ES2290290T3 - Procedimiento de fabricacion de quesos y otros productos lacteos y de productos derivados. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un producto lácteo que contiene ácido lactobiónico, y que comprende las etapas de: -- preparación de una mezcla líquida que comprende un componente lácteo, lactosa y ácido lactobiónico o una sal aceptable desde el punto de vista alimentario o una forma neutralizada del mismo, y -- tratamiento de la mezcla líquida para obtener un producto lácteo.
Description
Procedimiento de fabricación de quesos y otros
productos lácteos y de productos derivados.
La presente invención se refiere generalmente a
un procedimiento para la fabricación de quesos y otros productos
lácteos, y más particularmente, a un procedimiento para la
fabricación de quesos y otros productos lácteos utilizando ácido
lactobiónico y los productos resultantes de los mismos.
Generalmente, los quesos se preparan por adición
a la leche de un microorganismo que es capaz de metabolizar la
lactosa para producir ácido láctico y desarrollar acidez.
Usualmente, la leche se prepara añadiendo una enzima que aglomera o
coagula la leche, tal como cuajo, o bien mediante el desarrollo de
la acidez hasta el punto isoeléctrico de la caseina. La coagulación
enzimática de la leche también requiere de un medio ácido. La leche
se inocula con un cultivo bacteriano o un cultivo iniciador que
produce suficiente ácido láctico para que el cuajo trabaje. El
coágulo o grumo que se origina incorpora generalmente caseina
transformada, grasas que incluyen grasa de mantequilla natural, y
aromas que se originan (especialmente cuando se usa un cultivo de
bacterias). La leche coagulada se corta, se separa el lactosuero y a
continuación se recupera a partir del grumo resultante. El grumo se
puede presionar para proporcionar un bloque de queso; la curación
puede tener lugar a lo largo de un periodo de tiempo bajo
condiciones controladas. Por ejemplo, un queso duro tal como el
queso cheddar se puede curar durante, aproximadamente, desde 10 días
hasta un año o más, dependiendo del aroma de queso deseado y de la
dureza del mismo.
También resulta conocido el obtener un queso que
tenga algunas de las características de queso natural mediante la
división fina de uno o más quesos naturales, y calefacción del queso
con un agente emulsionante. El nombre dado al producto resultante
depende de los ingredientes usados y de su composición y, en algunos
casos, se determina mediante Regulaciones promulgadas por la U.S.
Food and Drug Administration, conocidas como Standares de
Identidad. Por ejemplo, el término "queso elaborado
pasteurizado" se refiere a un producto que comprende una mezcla
de quesos a la que se añade un agente emulsionante y posiblemente
ácidos y, a continuación, la mezcla se trabaja y se calienta hasta
obtener una masa homogénea y plástica. Bajo los Standares de
Identidad actuales, el nivel de humedad del queso elaborado no
excede en general de aproximadamente el 44 por ciento y tiene un
nivel mínimo de grasa de aproximadamente el 40 por ciento respecto
al peso seco.
También resulta conocido que el queso natural se
puede fabricar usando leche concentrada que se ha preparado
mediante un procesamiento con membrana, tal como ultrafiltración, en
el que la leche se recicla a través de una membrana semi permeable
a una presión elevada de manera que el agua y los componentes de
bajo peso molecular pasan a través de la membrana, mientras que
algunas proteínas y grasas quedan retenidas por dicha membrana. A
la leche concentrada obtenida se le añaden cultivos para preparar
quesos, y a continuación se fermenta, generalmente en presencia de
una enzima coagulante de la leche, tal como cuajo, para proporcionar
un coágulo. El coágulo resultante se corta o se rompe para dar
lugar a sinéresis que origina la separación del lactosuero. El
lactosuero se drena y el grumo se procesa. El tipo de cultivos de
queso usados y el procedimiento varían con el tipo de queso
deseado. A continuación, el queso se puede salar, colocar en moldes
y prensar para permitir un drenaje adicional del lactosuero. El
queso se deja madurar a continuación hasta el punto deseado.
La crema de queso es un queso coagulado con
ácido, sin curar, preparado a partir de componentes lácteos que
incluyen la nata. La crema de queso, que normalmente se almacena
bajo condiciones refrigeradas, presenta una consistencia suave y
similar a la mantequilla, con un perfil de aroma lácteo delicado,
que no retiene aromas externos. Generalmente, la textura y el
cuerpo de la crema de queso a las temperaturas de refrigeración es
tal que permite que la crema de queso se pueda cortar en rodajas y
ser extendido. En la preparación de crema de queso, de manera
típica se mezclan nata dulce y sólidos secos derivados de la leche o
leche con una mezcla seca de goma vegetal y sal en proporciones
preseleccionadas para formar una mezcla de crema de queso. La
mezcla de crema de leche normalmente tiene un contenido de grasa de
mantequilla desde 10 hasta 14 por ciento (y en algunos
procedimientos de fabricación, contiene tanto como el 20 por
ciento), de manera que, después de la elaboración, el producto de
crema de queso finalizado tiene un contenido en grasa de mantequilla
de por lo menos un 33 por ciento del producto, y un contenido total
en sólidos de leche de por lo menos 45 por ciento que corresponde a
la presencia de no más del 55 por ciento de humedad en el producto
de crema de leche.
La mezcla de crema de queso se inocula con un
cultivo de ácido láctico. Para ayudar a la coagulación de la mezcla
se puede usar cuajo. La mezcla se cultiva manteniéndola a la
temperatura de inoculación hasta que ha madurado y se ha formado un
coágulo. La acidez del coágulo puede estar típicamente en el rango
desde 0,6 hasta 0,9 (calculado como porcentaje equivalente de ácido
láctico), y el pH del coágulo cultivado puede estar de manera
típica en el margen desde aproximadamente 4,2 hasta 5. El coágulo
resultante se expone a una temperatura de 180ºF durante un corto
periodo de tiempo y, a continuación, se centrifuga para separar el
lactosuero del grumo y, después, el producto de crema de queso se
enfría y se empaqueta. La crema de queso generalmente contiene de 2
a 3 por ciento de lactosa.
La lactosa
(4-O-\beta-D-galactopiranosil-D-glucopiranosa),
comúnmente llamada azúcar de la leche, es el carbohidrato principal
de la misma. La lactosa es un azúcar de bajo valor en los sistemas
de alimentación debido a la intolerancia a la lactosa y también
debido a su contribución a las reacciones de oscurecimiento y
cristalización. El uso de substitutos de la leche o un contenido
lácteo reducido en las mezclas de quesos para reducir el contenido
en lactosa en el queso preparado puede proporcionar productos no
aceptables desde el punto de vista de las regulaciones de Standares
de Identidad, de la procesabilidad, y/o las propiedades físicas y
las características de aroma del producto acabado.
El ácido lactobiónico, ácido
(4-O-\beta-D-galactopiranosil-D-glucónico;
CAS Reg. Nº 96-82-2) es un
compuesto cristalino blanco soluble en agua y se puede sintetizar a
partir de lactosa por oxidación del grupo aldehido libre de la
misma, y se puede llevar a cabo de manera catalítica, químicamente,
electrolíticamente o enzimáticamente. Harju, Bulletin of the IDF
289, ch 6, pag. 27-30, 1993; Sartory et al.,
Biotechnology Letters, 19(12), 1205-08,
1997. El uso del ácido lactobiónico o sus sales como aditivos en los
productos para alimentación, ya ha sido sugerido previamente en
algunas aplicaciones específicas. Se han descrito quelatos de calcio
o hierro del ácido lactobiónico en suplementos minerales para
alimentación. Riviera et al., Amer. J. Clin. Nutr.;
36(6), 1162-69, 1982. La patente US nº
5851578 describe una bebida clara que tiene fibra que no forma gel,
y sales de calcio solubles en agua, con o sin vitaminas solubles en
agua, con o sin suplementos de sales minerales adicionales y
tamponada con ácidos para alimentación. Los agentes tamponantes de
ácidos para alimentación incluyen los ácidos cítrico, láctico,
maléico, adípico, succínico, acético, acético glucónico,
lactobiónico, ascórbico, pirúvico, y fosfórico, así como
combinaciones de los mismos. El lactobionato de calcio, una sal del
ácido lactobiónico, ha sido aprobado para uso como agente de
fijación en mezclas de bizcocho seco. 21 C.F.R. \NAK 172.720
(1999). También, se ha propuesto el posible uso del ácido
lactobiónico como acidulante general en alimentación, aunque sin
exploración o ilustración. Timmermans, Lactosuero: Actas de la 2ª
Conf. Intern. Sobre Lactosuero, Federación Intern. de Lácteos,
Chicago, Octubre 1997, pag. 233, 249. Este artículo describe en
general al ácido lactobiónico como útil para ser usado como un
soporte para antibióticos, como conservante para órganos para
transplantes, como suplemento mineral, para promoción del
crecimiento de bifidobacterias, o como
co-constructor en detergentes en su forma de sal de
lactobionato de K.
Sería deseable fabricar quesos con un contenido
en lactosa reducido y que al mismo tiempo conservasen sus
características de aroma, textura y apariencia comparables con los
tipos de queso convencionales. También sería deseable reducir los
requerimientos del cultivo iniciador y el tiempo asociado con los
mismos en la producción de queso, y al mismo tiempo mantener
propiedades organolépticas aceptables. Asimismo, sería deseable
aumentar los niveles de sólidos en los quesos fabricados a la vez
que se usan cantidades reducidas de cultivos iniciadores en
comparación con la práctica convencional. También sería deseable ser
capaces de usar concentrados de lactosuero que contengan más
lactosa en las formulaciones de crema de queso sin la necesidad de
aumentar el uso de los cultivos. La presente invención proporciona
dichos procedimientos y productos en los que se proporciona ácido
lactobiónico en una mezcla de queso.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de quesos y otros productos
lácteos, y los productos resultantes de los mismos, en los que se
añade el ácido lactobiónico, o se genera in situ, en
combinación con un componente lácteo en el curso del procedimiento.
Los quesos y otros productos lácteos preparados según esta
invención presentan propiedades organolépticas plenamente
aceptables, a la vez que permiten reducciones en el tiempo de la
elaboración, y/o en los requerimientos de otros ingredientes, tales
como cultivos de inicio y/o cuajo. De este modo se proporciona
flexibilidad en el procedimiento, así como mayores rendimientos de
producción y posibles ahorros en los costes de los ingredientes.
Para los propósitos de esta invención, el término "ácido
lactobiónico" se quiere que incluya el ácido lactobiónico así
como las sales comestibles del mismo (p.e., las sales de los
metales alcalinos y alcalino térreos, las sales de amonio, y
similares).
