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Industria Láctea Proceso de Yogurt ====================================================

CAPITULO VII PROCESAMIENTO DE YOGURT ÍNDICE

7.1

Contenido Pag. YOGURT .......................................................................................................... 194

7.1.1

Composición............................................................................................... 194

7.1.2

Características sensoriales del yogurt ........................................................ 195

7.1.3

Tipos ........................................................................................................... 196

7.2

PRINCIPALES MICROORGANISMOS DE LAS LECHES FERMENTADAS 197

7.2.1

Género Bifidobacterium ............................................................................. 197

7.2.2

Género Lactobacillus.................................................................................. 199

7.2.3

Género Streptococcus ................................................................................. 200

7.2.4 Interacciones entre los géneros Bifidobacterium, Lactobacillus y Streptococcus ............................................................................................................ 200 7.3

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ..................................................................... 202

7.3.1

Leche .......................................................................................................... 203

7.3.2

Estandarización y preparación de la leche ................................................. 205

7.3.3

Pasteurización............................................................................................. 205

7.3.4

Enfriado ...................................................................................................... 205

7.3.5

Inoculación de cultivo ................................................................................ 205

7.3.6

Fermentación .............................................................................................. 205

7.3.7

Enfriado ...................................................................................................... 205

7.3.8

Adición de saborizantes o frutas y batido .................................................. 206

========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.3.9 Envasado .................................................................................................... 206 7.4

CONTROL DE PROCESO POR VARIABLES ............................................... 206

7.4.1

Monitoreo de pH durante la fermentación ................................................. 206

7.4.2

Monitoreo de la temperatura de fermentación ........................................... 206

7.4.3

Controles de producto terminado ............................................................... 206

7.5

CONTROL DE PROCESO POR ATRIBUTOS ............................................... 207

7.6

NUTRICIÓN Y SALUD DEL YOGURT ........................................................ 209

7.6.1

Beneficios en salud humana ....................................................................... 209

7.6.2

Efectos en los disturbios intestinales y infecciones intestinales ................ 210

7.6.3

Potencial de actividad anti-tumoral ............................................................ 211

7.6.4

Potencial de acción hipocolesterolémica.................................................... 211

7.7

EJERCICIOS DESARROLLADOS ................................................................. 212

7.8

EJERCICIO PROPUESTO ............................................................................... 222

7.9

RESUMEN ........................................................................................................ 222

7.10 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 222

========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== ---------------------------------------------------------------------------------------------------------OBJETIVO: Dar a conocer las operaciones de proceso y control en la producción de yogurt. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------7.1

YOGURT

Se define al yogurt como “un producto obtenido de la fermentación láctica a través de la acción del Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus el Streptococcus thermophilus sobre la leche entera, desnatada o pasteurizada”. Puede ser acompañado con otras bacterias lácticas que, por su actividad, contribuyen para la determinación de las características del producto acabado (NTP, 1998). El yogurt es un producto fermentado elaborado de leche enriquecido con alto contenido de sólidos, usando un cultivo mixto de Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus Y Streptococcus salivarius ssp. thermophilus (Penna,1977). El yogur (también conocido como yogurt, yoghurt o yoghourt) es un producto lácteo obtenido mediante la fermentación bacteriana de la leche. Si bien se puede emplear cualquier tipo de leche, la producción actual usa predominantemente leche de vaca. La fermentación de la lactosa (el azúcar de la leche) en ácido láctico es lo que da al yogur su textura y sabor tan distintivo. Tamine & Deeth (1980) y Kosikowiski (1981), definen yogurt como el producto resultante de la fermentación de la leche viabilizada por el cultivo inicial obtenida de Streptococcus salivarius subsp termophilus y del Lactobacillus delbuechii subsp. bulgariccus. Es caracterizado por un gel viscoso y un delicado sabor característico, es el más conocido de las leches fermentadas. El yogur es un tipo de leche fermentada, cuya producción es el resultado de la fermentación de la leche por microorganismos específicos láctico y se pueden agregar o no de frutas, azúcar, miel, cereales, colorantes y otros ingredientes que mejoran su presentación y cambiar su sabor. La leche utilizada en la fabricación de yogur se fermenta y luego se somete a un proceso de coagulación con la utilización de una levadura propia compuesta por dos microorganismos, que son el Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus, después de la fermentación de la leche, proporcionan una mejor digestión de sus principales componentes, mejor asimilación por el organismo de ciertos componentes de la leche, las proteínas, principalmente y la lactosa (Brandão, 1995). 7.1.1 Composición La composición de yogurt puede ser variable, estará en función del tipo de leche usada, sea entera descremada, etc.

