COMPLEJACIÓN ENTRE PROTEÍNAS DE LACTOSUERO Y PECTINA DE BAJO METOXILO PARA SU USO COMO SUSTITUTOS DE GRASA 

aDepartamento de Preparatoria Agrícola, Universidad Autónoma Chapingo, Km. 38.5 Carretera México-Texcoco, 56230, Texcoco, Edo. México, México. b Departamento de Ingeniería de Procesos e Hidráulica, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, San Rafael Atlixco 186, Vicentina, México DF 09340, México. cCentro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C. Av. Normalistas 800, Guadalajara, Jalisco, 44270, México

Lobato-Calleros, C.a, Ramírez-Santiago, C.a, Espinosa-Andrews, H. c , Vernon-Carter, E.J.b

Actualmente un reto para los científicos y productores de alimentos es la obtención de nuevos biomateriales que pueden utilizarse en la fabricación de alimentos con el fin de lograr cierta funcionalidad como: aumento de la estabilidad físico-química y microbiológica, mejora de atributos de mecánico-sensoriales, protección y liberación controlada de componentes bioactivos, y como sustitutos de grasa para la estructuración de productos bajos en grasa. Los alimentos suelen ser sistemas complejos, multifase, multicomponentes, biopolímeros y partículas dispersas. La estabilidad, textura, reología, y microestructura de los coloides en los alimentos depende del estado de la agregación de las partículas, que a su vez dependen de las interacciones moleculares de los biopolímeros (proteína-proteína, proteína-polisacárido, polisacáridos polisacáridos, etc), y en la influencia de otros componentes como: lípidos, azúcares de bajo peso molecular, y sales simples (Dickinson y Euston, 1991). El queso Petit-Suisse es un queso francés blando debido a su mezcla de sabor dulce y acido, está hecho de leche de vaca pasteurizada y tiene un contenido de grasa de 18.8 % en base seca (Prudencio et al., 2008). La creciente demanda y la popularidad de este tipo de productos han dado lugar a preocupaciones respecto a la salud de los niños. La obesidad infantil se ha triplicado en los últimos 30 años en los EE.UU y es el resultado de un desequilibrio calórico en niños y adolescentes que son obesos presentando riesgos importantes para sufrir enfermedades cardiovasculares, artrosis, diabetes tipo 2, entre otras (Freedman et al., 2007). Dado lo anterior el objetivo fue determinar las propiedades reológicas dinámicas y la aceptabilidad sensorial global de la reducción de grasa en queso Petit Suisse, en la que la grasa láctea fue parcial o totalmente sustituida por un complejo coacervado de aislado de proteína (WPI)-pectina de bajo metoxilo(PBM), en comparación con un queso Petit-Suisse completo grasa.

Soluciones madre de WPI y PBM se ajustaron por separado a distintos valores de pH (2.0 a 6.0) estas se mezclaron en proporciones 1:01-08:01, manteniendo siempre la concentración total de biopolímero de 1 % w/w, (1 h a temperatura ambiente), seguido de 48 h de equilibrio (4 °C), y se centrifugaron (1.350 rpm, 30 min)

ESTABLECIMIENTO CONDICIONES FORMACIÓN DE COMPLEJOS WPI-PBM

Separación del complejo coacervado (WPI-PBM) de los complejos solubles por centrifugación. La absorbancia del sobrenadante fue medida a 400 nm. La óptima Pr/Ps y pH en la que se produjo la coacervación compleja entre WPI y LMP fue el punto donde el sobrenadante tendría una turbidez mínima (absorbancia) debido a la completa separación de fases.

Se analizó proteína por el método Kjeldahl y contenido de humedad por secado con una balanza de humedad (AOAC 1995). El rendimiento coacervado complejo (CC) se calculó de acuerdo con la siguiente ecuación:

Rendimiento CC = (peso de CC en base seca/(peso total de WPI + PBM en la dispersión)) X 100

Un queso completo en grasa Petit-Suisse (QCG) se preparo como control siguiendo la metodología propuesta por Cardarelli et al. (2008). Y cuatro quesos Petit-Suisse reducidos en grasa se prepararon sustituyendo la crema de leche (CL) por el CC en los siguientes porcentajes: 25%, 50%, 75%, y 100% (QRG0, QRG25, QRG50, QRG75 y QRG100).

Debido a que el pH de Petit Suisse-queso es de ~ 4,5, el CC formado a este valor de pH se utilizó con el fin de asegurar su estabilidad. Veinte gramos de cada mezcla CL/CC se mezcló con la base de queso (66 g), 14 g de azúcar, 0,1 g de colorante natural, y 0,1 g de sabor de fresa. Todos los quesos se almacenaron inmediatamente después de la fabricación a 4 ± 0,5 ° C para su caracterización.

Los quesos se sometieron a determinaciones de composición química, propiedades reológicas (oscilatorias dinámicas) y evaluación sensorial.

ELABORACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS DE QUESO PETIT- SUISSE

Análisis de Turbidez de la interacción WPI-PBMLos perfiles mostraron tendencias similares y caracterizadas por tres regiones: (A) a valores de pH altos (> 5,0), donde los biopolímeros coexisten sin interactuar debido a la repulsión electrostática entre la carga negativa WPI y las cadenas de baja fusión; (B) región de pH intermedio en el que los complejos empiezan a formar a un pH crítico (~ 4,75) por la unión de moléculas de proteína a las cadenas de polisacárido, las cuales permanecen solubles debido a una neutralización incompleta de los restos de pectina con carga negativa y los restos de proteínas cargadas positivamente y (C) a valores de pH relativamente bajos (≤ 4,5), donde los complejos solubles WPI-LMP comienzan a agregarse en complejos insolubles.

Se observa además una distribución más equilibrada entre la carga positiva WPI y las moléculas con carga negativa de PBM produciéndose una neutralización de la carga. Aunque la aparición del valor pH crítico fue independiente de la relación Pr/Ps, los valores pH fueron dependientes de la relación Pr/Ps (Fig. 1). Un aumento en la relación Pr/Ps, desplaza el pH hacia valores más altos, por ejemplo, para relaciones Pr/Ps de 2:1, 4:1, 6:1, y 8:1, los valores pH fueron 3.5, 4.0, 4.25 y 4.5, respectivamente.

Comportamiento reológico del coacervado WPI-LMP

CL y CC mostraron diferente comportamiento en los valores de G 'y G ". CL se caracterizo por una inflexión hacia abajo en G 'y G ", mientras que CC se caracteriza por una inflexión hacia abajo para G', pero una inflexión hacia arriba seguida de una inflexión hacia abajo para G" observándose un aumento en el % de deformación (Fig. 2) , ambos materiales mostraron un cruce entre G 'y G ", lo que indica que su estructura se caracteriza por un comportamiento predominantemente viscoso.

Composición química de los quesosEl QCG presento un contenido de grasa mayor (P ≤ 0.05) que la de los QRG. El contenido de grasa en los QRG disminuyo de 3.3 a 0.2 g por 100 g ya que la CL fue sustituida por el CC. En contraste, el contenido de proteína en los quesos fue inversamente proporcional a su contenido de grasa. El QCG presento un menor contenido de proteína de los QRG, con la excepción del QRG25 que no presento diferencias en el contenido de proteína. El contenido de proteína de los QRG aumento con el grado de sustitución de CL por CC. No observaron diferencias significativas en el contenido de humedad (Tabla 1) y en los valores de pH de los quesos, que varió desde 4.67 hasta 4.73.

Tabla 1 Composición química y la aceptabilidad global (media ± DE) de los quesos

METODOLOGÍA

Reología de los quesosLos datos mostraron que la zona viscoelástica lineal (LVR) se produjo en el intervalo de 0.01-0.2 % de deformación (1 Hz de frecuencia, 1 o 7 días de almacenamiento) (Fig. 3a y 3b) . Las curvas G‘ y G" contra % de deformación de QCG y QRG mostraron tendencias similares. Después de 1 (Fig. 3a) día de almacenamiento, los quesos mostraron valores correspondientes a la LVR G 'de la siguiente manera: RFC75> RFC50 = FFC = RFC100> RFC25 (Tabla 2). Los valores de G " de los quesos mostraron un comportamiento similar a G‘ (Tabla 2) .

G‘ y G" a los 7 días (Fig. 3b) fueron mayores que las exhibidas a 1 día (Fig. 3a). Los aumentos en los valores de módulos fueron dependientes de la composición del queso (Tabla 2). Los valores de G' después de 7 días variaron como sigue: QRG75> QCG> QRG50> QRG25 QRG100, y para G": QRG75> QRG50 = QCG> QRG100 = QRG25 (Tabla 2). Es importante mencionar que durante la elaboración del queso, al quark se le disminuye su tamaño de partícula y es incorporado con la CL y el CC usando condiciones severas de cizallamiento. Como consecuencia de ello, hay un reacomodamiento de la red estructural del gel durante el reposo, que influyen en las propiedades mecánicas de los quesos. El aumento en G‘ con el tiempo de almacenamiento (G') se observo de la siguiente manera: QRG75 (4,7 kPa)> QCG (3,9 kPa)> QRG50 (2,9 kPa)> QRG25 (1,3 kPa)> QRG100 (0,5 kPa), mientras que G ": QRG75 (1,3 kPa)> QCG (1,1 kPa)> QRG50 (0,8 kPa)> QRG25 (0,3 kPa).

