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Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química LA LECHE La leche es el producto obtenido por el ordeño total e ininterrumpido, en condiciones de higiene, de la vaca lechera en buen estado de salud y alimentación, proveniente de tambos inscriptos y habilitados por la Autoridad Sanitaria Bromatológica Jurisdiccional y sin aditivos de ninguna especie (Código Alimentario Argentino, capítulo VIII, Art. 554). La leche es un líquido opaco, de color blanco a blanco amarillento, según la dispersión y absorción de la luz de las gotitas de grasa y las micelas de caseína. Es una mezcla compleja y heterogénea compuesta por un sistema coloidal de tres fases: ‐
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Solución: los minerales y los hidratos de carbono se encuentran disueltos en el agua. Suspensión: las proteínas se encuentran en suspensióncon el agua, en forma de micelas. Emulsión: la grasa se encuentra en forma de glóbulos rodeados por una membrana, formando una emulsión. La leche está formada principalmente por agua (alrededor del 87 %). El resto constituye el extracto seco que representa 130 gramos por litro y en el que hay de 35 a 45 gramos de materia grasa. El valor nutricional de la leche La nutrición es uno de los factores más importantes para el desarrollo de un organismo sano. Incide incluso antes del nacimiento de una persona y continúa haciéndolo a lo largo de toda la vida, de muchas maneras; el tipo de alimentación que cada uno reciba podrá beneficiar o perjudicar la salud. La edad, el peso, la altura, la actividad muscular, la situación biológica —
embarazo, lactancia, crecimiento, envejecimiento—son algunos de los factores que determinan diferentes necesidades nutritivas. La leche contiene diferentes grupos de nutrientes. Las sustancias orgánicas (hidratos de carbono, lípidos, proteínas) están presentes en cantidades más o menos iguales y constituyen la principal fuente de energía. Estos nutrientes se reparten en elementos constructores, las proteínas, y en compuestos energéticos, los hidratos de carbono y los lípidos. 9 Hidratos de carbono: El glúcido principal de la leche es la lactosa, un disacárido formado por glucosa y galactosa. Es un 15 % menos edulcorante que la sacarosa y contribuye, junto con las sales, al sabor global del alimento. La enzima lactasa hidroliza el enlace glucosídico y separa el disacárido en glucosa ygalactosa. El nivel de la enzima varía entre las diferentes poblaciones humanas y hay grupos con un alto porcentaje de Intolerancia a la lactosa debido a la ausencia de esta enzima. 1 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química 9 Lípidos: La leche es el alimento que tiene la composición lipídica más compleja. Así, hay distintos lípidos presentes: triglicéridos (esteres de tres ácidos grasos con glicerol),diglicéridos (esteres de dos ácidos grasos con glicerol),monoglicéridos, fosfolípidos, ácidos grasos libres y esteroles. Debido a la hidrofobicidad de los lípidos, los mismos se encuentran formando glóbulos, rodeados por una membrana de fosfolípidos, con un extremo polar y soluble en agua. De esta forma, los lípidos forman una emulsión en la leche (un sistema formado por dos líquidos inmiscibles, la grasa y el agua). La grasa de la leche contiene principalmente ácidos grasos de cadena corta (cadenas de menos de ocho átomos de carbono). Esta es una característica única de la grasa láctea comparada con otras clases de grasas animales y vegetales. Estructura de un glóbulo de grasa Cabezas polares (hidrofílicas) Triglicéridos internos (hidrofóbicos) Estructura de un triglicérido 2 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química 9 Proteínas: las proteínas lácteas pueden dividirse en dos subgrupos: ‐ Caseínas: representan el 80% del total de proteínas y se dividen en tres fracciones: caseína‐αs1, caseína‐β y caseína‐κ. En la industria láctea, es muy importante la caseína‐κ. Las caseínas interaccionan entre sí formando un gran número de partículas sólidas tan pequeñas que no sedimentan, y permanecen en suspensión. Estas partículas se llaman micelas y la dispersión de las mismas en la leche se llama suspensión coloidal. Caseína‐κ Caseína‐αs1 y β (corazón hidrofóbico) ‐ Proteínas del suero: representan el 20% del total de proteínas. Son compactas y globulares. Las principales son: α‐lactalbúmina, β‐lactoglobulina, proteína ácida del suero e inmunoglobulinas. Además de los macronutrientes mencionados, la leche contiene diversos micronutrientes (vitaminas y minerales). Estos elementos son nutrientes esenciales que, a pesar de ser necesarios en bajas dosis, son indispensables para diferentes procesos metabólicos de los organismos vivos. Los principales minerales que se encuentran en la leche son Ca, Na, K, Mg, Cl y P. Además, la leche contiene todas las vitaminas en cantidades diversas. Se destaca principalmente el aporte de vitamina A (retinol), D (calciferol), B2 (riboflavina) y B12 (cianocobalamina). ¿