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== Tabla 7.1 Composición de Yogurt Componente Porcentaje (%) Agua 87 Proteína 3,5 Lípidos 3,9 Glúcidos 3,6 Ácidos orgánicos 1,15 Cenizas 0,7

La composición del yogurt es básicamente la misma de la leche, no en tanto existen pequeñas diferencias, una vez que la leche es sometida a varios tratamientos durante el procesamiento del yogurt (Salji, 1989). El yogurt simple tiene composición similar cuando comparado a la leche con el cual fue elaborado, es constituido excelente fuente de proteínas, calcio, fosforo, magnesio, zinc, de vitaminas B2, B12. No en tanto la composición puede ser modificada en función del cultivo de bacterias “starter” durante el proceso de fermentación, síntesis o liberación de nutrientes u otras sustancias del cultivo “starter” , por la adición de ingredientes durante el proceso tales como: crema de leche, frutas, jugo de frutas y también por las condiciones de almacenamiento (Buttriss, 1997). El yogurt es excelente fuente de calcio, para las personas que presentan intolerancia a la lactosa, porque durante el proceso de fermentación, las bacterias del yogurt desdoblan gran parte de la lactosa de la leche en ácido láctico, glucosa y galactosa, monosacáridos esencial para la formación y mantenimiento del sistema nervioso. Es verificada una reducción de cerca de 20-30 % de la lactosa durante la fermentación, que se traduce en niveles residuales de cerca de 4,5 gramos de yogurt, mismo después la ingestión de las bacterias continúan la metabolización de la lactosa existente, más la cantidad de lactosa libre residual que contiene el intestino no es suficiente para desencadenar reacciones de intolerancia (Buttriss, 1997). Durante la fermentación, la proteína, la grasa y la lactosa de la leche sufren hidrólisis parcial, haciendo el producto fácilmente digerible, siendo considerado agente regulador de las funciones digestivas. La acidez propia estimula las enzimas digestivas por las glándulas salivares. El yogur es una excelente fuente de proteína, superior a la leche, debido a la adición de sólidos de leche y por ser concentrado. Además, estas proteínas son de alta digestibilidad ya están coagulados antes de la ingestión (Tamino y Robinson, 1991). 7.1.2 Características sensoriales del yogurt Las bacterias lácticas residen naturalmente en la leche u otra sustancia introducidas como cultivos puros, preferentemente en la relación 1:1 para dar el sabor característico del yogurt (Kosikowiski, 1981). El proceso bioquímico que lleva a alta acidez del yogurt es asociado al desarrollo del aroma y sabor, en tanto el pH usual para el yogurt es 4,2 – 4,4, pues una producción ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 195

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== exagerada del ácido conduce a súper acidificación durante la incubación, enfriamiento y almacenamiento del producto, el que no es deseable. A los cultivos clásicos pueden ser adicionadas los L. acidophillus y bifidobacterias u ambos, los cuales contribuyen con una acidez no agresiva y con un sabor característico (Robinsom y Tamine, 1991). Las características de viscosidad y consistencia de un producto pueden determinar la aceptación o no por parte de los consumidores, estas también son importantes durante el procesamiento hasta el mismo en la determinación de sus parámetros. La reducción de la viscosidad del yogurt puede acontecer en diferentes etapas después la incubación: durante el bombeo y transporte en el enfriamiento y en las operaciones de acondicionamiento (Penna et al., 1997).

