Vol. 3# Número 1# Año 2023# Revista Impacto# ISSN 2789-861X Pág. 14 de 26
Artículo publicado en acceso abierto
bajo la Licencia CC BY 4.0.
Artículo de investigación
Efecto de la incorporación de pectina sobre la estabilidad de
lactosuero frente al tratamiento térmico
Ramona Morales Rivé
*
y Patricia Martínez Lovera
Universidad Nacional de Itapúa, Facultad de Ciencias y Tecnología, Encarnación, Paraguay.
*Autor de correspondencia: Ramona Morales Rivé; ramonamorales@cyt.uni.edu.py
Recibido: 03/07/2023 Aceptado: 04/10/2023
Resumen
El lactosuero es un subproducto de la fabricación del queso, que contiene proteínas, lípidos,
carbohidratos, vitaminas, minerales y compuestos de importancia biológica-funcional, que
hacen interesante su aprovechamiento como materia prima para elaboración de alimentos
líquidos. Sin embargo, su utilización se dificulta frente a tratamientos térmicos, especialmente
por sus componentes termosensibles, como algunas proteínas. La estabilidad de este
producto es esencial para mantener sus propiedades nutricionales y físicas durante el
almacenamiento, por lo que el objetivo de esta investigación consistió en evaluar el efecto de
la adición de pectina obtenida de cáscara de naranja sobre la estabilidad del lactosuero,
cuando éste es sometido a tratamiento térmico. La estabilidad fue evaluada mediante la
determinación del Índice de Estabilidad por Absorción Espectral (Índice R) y la Turbidez,
durante 10 días de almacenamiento refrigerado. Los resultados mostraron que
concentraciones muy bajas (0,1%) y superiores a 1% de pectina, no ayudan a mantener la
estabilidad, y que el aumento de la temperatura (>40ºC) propicia la pérdida de estabilidad por
desnaturalización de componentes termosensibles y sedimentación de sólidos. La inclusión
de hidrocoloides como la pectina a concentraciones entre 0,5% y 1%, mejora la estabilidad
del lactosuero cuando se realiza un mezclado a una temperatura de 40°C.
Palabras clave: lactosuero, pectina, estabilidad.
Abstract
Whey is a cheese manufacture by-product, made up of proteins, lipids, carbohydrates,
vitamins, minerals, and compounds of biological-functional importance, which make its use
interesting as a raw material for liquid food preparation. However, its use is difficult with thermal
treatments, especially because of its thermosensitive compounds, such as some proteins. The
stability of this product is essential to maintain its nutritional and physical properties during
storage, so this research evaluated the effect of the addition of pectin obtained from orange
peel on the stability of whey when a heat treatment is applied. Stability was evaluated by
determining the Spectral Absorption Stability Index (R Index) and turbidity during 10 days of
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frente al tratamiento térmico.
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refrigerated storage. Results showed that very low concentrations (0.1%) and higher than 1%
of pectin do not help to maintain stability and that the increase in temperature (>40ºC) favors
the loss of stability due to thermosensitive components denaturation and solids sedimentation.
The addition of hydrocolloids such as pectin at concentrations between 0.5% and 1% improves
the stability of whey when mixing is carried out at a temperature of 40°C.
Keywords: whey, pectin, stability.
1. Introducción
El lactosuero se define como el subproducto lácteo obtenido de la separación del coágulo de
caseínas de la leche, de la crema o de la leche semidescremada en la fabricación del queso,
mediante precipitación enzimática con cuajo (renina, enzima digestiva de los rumiantes) o
precipitación ácida. Este proceso separa los constituyentes de la leche en dos fracciones: una
fracción sólida compuesta por proteínas insolubles y lípidos; y una fracción líquida, el
lactosuero, que contiene los demás componentes que no precipitaron junto a las caseínas,
tales como proteínas, lípidos, carbohidratos, vitaminas y minerales, y compuestos de
importancia biológica-funcional, que se encuentran solubles y no solubles en el sistema (1).