Se ha encontrado de manera sorprendente que el
ácido lactobiónico se puede usar para la coagulación ácida directa
de los quesos, tales como las cremas de queso, sin la necesidad de
usar cultivos y/o cuajo. El ácido lactobiónico también tiene un
efecto de disminución del pH en las mezclas de quesos, ya que
acidifica los componentes lácteos usados en la producción de
quesos, tales como leche, nata dulce y lactosuero. Además, el ácido
lactobiónico tiene un sabor ácido dulce que se ha encontrado que es
compatible con los productos de queso. Los productos de queso
resultantes preparados con el ácido lactobiónico presentan unas
propiedades de aroma, apariencia, textura y gusto en boca
plenamente aceptables.
En otra realización, el ácido lactobiónico se
usa para reducir, y opcionalmente incluso eliminar, la cantidad del
cultivo de inicio usado en la fabricación del queso, tal como la
fabricación de queso duro o ultrafiltrado (UF). Un cultivo de
inicio, tal como se usa en este contexto, significa generalmente una
bacteria de ácido láctico. En el caso de la preparación de un queso
duro, tal como la fabricación de queso cheddar, el ácido
lactobiónico introducido en la mezcla de queso se usa para
reemplazar parcialmente y reducir la cantidad de cultivo de inicio
que, por otro lado, se usaría normalmente, lo que ayuda
efectivamente a la acidificación de la mezcla de queso. Este
procedimiento proporciona un producto de queso que incluye una
mezcla de ácido láctico y de ácido lactobiónico, lo que mejora el
rendimiento. El ácido lactobiónico también se puede usar como un
ingrediente en el procedimiento de producción del queso,
proporcionando productos aceptables.
El ácido lactobiónico se puede añadir a una
mezcla de quesos, en un procedimiento según una cualquiera de las
realizaciones descritas en este documento, para proporcionar estos
efectos en su forma de ácido libre, o en una forma de sal
comestible, o en una forma de pH neutralizado. Para los propósitos
de este documento, una forma neutralizada significa que el ácido
lactobiónico se neutraliza, previamente a su adición a la mezcla de
quesos, con un hidróxido de un metal alcalino tal como hidróxido
sódico o hidróxido potásico, o con un hidróxido de un metal
alcalino térreo tal como hidróxido cálcico, o con un carbonato de un
metal alcalino térreo tal como carbonato cálcico.
En otra realización ventajosa de la invención,
que se puede aplicar a todas las diversas realizaciones de
fabricación de queso y otras fabricaciones de productos lácteos
descritos en este documento que emplean uno o más componentes
lácteos que contienen lactosa en la mezcla de quesos, el ácido
lactobiónico se puede introducir en la mezcla de quesos a través de
su generación in situ mediante acción catalítica de una
enzima carbohidrato oxidasa añadida en la lactosa presente en el
(los) componente(s) de la mezcla de quesos. Las enzimas
carbohidrato oxidasas adecuadas incluyen, por ejemplo, la lactosa
oxidasa, glucosa oxidasa, hexosa oxidasa y similares, así como
mezclas de las mismas. En general, se prefiere la lactosa
oxidasa.
La generación in situ de ácido
lactobiónico en una mezcla de quesos durante la fabricación del
queso da lugar a una multitud de efectos beneficiosos. En primer
lugar, reduce de manera efectiva el contenido en lactosa del (los)
componente(s) lácteo original de las mezclas de queso,
permitiendo la obtención de productos con un contenido en lactosa
reducido. Por tanto, entre otras cosas, este aspecto de la invención
se puede usar para la preparación de productos de queso con un
contenido en lactosa reducido. Alternativamente, permite el uso de
ingredientes relativamente ricos en lactosa en la mezcla de quesos
original, debido a la conversión a ácido lactobiónico de una parte
del contenido en lactosa, tal como ocurre durante el curso de la
fabricación del queso después de que el ácido lactobiónico se haya
generado. Además, el ácido lactobiónico tiene una masa molecular
que es, aproximadamente, cuatro veces mayor que la del ácido
láctico. En consecuencia, el ácido lactobiónico retenido en el
producto de queso, que se ha derivado de la conversión catalítica de
la lactosa, tiene una masa mucho mayor, en una base equimolar, que
la lactosa convertida en ácido láctico. Este efecto mejora la
apariencia, la textura y el gusto en boca del producto de queso. De
esta manera, el ácido lactobiónico puede actuar como un agente de
volumen. Para los propósitos de este documento, el término "agente
de volumen" significa un agente que imita los efectos de la
grasa y/o la proteina natural en composiciones de queso en lo que
se refiere a sus efectos sobre las cualidades de la apariencia
(p.e., firmeza, opacidad) y textura (p.e., lubricidad, melosidad,
gusto en boca) del queso.
En general, la proporción de ácido lactobiónico
añadido a la mezcla de queso, o generado in situ a través de
la conversión enzimática de la lactosa al ser catalizada por la
adición de la carbohidrato oxidasa, para proporcionar uno o más de
estos efectos ventajosos, va desde 0,1 hasta 10 por ciento, en
particular desde 2 hasta 6 por ciento, y más particularmente desde
3 hasta 5 por ciento, en base al peso total de la mezcla de quesos
antes de la separación del grumo y el lactosuero.
Los productos del suero de los quesos preparados
usando el ácido lactobiónico según esta invención, y que por tanto
retienen una parte del ingrediente ácido lactobiónico, también se
pueden reciclar, en lugar de ser descartados completamente como
desecho, para su uso como ingredientes de partida en lotes o series
separados de producción de quesos para fabricar quesos o cremas de
queso elaborado. Alternativamente, el producto de lactosuero de un
procedimiento de fabricación de un queso natural puede tener el
ácido lactobiónico o la lactosa oxidasa añadidos al mismo, y el
producto de lactosuero así tratado se puede usar como un ingrediente
de partida en la producción separada de queso, crema de queso u
otros productos lácteos (incluyendo, por ejemplo, bebidas de
lactosuero, barras o polvo de bombón que contiene lactosuero, y
similares).
La invención resulta remarcable en su
versatilidad. Los estudios experimentales, tal como se describe en
este documento más adelante, demuestran su aplicabilidad en la
fabricación de tipos muy variados de quesos incluyendo la crema de
queso, quesos duros, y los quesos elaborados pasteurizados. La
invención también ha demostrado que tiene éxito en la fabricación
de los denominados quesos UF preparados a partir de leche
concentrada ultrafiltrada (UF). La invención también ha demostrado
que tiene éxito en la fabricación de otros productos lácteos tales
como, por ejemplo, nata fermentada, yogur, leche, leche con cantidad
reducida de lactosa, y similares. Los quesos y otros productos
lácteos preparados con, y/o que contienen, ácido lactobiónico según
esta invención tienen sabores y texturas similares a los quesos
convencionales y otros productos lácteos del tipo
correspondiente.
Los productos de queso que contienen ácido
lactobiónico también presentan una mejor estabilidad del producto
debido al efecto conservador del ácido lactobiónico. Como una
ventaja añadida, las propiedades de quelación del ácido
lactobiónico se pueden utilizar como un vehículo para la
administración de un derivado de leche en suplementos de calcio en
productos para la alimentación.
Otros hechos y ventajas de la presente invención
resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada
de las realizaciones preferidas de la invención, con referencia a
los dibujos, en los que:
Figura 1, es un diagrama de flujo de las etapas
usadas en una realización de la invención para la producción de
crema de queso;
Figura 2, es un diagrama de flujo de las etapas
usadas en otra realización de la invención para la producción de
crema de queso;
\newpage
Figura 3, es un diagrama de flujo de las etapas
usadas en una realización de la invención para la producción de
queso cheddar;
Figura 4, es un diagrama de flujo de las etapas
usadas en otra realización de la invención para la producción de
queso cheddar;
Figura 5, es un diagrama de flujo de las etapas
usadas en una realización de la invención para la producción de
queso UF;
Figura 6, contiene diagramas de flujo de las
etapas usadas en realizaciones de la invención para la producción
de queso elaborado en el que se añade ácido lactobiónico de varias
fuentes (6A, 6B y 6C) a una mezcla de quesos elaborados;
Figura 7, es un esquema de flujo de reacción que
muestra un mecanismo de reacción teórico para la oxidación
enzimática de la lactosa usando lactosa oxidasa;
Figura 8, es una gráfica que muestra las curvas
de ajuste posterior de la nata (viscosidad como una función del
tiempo) para los quesos elaborados (invención y control) tal como se
prepara en el Ejemplo 7, y
Figura 9, es una gráfica que muestra las curvas
de ajuste posterior de la nata (viscosidad como una función del
tiempo) para los quesos elaborados (invención y control) tal como se
prepara en el Ejemplo 8.
En referencia a la Figura 1, se ilustra un
esquema del procedimiento general según una realización de la
invención en el que el ácido lactobiónico se usa para la coagulación
ácida directa de una crema de queso, sin adición de cultivo o de
cuajo. La crema de queso preparada es un queso suave, blando,
coagulado con ácido y no curado, preparado a partir de productos
lácteos, que incluyen nata, tales como mezclas de nata y concentrado
de proteínas de lactosuero. Tal como se indica en la etapa 101, la
consistencia de la composición de la crema de queso, que permite su
extensión a la vez que retiene la firmeza, se modula por adición de
una goma vegetal tal como goma de haba de algarrobo. Se añade sal y
un conservante. Cualquier señal de falta de cultivo en el queso
acidificado directamente se puede superar opcionalmente usando
sistemas de aromatización para crear el sabor de queso deseado. El
fluido lácteo y el concentrado de proteina de lactosuero se añaden
en proporciones deseables para proporcionar una mezcla de queso que
se pueda procesar según la invención para proporcionar una crema de
queso que tenga un contenido de grasa de leche de por lo menos un 33
por ciento, y un contenido en humedad que no exceda del 55 por
ciento en base al peso del producto de la crema de queso.
El ácido lactobiónico se añade en una cantidad
efectiva para reducir el pH hasta el punto isoeléctrico (es decir,
aproximadamente 4,52) de la caseina en los ingredientes lácteos. La
proporción de ácido lactobiónico añadido a la mezcla de la crema de
queso generalmente va desde 0,1 hasta 10 por ciento, en particular
del 2 al 6 por ciento, y más particularmente del 3 al 5 por ciento,
en base al peso total de la mezcla de queso antes de la separación
del grumo y el lactosuero.
El ácido lactobiónico se puede añadir a la
mezcla de queso directamente como un ingrediente externo en su
forma ácida libre o, alternativamente, en forma de sal o en su forma
ácida neutralizada. La forma de ácido libre reduce el pH de la
mezcla de queso. La composición de la mezcla de queso se puede
ajustar para compensar cualquier reducción del pH que sea mayor que
el deseado para una coagulación y unas propiedades físicas óptimas
en el producto. La forma neutralizada del ácido lactobiónico no
impacta en el pH del producto. En forma de sal, el ácido
lactobiónico generalmente se proporciona en forma de sal alcalina o
sal de metal alcalino térreo, tal como sal sódica, sal potásica o
sal cálcica del mismo. Por descontado, también se pueden usar, si
se desea, otras sales del ácido lactobiónico, siempre que sean
aceptables para su uso en productos alimenticios. La forma
neutralizada del ácido lactobiónico se puede preparar por
neutralización del ácido lactobiónico disuelto en una solución
acuosa, mediante adición al mismo de un agente alcalino, tal como
hidróxido sódico o potásico, suficiente para ajustar el pH de la
solución hasta aproximadamente 7.