Tabla 7.2 Patrones de calidad sensorial de las bebidas lácteas. Atributo Óptimo (5) Pésimo (1) Ausencia de puntos blancos, producto Presencia de puntos homogéneo, ausencia de separación con blancos presencia de Apariencia color característico. separación y color alterado. Típico del producto batido, o sea una Muy fluido o muy Consistencia consistencia agradable al beber. consistente Sabor

No muy ácido de sabor característico de Muy ácido, amargo bebidas lácteas fermentadas. presenta residuos.

Fuente; Muños, Civille y Carr (1992)

Muños, Civille y Carr (1992) utilizando una escala estructural de 5 puntos califica al yogurt como: 1 punto pésimo; 2 punto malo; 3punto regular; 4 punto bueno; 5 punto óptimo Califica al yogurt de la siguiente manera como se indica en la Tabla 6.2. El sabor delicado del yogurt es conseguido a través de las reacciones simbióticas de los cultivos lácticos una vez que los cultivos empleados en la fermentación del yogurt llevan la producción de ácido láctico también del acetaldehído, diacetil, ácido acético y otras sustancias volátiles. El Streptococcus termophilus promueve el crecimiento de los Lactobacillus removiendo el oxígeno y promoviendo la liberación de sustancias estimulantes como ácido fórmico, piruvico y CO2. Por otro lado, los lactobacillus también estimulan los streptococcus por la liberación de ciertos aminoácidos principalmente glicina e histidina, necesarias a su crecimiento y que son provenientes de la degradación de las proteínas de la leche (Robinsom y Tamine, 1991). Los principales componentes del sabor del yogurt son compuestos carbonil (acetaldeído, acetona, acetoína y diacetil) siendo atribuida de relevante importancia al acetaldehído en la obtención del sabor característico del yogurt (Keenan y Beel, 1968). 7.1.3 Tipos Varios yogurts son producidos industrialmente, no en tanto existen dos principales, el firme y el “agitado” o “batido”, basados en los métodos de producción y en la estructura ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 196

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== física del coagulo. El yogurt firme es el producto obtenido cuando la fermentación de la leche es conducida en el embalaje final y el yogurt obtenido es una masa semi-solida continua. El yogurt “agitado” o “batido”, es producido en cantidades y tiene su estructura gelatinosa quebrada antes del enfriamiento y empacado final (Tamine & Deeth, 1980). 7.2