El lactosuero representa cerca del 85-95% del volumen de la leche y contiene cerca del 55%
del total de componentes de la leche. La lactosa representa el 4,5-5%, las proteínas alrededor
del 0,6-0,8%, los lípidos se encuentran en una proporción de 0,4 a 0,5% y las sales minerales
abarcan el 8-20% de la composición. Dentro de los minerales se destacan el calcio, el potasio,
el fósforo, el sodio y el magnesio. También se encuentran presentes vitaminas del grupo B
(tiamina, ácido pantoténico, riboflavina, piridoxina, ácido nicotínico, cobalamina) y ácido
ascórbico (2).
El lactosuero generalmente es considerado como un desecho de la industria láctea, debido al
escaso conocimiento sobre sus propiedades nutricionales, tecnología necesaria para su
procesamiento y manejo y reglamentaciones alimentarias que regulen su empleo como
ingrediente alimenticio, por esta razón, gran parte del producto es descartado, generando
problemas de contaminación en suelos y aguas, debido a su alta Demanda Biológica de
Oxígeno (DBO) (3).
Usualmente, es utilizado en forma deshidratada por su propiedad emulsificante, no obstante,
debido a su valor nutricional y a sus propiedades sensoriales y funcionales, resulta interesante
como materia prima para el desarrollo de productos alimenticios tipo bebidas (4).
El lactosuero contiene proteínas globulares y compactas, destacándose la β-lactoglobulina, la
α-lactalbúmina, las inmunoglobulinas y la albúmina bovina, que en general, son muy sensibles
a altas temperaturas y en menor grado al pH. La β-lactoglobulina se desnaturaliza y precipita
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a 73°C, mientras que la α-lactalbúmina, la segunda proteína más importante del suero lácteo,
puede desnaturalizarse a partir de 63°C, volviendo a su estado natural con el enfriamiento (5).
La desnaturalización y precipitación de los componentes debido a los tratamientos a los que
es sometido el lactosuero incide en sus características y estabilidad durante el
almacenamiento, por lo que el objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de la temperatura y
porcentaje de incorporación de pectina como goma estabilizante para mantener los sólidos en
suspensión buscando una mejor apariencia para su aplicación en formulación de bebidas.
Para ello, se prepararon mezclas de lactosuero, pectina y sucralosa a diferentes
concentraciones y temperaturas de mezclado. La estabilidad del lactosuero fue evaluada
mediante determinación del índice de estabilidad por absorción espectral (índice R) y turbidez.
2. Materiales y Métodos
2.1. Materias primas
Se utilizó lactosuero obtenido del proceso de elaboración de queso Paraguay de un productor
del distrito de Fram, departamento de Itapúa. La muestra fue envasada en botella plástica y
conservada por no más de 24 horas a temperatura de refrigeración hasta su utilización.
La pectina fue obtenida a partir de cáscara de naranja mediante extracción por hidrólisis ácida
asistida por microondas, según Morales Rivé (2019) (6), y sucralosa como coadyuvante de la
pectina y agente edulcorante.
2.2. Formulación de muestras
Se aplicó un diseño factorial 5x3 siendo los factores la concentración de pectina (0,1%, 0,3%,
0,5%, 1% y 1,5%) y la temperatura de mezclado (40ºC, 50ºC y 60ºC), como se detalla en la
Tabla 1.
Para cada muestra, en un vaso de precipitados se colocaron 150 ml de lactosuero
previamente filtrado, se agregó la mezcla de pectina y sucralosa, y se agitó con un agitador
magnético durante 5 minutos a la temperatura de trabajo. Posteriormente, las muestras se
envasaron en botellas de vidrio previamente esterilizadas en autoclave a 121ºC durante 15
minutos.
Las muestras de un mismo lote fueron preparadas por duplicado y almacenadas a
temperatura de refrigeración (± 4ºC) durante 10 días, tiempo durante el cual se realizaron los
análisis de estabilidad.
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Tabla 1. Formulación de muestras expresada en porcentaje.
