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Estabilización de proteínas lácteas con pectinas

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BDN colabora con las empresas alimentarias con asesoramiento y pruebas piloto previas a la fabricación industrial masiva de un producto.
En este artículo, nos explican paso a paso cómo la aplicación de pectinas estabiliza las proteínas lácteas de una bebida basada en yogur líquido, permitiendo a su vez que pueda ser sometida a tratamiento térmico

BDN S.L. Food Solutions desarrolla su actividad en diferentes campos de la industria alimentaria. Algunos de los servicios que ofrece son el asesoramiento tecnológico y la disponibilidad de una planta piloto donde poder desarrollar pruebas semiindustriales para ofrecer resultados lo más próximos posible a la fabricación industrial.
Aprovechando estos servicios y la disponibilidad de los equipos, un fabricante de pectinas propuso el desarrollo de una bebida destinada al mercado árabe y asiático basada en yogur líquido.
En la actualidad, para que este producto quede líquido está formulado a partir de yogur diluido en agua. Una vez se ha hecho el  tratamiento térmico y se ha homogeneizado el producto, el yogur precipita obteniéndose dos fases. Este problema se solventa con la aplicación de pectinas, concretamente pectinas HM, de las cuales se conoce su capacidad para estabilizar las proteínas lácteas cerca de su punto isoeléctrico.

¿Por qué pectinas HM?
La pectina se identifica bajo el número E-440 y consiste en un polisacárido de alto peso molecular que se extrae de las paredes celulares de los vegetales, principalmente de la pulpa de manzana y de la piel de los cítricos. Consiste en una cadena lineal de unidades de ácido galacturónico, que en función de la cantidad de esterificaciones con grupos metil-éster dará lugar a los dos principales tipos de pectinas comerciales: HM y LM.
Este estudio se centrará en las características propias de las pectinas HM. Las pectinas HM tienen un grado de esterificación superior al 50% con grupos metil-éster. Gelifican en medios acuosos con un contenido superior al 55% de sólidos solubles, son estables dentro de un pH entre 2,0-4,5 y gracias a su estructura molecular, también son bastante estables al calor.  A su vez, aportan viscosidad y la distribución de los grupos éster en la molécula determinará su capacidad de estabilizar proteínas, característica que se utilizará para desarrollar con éxito este proyecto.

Estabilización de las proteínas lácteas del yogur
Un yogur es un producto lácteo obtenido mediante la fermentación bacteriana de la leche. La lactosa es fermentada obteniéndose ácido láctico, el cual ocasiona, entre otras cosas,  la acidificación del medio (pH = 4,1) y a su vez, la precipitación de las caseínas, las cuales, tras un tratamiento térmico, pueden provocar texturas y precipitaciones no deseadas.
Las pectinas HM estabilizan las proteínas bajo estas condiciones. Tanto la concentración, el grado de esterificación y la distribución de los grupos metil-éster en la pectina como el pH del medio determinan las propiedades de estabilidad.
Un exceso de pectina puede provocar una interacción de la molécula con los iones del medio, como el calcio, provocando un incremento de viscosidad o gelificación; si hay insuficiente pectina, no se estabilizan las proteínas resultando ser partículas grandes que precipitan y provocan una excesiva viscosidad. Cuando se alcanza la concentración adecuada de pectina, las proteínas se estabilizan, obteniendo un producto de baja viscosidad y poca precipitación.
Los grupos carboxilo cargados negativamente de la molécula de pectina reaccionan con la superficie de la caseína cargada positivamente, estabilizando las micelas mediante una repulsión estérica. Todo esto se encuentra muy influenciado por el pH del medio, haciendo que sea este el factor más importante en las interacciones electrostáticas entre estas dos moléculas.
Las pectinas HM son adecuadas para estabilizar proteínas a pH entre 3,5-4,5, a su vez, las caseínas tienen el punto isoeléctrico en 4,6-4,7, haciendo imposible su estabilización a este pH, ya que en este punto las caseínas no tienen carga y no pueden unirse a las pectinas cargadas negativamente. Así la estabilización de proteínas lácteas mediante pectinas e impedir la agregación de caseínas, se produce a un pH por debajo del punto isoeléctrico de dichas proteínas.
Además, la interacción entre pectinas y proteínas, permite que bebidas a base de leche acidificadas puedan ser sometidas a tratamientos térmicos. En este caso, al añadir energía extra, el rango de pH para estabilizar las proteínas, debe ser como máximo hasta 4,2.

Pruebas y proceso
El ensayo consistió en hacer 3 pruebas: un blanco y dos pruebas con dos pectinas diferentes, identificadas  como Pectina 1 y Pectina 2.
Para realizar la bebida de yogur, se preparó el yogur en la planta piloto y aparte, las dos soluciones de pectina.
Para fabricar el yogur se utilizó leche en polvo desnatada (Leche 1%), concentrado de proteínas de suero (WPC 35) y estárter. No se utilizó leche líquida sino que se preparó una base láctea in situ ya que, por un lado, al mercado al cual va destinado el producto no dispone de suficiente leche líquida, y por otro, el producto debe ser más económico que la leche.
En primer lugar la pectina fue hidratada y mezclada con azúcar. Posteriormente, se unió el yogur fermentado con la pasta de pectina para obtener el producto deseado. Una vez mezclados, se sometieron a tratamiento térmico y homogenización.
El proceso específico que se siguió fue el siguiente:

Mezcla ingredientes: Leche 1% + WPC + Agua
Hidratación mezcla: 70ºC
Hidratación ingredientes
Tratamiento térmico: 52ºC x 1h
Homogenización 2 etapas: 75ºC + 150-50 kg/cm2
Termoestabilización – Pasteurización en batch: 90ºC – 10’
Enfriamiento: 45ºC
Adición cultivo
Fermentación: 41ºC x 18 h – hasta pH: 4,1
Mezcla ingredientes/aditivos solución pectina: pectina + azúcar + agua
Pasteurización: 85ºC
Enfriamiento: 20ºC
Mezcla yogur + solución pectina: 28ºC – pH: 4.1
Pasteurización: 78ºC
Homogenización: 100 Kg/cm2
Envasado en botella
Esterilización en autoclave
Después del tratamiento térmico de esterilización, se observó que las pruebas con pectinas no presentaban separación de fases, en cambio en el blanco, se observaba claramente la precipitación del yogur (foto 1). Dicho de otra manera, las pruebas con ambas pectinas eran estables.
Por otro lado, para comprobar si existían diferencias de estabilidad entre las dos pectinas probadas, cada prueba se centrifugó a 3.000 rpm durante 10’. Ambas muestras seguían manteniendo la estabilidad después de este proceso, ya que no se observó separación de fases. A continuación se decantó el producto de cada prueba y se observó que había más pellet en la prueba con la Pectina 2 que con la Pectina 1 (foto 2).  

Conclusión
Las pectinas probadas son muy buenas estabilizantes de proteínas lácteas en productos bebibles acidificados. Hay una pequeña diferencia entre ellas, haciendo que la Pectina 2 sea un poco mejor estabilizadora que la 1.
Las muestras con pectina se mantuvieron estables y sin separación de fases durante el periodo de seguimiento de estabilidad del producto (30 días) en nuestras instalaciones.

Publicado en el número 71 de la revista Tecnifood

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