universidad de santiago de compostela

207 Pages·2005·4.32 MB·Spanish

by  Adán Veiga González

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
FACULTAD DE CIENCIAS
CAMPUS DE LUGO

Departamento de Química Analítica, Nutrición y Bromatología
Área de Tecnología de los Alimentos

OBTENCIÓN Y ESTUDIO DE CONCENTRADOS
DE PROTEÍNAS SÉRICAS Y SUBPRODUCTOS DE
CLARIFICACIÓN PROCEDENTES DE SUERO DE
QUESERÍA Y SUERO DESPROTEINIZADO DE
ORIGEN OVINO

Carlos Dias Pereira
TESIS DOCTORAL
Lugo, 2005
UUNNIIVVEERRSSIIDDAADD DDEE SSAANNTTIIAAGGOO DDEE CCOOMMPPOOSSTTEELLAA
FFAACCUULLTTAADD DDEE CCIIEENNCCIIAASS
CCAAMMPPUUSS DDEE LLUUGGOO

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ÁÁrreeaa ddee TTeeccnnoollooggííaa ddee llooss AAlliimmeennttooss

OBTENCIÓN Y ESTUDIO DE CONCENTRADOS
DE PROTEÍNAS SÉRICAS Y SUBPRODUCTOS DE
CLARIFICACIÓN PROCEDENTES DE SUERO DE
QUESERÍA Y SUERO DESPROTEINIZADO DE
ORIGEN OVINO

MMeemmoorriiaa qquuee ppaarraa ooppttaarr aall ggrraaddoo ddee DDooccttoorr eenn
CCiieenncciiaa ee IInnggeenniieerrííaa ddee llooss AAlliimmeennttooss pprreesseennttaa
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SSeeppttiieemmbbrree ddee 22000055
D. Ángel Cobos García y Dña. Olga Díaz Rubio, Profesores Titulares del Área de
Tecnología de los Alimentos del Departamento de Química Analítica, Nutrición y
Bromatología de la Universidad de Santiago de Compostela

HACEN CONSTAR:

Que la Tesis Doctoral titulada “Obtención y estudio de concentrados de proteínas séricas y
subproductos de clarificación procedentes de suero de quesería y suero desproteinizado de
origen ovino”, presentado por el Licenciado en Medicina Veterinaria D. Carlos Dias
Pereira para optar al Grado de Doctor, ha sido realizada en la Facultad de Ciencias del
Campus de Lugo, bajo la dirección conjunta de los abajo firmantes.

Y para que conste su autorización para la presentación de la misma, se expide la
presente en Lugo, a catorce de septiembre de dos mil cinco.

Fdo. Ángel Cobos García Fdo. Olga Díaz Rubio

El doctorando, Carlos Dias Pereira
AGRADECIMIENTOS

A la Universidad de Santiago de Compostela y, en concreto a la Facultad de Ciencias de
Lugo, por acogerme y permitirme desarrollar los estudios de Tercer Ciclo y la
realización de esta Tesis Doctoral.

Deseo expresar mi agradecimiento a los Doctores Angel Cobos García y Olga Díaz
Rubio por permitirme realizar la tesis bajo su dirección y por todo el apoyo que me han
prestado en todo momento.

A los miembros del laboratorio Feder, Lucía Medina y Albina Castro por todo el apoyo
prestado en la realización del trabajo analítico.

A todos mis compañeros del Departamento de Tecnología Alimentar de la Escuela
Superior Agrária de Coimbra por su colaboración en muchas de las tareas ejecutadas en
la planta piloto de productos lácteos. Un agradecimiento especial a David Gomes, Ivo
Rodrigues, Jorge Arede, Jorge Viegas, Paula Oliveira, Helena Santa, Adélia Vaz y
Lurdes Pires.

A los alumnos de proyecto del curso de Ingenieria Alimentaria de ESAC, que han
colaborado en los trabajos- Sylvain Piegay, Sónia Fernandes, Carla Jorge y Filipa
Guimarães.

A todos los miembros de Aula de Productos Lácteos por su apoyo y amistad.

A la Consellería de Educación y Ordenación Universitaria de la Xunta de Galicia por la
financiación de este trabajo con el proyecto de Investigación XUGA26202B97.

A la “Fundação para a Ciência e Tecnologia” por la beca doctoral del programa
PRAXIS XXI que me ha permitido la realización de los trabajos en España.