PRINCIPALES FERMENTADAS

MICROORGANISMOS

DE

LAS

LECHES

En la producción de los yogures, normalmente emplea cultivo mixto de Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus y Streptococcus thermophilus. Estas bacterias se mantienen en crecimiento asociado o cultivos separados que son inoculadas en la leche en proporciones definidas. Generalmente, se utiliza la proporción de 1:1 (cocos para bacilos), que definen las características reológicas y aromáticos ideales (Porter, 1981). Los cultivos lácticos son utilizados para aumentar la vida en anaquel de la leche, debido a la formación de componentes metabólicos como ácido láctico, ácido propiónico, diacetil y substancias antagonísticas que ejercen efecto inhibitorio en las bacterias Gramnegativas responsables por el deterioro del producto (Martins y Luchese, 1988). Las bacterias ácido-lácticas han sido utilizadas como biopreservadores en productos alimenticios de diversa índole, incluyendo productos lácteos como quesos frescos y madurados, con el objeto de evitar la proliferación de patógenos como Listeria monocytogenes, diversas especies de Clostridium y Staphylococcus aureus, siendo este último reconocido como responsable de frecuentes brotes de intoxicaciones alimentarias (Cachon y Divíes, 1993). La mayoría de las bacterias ácido lácticas tienen solamente una habilidad limitada para sintetizar aminoácidos de nuevo. Para este crecimiento en leche, las bacterias lácticas son completamente dependientes del sistema proteolítico al degradar parcialmente caseínas y generar aminoácidos libres y especialmente, péptidos libres. Estos péptidos son además hidrolizados a aminoácidos por la acción combinada de peptidasas. 7.2.1 Género Bifidobacterium Bifidio bacterium fueron primeramente aisladas y descritas por Tissier en 1899-1900, que las denomino bacillus bifidus. Ellos son bacillus, no productores de gas, organismos anaeróbicos. Varios estudios de identificación con otras especies relacionadas fueron realizados hasta que, en 1970, los lactobacillus bifidus, como eran conocidas las bifidiobacterias, fueron agrupados en la familia Actinomycetaceae (Charteris, 1997). Bifidiobacterias son gran-positivas, no formadoras de esporas, inmóviles y catalasa negativa (Charteris, 1997). Ellas tienen varias formas incluyendo bastones cortos, comprimidos y bifurcados en forma de Y. actualmente, ya existen 30 especies diferentes en el género Bifidobacterium, 10 de las cuales son de origen humano, 17 de origen animal, 2 de efluentes y 1 de leche fermentada (Gomes y Malcata, 1999). Con todo, apenas 5 especies de Bifidobacterium, atraerán la atención de los laticinios para la producción de leche fermentada con uso terapéutico (Charteris, 1997). Vinderola, Bailo & Reinheimer (2000b) afirmaron que la adición de bacterias probióticas a la leche fermentada es una práctica habitual adoptado por los productores lácteos. Sin embargo, factores como acidez del yogur, oxígeno disuelto, interacciones entre las ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 197

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== especies, las prácticas de la inoculación y las condiciones de almacenamiento pueden condicionar la supervivencia del microbio probiótico en productos lácteos fermentados. Los bifidiobacterias son sacaroliticas, productoras de acido acético y láctico, sin generación de CO2. Algunas especies de bifidiobacterias son capaces de fermentar carbohidratos complejos como amilosa, amilopectina, arabinogalactana y gomas (tragacanto y arabica). El pH optimo de crecimiento esta entre 6 y 7, tienen mejor crecimiento a pH 4,5 – 5. Samona & Robinson (1994) reportaron buen crecimiento del Bifid. adolescentis en pH 4,0. La temperatura optima de crecimiento esta en la faja de 37 – 41 ºC, con e crecimiento máximo a 43-45 ºC y, prácticamente, mejor crecimiento a 25 -28 ºC. Las bifidiobacterias no crecen bajo los 20ºC, ni arriba de 46ºC, siendo destruidas a 60ºC. A pesar de ser clasificadas como anaerobias, y las especies Bifid. infantis, Bifid. breve, Bifid. longum e Bifid. Adolescentis no toleran oxigeno, algunas especies pueden tolerar (Roberts et al., 1995). Las bifidiobacterias son microorganismos de gran importancia en el ecosistema complejo y activo del tracto intestinal de humanos, animales de sangre caliente y abejas. Ellas están distribuidas en el tracto gastrointestinal y uro-genital del ser humano, siendo la extensión de esta, determinada por la edad y dieta. La microbiota natural de recién nacidos lactantes es denominada por bifidiobacterias (Fondén et al., 2000), cuya proliferación es estudiada por sus componentes glicoproteicos de la k-caseina en el calostro humano. El numero de bifidobacterias decrece con el aumento de la edad, dependiendo del individuo/ su dieta, el tercer genero mas abundante después es los Bacteroides y Eubacterium. De acuerdo con Fondén et al. (2000), el final de la edad adulta es inicio de la sensibilidad caracterizado por la reducción significante en el numero de bifidobacterias, en cuanto bacterias contaminantes como clostridios y coliformes tienden aumentar, en general, debido a la disminución de la secreción del jugo gástrico en ese grupo etario. Este perfil de la edad puede ser influenciado por la ingestión diaria de factores bifidogénicos y por la fisiología del hospedero (Fondén et al., 2000). Las bifidiobacterias, seleccionadas para las fermentaciones lácticas, tienen como hábitat natural el intestino grueso, principalmente el colon. En un adulto saludable, las bifidiobacterias dividen su habitad con otras bacterias anaeróbicas, tales como Bacteroides, Veillonellae y Eubacterium. Lactobacillus y bifidobacterias anaeróbicas pueden ser dominantes de la flora fecal de 1 x 1010 ufc/mL. Según Samona & Robinson (1994), la inoculación conjunta de bacterias del fermento tradicional usado en la producción de yogurt tiende a suprimir el crecimiento de las bifidiobacterias. De acuerdo con Klaver, Kingma & Weerkamp (1993) las bacterias probióticas crecen despacio en la leche debido a su baja actividad proteolítica, siendo práctica común la adición de bacterias del yogur para reducir el tiempo de fermentación. Sin embargo, el Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus, es una de las bacterias del yogur, que produce el ácido láctico durante el almacenamiento en refrigeración (post-acidificación) lo que afecta, según estos autores, la viabilidad de las bacterias probióticas. Para superar el problema de la post-acidificación, de acuerdo con Dave & Shah (1998), la tendencia actual es usar los fermentos llamados ABT que contiene el Lb. acidophilus, bifidobactéria y el Str. thermophilus. También Oliveira et al. (2002) afirman que esas bacterias lácticas pueden agregarse durante la última mezcla del producto, lo que reduce los costos de la producción de leche fermentada que contiene el probiótico. ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 198

