Resumen

En estos tiempos, debido al crecimiento de la población, hay escasez de alimentos de origen animal que proporcionan alta cantidad de proteínas. Pues bien diferentes estudios desmitifican la carne como nuestra mejor fuente proteica y cada vez más, las proteínas alternativas, encuentran su sitio de honor en toda alimentación equilibrada gracias a sus numerables ventajas frente a la carne. Uno de los sub-productos para obtener proteínas alternativas es el suero de leche. Diversas literaturas han demostrado el alto valor nutricional de las proteínas presentes en el suero, las cuales representan un 17% del total de la proteína de la leche y poseen mayor cantidad de estos aminoácidos, por lo que su valor biológico de 1.0 es igual a la proteína del huevo. Además se ha demostrado que el suero del queso es un efluente de difícil manejo y un poderoso contaminante de las aguas por su alto DBOs (Demanda Bioquímica de Oxígeno). Las proteínas de origen vegetal tienen un aporte en colesterol nulo y muy bajo en grasas saturadas. Nos aportan sustancias tan buenas para nuestro organismo como fibra, antioxidantes y fitoquímicos. Dentro del presente trabajo elaboramos una bebida a base de suero como complemento alimenticio utilizando las proteínas alternativas (Suero de queso y alga-espirulina), obtuvimos una bebida con jugo y suero nutritivo, reducido en calorías, sin, edulcorantes de alta intensidad, no carbonatado. Se logró desarrollar la fórmula y el proceso de elaboración para la bebida nutritiva. La bebida cumple con los estándares de una bebida nutritiva (reducida en calorías, con proteínas y sin edulcorantes de alta intensidad) y de bajo costo.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Desde siempre hemos considerado la carne como nuestra única fuente de proteínas. Pues bien, diferentes estudios desmitifican la carne como nuestra mejor fuente proteica y cada vez más, las proteínas verdes, también conocidas como proteínas vegetales, encuentran su sitio de honor en toda alimentación equilibrada gracias a sus numerables ventajas frente a las animales.

Las proteínas de origen vegetal tienen un aporte en colesterol nulo y muy bajo en grasas saturadas. Nos aportan sustancias tan buenas para nuestro organismo como fibra, antioxidantes y fitoquímicos. fuentes importantes de las proteínas verdes son: las algas marinas (espirulina o chlorella), las legumbres (chícharos, altramuces, lentejas, ejotes, garbanzos, soya), los cereales (quinoa, avena, espelta), los fermentados (tofu, tempeh), los germinados (alfalfa, girasol, rabanito), las semillas (lino y cáñamo) y los frutos secos en general.

Otro de los sub-productos para obtener proteínas alternativas es el suero de leche, durante la manufactura de quesos se obtiene una fracción líquida denominada suero cuya cantidad varía según el tipo de queso, generalmente es del 80% al 90%.

A pesar de que la proteína del suero es de mejor calidad que la caseína, plantas de procesamiento de productos lácteos en Centroamérica no cuentan con un procedimiento establecido de utilización y aprovechamiento por lo que alrededor del 25% del suero producido es evacuado como agua residual y el 75% es para consumo animal (cerdos), desperdiciando así, el valor nutricional de su proteína

Diversas literaturas han demostrado el alto valor nutricional de las proteínas presentes en el suero, las cuales representan un 17% del total de la proteína de la leche y poseen mayor cantidad de estos aminoácidos, por lo que su valor biológico de 1.0 es igual a la proteína del huevo.

Antecedentes

 ¿Qué son los complementos alimenticios? Los complementos alimenticios son productos de alimentos consistentes en fuentes concentradas de nutrientes que se presentan con la finalidad de complementar la ingesta de tales nutrientes en la dieta normal, ya que aunque en circunstancias normales, una dieta adecuada y equilibrada proporciona todos los nutrientes necesarios para el normal desarrollo y mantenimiento de un organismo sano, las investigaciones realizadas demuestran que esta situación ideal no se da en la práctica para todos los nutrientes, ni para todos los grupos de población. Los complementos alimenticios se deben tomar a las dosis diarias recomendadas en el etiquetado del producto, que no deben ser excedidas. Los complementos alimenticios no pueden sustituir una dieta equilibrada. Una dieta variada y rica en frutas y verduras puede aportar todos los nutrientes (vitaminas y minerales) que se necesita.

Proteínas verdes

Las proteínas de origen animal son de una gran calidad pero éstas a su vez con llevan, entre otros, un alto aporte en grasas saturadas y colesterol. En cambio, las proteínas de origen vegetal  tienen un aporte en colesterol nulo y muy bajo en grasas saturadas. Pero lo mejor de todo es que en su lugar nos aportan sustancias tan buenas para nuestro organismo como fibra, antioxidantes y  fotoquímicos.

Podemos resumir las principales ventajas de las proteínas vegetales con la siguiente lista:

• Son menos acidificantes de nuestra sangre ya que contienen minerales.
• Contienen menos purinas y se eliminan mejor.
• Contienen menos grasas y son insaturadas (beneficiosas para la salud).
• No contienen colesterol.
• Tienen fibra.
• Sobrecargan menos el hígado y los riñones.
• Son ligeras, fáciles de digerir y de asimilar
• Ideales para dietas bajas en calorías
• Son más económicas.