Tal como se muestra en la Figura 1, diversos
quesos se mezclan íntimamente y coagulan debido a la acidez del
ácido lactobiónico (etapa 103), o de otro ácido añadido, en el caso
de usar ácido lactobiónico neutralizado. A continuación, se
calienta la mezcla a 180ºF (82,2ºC) durante 5 minutos para un
tratamiento de pasteurización de corta duración (etapa 105), y
después se homogeneiza (etapa 107). En la etapa 109 se puede separar
los grumos y el lactosuero mediante cualquier técnica convencional,
incluyendo, por ejemplo, la centrifugación, filtración, tratamiento
mecánico y similares. El grumo se puede empaquetar frío o caliente,
y después se almacena en frío. El producto de crema de queso (111)
y el lactosuero (113) contiene ácido lactobiónico. El lactosuero
que contiene el ácido lactobiónico se puede usar de nuevo como un
ingrediente inicial en las siguientes mezclas de crema de queso.
Ello reduce la cantidad de desechos y hace que la operación del
procedimiento sea más eficiente. La introducción del ácido
lactobiónico (ya sea como ácido libre, en forma de sal o
neutralizado) no origina ningún atributo organoléptico indeseable,
tal como aroma, en el producto de crema de queso, mientras que la
textura, apariencia y gusto en boca es comparable a la crema de
queso fabricada de manera convencional.
En referencia ahora a la Figura 2, la crema de
queso se prepara según otro aspecto de la invención en el que el
ácido lactobiónico se genera in situ en la mezcla de crema de
queso mediante la conversión de la lactosa al ser catalizada por
adición de la lactosa oxidasa. En este esquema del procedimiento se
prepara la mezcla de la crema de queso (etapa 201) y a continuación
se pasteuriza (etapa 203) y después se homogeneiza (etapa 205). En
este punto (etapa 207), se añade una enzima oxidasa que cataliza la
oxidación in situ de la lactosa presente en los líquidos
lácteos hasta el ácido lactobiónico. El ácido lactobiónico generado
tiene un efecto reductor del pH en la mezcla de queso. Las oxidasas
adecuadas en este respecto incluyen, por ejemplo, la lactosa
oxidasa, celobiosa deshidrogenasa, glucosa-fructosa
oxidoreductasa, hexosa oxidasa y cualesquiera otras oxidasas que
tengan la funcionalidad anteriormente mencionada.
Una enzima particularmente adecuada para la
oxidación de la lactosa ha sido desarrollada por Novozymes A/S y se
describe en la patente WO 9931990. Tal como se ilustra en la Figura
7, la lactosa oxidasa se puede introducir y usar en forma de una
flavo-enzima. Esta flavo-enzima de
Novozymes A/S contiene dinucleótido de adenina flavina (FAD) y, por
tanto, no requiere un acceptor de electrones externo o una segunda
enzima para regenerar el cofactor. Esta carbohidrato oxidasa se
produce en un microorganismo modificado genéticamente. El FAD
(dinucleótido de adenina flavina) se usa como un cofactor de
transferencia de electrones con la enzima carbohidrato oxidasa. La
enzima incluye actividad entre un pH de 5 a 9, y a temperaturas que
van hasta, aproximadamente, 190ºF (88ºC). Los substratos preferidos
son di-, tri- y tetrasacáridos. Entre los disacáridos, la lactosa
es el substrato más adecuado. La oxidación en la posición C1 de la
parte glucosa de la lactosa da lugar a la formación de ácido
lactobiónico y peróxido de hidrógeno en una única etapa de reacción.
En general, nos referiremos a esta enzima como "lactosa
oxidasa". El valor de las unidades de actividad es 146 U/ml,
medido como mMoles de glucosa oxidada por minuto a pH 6 y 77ºF
(25ºC). Tal como se indica en el paso de reacción ilustrado
esquemáticamente en la Figura 7, la FAD se reduce a una forma
intermedia y a continuación se deoxida al completarse la conversión
de la lactosa a ácido lactobiónico. El peróxido de hidrógeno es un
subproducto de la reacción.
La celobiosa deshidrogenasa es también una
enzima útil para la conversión de la lactosa a ácido lactobiónico.
Canevascini et al., Zeitschrift fur Lebensmittel Untersuchung
und Forschung, 175, 125-129, (1982). Sin embargo,
esta enzima es compleja y requiere el uso de un cofactor
relativamente caro (p.e., quinonas, citocromo C, Fe(III) y
similares): También requiere inmovilización. Además, se requiere una
segunda enzima, laccasa, para regenerar el cofactor usado con la
celobiosa deshidrogenasa. El uso de glucosa-fructosa
oxidoreductasa para oxidar la lactosa da lugar a dos productos,
sorbitol y ácido lactobiónico, y es necesario un procedimiento
adicional de separación para recuperar el ácido lactobiónico.
Nidetzky et al., Biotechnology and Bioengineering, vol. 53,
(1997). No obstante, la glucosa-fructosa
oxidoreductasa es también una enzima adecuada para la práctica de
esta realización de la invención. Alternativamente, también se
pueden usar sistemas de enzimas menos eficientes. Por ejemplo, se
puede usar la lactasa para hidrolizar en primer lugar la lactosa a
glucosa y galactosa seguido de la oxidación de la glucosa y la
galactosa usando glucosa oxidasa y galactosa deshidrogenasa.
La cantidad de la enzima oxidasa añadida es una
cantidad efectiva para reducir el pH o para ayudar a reducir el pH
de la mezcla de queso de manera que coagule. Preferiblemente, la
cantidad de oxidasa añadida es suficiente para generar un contenido
de ácido lactobiónico en la mezcla de queso desde 0,1 hasta 10 por
ciento, en particular desde 2 hasta 6 por ciento y más
preferiblemente, desde 3 hasta 5 por ciento, en base al peso total
de la mezcla de queso antes de la separación del grumo y el
lactosuero.
También se puede añadir un cultivo de ácido
láctico en la etapa 207. Puesto que el cultivo de ácido láctico
también tiene el efecto de convertir la lactosa en ácido láctico y
reducir el pH de la mezcla de queso, la cantidad de lactosa oxidasa
añadida se puede ajustar a la baja hasta una cantidad relativamente
pequeña para acomodar cualquier adición de cultivo con esta
perspectiva.
Todavía en referencia a la Figura 2, en la etapa
209, la mezcla de queso se incuba a continuación a 72ºF (22,2ºC)
durante 12 a 20 horas. Este periodo de incubación, o fermentación,
se deja que continúe hasta que el pH de la mezcla de queso se
encuentre entre 4,5 y 4,6. A continuación, se calienta a 180ºF para
inactivar cualquier cultivo añadido (etapa 211). Después de la
homogeneización (etapa 213), se separa el grumo de la crema de
queso (217) del lactosuero (219).
En estudios experimentales, tales como los
descritos más adelante, la adición de carbohidrato oxidasa permite
el uso de mayores cantidades de lactosa o bien aumenta la cantidad
de sólidos derivados de la lactosa en los ingredientes lácteos
líquidos que se convierten en ácido lactobiónico, en comparación con
los controles preparados con los cultivos pero no con la oxidasa.
El grado de conversión de la lactosa que se consigue en los
ingredientes líquidos lácteos en esta realización puede alcanzar
hasta aproximadamente el 85 por ciento o más. Esto permite que se
puedan preparar quesos que tengan un contenido en lactosa altamente
reducido o, alternativamente, se puede usar en la mezcla de quesos
unos ingredientes lácteos con un mayor contenido en lactosa.
En referencia a la Figura 3, se ilustra otra
realización de la invención en la que el ácido lactobiónico se usa
como ingrediente activo en una mezcla de queso cheddar. Además, en
esta ilustración, se omite completamente las bacterias de ácido
láctico, u otro cultivo, de manera que la mezcla de queso se
acidifica directamente usando sólo ácido lactobiónico en la etapa
301. La mezcla de queso se prepara, generalmente, mezclando leche
entera, agua, y ácido lactobiónico en las cantidades que se
describen en relación a la discusión de la Figura 1. A
continuación, se añade cuajo (p.e.,quimosina) y la mezcla se incuba
a 88ºF (31,1ºC) durante 30 minutos. El coágulo se corta con un
cuchillo para permitir la sinéresis (etapa 307). La temperatura se
aumenta hasta 102ºF (38,9ºC) con agitación y se mantiene durante 60
minutos. En este punto, el pH del coágulo puede ser de
aproximadamente 5,8. Se elimina el lactosuero (314) del grumo (etapa
313), seguido de adición de sal (315), aplicación de presión (317)
y empaquetado del grumo de queso (319). El lactosuero del
subproducto (314) contiene ácido lactobiónico y se puede usar de
nuevo como un ingrediente de partida en la producción de queso.
En cuanto al cuajo de la etapa (303), el
procedimiento más común de coagulación enzimática es la proteolisis
mediante aspartato proteinasas, que son enzimas que hidrolizan las
proteínas La fuente principal de estas enzimas es el cuajo, que se
puede obtener de fuentes animales, de plantas o de hongos. El
ingrediente activo del cuajo es la fracción de la enzima llamada
renina. El cuajo más importante es la quimosina. La principal
fuente tradicional del cuajo ha sido el cuajar de terneros jóvenes
pero, actualmente, la quimosina se produce a partir de
microorganismos modificados genéticamente.
El producto de queso cheddar hecho con, y que
contiene, ácido lactobiónico presenta propiedades organolépticas y
de textura satisfactorias sin ningún aroma extraño, y es comparable
al queso cheddar convencional en términos de estas características.
Esta realización, aunque se ilustra en relación al queso cheddar,
también se puede aplicar a la producción de otros quesos duros.
En referencia a la Figura 4, esta realización es
una variación de la realización de la Figura 3 en cuanto que se usa
la lactosa oxidasa con el fin de reemplazar parcialmente los
cultivos para ayudar a la acidificación del queso cheddar. En la
etapa 401, la mezcla de queso cheddar se prepara con sólo el 10 por
ciento de la cantidad convencional de cultivo (es decir,
aproximadamente 0,001 por ciento de cultivo). A la mezcla de queso
también se le añade una enzima oxidasa tal como la lactosa oxidasa.
La función y cantidad de la lactosa oxidasa añadida aquí es similar
a la que se describe anteriormente en relación a la realización
descrita en conexión con la Figura 2. Después, se llevan a cabo las
etapas 403-419 que son similares a las etapas
303-319 descritas en relación a la Figura 3.
El producto de queso cheddar presenta
propiedades organolépticas y de textura satisfactorias sin aromas
extraños y es comparable al queso cheddar convencional en términos
de estas características. La oxidasa convierte una parte importante
del contenido de lactosa original del ingrediente lácteo (es decir,
leche) en ácido lactobiónico, el cual también ayuda a acidificar la
mezcla. En general, del 10 al 50 por ciento de la lactosa se puede
convertir en ácido lactobiónico, más preferiblemente se convierte
del 20 al 40 por ciento.