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== En general, los bifidobactérias crecen mejor en medios sintéticos que en la leche. Sin embargo, estos medios son caros para la multiplicación de las bifidobatérias en gran escala, además causan ellos los sabores desagradables en los productos finales. Así mismo mejora las condiciones de desarrollo para los tipos de las bifidobactérias diferentes en la leche, por ejemplo, la adición de fuentes de nitrógeno o sustancias que bajan el potencial redox del medio y la selección de tipos menos perjudiciales, son alternativas propuestas para superar estos problemas Gomes & Malcata (1993). De acuerdo con (Mattila-Sandholm et al. 2002). La selección cuidadosa de estos tipos empleados y el control del proceso de producción son necesarios para los productos del metabolismo y el pH final. Fondén et al. (2000) sostienen que el proceso de la adición de cultivos probióticos es dependiente de las especies y sus tipos, de las interacciones metabólicas con bacterias lácticas, de las condiciones de fermentación, del pH del producto, de la presencia de oxígeno y de la temperatura almacenamiento. Cuando las bifidobactérias producen, durante la fermentación, los ácidos acéticos y lácticos en la proporción de 3:2, su desarrollo excesivo puede generar los productos con sabor y aroma "a vinagre", impidiendo la aceptación del producto para los consumidores. Así, una combinación de tipos específicos debe ser determinante para evitar ese problema, seleccionándose aquéllas que promuevan las propiedades sensoriales y de supervivencia más ventajosa (Mattila-Sandholm et al. 2002). De acuerdo con Gomes & Malcata (1993), en función de la baja velocidad de multiplicación de los cultivos probióticos respecto a las bacterias lácticas tradicionales, se controla la asepsia (limpieza) y la adición de factores promotores de crecimiento son los requisitos previos para obtener una cantidad inicial alta de células viables de probióticos. Por otra parte, esta población estaría muy debajo que la del fermento. Gomes & Malcata (1993) dieron énfasis a que los fabricantes deben observar que los bioproductos fermentados contengan un número mínimo satisfactorio de células activas en el momento del consumo de por lo menos, 106 ufc/mL. La dosis del número mínimo terapéuticamente diario debe ser 108 - 109 células viables en 100g del bio-producto fermentado. 7.2.2 Género Lactobacillus Bacillus acidophilus, nombre genérico de lactobacilos intestinal. Lactobacilus son en general caracterizados como Gram-positivos, no formadores de esporos, no flagelados, homofermentativos (produce solo ácido láctico) y representan vías fermentativas de síntesis de ácido láctico y acético, etanol y gas carbónico. Hasta el presente, 56 especies del género lactobacillus ya fueron identificados. De estos microorganismos, los mas comúnmente sugeridos para uso dietético son los L. acidophilus. El grupo homofermentativo compuesto de Lactococcus, Pediococcus, Enterococcus y Streptococcus, utilizan la ruta Embden-Meyerhoff-Parmas al convertir 1 mol de glucosa en dos moles de ácido láctico, además que produce más del 85% de ácido láctico a partir de glucosa.