Muestras
Temperatura (ºC)
Lactosuero (%)
Pectina (%)
Sucralosa (%)
M0 (Control)
40
97,6
0
2,4
M1
40
97,5
0,1
2,4
M2
40
97,3
0,3
2,4
M3
40
97,1
0,5
2,4
M4
40
96,6
1
2,4
M5
40
96,1
1,5
2,4
R0 (Control)
50
97,6
0
2,4
R1
50
97,5
0,1
2,4
R2
50
97,3
0,3
2,4
R3
50
97,1
0,5
2,4
R4
50
96,6
1
2,4
R5
50
96,1
1,5
2,4
T0 (Control)
60
97,6
0
2,4
T1
60
97,5
0,1
2,4
T2
60
97,3
0,3
2,4
T3
60
97,1
0,5
2,4
T4
60
96,6
1
2,4
T5
60
96,1
1,5
2,4
Condiciones ensayadas en el diseño experimental
2.3. Determinación de Índice de estabilidad por absorción espectral (Índice R)
El índice R de estabilidad se basa en las propiedades de dispersión de la luz, que están
relacionadas con el tamaño de partículas y longitud de onda. En general, valores menores de
índice R indican mayor estabilidad en matrices líquidas (7).
Las muestras fueron preparadas tomando una alícuota de la parte media de la botella, y
diluidas en una relación 1:10 en agua destilada. Fueron agitadas antes de realizar la medición
de absorbancia. El índice R de estabilidad se determinó a partir de la relación de absorbancias
a dos longitudes de onda (800 y 400 nm), utilizando un espectrofotómetro UV-visible (HACH
DR 6000). El resultado se obtuvo aplicando la Ecuación 1.
𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑅 =
𝐴800
𝐴400
⁄ (Ec. 1)
Donde:
𝐴800: Lectura de la absorbancia a 800 nm de longitud de onda.
𝐴400: Lectura de la absorbancia a 400 nm de longitud de onda.
2.4. Determinación de la turbidez
La turbidez se basa en el efecto óptico que se origina al dispersarse o interferirse el paso de
los rayos de luz que atraviesan una muestra, a causa de las partículas minerales u orgánicas
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que el líquido puede contener en forma de suspensión, por lo que el resultado obtenido puede
ser relacionado con la concentración de sólidos en suspensión de la muestra (8).
La turbidez se midió utilizando un turbidímetro (Hach 2100 AN). El resultado fue expresado
en UTN (Unidades de Turbidez Nefalométricas).
2.5. Análisis de datos
Los datos fueron analizados a partir de análisis de varianza (ANOVA), aplicando el
procedimiento de diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher y la Prueba de Múltiples
Rangos como método de comparaciones múltiples, con un nivel de significancia del 95%
(α=0,05), utilizando el software estadístico STATGRAPHICS Centurión XVI, Versión 16.2.04.
3. Resultados y Discusión
3.1. Estabilidad determinada por el Índice R
En la Tabla 2 se presentan las medias y desviaciones estándar del índice R y la turbidez,
medidos en cada muestra durante 10 días de almacenamiento.
Tabla 2. Media y desviaciones estándar de valores de Índice R y turbidez medidos durante 10
días de almacenamiento.
Muestras
Turbidez
Media + DS
M0
4278 + 56
M1
4093 + 279
M2
4856 + 112
M3
5011 + 86
M4
5363 + 192
M5
6705 + 801
R0
3951 + 150
R1
4667 + 130
R2
4554 + 90
R3
4141 + 143
R4
4537 + 155
R5
4679 + 594
T0
5657 + 749
T1
4429 + 173
T2
5557 + 579
T3
5808 + 420
T4
7095 + 568
T5
6937 + 768
En la Figura 1a se puede observar que el tratamiento control (M0) presentó valores mayores
de Índice R, lo que demuestra menor estabilidad en comparación con los demás tratamientos
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en los que se incluyó la pectina en diferentes concentraciones. Se encontraron diferencias
estadísticamente significativas (p>0,05) entre la muestra control (M0) y los tratamientos M1,
M2, M3, M4 y M5; y entre los tratamientos M5-M1, M5-M2 y M5-M4. El análisis de varianza
(Tabla 2) mostró que el tratamiento M4 (0,743 + 0,003) fue el más estable, presentando el
menor coeficiente de variabilidad (0,42%) entre todas las muestras.