La proteína vegetal aislada tiene un índice glucémico muy bajo, con lo que se evita el pico de hambre que se ocasiona después de algunas comidas ricas en hidratos de carbono, por otra parte tiene un efecto saciante muy útil en tratamientos para la pérdida de peso. Con las proteínas vegetales se disminuye la formación de gases y la hinchazón que se asocia a los suplementos proteicos de huevo. Cabe recordar que un consumo en exceso de proteínas animales puede aportar sustancias no deseadas al organismo como hormonas o toxinas.

Los alimentos de origen vegetal se consideran de menor calidad proteica por tener un perfil menor de aminoácidos frente a la proteína patrón, el huevo. Pero si combinamos correctamente ciertos cereales con ciertas legumbres, obtenemos una proteína de alta calidad. Por ejemplo, lentejas con arroz, garbanzos con patata o trigo o soja con mijo.

Pero, ¿dónde las encontramos? Fuentes importantes de proteínas vegetales son; las algas marinas (espirulina o chlorella), las legumbres (guisantes, altramuces, lentejas, judías, garbanzos, soja), los cereales (quinoa, avena, espelta), los fermentados (tofu, tempeh) los germinados (alfalfa, girasol, rabanito), las semillas (lino y cáñamo) y los frutos secos en general.

Suero de queso

El frente nacional de productores y consumidores de leche comentó que en nuestro país, al igual que en el resto del mundo, todavía no se aprovecha convenientemente el denominado suero del queso, que es el residuo líquido que queda luego de coagular la leche con enzimas específicas. El suero del queso contiene proteínas muy valiosas para la industria alimentaria y farmacéutica. Puesto que la producción de quesos a nivel mundial origina cantidad tal de suero que equivale a 660.000 toneladas anuales de estas proteínas, es importante estudiar cómo separarlas, purificarlas y utilizarlas.

El residuo líquido que queda después de la fabricación del queso contiene proteínas de alto valor nutritivo. Su adecuado aprovechamiento puede dar lugar a productos útiles de gran valor agregado.Luego de obtenerse el sólido que llamamos queso a partir de la coagulación de la leche, queda un residuo líquido, el denominado suero del queso (véase el recuadro “Leche, queso y ricotta”). Es este un efluente industrial rico en proteínas –contiene 6g de ellas por cada litro- que en la Argentina, como sucede en el resto del mundo, todavía no se aprovecha en forma eficiente. Este hecho, que en nuestro léxico biotecnológico denominamos la valorización del suero del queso, es un problema que ocupa a muchos investigadores.

Pero comencemos por el principio, o sea por la materia prima, la leche. Si observamos la Tabla 1 nos enteramos de que la leche contiene diversas proteínas, de las cuales las caseínas son las más abundantes, ya que representan el 80% de las proteínas totales. Las caseínas de la leche tienen pesos moleculares que oscilan entre 25.000 y 40.000; las más importantes son la a, la b y la k , que representan, respectivamente, el 50, 30 y 15% del total de las caseínas. En la leche, estas proteínas se asocian entre si para formar pequeñas partículas denominadas micelas, que se encuentran estabilizadas gracias a la presencia de la caseína k. Cuando se va a fabricar queso, se agregan a la leche enzimas coagulantes, las que catalizan la ruptura de un solo enlace peptídico de la k -caseína: la unión entre el aminoácido fenilalanina en la posición 105 y la metionina en la 106 (véase el recuadro “La estructura de las proteínas”, Ciencia Hoy 29:32-35, 1995). Este clivaje de la k -caseína provoca la desestabilización de las micelas y por lo tanto la precipitación de casi todas las caseínas, las que posteriormente se van a transformar en queso.

Aproximadamente, la cantidad de suero residual es 5 a 10 veces mayor que la de queso producido. Se calcula que en Europa se producen 75 millones de toneladas anuales de suero de queso, 27 en América del norte y 8 en otras áreas del mundo, lo que resulta en un total de 110 millones de toneladas. Como ya dijimos que la concentración de proteínas en el suero del queso es de 6g/l, esto equivale a 660.000 toneladas anuales de proteínas, lo cual justifica el interés que despiertan. No existen referencias sobre la cantidad de suero que se produce en nuestro país, pero este valor debe ser elevado, ya que somos importantes productores de queso.

Pero examinemos ahora la calidad de estas proteínas, la cual está relacionada con dos de sus propiedades, las funcionales y las nutricionales. Las propiedades funcionales son las que confieren a los alimentos características distintivas de apariencia, textura, sabor, etc., mientras que las nutricionales son las que están determinadas por la composición en aminoácidos de las proteínas.

Las proteínas del suero del queso tienen excelentes propiedades funcionales y un valor nutritivo muy alto debido a su excepcional contenido en lisina, triptófano y aminoácidos azufrados. A pesar de estas cualidades, durante muchos años las proteínas del suero no se usaron para consumo humano, sino que sirvieron de alimento para porcinos, fueron eliminadas por las cloacas y los ríos, o se dispersaron sobre los campos por lo que así provocaron una importante contaminación del medio ambiente. Se ha calculado que el efecto contaminante de 1.000 litros de suero del queso es equivalente al que producirían 600 personas.

