Qué Hacer Con El Suero Del Queso
Qué Hacer Con El Suero Del Queso
Qué Hacer Con El Suero Del Queso
El residuo lquido que queda despus de la fabricacin del queso contiene protenas de alto valor
nutritivo. Su adecuado aprovechamiento puede dar lugar a productos tiles de gran valor
agregado.
Luego de obtenerse el slido que llamamos queso a partir de la coagulacin de la leche, queda un
residuo lquido, el denominado suero del queso (vase el recuadro "Leche, queso y ricotta"). Es
este un efluente industrial rico en protenas contiene 6g de ellas por cada litro- que en la
Argentina, como sucede en el resto del mundo, todava no se aprovecha en forma eficiente. Este
hecho, que en nuestro lxico biotecnolgico denominamos la valorizacin 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 protenas, de las cuales las casenas son las ms
abundantes, ya que representan el 80% de las protenas totales. Las casenas de la leche tienen
pesos moleculares que oscilan entre 25.000 y 40.000; las ms importantes son la , la y la ,
que representan, respectivamente, el 50, 30 y 15% del total de las casenas. En la leche, estas
protenas se asocian entre si para formar pequeas partculas denominadas micelas, que se
encuentran estabilizadas gracias a la presencia de la casena . Cuando se va a fabricar queso, se
agregan a la leche enzimas coagulantes, las que catalizan la ruptura de un solo enlace peptdico
de la -casena: la unin entre el aminocido fenilalanina en la posicin 105 y la metionina en la
106 (vase el recuadro "La estructura de las protenas", Ciencia Hoy 29:32-35, 1995). Este clivaje
de la -casena provoca la desestabilizacin de las micelas y por lo tanto la precipitacin de casi
todas las casenas, 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
Amrica del norte y 8 en otras reas del mundo, lo que resulta en un total de 110 millones de
toneladas. Como ya dijimos que la concentracin de protenas en el suero del queso es de 6g/l,
esto equivale a 660.000 toneladas anuales de protenas, lo cual justifica el inters que despiertan.
No existen referencias sobre la cantidad de suero que se produce en nuestro pas, pero este valor
debe ser elevado, ya que somos importantes productores de queso.
Pero examinemos ahora la calidad de estas protenas, la cual est relacionada con dos de sus
propiedades, las funcionales y las nutricionales. Las propiedades funcionales son las que confieren
a los alimentos caractersticas distintivas de apariencia, textura, sabor, etc., mientras que las
nutricionales son las que estn determinadas por la composicin en aminocidos de las protenas.
Las protenas del suero del queso tienen excelentes propiedades funcionales y un valor nutritivo
muy alto debido a su excepcional contenido en lisina, triptofano y aminocidos azufrados. A pesar
de estas cualidades, durante muchos aos las protenas del suero no se usaron para consumo
humano, sino que sirvieron de alimento para porcinos, fueron eliminadas por las cloacas y los ros,
o se dispersaron sobre los campos por lo que as provocaron una importante contaminacin del
medio ambiente. Se ha calculado que el efecto contaminante de 1.000 litros de suero del queso es
equivalente al que produciran 400 personas.
En nuestro pas se utiliza el suero del queso para preparar ricotta, precipitando las protenas por
calentamiento en medio cido (vase el recuadro "Leche, queso y ricotta"). En este procedimiento
se aprovechan solamente las propiedades nutricionales de las protenas, ya que el procedimiento
las
desnaturaliza, es decir que las protenas se despliegan, pierden su estructura y por lo tanto
tambin sus propiedades funcionales.
A comienzos de la dcada del setenta comenz a desarrollarse la tecnologa de ultrafiltracin por
membrana, que permite retener las protenas de una solucin en una membrana que posee poros
muy pequeos. As, tanto en Europa como en los EE.UU. los investigadores pudieron analizar la
factibilidad de preparar productos derivados de las protenas del suero del queso, respondiendo a
las necesidades de las industrias farmacutica y de la alimentacin. Por la simple filtracin del
suero quedan retenidos por la membrana, los WPC (por whey protein concentrates), que pueden
contener desde un 15 hasta un 85% de protenas. Recordemos que el proceso de ultrafiltracin no
desnaturaliza las protenas del suero, por lo que en los WPC sus propiedades funcionales
permanecen intactas.
Fig 1
Fraccionamiento del suero del queso
Fig 2
Separacin de B-lactoglobulina y a-lactalbmina. Si el suero clarificado se acidifica y se calienta, se produce la micrfiltracin,
mientras que la B-lactoglobulina queda en el permeato.
Pero comenzaron las dificultades. Las membranas se taponaban debido a las partculas que
quedan suspendidas en el suero y a las fosfolipoprotenas -protenas unidas a lpidos y fsforo- que
quedaban retenidas. Esto produca, por un lado, una disminucin en el flujo de filtracin y, por el
otro, la prdida en la capacidad de formar espuma de los WPC, ya que las fosfolipoprotenas
inhiben esta propiedad.