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== El crecimiento de L. acidophilus puede ocurrir hasta a 45ºC, estando el óptimo es entre 35 – 40ºC su tolerancia a la acidez varia de 0,3% a 1,9 % (acidez titulable), con pH optimo entre 5,5 – 6,0. Muchas familias de Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus son capaces de crecer en presencia de 0,4 % de fenol son incapaces de crecer en presencia de sales biliares y de 4 % de sales biliares. El Lb. acidophilus, crece en presencia de 0,5% de fenol y de 4% de sales biliares. Siendo el fenol un producto de los procesos putrefactivos del intestino grueso (asimismo como el indol, escatol, etc), la resistencia a este producto puede ser usada como un indicador de la capacidad de sobrevivir en el intestino de algunas personas (Rasic y Kurmann, 1995). Los lactobacilos están distribuidos en nichos ecológicos a lo largo del tracto intestinal de genital humano constituyendo parte importante de la microbiota del ser humano y de animales superiores. La distribución es afectada por factores ambientales como: pH, disponibilidad de oxígeno, nivel de sustancias específicas, presencia de secreciones e interacciones bacterianas. Algunas familias de Lb. Acidophilus son capaces de sintetizar vitaminas como ácido ascórbico, niacina y vitamina B12. Además de esto, este microorganismo tiene actividad lipolitica que influencia el valor nutricional del yogurt suplementado. La actividad proteolítica del L. acidophilus es comparable al del Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus. Es productor del diacetil, acetoina y ácidos volátiles (acetona, fórmico, caproico, caprilico, butírico, entre otros) (Gomes y Malcata, 1999). 7.2.3 Género Streptococcus El Lactococcus lactis subsp. lactis es un microorganismo mesófilo, capaz de fermentar la lactosa produciendo ácido láctico en gran cantidad, de la misma forma es capaz de producir algunas substancias antibacterianas conocidas en forma genérica como bacteriocinas, entre las cuales destacan la nisina y la diplococcina. Ambos factores, acidez y bacteriocinas, son capaces de inhibir el crecimiento de un amplio rango de microorganismos (Davidson y Hoover, 1993). El Streptococcus thermophilus es, tradicionalmente, usado en conjunto como el Lactobacillus delbrueckii sub-espécie bulgaricus para fabricación del yogurt, siendo la presencia de ambos determinados por la legislación de varios países. Con todo, diversas leches fermentadas, en diversas partes del mundo, son producidas apenas con Streptococcus thermophilus (Lourens-Hattingh y Viljoen, 2001). Según Rasic y Kurmann (1995), el Streptococcus thermophilus es homofermentativo; termodurico con temperatura optima entre 40 a 45ºC; sobrevive a la temperatura de pasteurización; algunas familias son reductoras de gomas, es poco proteolítico y no poseen actividad lipolitica, el Streptococcus thermophilus, así mismo como los estreptococos lácticos son microorganismos altamente adaptados a la leche, su mejor medio para su multiplicación. 7.2.4 Interacciones entre los géneros Bifidobacterium, Lactobacillus y Streptococcus En los productos probioticos fermentados es importante que un cultivo probiotico usado contribuya para a las buenas características sensoriales. Sin embargo, es bien común el uso de bacterias probioticas en conjunto con otros tipos de bacterias (fermentos) para la fermentación del producto. Las interacciones entre probioticos y fermento pueden tener ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 200