En nuestro país se utiliza el suero del queso para preparar ricotta, precipitando las proteínas por calentamiento en medio ácido (véase el recuadro “Leche, queso y ricotta”). En este procedimiento se aprovechan solamente las propiedades nutricionales de las proteínas, ya que el procedimiento las desnaturaliza, es decir que las proteínas se despliegan, pierden su estructura y por lo tanto también sus propiedades funcionales.

A comienzos de la década del setenta comenzó a desarrollarse la tecnología de ultrafiltración por membrana, que permite retener las proteínas de una solución en una membrana que posee poros muy pequeños. Así, tanto en Europa como en los EE.UU. los investigadores pudieron analizar la factibilidad de preparar productos derivados de las proteínas del suero del queso, respondiendo a las necesidades de las industrias farmacéutica y de la alimentación. Por la simple filtración del suero quedan retenidos por la membrana, los WPC (por whey protein concentrates), que pueden contener desde un 15 hasta un 85% de proteínas. Recordemos que el proceso de ultrafiltración no desnaturaliza las proteínas del suero, por lo que en los WPC sus propiedades funcionales permanecen intactas.

Pero comenzaron las dificultades. Las membranas se taponaban debido a las partículas que quedan suspendidas en el suero y a las fosfolipoproteínas -proteínas unidas a lípidos y fósforo- que quedaban retenidas. Esto producía, por un lado, una disminución en el flujo de filtración y, por el otro, la pérdida en la capacidad de formar espuma de los WPC, ya que las fosfolipoproteínas inhiben esta propiedad.

En 1985 el grupo francés dirigido por J. L. Maubois desarrolló un proceso que permite precipitar y separar las fosfolipoproteínas, lo cual deja un suero claro que no tapona los filtros. Esto se logra simplemente agregando calcio al suero hasta una concentración de 1,2g/kg, ajustando el pH a 7,3 y variando rápidamente la temperatura de 2 a 500C. Nuestro grupo de trabajo desarrolló un método alternativo para la clarificación del suero, que se basa en la precipitación de las fosfolipoproteínas mediante el uso de polímeros cargados (Figura 1) .

Es decir que el primer paso del procesamiento del suero del queso es su clarificación por eliminación de las fosfolipoproteínas. Estas no se desechan, ya que son útiles por sus propiedades funcionales; por ejemplo, puesto que retienen agua, se utilizan en la preparación de hamburguesas, ya que no permiten que estas se sequen. El paso siguiente consiste en proceder a la ultrafiltración, pero ahora sin temor a que se tapen las membranas; las proteínas quedan retenidas y pasan los componentes de bajo peso molecular, de manera que se obtiene un líquido filtrado -denominado permeato- rico en sales y en el azúcar lactosa, y un líquido que no pasa a través de la membrana de ultrafiltración -lo llamaremos retentato- que es el WPC del que ya hablamos (Figura 1).

Gracias a sus propiedades funcionales -viscosidad y capacidad de formar espuma- los WPC se utilizan en la industria alimentaria como sustitutos de la clara de huevo; se emplean, por ejemplo, en la elaboración de merengues y mousse. Debido a sus propiedades nutricionales, también sirven como suplemento proteico, ya que contienen una proporción importante de aminoácidos esenciales, es decir, aquellos aminoácidos que no son producidos por el organismo y por lo tanto deben ser aportados por la dieta. Las proteínas presentes en los WPC son mejores que las del propio queso, las de soja y muchas otras; se las puede usar en galletitas, fideos, salsas, bebidas, etc.

Para determinar si los aminoácidos de las proteínas son aprovechables por el organismo, se usan pruebas de alimentación en ratas; el valor nutricional de una proteína se puede expresar como relación de eficiencia proteica, que es la ganancia de peso por gramo de proteína absorbida por el organismo. En el caso de la caseína este valor es de 2,5; para las proteínas de la leche se obtiene una relación de eficiencia de 3,1; y para las proteínas del suero del queso, 3,5. Utilizando valores como los anteriores se puede entonces extrapolar que para cubrir los requerimientos promedio diarios de aminoácidos, un individuo de 70kg debería consumir 28,4g de proteínas de leche pero solamente 14,5g de proteínas del suero del queso.

Pero la historia no termina aquí, ya que desde hace unos pocos años, se puede seguir adelante en la valorización del suero del queso, utilizando distintos caminos. El primero, y al mismo tiempo el más simple, es separar y purificar las dos proteínas que están en mayor proporción en el suero, la a -lactalbúmina y la b -lacto globulina, que representan el 17 y el 42% del total de las proteínas del suero, respectivamente (Tabla 1).

El  Frente Nacional de Productores y Consumidores de leche buscan que se apoye la adquisición y comercialización  de los pequeños productores de México.

El Senado de la República exhortó a la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación  (SAGARPA) a establecer medidas de apoyo para resolver la problemática que enfrentan los productores de leche del sector social.

La productividad, rentabilidad y competitividad por ser la leche un producto básico y estratégico en la alimentación de los mexicanos.

México cada día produce leche menos redituable:

Con las heladas se ha encarecido la pastura para el ganado y el bajo precio que pagan los intermediarios por litro de producto los deja prácticamente sin ganancias.