En referencia ahora a la Figura 5, la generación
in situ del ácido lactobiónico por la enzima oxidasa para la
acidificación directa del queso filtrado por membrana en lugar de
cultivo se ilustra según otra realización de la invención. La
mezcla de queso UF se prepara incluyendo una oxidasa (etapa 501). En
este aspecto, las oxidasas útiles incluyen aquellas tal como las
descritas anteriormente relativas a la discusión de la Figura 2. La
leche entera se ultrafiltra o se microfiltra usando aparatos
convencionales para este fin (etapa 503). La leche se pasa a través
de una membrana semipermeable a una presión elevada, de manera que
el agua y los componentes de bajo peso molecular pasan a través de
la membrana, mientras que algunas proteínas y grasas quedan
retenidas por la misma. La membrana semipermeable, por ejemplo, se
puede seleccionar para restringir el paso de moléculas que tengan
un peso molecular mayor de 10000. En la etapa 505 se añade nata
dulce y cuajo,seguido de coagulación (etapa 507) y evaporación
(etapa 509) para formar el producto 511 que se envasa a
continuación.
La lactosa oxidasa se añade en una cantidad
efectiva para oxidar por lo menos una parte de la lactosa a ácido
lactobiónico, y para reducir el pH de la mezcla de queso de manera
suficiente para que el cuajo añadido separadamente pueda inducir la
coagulación. Generalmente, la cantidad de oxidasa añadida es
suficiente para oxidar por lo menos el 10 por ciento de la lactosa
presente, más preferiblemente del 10 al 95 por ciento de la lactosa
presente, e incluso más preferiblemente del 20 al 40 por ciento de
la lactosa presente.
El uso de dicha oxidasa para generar ácido
lactobiónico in situ usando la lactosa presente en la mezcla
ofrece la ventaja añadida de reducir de manera significativa los
niveles de lactosa en el queso fabricado o en otros productos
lácteos en comparación con los niveles presentes en el caso de
ausencia de adición de la oxidasa, con todas las otras cosas
iguales. De nuevo, esto permite alcanzar ya sea niveles de lactosa
menores en el queso u otros productos lácteos o bien la capacidad
de usar ingredientes lácteos en la mezcla de queso que tengan un
mayor contenido en lactosa que los ingredientes que de otro modo se
usarían normalmente. El ácido lactobiónico también sirve para
desplazar y disminuir los requerimientos del cultivo iniciador, ya
sea parcialmente o plenamente, que por otro lado se aplica a la
fabricación de queso, a la vez que se mantiene una textura adecuada
y sin la aparición de aromas extraños. En el caso de que la adición
del ácido lactobiónico sólo substituya una parte del cultivo, la
coagulación de la mezcla de queso se puede conseguir a través de
solamente la coagulación ácida usando ácido láctico y ácido
lactobiónico añadidos en una cantidad combinada. De esta manera, se
mejoran los rendimientos ya que se ahorra tiempo al reducir por lo
menos los requerimientos del cultivo. Se puede usar opcionalmente
la co-adición de concentrado de aroma a la mezcla de
queso, incluyendo el ácido lactobiónico, para compensar de manera
adecuada el aroma debido al uso reducido u omitido de cualquier
cultivo iniciador así como cualesquiera notas de cultivo
deseadas.
En una realización importante de la presente
invención, se incorpora ácido lactobiónico al queso elaborado. En
referencia a la Figura 6, se añade ácido lactobiónico en varias
formas a una mezcla de queso elaborado que, por otra parte, incluye
los ingredientes convencionales tales como emulsionante, sal,
conservante, colorante, queso duro finamente dividido, y
componentes lácteos tales como concentrados de proteina de
lactosuero y lactosuero seco (etapa 601). La mezcla de queso se
calienta hasta tener una masa homogénea plástica (etapa 603) y a
continuación se empaqueta y se enfría (etapa 605). En la Figura 6A,
se añade el ácido lactobiónico directamente a la preparación de la
mezcla de queso elaborado. En la figura 6B, el ácido lactobiónico se
añade usando queso que contiene ácido lactobiónico biogenerado. En
la Figura 6C, el ácido lactobiónico se añade usando lactosuero
concentrado o permeado de lactosuero que contiene ácido
lactobiónico biogenerado. Dicho concentrado de lactosuero se podría
obtener, por ejemplo, tratando lactosuero con una lactosa oxidasa
apropiada. El producto de queso elaborado preparado con, y que
contiene, ácido lactobiónico presenta propiedades organolépticas y
de textura satisfactorias sin ningún aroma extraño, y es comparable
con cualquier queso elaborado convencional en términos de estas
características.
En la fabricación de queso elaborado, a menudo
se desea reducir el contenido en grasa y/o materia seca del mismo.
Esta necesidad se basa, inter alia, en las preferencias del
consumidor por los productos con bajas calorías y en el objetivo de
ahorrar costes por unidad de queso elaborado. Sin embargo, si se
reduce el contenido en grasa o en materia seca en el queso
elaborado, a menudo existe un problema que concierne a la textura
del producto resultante con un contenido reducido en materia grasa
y/o seca. Principalmente, en general dicho producto tendría una
textura degradada y un fallo en la evaluación sensorial (es decir,
el gusto en boca). Se ha encontrado que la adición de ácido
lactobiónico y/o una sal del mismo al procedimiento proporciona un
queso elaborado capaz de tener un contenido reducido de grasa y/o
materia grasa a la vez que conserva las propiedades de textura y
sensoriales características asociadas al mismo. Específicamente, se
ha encontrado que el ácido lactobiónico o una sal del mismo
potencia las propiedades del queso elaborado tras el ajuste de la
nata (es decir, aumenta la viscosidad del queso caliente durante el
ajuste de la nata que sigue al tratamiento en caliente de la
formulación del queso elaborado). Se ha encontrado que el ácido
lactobiónico es efectivo para potenciar el ajuste posterior de la
nata en el queso procesado (es decir, aumenta la viscosidad del
queso caliente) o para mantenerlo en un contenido reducido de grasa
y/o materia seca, pero no retarda el procedimiento de ajuste de la
nata. Muchos agentes reafirmantes (p.e., dextrano, goma de haba de
falsa acacia y similares) también aumentan la viscosidad del queso
caliente durante el ajuste de la nata, pero generalmente originan
un retraso de todo el procedimiento de ajuste. Además, las gomas y
almidones dan lugar a propiedades sensoriales negativas (p.e.,
gusto en boca y brillo en superficie) incluso en cantidades de menos
del 2 por ciento. Las gomas, por ejemplo, no se pueden usar en
absoluto en algunos procedimientos de quesos para untar debido a
esta razón.
De acuerdo con ello, la presente invención
proporciona un queso elaborado que comprende de 0,1 a 10 por ciento
de ácido lactobiónico y/o una sal del mismo. Preferiblemente, la
cantidad de ácido lactobiónico o de una sal del mismo en el queso
elaborado de la presente invención se encuentra en el rango desde
0,5 hasta 7 por ciento, y más preferiblemente, del 1 al 5 por
ciento.
El ácido lactobiónico se puede introducir en la
formulación del queso elaborado como tal o en la forma de su sal o
mezclas de los mismos. Se puede usar cualquier sal, siempre y cuando
sea aceptable para un producto alimentario y por otro lado no
deteriore las características del queso elaborado. Ejemplos de sales
respectivas son las sales de metales alcalinos y metales alcalino
térreos tales como sodio, potasio, calcio y magnesio así como sales
amónicas. Entre estas sales, se prefiere las sales de sodio y
calcio.
El contenido en materia seca en el queso
elaborado preferiblemente va del 25 al 60 por ciento, y más
preferiblemente del 30 al 50 por ciento. El contenido en grasa en el
queso elaborado según la presente invención preferiblemente va del
5 al 40 por ciento, y más preferiblemente del 7 al 30 por ciento. En
este contexto, la expresión "contenido reducido en grasa y/o
materia seca" se debe entender en relación a una correspondiente
formulación de queso que no contiene ácido lactobiónico. De acuerdo
con ello, la persona experta en la técnica apreciará que pueden
existir formulaciones de queso elaborado sin ácido lactobiónico y
que tienen un menor contenido en grasa y/o materia seca que un
queso elaborado según la presente invención. Sin embargo, estas
formulaciones convencionales de queso elaborado no tendrán en
consecuencia las características del correspondiente queso
elaborado de la invención, tales como estabilidad de la textura y
mejora de las propiedades sensoriales.
Un queso elaborado de la presente invención,
incluyendo uno que tenga un contenido reducido en grasa y/o materia
seca, se puede fabricar mezclando los ingredientes de una
formulación convencional de queso elaborado con ácido lactobiónico
y/o una sal del mismo. Los ingredientes usados convencionalmente en
la fabricación de un queso elaborado comprenden queso, mantequilla,
grasa de leche anhidra, caseina, leche en polvo descremada, polvo
de lactosuero, carbohidratos (tales como almidón, lactosa, ácido
láctico y agente enlazante), sales (tales como cloruro sódico) y
sales emulsionantes o para fusión (p.e., sales de ácido cítrico y de
ácido fosfórico) y agua. Es decir, las formulaciones de queso
elaborado usadas convencionalmente se pueden emplear en el
procedimiento de la presente invención.
En el procedimiento de la invención, el ácido
lactobiónico se añade preferiblemente en forma de una solución
acuosa en la que el ácido se introduce como tal o en forma de sus
sales. Una sal del ácido lactobiónico se puede formar añadiendo una
base tal como hidróxido sódico, hidróxido potásico, hidróxido
magnésico o hidróxido cálcico o los respectivos carbonatos, a una
solución del ácido lactobiónico. La sal también se puede formar
ajustando el pH en la formulación del queso elaborado. Por tanto, se
debe entender que normalmente la sal del ácido lactobiónico se
forma mezclando los ingredientes de la formulación del queso
elaborado con el ácido lactobiónico. Preferiblemente, el pH de la
formulación del queso elaborado resultante se ajusta en el rango de
5,5 a 5,9, más preferiblemente de 5,6
a 5,8.
a 5,8.
En una realización preferida del procedimiento
de la presente invención para la preparación de queso elaborado, el
ácido lactobiónico y/o su sal reemplaza parcial o totalmente la
lactosa en la formulación del queso elaborado. Un beneficio
adicional de la invención es que el oscurecimiento debido a la
reacción de Maillard no aumenta en las formulaciones con un
contenido igual de lactosa y se reduce drásticamente en las
formulaciones en que se reemplaza parcialmente la lactosa por ácido
lactobiónico o su sal.
En la etapa de mezcla del procedimiento según la
presente invención, se puede usar cualquier procedimiento de mezcla
empleado en la práctica para la fabricación de queso elaborado.