En 1985 el grupo francs dirigido por J. L. Maubois desarroll un proceso que permite precipitar y
separar las fosfolipoprotenas, lo cual deja un suero claro que no tapona los filtros (Figura 1). Esto
se logra simplemente agregando calcio al suero hasta una concentracin de 1,2g/kg, ajustando el
pH a 7,3 y variando rpidamente la temperatura de 2 a 50 0C. Nuestro grupo de trabajo desarroll
un mtodo alternativo para la clarificacin del suero, que se basa en la precipitacin de las
fosfolipoprotenas mediante el uso de polmeros cargados.
Es decir que el primer paso del procesamiento del suero del queso es su clarificacin por
eliminacin de las fosfolipoprotenas. Estas no se desechan, ya que son tiles por sus propiedades
funcionales; por ejemplo, puesto que retienen agua, se utilizan en la preparacin de
hamburguesas, ya que no permiten que estas se sequen. El paso siguiente consiste en proceder a
la ultrafiltracin, pero ahora sin temor a que se tapen las membranas; las protenas quedan
retenidas y pasan los componentes de bajo peso molecular, de manera que se obtiene un liquido
filtrado -denominado permeato- rico en sales y en el azcar lactosa, y un lquido que no pasa a
travs de la membrana de ultrafiltracin -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 elaboracin de merengues y mousse. Debido a sus propiedades nutricionales, tambin sirven
como suplemento proteico, ya que contienen una proporcin importante de aminocidos
esenciales, es decir, aquellos aminocidos que no son producidos por el organismo y por lo tanto
deben ser aportados por la dieta. Las protenas 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 aminocidos de las protenas son aprovechables por el organismo, se usan
pruebas de alimentacin en ratas; el valor nutricional de una protena se puede expresar como
relacin de eficiencia proteica, que es la ganancia de peso por gramo de protena absorbida por el
organismo. En el caso de la casena este valor es de 2,5; para las protenas de la leche se obtiene
una relacin de eficiencia de 3,1; y para las protenas del suero del queso, 3,5. Utilizando valores
como los anteriores se puede entonces extrapolar que para cubrir los requerimientos promedio
diarios de aminocidos, un individuo de 70kg debera consumir 28,4g de protenas de leche pero
solamente 14,5g de protenas del suero del queso.
Pero la historia no termina aqu, ya que desde hace unos pocos aos, se puede seguir adelante en
la valorizacin del suero del queso, utilizando distintos caminos. El primero, y al mismo tiempo el
ms simple, es separar y purificar las dos protenas que estn en mayor proporcin en el suero,
la -lactalbmina y la -lactoglobulina, que representan el 17 y el 42% del total de las protenas
del suero, respectivamente (Tabla 1).
Tabla 1
Composicin proteica de las leches de vaca y humana
Protena
Leche de vaca
(g/100ml)
Leche humana
(g/100ml)
Casena
2,80
0,25
-lactalbmina
0,12
0,25
-lactoglobulina
0,30
No contiene
Inmunoglobulinas
0,05
0,10
Lactoferrina
0,02
0,17
0,003
No contiene
3,40
0,89
Lactoperoxidasa
Totales
Existen muchas formas de separar estas dos protenas en el laboratorio, pero a escala industrial las
posibilidades se reducen considerablemente debido, sobre todo, al factor costo. En 1987 el equipo de
J. L. Maubois desarroll en Francia un mtodo industrial de separacin basado en que en medio
cido -pH 3,8- la -lactalbmina se agrega -o polimenriza- y forma un precipitado si se calienta
ligeramente. Esta agregacin es totalmente reversible: la protena se redisuelve cuando la
temperatura y el pH vuelven a sus valores originales (Figura 2).
Nos preguntamos ahora por qu conviene separar estas dos protenas. La respuesta es: porque
puede obtenerse mayor rendimiento econmico a partir de las protenas separadas que juntas. Un
estudio hecho en Australia en 1987 compara las ganancias obtenidas si se concentran las protenas
para obtener un WPC 35 -es decir, un concentrado de protenas del suero del queso que contiene
35% de protenas respecto de los slidos totales- con las que se obtienen separando -lactalbmina
de -lactoglobulina (Tabla 2). Las cifras son claras: las protenas separadas valen unas diez veces
ms que el WPC. Una de las explicaciones la encontramos en la fabricacin de alimentos para
lactantes, que tratan de acercarse a la composicin de la leche de origen humano. Veamos en la
Tabla 1 las diferencias cuali y cuantitativas entre las leches de vaca y humana:
la leche de madre no contiene lactoglobulina, pero la concentracin de lactalbmina es mayor que en la leche
bovina;
Observando estas diferencias podemos inferir que se puede fabricar una leche "humanizada" si
mezclamos proporciones convenientes de -lactalbmina, casena y permeato del suero del queso.