Hay crisis en el sector lechero, los productores están sacrificando su ganado poco a poco.

Consideró que las autoridades en materia de economía deben apoyar a los productores nacionales, en lugar de favorecer las importaciones, cuando existe la capacidad suficiente para abastecer el mercado nacional sin depender del extranjero.

En la primera mitad del 2014, el consumo de leche en México disminuyó alrededor de 3%, debido a las condiciones de la economía nacional, que han afectado en el gasto de las familias, advirtió Jorge Montero, managing director de Tetra Pak México.

El consumo de leche es de 54 litros per cápita.

Por lo que es  mayormente importante aprovechar el suero de queso, y aprovechar el consumo de las proteínas que este contiene.

Objetivo

Elaborar una bebida nutritiva utilizando proteínas alternativas.

 Específicos

• Elaborar un diagrama de flujo de proceso de la bebida nutritiva.
• Analizar físicamente el producto obtenido
• Realizar un análisis de costos de la materia prima y del producto elaborado.

Justificación

En estos tiempos, debido al crecimiento de la población, hay mayor insuficiencia de alimentos, sobre todo, los de origen animal, que proporcionan alta cantidad de proteínas.

Queremos elaborar una bebida a base de suero como complemento alimenticio utilizando las proteínas alternativas

El suero del queso es un efluente de difícil manejo y un poderoso contaminante de las aguas por su alto DBOs (Demanda Bioquímica de Oxígeno). La contaminación de una planta productora de quesos es comparada con la contaminación que produciría una población de 600 personas (Cheryan, 1988).

Las proteínas verdes se encuentran en algas marinas, legumbres, cereales, fermentados, germinados, semillas y frutos secos que contienen mayor valor proteico que algunos alimentos de origen animal.

Hipótesis

Si elaboramos una bebida nutritiva con base de suero y alga espirulina, entonces encontraremos una forma de añadir las proteínas alternativas a una dieta, y contribuiremos a disminuir la contaminación que genera el suero de queso en el ambiente.

Método (materiales y procedimiento)

Galería Método

Resultados

Características de la bebida

Obtuvimos una bebida con jugo y suero nutritivo, reducido en calorías, sin, edulcorantes de alta intensidad, no carbonatada.

Se usaron ingredientes para dar estabilidad a la bebida como el LITESSE ULTRA con dosis de 1.37%  y GRINSTED Pectin AMD-783 con dosis de 1.5%.

Análisis físico de la bebida

La bebida nutritiva tiene una viscosidad similar al agua, con un sabor cítrico, sin ningún olor, atractiva a la vista para su consumo.

 Diagrama de flujo

El diagrama de la formulación para la bebida incluye:

I Formulación del jarabe de pectina

II Formulación de la base de suero

III Formulación de la bebida nutritiva con proteínas alternativas

 Análisis de estabilidad microbiológica.

La bebida está elaborada a partir del ultrafiltrado pasteurizado del suero, que es una materia prima muy segura microbiológicamente mientras no se contamine por un mal manejo.

Galería Método

Galería Resultados

Discusión

Inicialmente la bebida 1 fue elaborada utilizando 0.5gr de alga espirulina y posteriormente, el la bebida 2 utilizando 1.5gr de esta alga, obteniendo una apariencia poco agradable, además de presentar precipitación después de cuatro horas de la elaboración. Se observó que el precipitado arrastraba a la spirulina hacia el fondo afectando la apariencia del producto. Entonces se optó por no utilizar este ingrediente.

Conclusiones

• Se logró desarrollar la fórmula y el proceso de elaboración para la bebida nutritiva.
• La bebida cumple con los estándares de una bebida nutritiva (reducida en calorías, con proteínas y sin edulcorantes de alta intensidad)
• El costo de producir una bebida nutritiva a base de suero es relativamente bajo
• PH
• El uso del alga espirulina causó una apariencia poco agradable y sabor muy concentrado de esta.

Bibliografía

• Geoffrey Campbell-Platt.. (2009). Food Science and Technology. Abril 2016, de Wiley-Blackwell: ISBN, disponible en: http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/pro Sitio web:  http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0632064218.html
• Mariano Graselli, Agustín A. Navarro Del Cañizo, Héctor M. Fernández Lahore, María V. Miranda. (Nov/Dic. 1997). ¿Que hacer con el suero del queso?. Ciencia Hoy, 8, 3.
• Velia Leonor Sánchez Rodríguez. (2014). Tesis- Elaboración de una bebida energizante. Xalapa Veracruz: facultad de ciencias químicas.
• SIAP-SAGARPA. (2013). Sistema de información agropecuaria, Boletín Lechero. 2016, de SAGARPA Sitio web: www.sagarpa.gob.mx
• Meyer M. (1990). Manuales para educación agropecuaria elaboración de productos lácteos. México: Trillas.
• SSA. (1994). Leche pasteurizada de vaca. Disposiciones y especificaciones sanitarias. NOM-091, -, -. 2016, De SSA Base de datos.
• Nutrición y Salud Antiaging, (11 de octubre 2013), Proteínas Verdes,  http://nutricionysaludantiaging.com/2013/10/proteinas-verdes/
• Algavia. (2016). Whole algae ingredients. 2016, de Algavia Sitio web: www.fxm.com.mxDaniel Martínez Maqueda, Blanca Hernández Ledesma. (2013). Extration/Fractionation Techniques for proteins and peptides and protein digestion. En Techniques for extraction(21-50). Hardcover: Springer.