Típicamente, es una mezcla hasta la homogeneidad bajo condiciones
de agitación/cizallamiento a temperaturas entre 15 y 30ºC, y más
preferiblemente entre 20 y 25ºC. Se puede usar un equipo
convencional de mezclado tal como cualquier tipo de mezclador (p.e.,
agitador, de única o doble cinta, y similares). La etapa de mezcla
como tal dará lugar a la textura deseada (es decir, pasta similar a
gel). El producto resultante se puede empaquetar como producto final
o se puede tratar adicionalmente si se desea o es necesario
dependiendo de las regulaciones importantes del gobierno. Por
ejemplo, en algunos países o regiones (p.e., Unión Europea) se
requiere legalmente un tratamiento UHT (temperatura ultra alta)
para asegurar una reducción de microorganismos específicos (p.e.,
Clostridia). En general, la estructura de la mezcla de queso
elaborado se destruye en una etapa de tratamiento en caliente dando
lugar a una solución de ingredientes altamente hidratados,
independientemente del dispositivo o procedimiento particular
aplicado. Dicho tratamiento requiere normalmente un subsiguiente
ajuste de la nata de la mezcla para volver a obtener las
propiedades de textura deseadas (es decir, una estructura de gel
firme). Un queso elaborado que no sufre dicho tratamiento
destructor de la textura, tal como ocurre en los Estados Unidos, en
general no se somete a un posterior tratamiento de ajuste de la
nata.
A continuación se describe un procedimiento
detallado para la preparación de queso elaborado con un
procedimiento de ajuste posterior de la nata. Si la mezcla
resultante de los ingredientes de la formulación de queso elaborado
y ácido lactobiónico o su sal se trata en caliente, este tratamiento
se puede llevar a cabo bajo las condiciones empleadas de manera
general en la esterilización o tratamiento UHT. Esto es, la
temperatura va preferiblemente de 105 a 150ºC. Si el tratamiento en
caliente es un tratamiento UHT, la temperatura más preferiblemente
va de 135 a 140ºC (en caso de calentamiento indirecto, p.e., con una
placa intercambiadora de calor) o 140 a 150ºC (en el caso de
calentamiento directo, p.e., por inyección de vapor). Si el
tratamiento en caliente es un tratamiento de esterilización, una
temperatura más preferida está en el rango de 110 a 120ºC. El
tratamiento en caliente se efectúa preferiblemente durante un tiempo
que va de 2 segundos a 20 minutos para el tratamiento de
esterilización. En general, el tratamiento en caliente se efectúa
con medios para la inyección directa de vapor o usando un
intercambiador de calor de superficie rugosa o cualquier tipo de
horno por lotes (p.e., Stephan cooker) tal como se usa de manera
convencional en esta técnica.
En el caso de tratamiento en caliente , la
mezcla tratada se enfría a continuación hasta una temperatura
preferiblemente inferior a 100ºC y superior a 15ºC (p.e., de 25 a
98ºC). Por descontado, resulta económicamente adecuada una
temperatura que esté próxima a una de la siguiente etapa de
post-ajuste de la nata. Por tanto, un rango
particularmente preferido va de 70 a 95ºC. El enfriamiento se puede
llevar de manera súbita (por descarga de la presión) o mediante el
uso de cualquier tipo de intercambiador de calor u otro dispositivo
de enfriamiento tal como una placa intercambiadora de calor,
intercambiador de calor de placa rugosa o similares, o cualquier
combinación de los mismos.
A continuación, la mezcla enfriada se somete al
ajuste posterior de la nata, ajuste que se lleva a cabo
preferiblemente a una temperatura entre 70 y 95ºC, y más
preferiblemente entre 80 y 85ºC. El tratamiento de
post-ajuste de la nata se puede efectuar en
cualquier recipiente o tanque convencional con un dispositivo que
permita una acción delicada y suave de agitación/cizallamiento. El
tratamiento de post-ajuste de la nata se efectúa
preferiblemente hasta que se consigue el grado de viscosidad de un
correspondiente queso elaborado que no contiene ácido lactobiónico
o su sal. En las Figuras 8 y 9 se muestran las curvas de la
viscosidad dependiente del tiempo en los procedimientos
convencionales de post-ajuste de la nata. Tal como
resulta evidente a partir de estas curvas, después de una fase de
iniciación, la viscosidad alcanza una meseta. Preferiblemente, el
tratamiento de post-ajuste de la nata se continúa
hasta que se alcanza dicha meseta. Para los propósitos de esta
invención, se considera que esta meseta es "el grado de viscosidad
independiente del tiempo".
Aunque puede ser deseable para un mejor control
del procedimiento, no resulta necesario medir la viscosidad o
parámetro relacionado para beneficiarse del efecto de la invención.
Pueden ser suficientes unos pocos ensayos y la evaluación de la
correspondiente textura del producto para identificar rápidamente el
tiempo óptimo de ajuste de la nata (que generalmente se
corresponderá con la meseta) para una formulación que contenga
ácido lactobiónico o su sal. Se puede llevar a cabo una fabricación
en planta con un tiempo identificado de esta manera. El tiempo de
tratamiento del ajuste posterior de la nata puede durar
preferiblemente hasta 90 minutos, y más preferiblemente de 10 a 40
minutos. La velocidad de cizallamiento empleada en el tratamiento de
post ajuste de la nata en general afecta al tiempo y varía
dependiendo del equipo de la planta (p.e., tamaño, operaciones en
continuo o por lotes, y similares). Sin embargo, las características
tales como la velocidad de cizallamiento no se tienen que usar como
un parámetro de control.
En una realización preferida del procedimiento
de la presente invención, la reacción de post-ajuste
de la nata se inicia ("se cataliza") por adición de producto
finalizado bien ajustado (es decir, queso
pre-cocido) en una cantidad de hasta el 10 por
ciento, preferiblemente más del 0,1 por ciento, más preferiblemente
en el rango de 0,5 a 5 por ciento y todavía más preferiblemente el
2 por ciento. El queso pre-cocido puede ser un
material preparado ad hoc o, como en los Ejemplos 8 y 9, un
producto comercial. En planta, puede resultar conveniente usar
reciclado como el queso pre-cocido para el inicio de
la reacción de ajuste posterior de la nata. La cantidad de queso
pre-cocido afectará al tiempo de ajuste de la nata
hasta un cierto punto (es decir, cuanto más queso
pre-cocido menor tiempo de ajuste de la nata). En
los Ejemplos 8 y 9, para este propósito sirven porciones de
producto comercial cremoso. La adición de dicho "catalizador"
(es decir, queso pre-cocido) es importante para
conseguir los cortos tiempos de creación de nata de los Ejemplos 8 y
9. Si no se utiliza queso pre-cocido, el
post-ajuste de la nata en general dura un tiempo
considerablemente más largo (p.e., algunas veces dura el doble).
Las Figuras 8 y 9 son gráficos que muestran las curvas de ajuste
posterior de la nata (es decir, la viscosidad en función del
tiempo) para las muestras descritas en los Ejemplos 7 y 8,
respectivamente.
El queso elaborado tratado en caliente y con
ajuste posterior de la nata se puede tratar adicionalmente de la
manera convencional (p.e., enfriado, empaquetado y almacenado). El
queso elaborado que se obtiene resulta mejor en relación a los
productos convencionales en cuanto conserva comparables la textura y
las propiedades sensoriales y con un contenido menor de grasa y/o
materia seca o, alternativamente, es mejor cuando tiene el mismo
contenido en grasa y materia seca.
Después de haber descrito en general las
realizaciones del procedimiento ilustrado en las figuras así como
otras realizaciones, la invención se describe a continuación usando
ejemplos específicos que ilustrarán mejor diversos hechos de la
presente invención pero no se pretende limitar el alcance de la
invención, que se define en las reivindicaciones que se adjuntan.
Todos los porcentajes usados en este documento son en peso, a menos
que se indique lo contrario.
Se prepara una composición experimental que
incorpora hechos de una realización de la invención para demostrar
el uso de ácido lactobiónico para la acidificación directa en la
fabricación de la crema de queso. En la Tabla 1 se presenta la
composición de la mezcla de queso preparado en esta referencia.
Con el fin de preparar la mezcla de crema de
queso, se disuelve el ácido lactobiónico, obtenido comercialmente
de Lonza Inc. (Fairlawn, NJ) como un polvo blanco cristalino, con
agitación en el agua usada en la composición. En este experimento,
el ácido lactobiónico se añade en forma de ácido libre. La solución
que contiene el ácido lactobiónico se mezcla, a continuación, con
el resto de los ingredientes que comprenden nata dulce, leche
ultrafiltrada, sal (NaCl) y goma de algarrobo. La mezcla coagula y
el pH de la mezcla resultante es aproximadamente 4,52. A
continuación, la mezcla se cocina a 180ºF (82,2ºC) y se homogeniza a
2500 psi (17,24 Mpa). Durante este procedimiento no se deja que el
componente lácteo líquido se enfríe por debajo de 140ºF (60,0ºC). A
continuación, el producto de crema de queso obtenida se empaqueta
en copas individuales de ocho onzas y se almacena en frío.
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Se evalúa el producto de crema de queso por
parte de evaluadores entrenados. No se detectan aromas extraños. La
apariencia global, sabor, textura y gusto en boca son aceptables.
También, la falta de notas de cultivo en la crema de queso
acidificado directamente se puede superar usando sistemas de aromas
para crear un aroma de crema de queso deseado.
Se prepara una composición experimental que
incorpora hechos de otra realización de la invención para demostrar
el uso de la enzima lactosa oxidasa para generar ácido lactobiónivo
in situ para la acidificación de la crema de queso. En la
Tabla 2 se presenta la composición de la mezcla de la crema de
queso. Esta composición se compara con una composición control
representativa de una crema de queso convencional.
En este experimento, se usa un ingrediente
enzimático, la lactosa oxidasa, para generar ácido lactobiónico
in situ durante la fabricación de la crema de queso. La
lactosa oxidasa se obtiene de Novozymes A/S (Franklinton, NC). Esta
lactosa oxidasa en una flavo-enzima que tiene FAD
(dinucleótido flavina adenina) presente como cofactor con la
lactosa oxidasa.
Con el fin de preparar la mezcla de la crema de
queso, se mezclan la nata dulce, WPC80, sal, goma de algarrobo,
concentrado de aroma de crema de queso y sorbato potásico. A
continuación se cuece la mezcla a 180ºF (82,2ºC) calentando y
manteniendo durante 5 minutos, seguido de la homogenización de la
mezcla cocida a aproximadamente 2500 psi (17,24 Mpa). En este
punto, la mezcla homogenizada se inocula con enzima lactosa oxidasa
y con un cultivo iniciador de crema de queso. El cultivo iniciador
es un cultivo de DVS Lactococcus lactis que se obtiene
comercialmente de Chris Hansen, Inc., Milwaukee, Wisconsin. Tras
incubar a 72ºF (22,2ºC) durante toda la noche (16 horas), el pH ha
bajado a 4,4. Después de ajustar el pH a 4,7 usando mezcla de crema
de queso no inoculado, la mezcla se somete a continuación a una
etapa de calentamiento hasta 180ºF (82,2ºC) y se homogeniza a 2500
psi (17,24 Mpa). A continuación, el producto de queso obtenido se
empaqueta en copas de 8 onzas (236,59 ml) y se almacena en
frío.