Cómo podemos reconocer estos nutrientes en la leche? • Materiales Leche Reactivo de Fehling Reactivo de Biuret Tubos de ensayos Centrifuga 3 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química • Procedimiento 1. Colocar en dos tubos de 100 ml de leche 2. Preparar el reactivo de Fehling 3. Colocar en uno de los tubos unas gotas del reactivo de Fehling 4. Colocar ese tubo a baño María. Observa que sucede 5. En el otro tubo de ensayo colocar 20 gotas de ácido acético 6. Colocar el tubo en la centrifuga y filtrar 7. A la parte sólida colocar el reactivo de Biuret • Contesta las siguientes preguntas 1. ¿Qué sucedió en el tubo al que le agregaste el reactivo de Fehling? 2. ¿Qué sustancia química reconoces? Indica su nombre y su fórmula semidesarrollada 3. ¿Qué sucedió en el tubo al que le agregaste el reactivo de Biuret? 4. ¿Qué sustancia química reconoces? Indica su nombre La importancia del calcio Desde el nacimiento y a lo largo de toda la vida, el calcio es fundamental en el ser humano: para los huesos, los dientes, los músculos, las articulaciones, el sistema nervioso y para una buena coagulación de la sangre. La ingesta adecuada de calcio es esencial para el desarrollo y el mantenimiento del esqueleto normal. El calcio natural puede obtenerse de distintas fuentes alimentarias, especialmente de la leche y sus productos derivados. A partir de los 35 años comienza a producirse la pérdida de masa ósea, la que se acentúa, en el caso de las mujeres, durante la menopausia, debido a que los estrógenos (hormona que los ovarios dejan de secretar durante este período) juegan un papel importante en el mantenimiento del equilibrio cálcico. Esto significa que un mayor consumo de calcio disminuye el riesgo de fracturas y de osteoporosis (una enfermedad sistémica del esqueleto caracterizada por una baja masa ósea y una alteración de la microarquitectura del tejido óseo, con un consecuente incremento de la fragilidad ósea y la susceptibilidad a las fracturas). La leche es el alimento con la más alta densidad nutriente de calcio. El calcio ingerido con la leche y otros productos lácteos se absorbe entre un 25 % y un 40 % en el intestino, siendo su disponibilidad marcadamente alta, comparada con otros alimentos o sales cálcicas inorgánicas. La presencia del calcio en forma coloidal y como complejo calcio‐
caseína, junto con la favorable relación calcio‐fósforo, la presencia de lactosa y la vitamina D, son los factores determinantes de esta alta biodisponibilidad. 4 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química PASTEURIZACIÓN DE LA LECHE Es un proceso térmico en el cual se eliminan totalmente los microorganismos patógenos (aquellos que pueden causar enfermedades) y prácticamente la totalidad (más del 99%) de la flora bacteriana que presenta la leche cruda. El proceso de pasteurización es obligatorio tanto para la leche como para todos los subproductos que se elaboren a partir de ella. Los objetivos de la pasteurización son: ‐
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En cuanto a salud pública: hacer que la leche y sus derivados sean inocuos, lo cual se logra destruyendo las bacterias patógenas. En cuanto a la aceptabilidad para su uso: se destruyen enzimas indeseables y microorganismos deteriorativos. PRINCIPALES PRODUCTOS DERIVADOS DE LA LECHE 9 Leche en polvo Producto lácteo obtenido por deshidratación de la leche pasteurizada. Es un polvo uniforme sin grumos, de color blanco amarillento. No puede contener sustancias conservantes ni antioxidantes. Equipo para deshidratar leche. Secado spray. 9 Dulce de leche Es el producto obtenido por concentración y acción del calor de la leche con sacarosa (azúcar de mesa), con o sin adición de otras sustancias alimenticias. La reacción principal que ocurre en la producción de dulce de leche es la reacción de Maillard, la cual genera productos finales pardos, que le confieren el color característico al producto. 5 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química 9 Yogur Producto obtenido por coagulación y aumento de la acidez de la leche debido a una fermentación por acción de microorganismos. Las bacterias que se usan son Lactobacillus delbrueckii y Streptococcus salivarius. Estos microorganismos deben ser viables, activos y abundantes en el producto final. Las bacterias transforman la lactosa en ácido láctico, eso aumenta la acidez y, en estas condiciones, las caseínas precipitan formando una estructura de gel. Se pueden adicionar con otras sustancias alimenticias (frutas, azúcar, crema, miel, colorantes, saborizantes, entre otros). Elaboremos un yogur casero