Summary

Nowadays a due to the increasing of the population, there is shortage of food of animal origin that provide high amount of proteins. Because different studies demystify the meat as our best protein source and increasingly, alternative proteins, find their place of honour in every balanced diet due to its numerous advantages over the meat. One of the by-products for alternative proteins is the milk whey. Various literatures have shown the high nutritional value of the proteins present in the serum, which account for 17% of total milk protein and possess many of these amino acids, so its biological value of 1.0 is equal to egg protein. Also it has been shown that the whey from the cheese is a difficult effluent and a powerful pollution of waters by its high DBOs (biochemical oxygen demand). The proteins of vegetable origin have a contribution in cholesterol null and very low in saturated fat. They provide us antioxidants as good for our body as fiber, and phytochemicals. Within this study we developed a drink with milk whey as food supplement using alternative protein (milk whey and seaweed-Spirulina), we got a drink with juice and nutritive serum, reduced calorie-free, high-intensity sweeteners, not carbonated. We achieve developing the formula and the process for the nutritious drink. The drink meets the standards of a nutritious drink (reduced in calories, proteins and high-intensity sweeteners) and low cost.

Research Question

Problem approach

We have always considered the meat as our only source of protein. Well, studies demystify the meat as our best source of protein and increasingly, green proteins, also known as plant proteins find their place of honor in any balanced diet thanks to its innumerable advantages over animals.

Vegetable proteins have a contribution with zero cholesterol and very low in saturated fat. They provide to us, good substances for our body as fiber, antioxidants and phytochemicals. Important sources of green proteins include marine algae (spirulina or chlorella), legumes (peas, lupins, lentils, beans, chickpeas, soybeans), grains (quinoa, oats, spelled), fermented (tofu, tempeh), sprouts (alfalfa, sunflower, radish), seeds (flax and hemp) and nuts in general.

One of the sub-products for alternative proteins is the milk whey, during cheese manufacturing a liquid fraction called whey whose amount obtained varies depending on the type of cheese, generally is 80% to 90%.

Although whey protein is better quality than casein, processing plants of dairy products in Central America do not have an established procedure of use and exploitation, so that, about 25% of whey produced is discharged as wastewater and 75% is for animal consumption (pigs), thus wasting the nutritional value of its protein

Several literatures have shown the high nutritional value of the proteins present in the whey, which represent 17% of total milk protein and have more of these amino acids, so their biological value of 1.0, equals egg protein.

Background

Qué son los complementos alimenticios? Los complementos alimenticios son productos de alimentos consistentes en fuentes concentradas de nutrientes que se presentan con la finalidad de complementar la ingesta de tales nutrientes en la dieta normal, ya que aunque en circunstancias normales, una dieta adecuada y equilibrada proporciona todos los nutrientes necesarios para el normal desarrollo y mantenimiento de un organismo sano, las investigaciones realizadas demuestran que esta situación ideal no se da en la práctica para todos los nutrientes, ni para todos los grupos de población. Los complementos alimenticios se deben tomar a las dosis diarias recomendadas en el etiquetado del producto, que no deben ser excedidas. Los complementos alimenticios no pueden sustituir una dieta equilibrada. Una dieta variada y rica en frutas y verduras puede aportar todos los nutrientes (vitaminas y minerales) que se necesita.

Proteínas verdes

Las proteínas de origen animal son de una gran calidad pero éstas a su vez con llevan, entre otros, un alto aporte en grasas saturadas y colesterol. En cambio, las proteínas de origen vegetal  tienen un aporte en colesterol nulo y muy bajo en grasas saturadas. Pero lo mejor de todo es que en su lugar nos aportan sustancias tan buenas para nuestro organismo como fibra, antioxidantes y  fotoquímicos.

Podemos resumir las principales ventajas de las proteínas vegetales con la siguiente lista:

• Son menos acidificantes de nuestra sangre ya que contienen minerales.
• Contienen menos purinas y se eliminan mejor.
• Contienen menos grasas y son insaturadas (beneficiosas para la salud).
• No contienen colesterol.
• Tienen fibra.
• Sobrecargan menos el hígado y los riñones.
• Son ligeras, fáciles de digerir y de asimilar
• Ideales para dietas bajas en calorías
• Son más económicas.

La proteína vegetal aislada tiene un índice glucémico muy bajo, con lo que se evita el pico de hambre que se ocasiona después de algunas comidas ricas en hidratos de carbono, por otra parte tiene un efecto saciante muy útil en tratamientos para la pérdida de peso. Con las proteínas vegetales se disminuye la formación de gases y la hinchazón que se asocia a los suplementos proteicos de huevo. Cabe recordar que un consumo en exceso de proteínas animales puede aportar sustancias no deseadas al organismo como hormonas o toxinas.

Los alimentos de origen vegetal se consideran de menor calidad proteica por tener un perfil menor de aminoácidos frente a la proteína patrón, el huevo. Pero si combinamos correctamente ciertos cereales con ciertas legumbres, obtenemos una proteína de alta calidad. Por ejemplo, lentejas con arroz, garbanzos con patata o trigo o soja con mijo.