Como control, se prepara otra mezcla de queso
según la formulación descrita en la Tabla 2 y el procedimiento
descrito anteriormente, con la excepción de que se omite el
ingrediente lactosa oxidasa. En la Tabla 2 también se presentan los
porcentajes mezclados en el control.
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Se determina que el producto de la crema de
queso del control no tratado contiene 2,5 por ciento de lactosa.
Como contraste, el producto de la crema de queso tratado con la
enzima lactosa oxidasa representativo de la invención contiene
solamente 0,3 por ciento de lactosa. El contenido en ácido
lactobiónico de los productos de la crema de queso se determina
empleando cromatografía líquida de alta resolución y usando un
protocolo de intercambio iónico. En el caso del producto tratado
con la enzima lactosa oxidasa, aproximadamente el 88 por ciento de
la lactosa original se ha convertido en ácido lactobiónico.
Como también se observa en estos resultados,
esta invención permite y facilita el uso de concentrados de
proteina de lactosuero que contienen mayor contenido en lactosa en
las formulaciones de la mezcla de crema de queso en adición a la
generación in situ de la acidez para ayudar a la
acidificación.
Se prepara una composición experimental que
incorpora hechos de todavía otra realización de la invención para
demostrar el uso del ácido lactobiónivo para la acidificación
directa en la fabricación del queso cheddar.
Se prepara una mezcla de queso cheddar que
contiene 20 g de ácido lactobiónico disuelto en 475 ml de leche y 5
ml de agua en un recipiente estéril, a continuación se añade 500
\mul de CHY-MAX® doble fuerte a la mezcla. El
CHY-MAX® es un rango de productos de quimosina
producidos por fermentación, y se obtiene comercialmente de Chr.
Hansen, Inc., Milwaukee, Wisconsin. La mezcla resultante se incuba a
88ºF (31,1ºC) durante 30 minutos. El coágulo se corta con un
cuchillo para permitir la sinéresis. El coágulo se calienta para
aumentar su temperatura desde aproximadamente 88ºF (31,1ºC) hasta
102ºF (aproximadamente 38,9ºC) con agitación frecuente en un baño
de agua. Una vez el coágulo ha alcanzado aproximadamente los 102ºF
(38,9ºC), se incuba durante 60 minutos adicionales a un pH de 5,8,
se decanta y se presiona para eliminar el lactosuero. El grumo se
sala con aproximadamente 0,7 por ciento de cloruro sódico. El grumo
salado se presiona durante toda la noche (es decir, 16 horas) y a
continuación se empaqueta el queso en bolsas al vacío.
El producto de queso cheddar tiene propiedades
organolépticas y de textura satisfactorias, sin que se detecten
aromas extraños. Esta realización ofrece ahorro de tiempo en la
producción de queso cheddar y, por consiguiente, mayores
rendimientos de producción, debido a la eliminación del
procedimiento que implica los cultivos bacterianos de ácido
láctico.
Se prepara una composición experimental que
incorpora hechos de otra realización de la invención relacionada
con la fabricación de quesos duros para demostrar el uso de lactosa
oxidasa para reemplazar parcialmente los cultivos y para ayudar a
la acidificación en la preparación de queso cheddar.
Con el fin de preparar una mezcla de queso
cheddar, 950 unidades de lactosa oxidasa, del mismo tipo que la
descrita en el Ejemplo 2, se añaden a 475 ml de leche y 5 ml de agua
en un recipiente estéril y se mezcla con 0,001 por ciento de
cultivo iniciador. El cultivo iniciador es un cultivo DVS
Lactococcus lactis que se obtiene de Chris Hansen, Inc.,
Milwaukee, Wisconsin. La cantidad de cultivo usado normalmente en la
fabricación de queso cheddar es aproximadamente el 0,01 por ciento
de la mezcla de queso. Por tanto, este ejemplo utiliza sólo
aproximadamente el 10 por ciento de la cantidad típica del contenido
de cultivo iniciador en una mezcla de queso.
A continuación se añade 500 \mul de
CHY-MAX® doble fuerte y la mezcla resultante se
incuba a 88ºF (31,1ºC) durante 30 minutos. El coágulo se corta con
un cuchillo para permitir la sinéresis. El coágulo se calienta para
aumentar su temperatura desde aproximadamente 88ºF (31,1ºC) hasta
102ºF (38,9ºC) con agitación frecuente en un baño de agua. Una vez
el coágulo ha alcanzado aproximadamente 102ºF (38,9ºC), se incuba
durante 60 minutos adicionales a un pH de 5,8, se decanta y se
presiona para eliminar el lactosuero. El grumo se sala con 0,7 por
ciento de cloruro sódico. El grumo salado se presiona durante toda
la noche (es decir, 16 horas) y a continuación se empaqueta el
queso en bolsas al vacío.
Los resultados demuestran que la producción
in situ del ácido lactobiónico en el queso cheddar preparado
en este experimento según una realización de la invención reduce la
cantidad de cultivo que hace falta añadir a la mezcla de queso para
bajar el pH tal como se necesita.
También, el producto de queso cheddar tratado
con la enzima lactosa oxidasa representativo de la invención
contiene menos del 0,2 por ciento de lactosa. Una prueba separada de
control del producto de queso cheddar, preparado de la misma manera
con la excepción de que se usa el 0,01 por ciento de cultivo
iniciador y sin el ingrediente lactosa oxidasa, se determina que
contiene menos del 0,3 por ciento de lactosa. El producto de queso
cheddar tiene propiedades organolépticas y de textura satisfactorias
sin que se detecten aromas extraños, y es comparable a la muestra
control de queso cheddar en términos de estas características.
En otro experimento, se usa una enzima lactosa
oxidasa para generar ácido lactobiónico in situ para la
acidificación en la producción de queso UF en lugar del cultivo. La
composición de la mezcla de queso UF se presenta en la Tabla 3.
Para este procedimiento, 1000 ml de leche
desnatada fresca se concentra hasta cinco veces a 145ºF
(aproximadamente 62,8ºC) usando un dispositivo de ultrafiltración
que tiene un tamaño de poro de membrana que restringe el paso de
moléculas de un peso molecular mayor de 10000. Antes de iniciar la
ultrafiltración, se añade una enzima lactosa oxidasa del mismo tipo
de la descrita en el Ejemplo 2, en una cantidad de 0,2 unidades por
gramo de leche, y al mismo tiempo se añade también 5,4 g de sal. La
concentración se considera completa por el procedimiento de
ultrafiltración cuando se ha eliminado el 80 por ciento del volumen
original de leche. A continuación, se añade 103 g de nata dulce (40
por ciento) a la leche concentrada para alcanzar una relación de
proteina a grasa de aproximadamente 0,8. Se añaden 10 \mul de
cuajo a la mezcla de nata/leche descremada y la mezcla resultante
se agita lentamente hasta que la enzima lactosa oxidasa ha
convertido suficiente lactosa en ácido lactobiónico, de manera que
la mezcla alcance un pH de aproximadamente 5. Se efectúa una
evaporación para alcanzar el nivel final de humedad deseada en el
queso mediante un procedimiento de evaporación convencional usado
para este propósito.
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Mediante la determinación del contenido en
lactosa en el producto de queso UF y la comparación de este valor
con el de la prueba control, en la que el queso UF se ha preparado
de la misma manera con la excepción de que la adición de la lactosa
oxidasa se ha omitido, se confirma que la lactosa presente en la
leche descremada se convierte en ácido lactobiónico cuando se
procesa en presencia de la enzima lactosa oxidasa. Adicionalmente,
se necesita menos diafiltración para el retenido reaccionado en
comparación con la que se usa típicamente en la producción de queso
UF convencional, debido a la conversión de la lactosa en ácido
lactobiónico. Es decir, esta realización captura muchos más sólidos
derivados de la lactosa que lo que hubiese hecho el mismo
procedimiento usando cultivos de inicio. Debido a que el ácido
lactobiónico (de peso molecular 358,3) tiene un peso de la masa/mol
que es aproximadamente cuatro veces el peso de la masa/mol del ácido
láctico (de peso molecular 90,08), en base molar, se retiene una
masa mayor, derivada de la lactosa sobre una base equimolar, cuando
la lactosa se convierte en ácido lactobiónico, tal como ocurre en
esta realización de la invención, que cuando se convierte en ácido
láctico.
En este experimento se preparan quesos
elaborados a partir de composiciones de mezcla de quesos que
contienen una de las tres diferentes formas del ácido lactobiónico.
En la Tabla 4 se presentan las composiciones básicas de las tres
mezclas de queso elaborado. La única diferencia es la forma
particular del ácido lactobiónico usado. Como prueba de control, se
prepara otra mezcla de queso según la formulación descrita en la
Tabla 4 y el procedimiento descrito a continuación, con la excepción
de que se omite el ácido lactobiónico.
Las mezclas de queso que representan esta
invención comprenden los siguientes ingredientes: concentrado de
proteina de lactosuero (WPC34, Wisconsin Whey International, Juda,
Wisconsin) que contiene el 34 por ciento de proteina de lactosuero,
concentrado de proteina de leche (NZ MPC-70, New
Zealand Milk Products, Wellington, New Zealand, lactosuero seco
(que contiene 71,78 por ciento de lactosa; Kafren, Kraft Foods,
Glenview III), agua, queso finamente dividido, grasa de leche seca
(AMF), los colorantes APO y achiote, ácido sórbico, agentes
emulsionantes (p.e., fosfato monosódico y fosfato disódico), sal
(NaCl), condensado, y ácido lactobiónico. El condensado es el agua
añadida a la masa de queso durante la cocción mediante la
condensación del vapor usado en el procedimiento de inyección
directa de vapor usado en el procedimiento de fabricación del queso.
La cantidad del condensado depende del tiempo, de la temperatura de
cocción, y de la temperatura inicial de la mezcla del queso. Esta
cantidad se determina y se usa para ajustar el agua en la
formulación. La prueba de control tiene la misma composición con la
excepción de que no contiene ácido lactobiónico (todos los otros
ingredientes se incluyen usando las mismas proporciones).
El procedimiento para la fabricación del queso
es tal como sigue. Se añaden queso, AMF, sal emulsionante, ácido
sórbico, fosfato mono y disódico, APO y achiote a un balón mezclador
Hobart y se mezcla durante aproximadamente 2 minutos. Se prepara
una mezcla húmeda con el resto de los ingredientes en la solución
del ácido lactobiónico (descrito a continuación) y se adiciona al
mezclador. El proceso se continúa hasta que todos los componentes
se encuentren bien mezclados. Para la prueba control, se prepara una
mezcla húmeda con el resto de los ingredientes en el agua sin el
ácido lactobiónico, y esta mezcla húmeda se añade al balón
mezclador.