Los tratamientos a 50°C presentaron coeficientes de variabilidad mayores que los
tratamientos a 40°C, lo cual es notable comparando las Figuras 1a y 1b. Se evidencia una
diferencia significativa (p>0,05) entre la muestra control (R0) y los tratamientos R3, R4 y R5;
no existe diferencia significativa (p<0,05) entre la muestra control (R0) y los tratamientos R1
y R2. Entre los tratamientos a esta temperatura, la muestra R2 (0,789 + 0,035) con 4,45% de
coeficiente de variabilidad puede considerarse como la de mejor estabilidad durante el
almacenamiento.
Resultados similares se presentaron en los tratamientos a 60ºC, como puede observarse en
la Figura 1c. Existen diferencias significativas (p>0,05) entre la muestra T5 y todos los demás
tratamientos, incluyendo la muestra control (T0). Se considera como muestra más estable al
tratamiento T1 (0,7480 + 0,03) por presentar el menor coeficiente de variabilidad (3,92%).
Considerando que valores menores de índice R y constantes en el tiempo indican mayor
estabilidad en muestras líquidas (7), se seleccionaron como más estables durante el
almacenamiento, los tratamientos M4 (0,743 + 0,003), R2 (0,789 + 0,035) y T1 (0,7480 +
0,03).
El índice de estabilidad R también fue utilizado por otros autores, así se tienen reportes de
Restrepo et. al (2009), quienes evaluaron la estabilidad de una emulsión isotónica con
disolución de sacarosa, fortificada con vitamina E, en la que observaron una tendencia de
disminución del Índice R hasta el día 2 y posteriormente R se estabilizó, y atribuyeron este
comportamiento a una reorganización en la distribución del tamaño de gota en la emulsión
(7). Otros autores como Martelo et al. (2011) y Cortes et al. (2011) estudiaron la estabilidad
de una emulsión isotónica con vitamina E y observaron que los valores de Índice R
disminuyeron respecto al tiempo, y donde una de las formulaciones presentó menores valores
se consideró como la más estable (9, 10). Peña et al. (2015) analizaron la estabilidad de una
emulsión fortificada con calcio y vitaminas B9, D y E, y con inclusión de pectina en la
formulación. El índice de estabilidad R no presentó diferencias significativas en el tiempo, con
un valor promedio de 0,322 ± 0,043, indicando que la adición de pectina favorece la estabilidad
de la emulsión por su relación con el menor tamaño de gota de las vitaminas liposolubles en
el sistema coloidal (11).
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a)
b)
c)
Figura 1. Valores de Índice R con respecto al tiempo para los distintos tratamientos, siendo
a) tratamientos a 40ºC; b) tratamientos a 50°C y; c) tratamientos a 60°C.
3.2. Estabilidad determinada por la Turbidez
La turbidez es el resultado de partículas insolubles dispersas, y la incorporación de
hidrocoloides como la pectina, genera mayor turbidez, lo que se traduce en una mayor
0,500
0,550
0,600
0,650
0,700
0,750
0,800
0,850
0,900
0,950
3 5 7 9
INDICE R
DÍAS
M0
M1
M2
M3
M4
M5
0,500
0,550
0,600
0,650
0,700
0,750
0,800
0,850
0,900
0,950
3 5 7 9
INDICE R
DÍAS
R0
R1
R2
R3
R4
R5
0,500
0,550
0,600
0,650
0,700
0,750
0,800
0,850
0,900
0,950
3 5 7 9
INDICE R
DÍAS
T0
T1
T2
T3
T4
T5
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retención de partículas en suspensión y disminución del fenómeno de separación de fases.