Pero, ¿dónde las encontramos? Fuentes importantes de proteínas vegetales son; las algas marinas (espirulina o chlorella), las legumbres (guisantes, altramuces, lentejas, judías, garbanzos, soja), los cereales (quinoa, avena, espelta), los fermentados (tofu, tempeh) los germinados (alfalfa, girasol, rabanito), las semillas (lino y cáñamo) y los frutos secos en general.

Suero de queso

El frente nacional de productores y consumidores de leche comentó que en nuestro país, al igual que en el resto del mundo, todavía no se aprovecha convenientemente el denominado suero del queso, que es el residuo líquido que queda luego de coagular la leche con enzimas específicas. El suero del queso contiene proteínas muy valiosas para la industria alimentaria y farmacéutica. Puesto que la producción de quesos a nivel mundial origina cantidad tal de suero que equivale a 660.000 toneladas anuales de estas proteínas, es importante estudiar cómo separarlas, purificarlas y utilizarlas.

El residuo líquido que queda después de la fabricación del queso contiene proteínas de alto valor nutritivo. Su adecuado aprovechamiento puede dar lugar a productos útiles de gran valor agregado.Luego de obtenerse el sólido que llamamos queso a partir de la coagulación de la leche, queda un residuo líquido, el denominado suero del queso (véase el recuadro “Leche, queso y ricotta”). Es este un efluente industrial rico en proteínas –contiene 6g de ellas por cada litro- que en la Argentina, como sucede en el resto del mundo, todavía no se aprovecha en forma eficiente. Este hecho, que en nuestro léxico biotecnológico denominamos la valorización del suero del queso, es un problema que ocupa a muchos investigadores.

Pero comencemos por el principio, o sea por la materia prima, la leche. Si observamos la Tabla 1 nos enteramos de que la leche contiene diversas proteínas, de las cuales las caseínas son las más abundantes, ya que representan el 80% de las proteínas totales. Las caseínas de la leche tienen pesos moleculares que oscilan entre 25.000 y 40.000; las más importantes son la a, la b y la k , que representan, respectivamente, el 50, 30 y 15% del total de las caseínas. En la leche, estas proteínas se asocian entre si para formar pequeñas partículas denominadas micelas, que se encuentran estabilizadas gracias a la presencia de la caseína k. Cuando se va a fabricar queso, se agregan a la leche enzimas coagulantes, las que catalizan la ruptura de un solo enlace peptídico de la k -caseína: la unión entre el aminoácido fenilalanina en la posición 105 y la metionina en la 106 (véase el recuadro “La estructura de las proteínas”, Ciencia Hoy 29:32-35, 1995). Este clivaje de la k -caseína provoca la desestabilización de las micelas y por lo tanto la precipitación de casi todas las caseínas, las que posteriormente se van a transformar en queso.

Aproximadamente, la cantidad de suero residual es 5 a 10 veces mayor que la de queso producido. Se calcula que en Europa se producen 75 millones de toneladas anuales de suero de queso, 27 en América del norte y 8 en otras áreas del mundo, lo que resulta en un total de 110 millones de toneladas. Como ya dijimos que la concentración de proteínas en el suero del queso es de 6g/l, esto equivale a 660.000 toneladas anuales de proteínas, lo cual justifica el interés que despiertan. No existen referencias sobre la cantidad de suero que se produce en nuestro país, pero este valor debe ser elevado, ya que somos importantes productores de queso.

Pero examinemos ahora la calidad de estas proteínas, la cual está relacionada con dos de sus propiedades, las funcionales y las nutricionales. Las propiedades funcionales son las que confieren a los alimentos características distintivas de apariencia, textura, sabor, etc., mientras que las nutricionales son las que están determinadas por la composición en aminoácidos de las proteínas.

Las proteínas del suero del queso tienen excelentes propiedades funcionales y un valor nutritivo muy alto debido a su excepcional contenido en lisina, triptófano y aminoácidos azufrados. A pesar de estas cualidades, durante muchos años las proteínas del suero no se usaron para consumo humano, sino que sirvieron de alimento para porcinos, fueron eliminadas por las cloacas y los ríos, o se dispersaron sobre los campos por lo que así provocaron una importante contaminación del medio ambiente. Se ha calculado que el efecto contaminante de 1.000 litros de suero del queso es equivalente al que producirían 600 personas.

En nuestro país se utiliza el suero del queso para preparar ricotta, precipitando las proteínas por calentamiento en medio ácido (véase el recuadro “Leche, queso y ricotta”). En este procedimiento se aprovechan solamente las propiedades nutricionales de las proteínas, ya que el procedimiento las desnaturaliza, es decir que las proteínas se despliegan, pierden su estructura y por lo tanto también sus propiedades funcionales.

A comienzos de la década del setenta comenzó a desarrollarse la tecnología de ultrafiltración por membrana, que permite retener las proteínas de una solución en una membrana que posee poros muy pequeños. Así, tanto en Europa como en los EE.UU. los investigadores pudieron analizar la factibilidad de preparar productos derivados de las proteínas del suero del queso, respondiendo a las necesidades de las industrias farmacéutica y de la alimentación. Por la simple filtración del suero quedan retenidos por la membrana, los WPC (por whey protein concentrates), que pueden contener desde un 15 hasta un 85% de proteínas. Recordemos que el proceso de ultrafiltración no desnaturaliza las proteínas del suero, por lo que en los WPC sus propiedades funcionales permanecen intactas.