La mezcla se transfiere a un calentador donde se
calienta mediante inyección directa de vapor. La mezcla se calienta
hasta 184ºF (84,4ºC) a una velocidad de calentamiento de 1ºF/min
(0,6ºC/min). La temperatura se mantiene a 184ºF (84,4ºC) y se
continúa la mezcla durante aproximadamente 2 minutos. El producto se
vierte en copas de 8 onzas (236,59 ml), se enfría y se almacena
refrigerado hasta su posterior uso:
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Las muestras adicionales de queso elaborado de
cada una de las tres formulaciones básicas descritas anteriormente
se preparan ajustando la velocidad de adición del ácido lactobiónico
de manera que su nivel varía desde el 1 al 6 por ciento, en
incrementos aproximados del 1 por ciento a través de este rango. Se
ha encontrado que un nivel del 4 por ciento de ácido lactobiónico
es óptimo en los productos de queso elaborado ensayados.
La apariencia, aroma, textura y gusto en boca se
han evaluado organolépticamente de manera cualitativa para cada una
de las muestras por parte de cinco evaluadores usando una escala de
valoración de cuatro puntos: no aceptable, igual al producto de
referencia, marginalmente mejor que el producto de referencia y
significativamente mejor que el producto de referencia.
Según los resultados de esta evaluación, el
queso elaborado que contiene el ácido lactobiónico neutralizado se
ha encontrado que tiene una apariencia similar a la del producto
control. La textura y el gusto en boca de este producto de queso
también se ha encontrado que están a la par con el control. El uso
de la forma libre del ácido lactobiónico no contribuye a ningún
aroma extrano y algunos evaluadores comentan que potencia las notas
del tipo queso/lácteas en el producto.
Los productos de queso elaborado que contiene el
ácido lactobiónico no neutralizado y lactobionato cálcico se ha
encontrado que tienen un aroma de queso aceptable. La apariencia,
textura y gusto en boca de estas muestras declinan a mayores
niveles de adición (mayor de aproximadamente 4 por ciento).
Ejemplos 7 y
8
Estos ejemplos también ilustran la inclusión del
ácido lactobiónico en los quesos elaborados. Todos los ingredientes
de la formulación del queso elaborado deseado se mezclan y se
emulsionan previamente durante 3 minutos usando un Thermomix TM21
(Vorwek) a una velocidad regulada de 6 y a temperatura ambiente. En
el Ejemplo 7, la mezcla resultante se calienta en un aparato Roversi
a 60ºC mediante calentamiento indirecto seguido de calentamiento
con vapor directo durante 80 segundos. En el Ejemplo 8, la mezclase
calienta en el aparato Roversi a 50ºC mediante calentamiento
indirecto seguido de calentamiento con vapor directo durante 105
segundos. En ambos ejemplos, la mezcla se enfría a 80ºC, se mezcla
con el 2 por ciento de queso pre-cocido
("retrabajado"; producto comercial cremoso) y se ajusta
posteriormente la nata en un
Brabender-Farinograph-Resistograph,
a una velocidad regulada de 2, a 80ºC hasta que se alcanza la meseta
de la viscosidad (aproximadamente 1 hr en ambos ejemplos). El
producto se introduce en contenedores, se deja enfriar a temperatura
ambiente, después se enfría y se almacena a 4ºC por lo menos
durante 2 semanas.
El Brebender Farinograph usado en los Ejemplos 7
y 8 registra el impulso rotativo (100 unidades Farino = 1 Nm) que
está relacionado con la viscosidad del queso caliente. Este
dispositivo se usa para la experimentación a pequeña escala ya que
imita el tanque de ajuste de la nata que se usa en una planta y lo
combina con un dispositivo de registro de viscosidad. Dicho
dispositivo no es, por descontado, obligatorio en la planta. Los
ensayos se llevan a cabo para asegurar que las curvas de ajuste de
la nata obtenidas en ambos dispositivos, el Brabender Farinograph y
el de medida de la viscosidad usados en la planta piloto son
comparables (es decir, representativo). El Farinograph se describe
con más detalle en "The Farinograph Handbook", 3ª ed.,
B.L.D'Appolonia and W.H. Kunerth, eds, Asociación Americana de
Químicos del Grano, St. Paul, U.S.A., 1984.
En el Ejemplo 7 se preparan las composiciones
del queso elaborado de las siguientes formulaciones finales:
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\vskip1.000000\baselineskip
Todos los parámetros del procedimiento son
idénticos en ambas formulaciones. La incorporación del 2 por ciento
de ácido lactobiónico permite una reducción de sólidos del 1,1 por
ciento y al mismo tiempo una reducción de la grasa del 2,8 por
ciento.
Los ingredientes detallados de las muestras del
Ejemplo 7 son los siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Ambas formulaciones presentan, o se ajustan
finalmente a, un pH entre 5,6 y 5,9, más preferiblemente entre 5,6
y 5,8.
\newpage
En el Ejemplo 8, se preparan las composiciones
de queso elaborado de las siguientes formulaciones finales:
Todos los parámetros del procedimiento son
idénticos en ambas formulaciones. La incorporación del 3 por ciento
de ácido lactobiónico permite una reducción de sólidos del 0,6 por
ciento y al mismo tiempo una reducción de la grasa del 3,3 por
ciento.
Los ingredientes detallados de las muestras del
Ejemplo 8 son los siguientes:
Ambas formulaciones presentan, o se ajustan
finalmente a, un pH entre 5,6 y 5,9, más preferiblemente entre 5,6
y 5,8.
Las curvas de ajuste de la nata (es decir, los
cambios en la viscosidad del queso caliente) para las muestras del
Ejemplo 7 se muestran en la Figura 8 y para las muestras del Ejemplo
8 en la Figura 9. Las curvas de ajuste de la nata de ambas muestras
de la invención son muy similares a las de las muestras de
referencia (técnica anterior) que representan la viscosidad del
queso caliente deseada. Mediante una valoración sensorial informal
no se han podido identificar diferencias en las propiedades
sensoriales (p.e., brillo en superficie, pegajosidad a la lámina,
ajuste de la nata, grado de salación y acidez) entre las muestras de
la invención y las de control.
Este ejemplo ilustra la preparación de leche con
lactosa reducida usando lactosa oxidasa para convertir la lactosa
en ácido lactobiónico. La leche entera se pasteuriza a 161ºF
(71,7ºC) durante 15 segundos y a continuación se enfría a 113ºF
(45,0ºC). La lactosa oxidasa se añade a un nivel de aproximadamente
4 unidades/ml de leche. La mezcla de reacción se agita
cuidadosamente para dispersar la enzima. La mezcla resultante se
incuba a continuación a 113ºF (45,0ºC) durante toda la noche para
permitir que tenga lugar la reacción enzimática. Una muestra de
control se expone a las mismas condiciones con la excepción de que
no se añade enzima. Las muestras se analizan para su contenido en
lactosa y ácido lactobiónico:
Este ejemplo ilustra la biogeneración de ácido
lactobiónico en nata ácida usando lactosa oxidasa. Las
formulaciones de la nata ácida de control y de la invención son las
siguientes:
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\vskip1.000000\baselineskip
Una mezcla de leche desnatada, nata y agua se
calienta a 72ºF (22,2ºC) seguido de adición del cultivo (p.e.,
Lactococcus lactis subsp., diacetilactis y
Leuconosfoc) y cuajo para la muestra de control o adición de
cultivo (p.e., Lactococcus lactis subsp., diacetilactis y
Leuconosfoc), cuajo y lactosa oxidasa para la muestra de la
invención. Las muestras se incuban a 72ºF (22,2ºC) durante toda la
noche para obtener la nata ácida. Usando el tratamiento enzimático,
la cantidad de lactosa se reduce desde aproximadamente 2,5 por
ciento en la muestra control hasta aproximadamente 1,7 por ciento en
la muestra de la invención.
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Estos ejemplos ilustran la biogeneración de
ácido lactobiónico en yogur usando lactosa oxidasa para generar
acidez y reducir los niveles de lactosa. Leche standarizada hasta un
contenido en grasa de leche del 2% se calienta a 187ºF (86,1ºC) y
se mantiene a esta temperatura durante 20 minutos. Después de la
homogenización a 150ºF (65,6ºC), la mezcla se enfría a 115ºF
(46,1ºC). Se añade el cultivo (muestra de control) o el cultivo y
la lactosa oxidasa (muestra de la invención) y la mezcla se incuba a
113ºF (45,0ºC) durante 4 horas hasta un pH de 4,6. Se adiciona
lactosa oxidasa hasta un nivel de aproximadamente 4 unidades/ml de
leche. El cultivo es una mezcla de Lactobacilus bulgaricus y
Streptococcus thermophilus. El yogur de control contiene
aproximadamente 3,4 por ciento de lactosa en comparación con
aproximadamente 0,1-4 por ciento en el yogur
tratado con la enzima.
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Este ejemplo ilustra el uso de ácido
lactobiónico (ya sea añadido directamente o generado in
situ) para modificar las proteínas del lactosuero. Las proteínas
del lactosuero modificadas usando ácido lactobiónico son más
funcionales como ingredientes para el queso elaborado en comparación
con las proteínas del lactosuero modificadas usando los ácidos
tradicionales. Dichas proteínas de lactosuero modificado se pueden
usar como un ingrediente en los quesos y otros productos
lácteos.
Muestra
A
WPC-35 (30,5 libras (13,83 kg);
concentrado de proteina de lactosuero que contiene 35 por ciento de
proteina) se mezcla con 51,2 libras (23,22 kg) de agua y se
acidifica hasta un pH de 3,78 usando 3,7 lb (1,68 kg) de ácido
lactobiónico. La mezcla resultante se calienta a 80ºC, se mantiene
en estas condiciones durante 180 minutos y se seca por rociado para
dar lugar a un polvo que contiene 26 por ciento de proteina. El WPC
modificado se incorpora a la fórmula del queso elaborado al 16 por
ciento en peso. El queso elaborado resultante tiene un valor de
firmeza del penetrómetro de 8,6 mm en comparación con los 11,9 mm
del queso elaborado que incorpora el mismo nivel de proteina de
lactosuero modificada usando ácido láctico, y 15,4 mm del queso
elaborado que usa WPC-35 sin modificar.
Muestra
B
El WPC-35 se reconstituye en
agua hasta una concentración de sólidos total del 33 por ciento y
una concentración final de lactosa del 15 por ciento. Esta solución
se pasteuriza a 70,4ºC durante 15 minutos y se enfría a 55ºC. Se
añade lactosa oxidasa a razón de 2 unidades/ml. Se incuban tres
litros de la mezcla de reacción en un recipiente de un bioreactor
de 5 litros (New Brunswick) a 55ºC. El pH se mantiene constante a
7,0 y se proporciona aireación con suministro constante de aire
filtrado y agitación a 75 rpm. Se deja proceder la bioconversión
durante 48 horas dando lugar a la formación de la sal sódica del
ácido lactobiónico. El pH de la solución resultante se ajusta a
3,35 con ácido láctico. A continuación se calienta a 176ºF (80,0ºC)
durante 180 minutos. La suspensión tratada en caliente se
liofiliza.
liofiliza.