La pectina es un polisacárido iónico cargado negativamente y produce un incremento de las
fuerzas de repulsión electrostática entre las partículas, provocando un efecto de estabilidad
en las suspensiones (8).
Valores mayores de turbidez en los diferentes tratamientos se deben a la incorporación de la
pectina. La estabilidad según este parámetro se determinó en aquellos tratamientos que
presentaron valores mayores y constantes de turbidez durante el almacenamiento.
En la Figura 2a se puede observar que el tratamiento control (M0) presentó valores menores
y constantes de turbidez durante el almacenamiento (coeficiente de variabilidad de 1,31%). El
tratamiento M1 (0,1% de pectina) presentó valores similares al tratamiento control y no existió
una diferencia significativa entre ambos (p<0,05); mientras que los demás tratamientos
presentaron valores mayores en comparación con la muestra control y con diferencias
estadísticamente significativas (p>0,05). En el caso de la muestra M5 (1,5% de pectina), se
observa que perdió estabilidad a partir del día 7, lo que se evidencia en un descenso brusco
del valor de turbidez, que puede deberse a la precipitación total de los componentes. Con
base en el análisis de varianza, la muestra M3 (5.011 + 86,4) con 1,72% de coeficiente de
variabilidad fue la de mayor estabilidad.
Con relación a los tratamientos a 50ºC (Figura 2b), las muestras presentaron valores mayores
de turbidez en comparación a la muestra Control (R0) y existió una diferencia significativa
entre ellas (p>0,05), a excepción de la muestra R3 (p<0,05). Entre los ensayos realizados a
esta temperatura, la muestra R2 (4.554 + 90,1) con 1,98% de coeficiente de variabilidad fue
la de mejor estabilidad.
En el caso de los tratamientos a 60ºC (Figura 2c), puede observarse que a partir del día 5
existió una disminución de los valores de turbidez para todos los tratamientos, lo que indica la
pérdida de sólidos en suspensión. Se evidencian diferencias significativas (p>0,05) entre la
muestra control y las muestras T1, T4 y T5. El tratamiento T1 con turbidez promedio de 4429
+ 173,6 y 3,92% de variabilidad fue el más estable durante el almacenamiento.
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a)
b)
c)
Figura 2. Valores de turbidez con respecto al tiempo para los distintos tratamientos, siendo
a) tratamientos a 40ºC; b) tratamientos a 50°C y; c) tratamientos a 60°C.
Otros autores informan que la inclusión de hidrocoloides en bebidas tiene efecto significativo
sobre la turbidez. Figueroa (2016) reportó que la incorporación de goma xantana produce
mayor turbidez (absorbancia) en el sobrenadante de una bebida de tomate de árbol, indicando
una mayor retención de partículas en suspensión y reducción del fenómeno de sedimentación
(8). Mamani (2017) observó un incremento en la turbidez de la fase líquida de una bebida
elaborada a partir de manzana y quinua real a medida que se incrementaba la cantidad de
quinua y estabilizante (12). Ibrahim et al. (2011) evaluaron el efecto de 3 estabilizantes
(carboximetilcelulosa, goma xantana y pectina) en jugos de manzana, y reportaron que éstos
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
3 5 7 9
TURBIDEZ (UTN)
DÍAS
M0
M1
M2
M3
M4
M5
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
3 5 7 9
TURBIDEZ (UTN)
DÍAS
R0
R1
R2
R3
R4
R5
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
3 5 7 9
TURBIDEZ (UTN)
DÍAS
T0
T1
T2
T3
T4
T5
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tienen influencia sobre la turbidez relativa del jugo, pero que sin embargo, sus valores
disminuyeron durante el almacenamiento (13); y Stoll et al. (2003) informaron que la aplicación
de pectina en bebidas a base de jugo de manzana con orujo de zanahoria hidrolizado, tuvo
un efecto positivo al mejorar la turbidez y que el aumento de la concentración de pectina
retrasó levemente la sedimentación de partículas de mayor tamaño (14).