Pero comenzaron las dificultades. Las membranas se taponaban debido a las partículas que quedan suspendidas en el suero y a las fosfolipoproteínas -proteínas unidas a lípidos y fósforo- que quedaban retenidas. Esto producía, por un lado, una disminución en el flujo de filtración y, por el otro, la pérdida en la capacidad de formar espuma de los WPC, ya que las fosfolipoproteínas inhiben esta propiedad.

En 1985 el grupo francés dirigido por J. L. Maubois desarrolló un proceso que permite precipitar y separar las fosfolipoproteínas, lo cual deja un suero claro que no tapona los filtros. Esto se logra simplemente agregando calcio al suero hasta una concentración de 1,2g/kg, ajustando el pH a 7,3 y variando rápidamente la temperatura de 2 a 500C. Nuestro grupo de trabajo desarrolló un método alternativo para la clarificación del suero, que se basa en la precipitación de las fosfolipoproteínas mediante el uso de polímeros cargados (Figura 1) .

Es decir que el primer paso del procesamiento del suero del queso es su clarificación por eliminación de las fosfolipoproteínas. Estas no se desechan, ya que son útiles por sus propiedades funcionales; por ejemplo, puesto que retienen agua, se utilizan en la preparación de hamburguesas, ya que no permiten que estas se sequen. El paso siguiente consiste en proceder a la ultrafiltración, pero ahora sin temor a que se tapen las membranas; las proteínas quedan retenidas y pasan los componentes de bajo peso molecular, de manera que se obtiene un líquido filtrado -denominado permeato- rico en sales y en el azúcar lactosa, y un líquido que no pasa a través de la membrana de ultrafiltración -lo llamaremos retentato- que es el WPC del que ya hablamos (Figura 1).

Gracias a sus propiedades funcionales -viscosidad y capacidad de formar espuma- los WPC se utilizan en la industria alimentaria como sustitutos de la clara de huevo; se emplean, por ejemplo, en la elaboración de merengues y mousse. Debido a sus propiedades nutricionales, también sirven como suplemento proteico, ya que contienen una proporción importante de aminoácidos esenciales, es decir, aquellos aminoácidos que no son producidos por el organismo y por lo tanto deben ser aportados por la dieta. Las proteínas presentes en los WPC son mejores que las del propio queso, las de soja y muchas otras; se las puede usar en galletitas, fideos, salsas, bebidas, etc.

Para determinar si los aminoácidos de las proteínas son aprovechables por el organismo, se usan pruebas de alimentación en ratas; el valor nutricional de una proteína se puede expresar como relación de eficiencia proteica, que es la ganancia de peso por gramo de proteína absorbida por el organismo. En el caso de la caseína este valor es de 2,5; para las proteínas de la leche se obtiene una relación de eficiencia de 3,1; y para las proteínas del suero del queso, 3,5. Utilizando valores como los anteriores se puede entonces extrapolar que para cubrir los requerimientos promedio diarios de aminoácidos, un individuo de 70kg debería consumir 28,4g de proteínas de leche pero solamente 14,5g de proteínas del suero del queso.

Pero la historia no termina aquí, ya que desde hace unos pocos años, se puede seguir adelante en la valorización del suero del queso, utilizando distintos caminos. El primero, y al mismo tiempo el más simple, es separar y purificar las dos proteínas que están en mayor proporción en el suero, la a -lactalbúmina y la b -lacto globulina, que representan el 17 y el 42% del total de las proteínas del suero, respectivamente (Tabla 1).

El  Frente Nacional de Productores y Consumidores de leche buscan que se apoye la adquisición y comercialización  de los pequeños productores de México.

El Senado de la República exhortó a la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación  (SAGARPA) a establecer medidas de apoyo para resolver la problemática que enfrentan los productores de leche del sector social.

La productividad, rentabilidad y competitividad por ser la leche un producto básico y estratégico en la alimentación de los mexicanos.

México cada día produce leche menos redituable:

Con las heladas se ha encarecido la pastura para el ganado y el bajo precio que pagan los intermediarios por litro de producto los deja prácticamente sin ganancias.

Hay crisis en el sector lechero, los productores están sacrificando su ganado poco a poco.

Consideró que las autoridades en materia de economía deben apoyar a los productores nacionales, en lugar de favorecer las importaciones, cuando existe la capacidad suficiente para abastecer el mercado nacional sin depender del extranjero.

En la primera mitad del 2014, el consumo de leche en México disminuyó alrededor de 3%, debido a las condiciones de la economía nacional, que han afectado en el gasto de las familias, advirtió Jorge Montero, managing director de Tetra Pak México.

El consumo de leche es de 54 litros per cápita.

Por lo que es  mayormente importante aprovechar el suero de queso, y aprovechar el consumo de las proteínas que este contiene.

Objective

To develop a nutritive drink using alternative proteins.