A todos los amigos que me han hecho sentir como si Galicia y España fueron mi
pueblo. Especial agradecimiento a Isa, Carmen, Gloria, Santi y a mis compañeras de
piso Ana y Pachi que, se quedarán siempre como hermanas mías.
ÍNDICES
I. INTRODUCCIÓN 1
I.1. ORIGEN E IMPORTANCIA DEL LACTOSUERO 2
I.2. COMPOSICIÓN DEL LACTOSUERO 5
I.2.1. Tipos de lactosuero y composición general 5
I.2.2. Principales proteínas 6
I.2.3. Lípidos 11
I.3. VALOR NUTRITIVO DE LOS COMPONENTES DEL LACTOSUERO 13
I.4. TECNOLOGÍA DEL APROVECHAMIENTO DEL LACTOSUERO Y APLICACIONES
EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA 15
I.4.1. Introducción 15
I.4.2. Aprovechamiento del lactosuero sin modificar 17
I.4.3. Obtención y aplicaciones de productos derivados del lactosuero 21
I.4.4. Obtención de concentrados de proteínas de suero 23
I.4.5. Procesos de separación por membranas aplicados en la obtención de concentrados de
proteínas de suero 28
I.4.5.1. Aspectos generales 28
I.4.5.2. Selectividad de las membranas y tipos de procesos 30
I.4.5.3. Materiales de membrana 33
I.4.5.4. Configuración de las membranas 34
I.4.6. El problema de la colmatación de las membranas en el tratamiento del lactosuero 38
I.4.6.1. Polarización de la concentración 38
I.4.6.2. Ensuciamiento o colmatado por obturación de los poros 39
I.4.7. Aplicaciones de los concentrados de proteínas de suero en la industria alimentaria 46
I.4.7.1. Productos lácteos 46
I.4.7.2. Productos cárnicos y pesqueros 48
I.4.7.3. Salsas, cremas y sopas 49
I.4.7.4. Productos de panadería, pastelería, confitería y aperitivos 49
I.4.7.5. Bebidas 50
I.4.7.6. Obtención de películas comestibles 51
I.4.7.7. Alimentos para grupos con necesidades nutritivas especiales 51
I.4.7.8. Aplicaciones en alimentos funcionales 52
I.4.7.9. Aplicaciones de productos de proteínas de suero modificadas 55
I.5. PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS DEL LACTOSUERO Y DE
LOS CONCENTRADOS DE PROTEÍNAS DE SUERO 56
I.5.1. Solubilidad 57
I.5.2. Propiedades emulsionantes 59
I.5.3. Propiedades espumantes 62
I.5.4. Formación de geles 65
I
ÍNDICES

I.6. JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS DEL TRABAJO 68

II. MATERIALES Y MÉTODOS 72
II.1. MATERIAL GENERAL DE LABORATORIO Y REACTIVOS DE USO GENERAL_73
II.1.1. Material 73
II.1.2. Reactivos 73
II.2. ORIGEN DE LAS MUESTRAS 74
II.3. PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS 76
II.3.1. Recepción de los sueros de queso y de suero desproteinizado (sorelho) 76
II.3.2. Clarificación de los sueros: precipitación termocálcica-microfiltración 78
II.3.3. Ultrafiltración de los sueros 80
II.3.4. Deshidratación de los productos líquidos 82
II.4. ANÁLISIS DE LA COMPOSICIÓN GENERAL 82
II.4.1. Análisis de los productos líquidos de los sueros de queso y de sorelho 82
II.4.1.1. Determinación del contenido de proteína y grasa 82
II.4.1.2. Determinación del extracto seco 83
II.4.1.3. Determinación del contenido de cenizas 83
II.4.1.4. Determinación del contenido de calcio 83
II.4.1.5. Determinación del pH 84
II.4.2. Análisis de los productos en polvo de los sueros de queso y de sorelho 84
II.4.2.1. Determinación del contenido de proteína total 85
II.4.2.2. Determinación del contenido de grasa 85
II.4.2.3. Determinación del extracto seco 86
II.4.2.4. Determinación del contenido de cenizas 86
II.4.2.5. Determinación del contenido de calcio 86
II.4.2.6. Determinación del contenido de fósforo 87
II.4.2.7. Determinación del contenido de cloruros 87
II.5. ANÁLISIS DE LA COMPOSICIÓN NITROGENADA DE LOS PRODUCTOS EN
POLVO 88
II.5.1. Determinación de la composición proteica 88
II.5.2. Determinación del contenido de componentes nitrogenados no proteicos y de proteína
verdadera 89
II.6. EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES DE LOS PRODUCTOS EN
POLVO 90
II.6.1. Determinación de la solubilidad proteica 90
II.6.2. Determinación de las propiedades emulsionantes 91
II.6.2.1. Determinación de la capacidad emulsionante 91
II.6.2.2. Determinación de la estabilidad de la emulsión 92
II.6.3. Determinación de las propiedades espumantes 93
II
ÍNDICES
II.6.4. Estudio de la capacidad gelificante 94
II.6.4.1. Preparación de los geles 94
II.6.4.2. Determinación de las propiedades reológicas de los geles 94
II.6.4.3. Estudio de la microestructura de los geles 95
II.7 ELABORACIÓN Y ANÁLISIS DE QUESOS DE SUERO ADICIONADOS DE
DESHIDRATADOS DE RETENIDOS DE ULTRAFILTRACIÓN Y DE
MICROFILTRACIÓN 95
II.7.1. Elaboración de quesos de suero 95
II.7.2. Análisis realizados en los quesos de suero 96
II.7.2.1. Determinación del contenido en extracto seco 96
II.7.2.2. Determinación de los rendimientos de fabricación 96
II.7.2.2.1. Rendimiento bruto 96
II.7.2.2.2. Rendimiento corregido 97
II.7.2.2.3. Recuperación de extracto seco 97
II.7.2.3. Determinación de la firmeza 97
II.7.2.4. Determinación del color 97
II.7.2.5. Estudio de la microestructura de los quesos de suero 98
II.8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 98