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== impacto sobre la calidad del producto. De acuerdo con Fonden et al. (2000) y MattilaSandholm et al. (2002), indican que es posible elaborar productos lácteos fermentados, con excelentes propiedades sensoriales y buena sobrevivencia de bacterias, haciendo uso de fermentos y microorganismos probioticos juntos. Fermentos viables pueden ser Str. thermophilus, cultivos de yogurt y fermentos mesofilos con diferentes combinaciones de familias de lactococcsus. La combinación más favorable de fermento y bacterias probioticas específicas deben ser determinadas estudiándose las combinaciones posibles y seleccionadas aquellas cuyas propiedades sensoriales y de sobrevivencia de los probioticos es más ventajosa (Mattila-Sandholm et al. (2002). Las bacterias lácticas, entre ellas el Lb. acidophilus, exhiben efecto antagonístico contra varias otras bacterias usadas en la fabricación de productos lácteos fermentados. Joseph et al. (1998) indican familias de L. acidophilus inhiben algunas de las familias de las bifidiobacterias, L. delbrueckii subespecie bulgaricus y Str. Thermophilus produciendo bacteriocinas u ácidos orgánicos. Vinderola et al. (2002) obtuvieron resultados semejantes y encontraron también, algunas familias de bifidiobacterias y algunas familias de bacterias tradicionales del fermento láctico inhibiendo el L. acidophilus. El efecto de inhibición entre probioticos y bacterias tradicionales de leche fermentado, el yogurt y otros productos lácteos está basado en los productos de su metabolismo, entre ellos, el ácido láctico que presenta efecto bacteriostático o bacteriocina contra varios otros organismos, en especial los formadores de esporos. La producción de otras sustancias antimicrobianas como peróxido de hidrogeno y antibióticos está documentada. El Lb. acidophilus produce dos tipos de antibióticos de amplios espectros antibacterianos (Gomes y Malcata, 1999). Las bacterias lácticas, en convivencia simbiótica (Veisseyre, 1998) se estimulan mutuamente, complementando el crecimiento una de la otra. En el inicio de la fermentación, el pH de la leche favorece el desarrollo del Streptococcus thermophilus. Con el aumento de la acidificación, o sea, del contenido de ácido láctico a partir de la lactosa, crecen los Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus. Estos son proteolíticos, obtienen aminoácidos a partir de la caseína (glicina, histidina, valina) y activan el crecimiento de los estreptococos que, por su parte, estimulan el crecimiento de los lactobacilos, con la producción de ácido fórmico y gas carbónico (Veisseyre, 1998). Se busca mantener el equilibrio adecuado de las bacterias, para que el producto permanezca suficientemente ácido y aromático (Veisseyre, 1998). La acidez hace de los yogures alimentos relativamente estables por inhibir el crecimiento de bacterias Gramnegativas, donde el pH puede variar de 3,6 a 4,2, pudiendo alcanzar pH final de hasta 4,5 (Veisseyre, 1998). Las bacterias acido lácticas produce un conjunto de sustancias antimicrobianas (como ácidos orgánicos, acetoina, peróxido de hidrogeno, reuterina, reuterocina, péptidos antifungicos y bacteriocinas) que han sido utilizados como biopreserbadores en productos alimenticios, incluyendo en productos lácteos como queso frescos y madurados con el objetivo de de evitar la proliferación de patógenos como Listeria monocytogenes y Clostridium t Sthaphylococcus aureus. Las bacteoriocinas son compuestos proteínicos antibacterianos que son producidos por las bacterias acido lácticas comúnmente presente en alimentos. Son péptidos bioactivos con efecto bactericida o bacteriostático.