Specific

• To develop a process flow diagram of the nutritive drink.
• To analyze physically the product.
• To perform a cost analysis of the raw material and the finished product .

Justification

Nowadays, a due to the increasing of the population, there is more lack of food, especially, the animal origin, that provide us a high amount of proteins.We want to make a drink based of milk whey as a food complement, using alternative proteins .Cheese whey is a difficult effluent handling and powerful polluting of water because of  its high DBOs ( Biochemical Oxygen Demand ).Contamination of a cheese production plant is compared with the pollution that would produce a population of 600 people ( Cheryan , 1988).Green proteins are found in some sea algae, legumes, cereals, fermented, germinated, seeds and dry fruits in general, that they contain higher protein  than some foods of animal origin.

Hypothesis

If we develop a nutritive drink with whey base and sea weeds, then we will find a way to add the alternative proteins to a diet, and we will help to reduce the pollution generated by the whey in the environment.

Method (materials and procedure)

Material
1. Beaker 200ml
2. Beaker 100ml
3. Stirrer
4. High-speed Agitator
5. Pipettes
6. Balance granataria

Materials Phase I: Whey Base
– 25.05 ml of water
– 0.45 g Pectin AMD 783 GRINSETD
– 4.5 g sugar

Process
1. Pre  mix sugar and GRINSETD Pectin AMD 783
2. Hydrate the mixture (1), in water at room temperature using a thermoshaker.

Phase II Materials: Pectin Syrup
– 0.6gr sweet whey
– 1.2 g WPC 80
– 8.7 g sugar
– 1.4 g of Litesse Ultra
– 0.7 ml of apple juice
– 87.4 ml of water

Process:
1. Rehydrate whey protein in all its different sources (whey and WPC) in water at 40 ° C during 20 minutes
2. Add the remaining ingredients.

Materials Phase III: Whey Drink
– 80 g whey-based
– 19 g of pectin syrup
– 0.17 ml of lemon flavor
– 0.6 ml of lactic acid.

Process
1. Add the pectin syrup very slowly to the whey  base with constant stirring.
2. acidifying with lactic acid to a pH of 3.85 (maximum 2ml- Initially 6ml)
3. Keep stirring for 10 minutes at 40 °
4. Homogeneizar- high speed stirrer

Method Gallery

Results

Characteristics of the drink
We got a drink with juice and nutritious whey , reduced calorie , no high intensity sweeteners , uncarbonated .
Ingredients were used to stabilize the drink as the LITESSE ULTRA with doses of 1.37 % and GRINSTED Pectin AMD -783 at doses of 1.5 %.

Physical analysis Drink
The nutritional drink has a similar viscosity to water, with a citrus flavor , no smell , sight attractive for consumption.

Flowchart
The diagram of the drink formulation includes :
Formulation I pectin syrup
Formulation II serum base
III Formulation of nutritious alternative protein drink

Analysis of microbiological stability.
The drink is made from pasteurized ultrafiltration of whey, which is a very safe raw material microbiologically while not contaminated by mishandling.

Results Gallery

Discussion

Initially drink 1 was prepared using 0.5 g of spirulina and subsequently the drink 2 using 1.5 g of this alga, obtaining an appearance and unpalatable flavor, besides presenting precipitation after four hours of processing. It was noted that the precipitate dragged to the bottom spirulina affecting the product appearance. Then we chose not to use thas ingredient.

Conclusions

• It was possible to develop the formula and the process of preparing for the nutritious drink.
• The drink meets the standards of a nutritious drink (reduced calorie, protein without high intensity sweeteners)
• The cost of producing a nutritious whey-based drink is relatively low.
• PH
• The use of spirulina algae caused an unpleasant appearance and taste very concentrated.

Bibliography

• Geoffrey Campbell-Platt.. (2009). Food Science and Technology. Abril 2016, de Wiley-Blackwell: ISBN, disponible en: http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/pro Sitio web:  http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0632064218.html
• Mariano Graselli, Agustín A. Navarro Del Cañizo, Héctor M. Fernández Lahore, María V. Miranda. (Nov/Dic. 1997). ¿Que hacer con el suero del queso?. Ciencia Hoy, 8, 3.
• Velia Leonor Sánchez Rodríguez. (2014). Tesis- Elaboración de una bebida energizante. Xalapa Veracruz: facultad de ciencias químicas.
• SIAP-SAGARPA. (2013). Sistema de información agropecuaria, Boletín Lechero. 2016, de SAGARPA Sitio web: www.sagarpa.gob.mx
• Meyer M. (1990). Manuales para educación agropecuaria elaboración de productos lácteos. México: Trillas.
• SSA. (1994). Leche pasteurizada de vaca. Disposiciones y especificaciones sanitarias. NOM-091, -, -. 2016, De SSA Base de datos.
• Nutrición y Salud Antiaging, (11 de octubre 2013), Proteínas Verdes,  http://nutricionysaludantiaging.com/2013/10/proteinas-verdes/
• Algavia. (2016). Whole algae ingredients. 2016, de Algavia Sitio web: www.fxm.com.mxDaniel Martínez Maqueda, Blanca Hernández Ledesma. (2013). Extration/Fractionation Techniques for proteins and peptides and protein digestion. En Techniques for extraction(21-50). Hardcover: Springer.