Tabla 2 Valores de los módulos de almacenamiento (G ') y pérdida (G ") de los quesos Petit-Suisse (media ± DE) en la región viscoelástica lineal

Tanto G‘ (Figs. 4a y 4b) como G "(Figs. no mostradas) en el intervalo de frecuencia estudiado fueron casi lineales, con G' mayor que G". A medida que el tiempo de almacenamiento se incrementó de 1 a 7 días, todos los quesos sufrieron un aumento significativo en los valores de G‘ y G’’. La diferencia observada en G‘ y G“ fue dependiente de la composición del queso. La Tabla 3 muestra los valores de G‘ y G“ a 1 Hz para los quesos a 1 y 7 días. El aumento de G' fue más bajo para QRG100 (1,1 kPa), seguido en orden ascendente por QRG25 (3,8 kPa) <QRG75 (4,7 kPa) <QRG50 (5,3 kPa) = QCG (5,3 kPa) mientras que para G": QRG100 (0,2 kPa) <QRG25 (1,0 kPa) <QRG75 (1,4 kPa) <QCG (1,5 kPa) <QRG50 (1,7 kPa). Estos resultados confirman la suposición, del reacomodo de la estructura de los QRG en mayor medida que poseían un adecuado equilibrio entre la CL y CC, y que esta reestructuración está muy próxima a la sufrida por el QCG.

Tabla 3 Valores de los módulos de almacenamiento (G ') y pérdida (G ") de los quesos (media ± SD) determinada a 1 Hz mediante.

INTRODUCCIÓN

RESULTADOS

Figura. 1 Absorbancia de proteína de suero (WPI)-pectina de bajo metoxilo (LMP) de las dispersiones (1% en peso) en diferentes relaciones proteína / polisacárido (Pr/Ps) en función del pH.

.

Figura. 2 barrido de amplitud de CL y de CC obtenidos a pH de 4.5, Pr/Ps de 8:1 y concentración total de biopolímeros 1% en peso. Los valores de G '(símbolos rellenos) y G "(símbolos vacíos)

Figura. 3 Propiedades reológicas de queso Petit Suisses como función del % de deformación después de 1 día de almacenamiento (a) y 7 días de almacenamiento (b): módulo de almacenamiento G’

Figura. 4 Las propiedades reológicas de queso Petit Suisse como una función de la frecuencia después de 1 día (a) y 7 días (b) de almacenamiento: un módulo de almacenamiento G´

Evaluación sensorial

Los valores de aceptabilidad global de los quesos se muestran en la Tabla 1. El QCG presento la puntuación más alta (4.4) que no fue diferente significativamente de QRG50 (4.0) y QRG75 (3.8), lo que significa que estos quesos fueron de moderada a extremadamente me gusta. En contraste, QRG25 y QRG100 mostraron puntuaciones de aceptabilidad global significativamente menor (3.3 y 2.8, respectivamente) en comparación con el queso QCG, lo que significa que no eran ni le gusta ni me disgusta. Los resultados de las evaluaciones sensoriales están íntimamente relacionados a los cambios experimentados en G' y G" con el tiempo de almacenamiento.Se obtuvo un modelo de regresión lineal (P ≤ 0,01) que calcula las puntuaciones de aceptabilidad general de los quesos como una función de G'y G" o que se produzca bajo una deformación o barridos de frecuencia:

Aceptabilidad global del queso = 0.88G´(Deformación) + 6.27G´(frecuencia) – 21.36G´´(frecuencia)

Es posible formular quesos Petit Suisse reducidos en grasa en los que crema de leche (es decir, glóbulos de grasa de leche) puede ser sustituido parcialmente por un coacervado complejo formulado a partir de un asilado de proteína y pectina de bajo metoxilo, mostrando propiedades reológicas dinámicas y de aceptabilidad global sensorial similar a la de un queso Petit Suisse completo en grasa. Requiriéndose de un balance adecuado entre la crema de leche y el coacervado complejo para que las partículas de gel de hidrocoloide secundarias y los glóbulos de grasa de la leche desarrollen una disposición estructural más compacta, lo que resultara en una respuesta mecánica-sensorial similar a la del completo en grasa.

REFERENCIAS AOAC (1995) Association of Official Analytical Chemists, 16th edn. Association of Official Analytical Chemists, ArlingtonCardarelli HR, Buriti FCA, Castro IA, Saad SMI (2008) Inulin and oligofructose improved sensory quality and increase the probiotic viable count in potentially  symbiotic petit-suisse cheese. Lebensm Wiss Technol 41:1037–1046Dickinson E, Euston SR (1991) In: Dickinson E (ed) Food polymers, gels and colloids. The Royal Society of Chemistry, CambridgeFreedman DS, Zuguo M, Srinivasan SR, Berenson GS, Dietz WH (2007) Cardiovascular risk factors and excess adiposity among overweight children and adolescents: the Bogalusa heart study. J Pediatr 150 (1):12–17.e2Prudencio ID, Schwinden PE, Fortes GE, Tomazi T, Bordignon-Luiz MT (2008) Petit suisse manufactured with cheese whey retentate and application of betalains  and anthocyanins. Lebensm Wiss Technol 41:905–910

CONCLUSIÓN