Materiales: 1 litro de leche 3 cucharadas de yogur (entero o descremado) 6 cucharadas de azúcar termómetro Procedimiento: 1. Colocar la leche en un recipiente que pueda ir al fuego. 2. Calentar hasta los 90 °C durante 5 minutos, sin que llegue a hervir 3. Dejar enfriar hasta los 45°C aproximadamente 4. Agregar las 3 cucharadas de yogur y el azúcar. Mezclar bien y colocar en un termo o mantenerlo tapado a temperatura templada. 5. Dejar reposar durante 12 horas. 6. Una vez obtenido el yogur, distribuir en vasos y colocarlos de inmediato en la heladera. Responder a las siguientes preguntas. a) ¿Por qué razón se calienta la leche hasta los 90°C? b) ¿Con qué objetivo se añade una cierta cantidad de yogur en la elaboración casera de este producto? 6 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química c) Luego de añadir el yogur ¿Por qué se lo mantiene a temperatura templada durante 12 horas? d) ¿Por qué creen que, luego de ese período, es necesario enfriarlo? e) ¿De dónde provienen las bacterias que producen la fermentación láctica? ¿De qué se alimentan? f) Si las bacterias permanecen en el yogur ¿No nos hace daño consumirlas? ¿Por qué? g) ¿Por qué piensan que luego de hervirse la leche se deja enfriar hasta los 45 ºC antes de agregar el yogur? 9 Queso Es el producto fresco o madurado, sólido o semisólido, obtenido a partir de la leche, por un proceso de coagulación, en el cual se precipitan las caseínas transformándola, en presencia de sales de calcio, en paracaseína insoluble que precipita formando el coágulo, y se separan del suero. La coagulación se produce por la acción del cuajo (que contiene la enzima renina) y/o de bacterias específicas y/o de ácidos orgánicos. Pueden agregarse luego otro tipo de sustancias alimenticias: especias, condimentos, aditivos específicamente indicados, sustancias aromatizantes y materiales colorantes. El queso fresco es aquel que está listo para el consumo poco después de su fabricación, mientras que el queso madurado es el que ha experimentado los cambios bioquímicos y físicos necesarios y característicos de la variedad de queso. El suero que se obtiene como subproducto de la elaboración del queso (que contiene las “proteínas del suero”) se utiliza para fabricar ricota, entre otras cosas. ¿Cómo podemos coagular la proteína de leche? Materiales 250 ml de leche 30 gotas de ácido acético o limón Mechero Papel de filtro Embudo Vaso de precipitados Procedimiento 1. Determinar la masa del vaso de precipitados 2. Colocar 250 ml de leche en un vaso de precipitados y determinar la masa de esa cantidad de leche 3. Calentar suavemente hasta los 60°C 4. Agregar las 30 gotas de ácido acético o limón 5. Remover y filtrar 7 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química 6. Colocar el precipitado en la balanza 7. Determinar el porcentaje de proteína en la leche Responder las siguientes preguntas 1. ¿Cuál fue el porcentaje de proteína en la leche? 2. ¿Por qué es necesario calentar la leche y agregar el ácido? 3. ¿Qué significa que la proteína se coagula? 4. ¿Con qué nombre se conoce comercialmente el producto obtenido? Y con la grasa de leche ¿Qué hacemos? Materiales Un pote de crema de leche Un bowl Un batidor Papel de filtro Procedimiento 1. Colocar en el bowl el contenido del pote de crema 2. Batir enérgicamente con el batidor hasta que el sistema se corte 3. Filtrar para separar el suero de la grasa 4. Separar el suero 5. Reconocer la presencia de proteínas e hidratos de carbono en el suero con los reactivos de Biuret y de Fehling Contestar las siguientes preguntas 1. ¿Cuál es el nombre del producto obtenido? 2. ¿Qué sustancias químicas reconocen en el suero? 3. Representa microscópicamente Crema de leche después del batido después del filtrado 8 Instituto Sagrado Corazón 5to año ‐ Química Luego de la lectura, analiza las siguientes situaciones, investiga y responde: 1) a. Enumera los nutrientes que nos aporta la leche de vaca. b. Comparar la composición de la leche de vaca con la de la leche materna humana. Analizar las ventajas y desventajas de ambas. c. Indica cuáles son los valores recomendados del consumo diario de calcio según la edad. d. Investiga cuánto calcio consumís al día. ¿Está tu ingesta de calcio dentro de los valores recomendados? 2) Una alumna de 5°año decide adoptar como estilo de alimentación ser vegana: a. ¿Qué significa el término vegano? b. ¿Qué nutrientes de la leche dejaría de recibir? c. ¿De qué forma podría incorporar esos nutrientes en su dieta con ese estilo de alimentación? d. ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de ese tipo de alimentación? 3) Un niño presenta serios problemas de salud derivados a la intolerancia a la lactosa: a. ¿Qué es la lactosa? y ¿cómo está formada? b. ¿Cuáles son los síntomas que experimenta el niño y qué llevó a determinar su problema de la intolerancia a la lactosa? c. ¿De qué forma podría el niño recibir los nutrientes al suprimir la leche en su alimentación? 4) a. ¿Qué es la osteoporosis? Y ¿Cómo se puede relacionar con la leche? b. ¿Cuándo se celebra el Día Mundial de la Osteoporosis? c. ¿Cuál es la consecuencia de tener osteoporosis? d. ¿Quiénes la padecen con mayor frecuencia? ¿Por qué? ¿Qué relación hay entre la osteoporosis y el estrógeno? e. ¿A través de qué mecanismo biológico interfiere el exceso de alcohol en la formación de los huesos? 5) La fermentación ¿Cómo es posible que un mismo proceso sea beneficioso en un caso y perjudicial en otros? Investiga y da tu opinión. 9