado en platos tradicionales, como el palak paneer. |
Fuente: Elaboración propia, 2024.
Coagulación enzimática
Es el proceso más utilizado actualmente , en el cual se realiza mediante la adición de enzimas específicas, conocidas como cuajo o coagulante, este proceso da como resultado una estructura más firme y compleja, ideal para la elaboración de quesos madurados (Cuadro 2). La coagulación enzimática permite un control más preciso sobre la textura y el sabor del queso, dando como resultado productos con características distintas (WALSTRA et al., 2006).
La maduración, o afinamiento, es un proceso crucial para estos quesos, ya que contribuye al desarrollo de sabores y aromas complejos. Durante la maduración, los quesos sufren cambios bioquímicos, como la degradación de proteínas y la lipólisis , que enriquecen su paleta sensorial. Por ejemplo, quesos como el Roquefort adquieren notas especiadas debido a la acción de hongos específicos durante la maduración. Además, la coagulación enzimática puede influir en la textura del queso, proporcionando desde quesos duros y quebradizos hasta quesos blandos y cremosos, dependiendo de las condiciones de producción y maduración (McSWEENEY, 2004).
Tabla 2. Ejemplos de quesos elaborados por coagulación enzimática.
| Quesos | Descripción |
| Parmigiano-Reggiano | Queso duro granulado de sabor intenso y picante. |
| queso Cheddar | Queso semiduro, de sabor fuerte y ligeramente ácido, que varía en color |
| Gouda | Queso semiduro, dulce y suave, que se intensifica con la maduración |
| queso Brie | Queso tierno con corteza mohosa, de sabor suave y mantecoso |
| Roquefort | Queso azul de oveja picante y cremoso |
| Emmental | Queso suizo caracterizado por agujeros, con un sabor suave y ligeramente a nuez. |
| queso feta | Queso desmenuzado, salado y ácido, de uso frecuente en ensaladas |
| queso Mozzarella | Queso fresco, elástico y suave, ideal para pizzas y ensaladas |
Fuente: Elaboración propia, 2024.
El nombre de cuajo se debe a las enzimas que se obtienen del cuarto estómago de los rumiantes jóvenes, como el cuajo bovino. En esta extracción existen dos enzimas principales: pepsina y quimosina . El nombre coagulante se refiere a todas las enzimas utilizadas en la coagulación de la leche obtenida por medios alternativos, como el vegetal y el microbiano.
En la coagulación enzimática, la quimosina es la enzima principal y cuanto mayor sea su cantidad, mejor será la acción del cuajo. La quimosina hidroliza los aminoácidos fenilalanina en la posición 105 (Phe105) y metionina en la posición 106 (Met106). La pepsina no es ventajosa, ya que hidroliza los aminoácidos en varios puntos diferentes, lo que es perjudicial para la formación de cuajada, la maduración y el rendimiento del queso. En la coagulación enzimática, el coágulo se produce en dos etapas. En primer lugar, se produce la hidrólisis de la kappacaseína (κ-cas), una proteína que estabiliza la micela de caseína. Posteriormente, las micelas modificadas por la acción del cuajo se agregan formando el gel (SILVA & SALGADO, 2013).
La coagulación de la leche está influenciada por varios factores que desempeñan un papel crucial en el proceso. En primer lugar, la coagulación y la formación de gel no se producen a temperaturas inferiores a 18 °C, mientras que temperaturas superiores a 55 a 60 °C inactivan la cuajada. Por otro lado, temperaturas cercanas a los 40 °C favorecen la acción del cuajo, resultando en un tiempo de coagulación reducido. Además, la proximidad del pH al valor óptimo para la actividad enzimática, que es alrededor de pH 6,0, mejora la eficacia del cuajo y aumenta la fuerza de la cuajada. La presencia de calcio soluble en el medio también es un factor determinante: cuanto mayor sea la concentración de este mineral, más rápido se formará el coágulo y mayor será su firmeza. Finalmente, el porcentaje de caseína en la leche está directamente relacionado con la coagulabilidad; una mayor concentración de caseína da como resultado una coagulación más eficiente. Asimismo, una mayor concentración de enzimas acelera el proceso de coagulación de la leche, reduciendo el tiempo necesario para la formación del coágulo (VASCONCELOS, ARAÚJO & VERRUMA-BERNARDI, 2004).
Tras la coagulación, la red de la cuajada continúa su formación durante un tiempo considerable tras obtener un gel visible , incluso después del corte. La resistencia del gel formado es muy importante desde el punto de vista de la sinéresis y, en consecuencia, para el control de la humedad y el rendimiento de fabricación.
Principales diferencias entre coagulación enzimática y ácida
La leche tiene caseína que, independientemente de si se coagula por vía ácida o enzimática, presenta similitudes. Sin embargo, las diferencias son notables cuando observamos el coágulo resultante, que tiene distintas propiedades fisicoquímicas y tecnológicas. La primera diferencia notable es la consistencia del coágulo, que tiene relevancia tecnológica. El coágulo ácido, en su fase inicial, es extremadamente delicado y se dispersa fácilmente en partículas finamente divididas. Sin embargo, si se fracciona cuidadosamente, lo que provoca que se seque, se obtiene un precipitado seco, sólido pero frágil. En cambio, el coágulo enzimático es más resistente y elástico desde el principio , asemejándose a un gel de gelatina, que se vuelve cada vez más resistente. Cuando se fracciona, se contrae por sinéresis, creando un precipitado consistente y elástico, es decir, no es frágil como el coágulo ácido (AQUARONE et. al., 2001; CASTILHO, 2008).
La Figura 1 recopila las principales diferencias entre coagulación enzimática y ácida, que influyen directamente en la producción, textura y sabor de los quesos resultantes de cada tipo de coagulación.
Figura 1 . Principales diferencias entre coagulación enzimática y ácida.
Fuente: Elaboración propia, 2024.
La coagulación enzimática, ampliamente utilizada en la industria quesera actual, y la coagulación ácida, que probablemente dio origen al primer queso, son procesos distintos que dan como resultado productos con características fisicoquímicas y sensoriales únicas. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, y la elección entre uno y otro depende del tipo de queso que se quiera producir. Todo indica que el proceso de coagulación de la leche fue descubierto por casualidad y por curiosidad, aunque probablemente la coagulación ácida desencadenó el proceso de elaboración del queso, hoy en día la coagulación enzimática es más utilizada en las industrias.
Sin embargo, a pesar de sus diferencias, tanto la coagulación ácida como la enzimática comparten un objetivo común: transformar la leche en queso, un alimento que juega un papel importante en nuestra dieta y cultura. Por lo tanto, comprender estos procesos y sus implicaciones es esencial para la producción de queso de alta calidad y, en consecuencia, el crecimiento continuo de la industria quesera.
Referencias
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Autores
Gabriel Otávio Magno García
Henry Hansen Laier
Kattorin Luiza Lourenço De Santana
Letícia Dias Soares
Luciano Jorge Vireque
Samuel Marcenes Cunha
Tatiane Teixeira Tavares
Ana Flávia Coelho Pacheco Paiva
Paulo Henrique Costa Paiva