El WPC modificado y liofilizado se incorpora a
la fórmula de un queso elaborado al 16 por ciento. El queso
elaborado resultante tiene un valor de firmeza del penetrómetro de
8,2 mm en comparación con los 12,6 mm del queso elaborado que
incorpora el mismo nivel de proteina de lactosuero modificada usando
ácido láctico, y 16,5 mm del queso elaborado que usa
WPC-35 sin modificar.
Muestra
C
El WPC-35 se reconstituye en
agua hasta una concentración total de sólidos del 33 por ciento y
una concentración final de lactosa del 15 por ciento. Esta solución
se pasteuriza a 70,4ºC durante 15 minutos y se enfría a 55ºC. Se
añade lactosa oxidasa a razón de 2 unidades/ml. Se incuban tres
litros de la mezcla de reacción en un recipiente de bioreactor de 5
litros (New Brunswick) a 55ºC. El pH se mantiene constante a 7,0
usando un estabilizador del pH y se proporciona aireación con
suministro constante de aire filtrado y agitación a 75 rpm. Se deja
proceder la bioconversión durante 48 horas dando lugar a la
formación de la sal sódica del ácido lactobiónico. El pH de la
solución resultante se ajusta a 3,35 con ácido láctico. A
continuación se calienta a 176ºF (80,0ºC) durante 180 minutos. La
dispersión tratada en caliente se enfría a 40ºF (4,4ºC) y se
almacena para su uso como un ingrediente líquido.
El WPC líquido modificado se incorpora a la
fórmula de un queso elaborado en una cantidad que proporciona el
12% de proteina de lactosuero en peso. El queso elaborado resultante
tiene un valor de firmeza del penetrómetro de 3,9 mm en comparación
con los 14,9 mm del queso elaborado que incorpora el mismo nivel de
proteina de lactosuero modificada usando ácido láctico, y 17,5 mm
del queso elaborado que usa WPC-35 sin
modificar.
Este ejemplo ilustra el uso de ácido
lactobiónico para incrementar los sólidos derivados de la lactosa
en el queso elaborado. Debido a la tendencia de la lactosa a formar
cristales indeseables, los contenidos en lactosa se limitan en
general a valores entre 6 y 9 por ciento en los productos de queso
elaborado, dependiendo de la formulación específica. El uso de
ácido lactobiónico añadido a la lactosa presente normalmente,
permite el uso de más sólidos derivados de la lactosa en los
productos de queso elaborado.
Se combina 0,7 lb (0,32 kg) de ácido
lactobiónico con 2,9 lb (1,32 kg) de MPC-70, 0,5 lb
(0,23 kg) de WPC-35, 4,7 lb (2,13 kg) de lactosuero
seco dulce y 11 lb (4,99 kg) de agua. Esta mezcla se añade a una
mezcla fundida de 40 lb (18,14 kg) de queso cheddar, 2 lb (0,91 kg)
de grasa de leche anhidra y 1,7 lb (0,77 kg) de sales
emulsionantes. El queso elaborado resultante se empaqueta en
lonchas. Las lonchas de queso elaborado que contienen 1 por ciento
de ácido lactobiónico no son diferentes de las lonchas de queso
elaborado del control que no contienen ácido lactobiónico, pero que
tienen la ventaja de reemplazar aproximadamente el 1 por ciento de
los sólidos de proteina y grasa con ácido lactobiónico.
\vskip1.000000\baselineskip
Estos ejemplos ilustran el uso de ácido
lactobiónico para reemplazar la grasa de leche en el queso
elaborado. El ácido lactobiónico puede reemplazar hasta el 25 por
ciento de la grasa de la leche en el queso elaborado con un ligero
aumento en la firmeza del producto y una ligera restricción en la
substancia derretida.
Las siguientes formulaciones se usan para
preparar diversos productos de queso elaborado.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
La substitución de la grasa de la leche por
ácido lactobiónico aumenta ligeramente la firmeza y reduce la
restricción en la substancia derretida en una pequeña cantidad.
Aunque se ha ilustrado en este documento el uso
de ácido lactobiónico en la fabricación de varios tipos de quesos y
de productos lácteos, se apreciará que la presente invención también
contempla el uso del ácido lactobiónico como un acidulante
alimentario general, como un agente emulsionante, como un
fortificante o quelante del calcio, como antioxidante y como agente
de volumen para otros tipos de alimentos además de los productos
lácteos.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante está indicada solamente para la conveniencia del lector.
No forma parte del documento de Patente Europea. Aunque se ha
tenido mucho cuidado en la recopilación de las referencias, no se
pueden excluir errores u omisiones y la EPO rehusa cualquier
responsabilidad en este respecto.
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Claims (38)
1. Procedimiento de fabricación de un producto
lácteo que contiene ácido lactobiónico, y que comprende las etapas
de:
- -
- preparación de una mezcla líquida que comprende un componente lácteo, lactosa y ácido lactobiónico o una sal aceptable desde el punto de vista alimentario o una forma neutralizada del mismo, y
- -
- tratamiento de la mezcla líquida para obtener un producto lácteo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el componente lácteo se selecciona entre leche de consumo,
leche concentrada, permeado de UF, concentrado de proteínas de
lactosuero, nata, nata dulce, sólidos de leche, flujos de
subproductos lácteos y mezclas de los mismos.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el ácido lactobiónico se añade a la mezcla líquida en forma
de una solución de sal de lactobionato disuelto en agua y
neutralizado a pH 7 por adición de una substancia alcalina.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el ácido lactobiónico se genera por oxidación catalítica de
por lo menos una parte de la lactosa a ácido lactobiónico utilizando
una oxidasa.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que la oxidasa es la lactosa oxidasa.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5, en el que la oxidasa es la lactosa oxidasa en
combinación con un cofactor que comprende FAD.
7. Procedimiento según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5, en el que la oxidasa es una mezcla de lactosa
oxidasa y glucosa oxidasa.
8. Procedimiento según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5, en el que la oxidasa es una mezcla de lactosa
oxidasa y hexosa oxidasa.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 8, en el que el producto lácteo comprende
queso.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que la etapa de tratamiento de la mezcla líquida para obtener el
producto lácteo comprende la coagulación de la mezcla de queso para
dar lugar al producto de queso.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico está presente en una cantidad desde
0,1 hasta 10 por ciento de la mezcla líquida, preferiblemente del 2
al 6 por ciento de la mezcla líquida, y más preferiblemente del 3
al 5 por ciento de la mezcla líquida.
12. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico está presente en una cantidad efectiva
para inducir la coagulación de la mezcla líquida.
13. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico está presente en una cantidad efectiva
para reducir el pH de la mezcla líquida hasta el punto isoeléctrico
de la caseina presente en la misma.
14. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico está presente en una cantidad efectiva
para reducir el pH de la mezcla líquida.
15. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico es una sal alcalina o una sal de un
metal alcalino térreo del ácido lactobiónico.
16. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico es una sal de sodio, de potasio o de
calcio del ácido lactobiónico.
17. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el ácido lactobiónico es un ácido libre.
18. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que la mezcla líquida comprende además un coagulante
enzimático.
19. Procedimiento según la reivindicación 10,
que comprende además las etapas de formación de un grumo y de un
lactosuero a partir de la mezcla coagulada, y la separación del
grumo y el lactosuero para obtener el producto de queso.
20. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que la mezcla líquida comprende además un cultivo iniciador.
\newpage
21. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que la mezcla líquida comprende además bacterias de ácido
láctico en una cantidad efectiva para realizar el cultivo de la
mezcla líquida.
22. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el producto de queso es un queso cremoso.
23. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el que el producto de queso es un queso cheddar.
24. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el producto lácteo comprende yogur
25. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el producto lácteo comprende nata ácida.
26. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el producto lácteo comprende queso de granja.
27. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el producto lácteo comprende mantequilla de leche.
28. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el producto lácteo comprende leche.
29. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el producto lácteo comprende un producto que contiene
lactosuero.
30. Procedimiento de fabricación de un producto
de queso elaborado que contiene ácido lactobiónico, y que comprende
las etapas de:
- -
- preparación de una mezcla para queso que comprende lactosa, queso sólido finamente dividido y ácido lactobiónico o una sal aceptable desde el punto de vista alimentario o una forma neutralizada del mismo;
- -
- calentamiento de la mezcla de queso a una temperatura y durante un tiempo con el fin de obtener una mezcla de queso fundido;
- -
- calentamiento de la mezcla de queso a una temperatura entre 170ºF (76,7ºC) y 200ºF (93,3ºC) durante aproximadamente entre uno y diez minutos para proporcionar el producto de queso elaborado; y
- -
- empaquetamiento del producto de queso elaborado.
31. Procedimiento de fabricación de un queso
elaborado, dicho procedimiento comprende las etapas de:
- (a)
- mezcla de los ingredientes de la formulación del queso elaborado con ácido lactobiónico y/o una sal del mismo para formar una mezcla;
- (b)
- tratamiento térmico de la mezcla;
- (c)
- enfriamiento de la mezcla tratada térmicamente; y
- (d)
- ajuste de la nata en la mezcla enfriada hasta el nivel de viscosidad deseado.
32. Procedimiento según la reivindicación 31, en
el que la mezcla de la etapa (b) se calienta a una temperatura de
105 a 150ºC durante un tiempo de 2 segundos a 20 minutos y en el que
la mezcla tratada térmicamente de la etapa (c) se enfría a una
temperatura de 70 a 95ºC.
33. Procedimiento según la reivindicación 32, en
el que el nivel de viscosidad deseado que se ha obtenido en la
etapa (d) es un nivel de viscosidad independiente del tiempo.
34. Producto de queso que comprende queso y
ácido láctobiónico o una sal aceptable desde el punto de vista
alimentario o una forma neutralizada del mismo, en el que el ácido
láctobiónico o una sal aceptable desde el punto de vista
alimentario o una forma neutralizada del mismo se encuentra presente
en una cantidad de 0,1 a 10 por ciento del producto de queso.
35. Producto de queso según la reivindicación
34, en el que el producto de queso es un producto de queso
elaborado.
36. Queso elaborado que comprende de 0,1 a 10
por ciento de ácido láctobiónico y/o una sal del mismo, en el que
el queso elaborado posee un contenido en materia seca del 25 al 60
por ciento y un contenido en materia grasa del 5 al 40 por
ciento.
37. Queso elaborado según la reivindicación 36,
en el que la cantidad de ácido láctobiónico y/o de una sal del
mismo es de 0,5 a 7 por ciento.
38. Queso elaborado según la reivindicación 37,
en el que la cantidad de ácido láctobiónico y/o de una sal del
mismo es de 1 a 5 por ciento.
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