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 99
III.1. MANUSCRITOS 100
Manuscrito I 101
Manuscrito II 113
Manuscrito III 124
Manuscrito IV 137
III.2. DISCUSIÓN GENERAL 160

IV. CONCLUSIONES 170

V. BIBLIOGRAFÍA 172

III
ÍNDICES
PRINCIPALES ABREVIATURAS EMPLEADAS EN EL TEXTO

APS: aislados de proteínas de suero
CPS: concentrados de proteínas de suero
DF: diafiltración
DFR: retenido de diafiltración líquido procedente de suero
DFRP 0.20: retenido de diafiltración en polvo procedente de suero clarificado usando
una membrana de microfiltración de 0,20 µm
DFRP 0.65: retenido de diafiltración en polvo procedente de suero clarificado usando
una membrana de microfiltración de 0,65 µm
EAI: índice de actividad emulsionante
ED: electrodiálisis
ESR: estabilidad de la emulsión
FCV: factor de concentración volumétrica
FE: expansión de la espuma
FS: estabilidad de la espuma
MF: microfiltración
MFF: filtrado de microfiltración líquido procedente de suero
MFR: retenido de microfiltración líquido procedente de suero
MFRP 0.20: retenido de microfiltración en polvo procedente de suero, usando una
membrana de microfiltración de 0,20 µm
MFRP 0.65: retenido de microfiltración en polvo procedente de suero, usando una
membrana de microfiltración de 0,65 µm
NF: nanofiltración
OI: ósmosis inversa
pI: punto isoeléctrico
S: sorelho
SDFR: retenido de diafiltración líquido procedente de sorelho
SDFRP 0.20: retenido de diafiltración en polvo procedente de sorelho clarificado
usando una membrana de microfiltración de 0,20 µm
SDFRP 0.65: retenido de diafiltración en polvo procedente de sorelho clarificado
usando una membrana de microfiltración de 0,65 µm
SMFF: filtrado de microfiltración líquido procedente de sorelho
IV
ÍNDICES
SMFR: retenido de microfiltración líquido procedente de sorelho
SMFRP 0.20: retenido de microfiltración en polvo procedente de sorelho, usando una
membrana de microfiltración de 0,20 µm
SMFRP 0.65: retenido de microfiltración en polvo procedente de sorelho, usando una
membrana de microfiltración de 0,65 µm
SS: sorelho desnatado
SUFF: filtrado de ultrafiltración líquido procedente de sorelho
SUFR: retenido de ultrafiltración líquido procedente de sorelho
SUFRP: retenido de ultrafiltración en polvo procedente de sorelho
SW: suero desnatado
UF: ultrafiltración
UFF: filtrado de ultrafiltración líquido procedente de suero
UFR: retenido de ultrafiltración líquido procedente de suero
UFRP: retenido de ultrafiltración en polvo procedente de suero
W: suero
WPC: whey protein concentrates
WPI: whey protein isolates

V
I. INTRODUCCIÓN