Esta utilizacin ya justifica la separacin de la -lactalbmina de -lactoglobulina, aunque existen
otras razones para hacerlo, las que surgen de la lectura del recuadro "Utilizacin de la lactalbmina y la -lactoglobulina en la industria farmacutica y alimentaria".
Pero, adems, en el suero del queso hay otras protenas que, si bien estn en una proporcin
bastante inferior, representan posibilidades econmicamente importantes debido a su alto valor
agregado. Son fundamentalmente tres: la lactoferrina, la lactoperoxidasa y las inmunoglobulinas, que
por tener un peso molecular elevado quedan concentradas en la misma proporcin que la lactalbmina y la -lactoglobulina cuando se preparan los WPC.
La lactoferrina, que es el componente que le falta a la "leche humanizada" (Tabla 1), se encuentra en
la saliva, la leche, secreciones vaginales y bronquiales, y en los grnulos de los neutrfilos -una de
las clases de clulas blancas de la sangre-. Sus propiedades biolgicas comprenden la regulacin de
la absorcin de hierro y otros metales en el tracto gastroduodenal, la modulacin de la produccin y
del crecimiento de algunas clulas animales, y la actividad antimicrobiana contra bacterias y hongos.
Recientemente se ha descubierto que por clivaje de la lactoferrina con una enzima se obtiene un
pequeo fragmento que ha sido denominado lactoferricina, el cual posee una actividad
antimicrobiana 10 a 100 veces mayor que la lactoferrina que le dio origen.
Tabla 2
Rendimiento econmico comparativo del WPC y de -lactalbmina y la -lactoglobulina separadas
(valores expresados en u$s)
WPC 35
-lactalbmina y
-lactoglobulina
4.360
4.960
Costo de manufactura
Beneficio
4.850
9.340
490
4.380
98.000
876.000
Los valores estn calculados para el procesamiento de 400.000 litros diarios de suero. WPC 35 es un concentrado de protenas del
suero del queso que contiene 35% de protenas respecto de los slidos totales.
A partir de 1987 aparecieron varias patentes de purificacin de estas protenas, y desde 1988 ya se
comercializan en Europa. Su purificacin a partir de WPC es similar en todos los mtodos descriptos:
se basa en adsorberLas sobre resinas de intercambio inico y luego eluirlas selectivamente -es decir,
separarlas de la matriz- con soluciones salinas de diferentes concentraciones.
Otro subproducto importante del aprovechamiento de las protenas del suero del queso es el
permeato de la ultrafiltracin, rico en lactosa y sales minerales (Figura 1). Puede usarse para obtener
lactosa, reconstituir leche humana mezclndolo con casena, -lactalbmina y lactoferrina, o como
medio de cultivo en procesos de fermentacin para la produccin de alcohol, vino blanco, levadura y
cidos orgnicos.
Frente a todas estas posibilidades, qu hacemos en la Argentina? Desde hace cinco aos, nuestro
grupo de trabajo estudia la purificacin de lactoferrina y lactoperoxidasa por mtodos que se
diferencian de los utilizados corrientemente. La estrategia de trabajo consiste en "atrapar" una
protena adsorbindola a un soporte o matriz cromatogrfica que, a su vez, lleva unida una molcula
-o ligando- que tiene afinidad por dicha protena. La cantidad de material que va a quedar retenido en
la matriz depende de dos factores: su concentracin en la solucin original y sus caractersticas de
interaccin con el ligando presente en la matriz cromatogrfica. Esta interaccin est caracterizada
por lo que se llama la constante de disociacin de la protena con el ligando inmovilizado en la matriz.
Para que la captura de la protena sea eficiente, su concentracin debe ser por lo menos 10 veces
mayor que el valor de la constante de disociacin.
En la cromatografa de intercambio inico -como su nombre lo indica- las protenas quedan retenidas
por una interaccin electrosttica entre el ligando, que posee carga elctrica neta, positiva o
negativa, y la protena cuya carga es de signo contrario. En la cromatografa de afinidad, en cambio,
las protenas son atrapadas por ligandos inmovilizados merced a una multiplicidad de interacciones,
de manera tal que la interaccin es mucho ms intensa y por lo tanto la constante de disociacin
menor que en el caso del intercambio inico. Es decir que si se quiere retener una protena que est
en baja concentracin, como es el caso del suero del queso, la cromatografa de afinidad resulta la
opcin ms apropiada. Este procedimiento permite partir del suero original, por lo que as evita la
complicacin de obtener primero un WPC.
Lecturas sugeridas
MAUBOIS, J.L., PIERRE, A., FAUQUANT, J. AND PIOT, M. 1988. "lndustrial fractionation of main
whey proteins". IDF Bulletin 212: 154-159.
GRASSELLI, M., DIAZ, L.E. AND CASCONE, O.1995. "Whey clarification by a soluble polycationic
agent". Biotechnol. Tech 9: 487-490.
GRASSELLI, M. AND CASCONE, O. 1996. "Separation of lactoferrin from bovine whey by dye affinity
chromatography". Neth. Milk Dairy J. 50: 551-561.