Los resultados obtenidos presentaron un comportamiento similar a lo reportado por los
autores mencionados, mostrando un aumento de turbidez debido a la incorporación de pectina
y disminución de los valores de turbidez respecto al tiempo de almacenamiento en aquellos
tratamientos con altos porcentajes de pectina, mientras que a menor concentración se
observó mayor retención de los sólidos en suspensión. Considerando que valores mayores
de turbidez y constantes en el tiempo indican una mejor estabilidad, se seleccionaron como
muestras más estables los tratamientos M3 (5.011 + 86,4), R2 (4.554 + 90,1) y T1 (4429 +
173,6).
3.3. Comparación múltiple de tratamientos de mayor estabilidad
Aplicando la Prueba de Múltiples Rangos entre los valores promedio de Índice R y turbidez de
los tratamientos más estables a las distintas temperaturas, se ha determinado la diferencia
estadísticamente significativa entre las muestras.
a)
b)
Figura 3. Gráfico de medias para tratamientos de mayor estabilidad a 40°C, 50°C y 60°C,
siendo a) promedio de valores de Índice R; b) promedio de valores de turbidez.
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En la Figura 3a se presentan las medias de valores de Índice de estabilidad R, de tratamientos
a distintas temperaturas y concentraciones de pectina, las cuales presentaron mayor
estabilidad durante el almacenamiento. Entre las muestras M4 (1% de pectina, temperatura
40°C) y R2 (0,3% de pectina, temperatura 50°C) se evidencia una diferencia estadísticamente
significativa (p>0,05), mientras que no existe diferencia significativa respecto al tratamiento
T1 (0,1% de pectina, temperatura 60°C).
Según los valores de la turbidez (Figura 3b), la muestra M3 (0,5 % de pectina, temperatura
40°C) es significativamente diferente (p>0,05) a las muestras R2 (0,3% de pectina,
temperatura 50°C) y T1 (0,1% de pectina, temperatura 60°C). Observando estas diferencias
y coincidiendo con lo reportado por Martelo et al. (2011) (9) y Cortes et al. (2011) (10) donde
valores menores de índice R se relaciona con una mayor estabilidad, se observa que el
tratamiento a 40°C presentó menores valores durante el almacenamiento, así también
conforme a los resultados de la turbidez, el tratamiento a 40°C presentó valores mayores y
estables durante el almacenamiento, indicando una mayor retención de partículas en
suspensión, en concordancia con lo descrito por Figueroa (2016) (8) y Stoll et al. (2003) (14).
En consecuencia, se evidencia que el aumento de temperatura (>40°C) afecta la estabilidad
del lactosuero aun con la incorporación del compuesto hidrocoloide, y que las concentraciones
que presentaron mejores resultados sobre la estabilidad del lactosuero fueron 0,5% y 1% de
pectina para un mezclado realizado a una temperatura de 40°C.
4. Conclusiones
El lactosuero es un subproducto alimenticio con propiedades nutricionales interesantes que
podría emplearse en formulaciones de alimentos tipo bebidas. Por lo general, en el proceso
debe someterse a un tratamiento térmico, ya sea para favorecer la solubilidad de sus
componentes o por razones de inocuidad, afectando este tratamiento a sus características
físicas y su estabilidad durante el almacenamiento.
Las temperaturas elevadas en el proceso de mezclado influyen negativamente en la
estabilidad del suero lácteo, probablemente por la desnaturalización de componentes
termosensibles, como algunas proteínas, induciendo a la precipitación temprana de sólidos
en suspensión.
La inclusión de hidrocoloides como la pectina en el lactosuero, favorece su resistencia frente
al tratamiento térmico y mejora su estabilidad durante el almacenamiento refrigerado haciendo
posible su aplicación para la obtención de alimentos líquidos tipo bebidas.
Conflicto de interés: Los autores declaran que no existe ningún conflicto de interés con
respecto a la publicación de este artículo.
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frente al tratamiento térmico.
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