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Según benezegh & mangonnat, (1994) tres etapas son fundamentales en la producción de yogurts y para la mejora de la textura: 1) Preparación de estandarización de la leche, regulando el contenido de grasa, conforme el tipo de yogurt a ser fabricado y el tratamiento térmico de la leche, 2) la incubación, 3) el proceso de enfriamiento. Leche fresca filtrada • •

Azúcar: 9% si lleva fruta jarabeada Azúcar: 10% si lleva saborizantes y colorantes

HOMOGENIZACIÓN 58-60°C, P=150psi

FILTRADO

PASTEURIZACIÓN A (85°C+/-2 por 30 min)

Cultivo disuelto en leche a 42°C, previamente esterilizado • •

ENFRIAMIENTO A 42 °C

Cultivo liquido: 2 – Liofilizado: 0.5%

Y. AFLANADO

Y. BATIDO

Y. BATIDO

ENVASADO

INCUBACIÓN – 43°C; pH=4.4

INCUBACIÓN – 43°C; pH=4.4

INCUBACIÓN – 43°C; pH=4.4

ENFRIADO 10°C

HOMOGENIZACIÓN 58-60°C, P=150psi

ENFRIADO 10°C

BATIDO Suave Agregado de frutas jarabeada a32°Brix

ALMACENADO Y COMERCIALIZADO 5°C

ENFRIADO 10°C

ENVASADO ENVASADO a 10°C ALMACENADO Y COMERCIALIZADO 5°C

ENFRIADO A 2 -5°C

ALMACENADO Y COMERCIALIZADO 5°C

Figura 7.1 Flujo de proceso de elaboración de yogurt batido ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 202

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.3.1 Leche La leche empleada en el procesamiento del yogur debe ser de buena procedencia y calidad, pues es responsable por su valor nutricional (Alais, 1998). Debe pasar por tratamiento térmico (pasteurización o tratamiento UAT – Ultra Alta Temperatura), a fin de eliminar microorganismos patógenos y destruir las substancias inhibidoras del crecimiento bacteriano presentes en la leche cruda como las aglutininas (Alais, 1998, Veisseyre, 1988). a) Proteínas Las proteínas de la leche pueden dividirse en dos grupos bien definidos: •

Caseínas: las caseínas, que representan el 80% de las proteínas en la leche de vaca y que se precipitan en una solución cuando la acidez alcanza un pH de 4.6 (pH isoeléctrico) a 30ºC. Las caseínas son fosfoproteínas y contienen, en promedio, 0.85% de fósforo. Los grupos fosfato son responsables de muchas características importantes de la caseína, en especial de su habilidad de unir grandes cantidades de calcio, relativamente, haciéndola una proteína nutricionalmente valiosa (Fox y McSweeney 1998).

•

Proteínas séricas: Las proteínas del suero o proteínas séricas (representa el 20%), las cuales se mantienen solubles a un pH de 4.6. Las proteínas del suero no contienen fósforo.

b) Carbohidratos La lactosa es el principal carbohidrato presente en la leche. La leche también contiene pequeñas cantidades de otros azúcares como glucosa (50mg/L), fructosa, glucosamina, galactosamina y oligo-sacáridos (Fox y McSweeney 1998). En el yogur natural, la lactosa es el azúcar dominante, pero incluso después de la fermentación puede contener 4-5 g de lactosa por cada 100 g de yogur. La razón de este residuo es que la leche es fortificada con 14-16 g /100g de sólidos totales, así, el contenido de lactosa del producto final es diferente de la leche normal (Tamime y Robinson 2000). c)

Lípidos

Los lípidos de la leche son una fuente importante de energía y de ácidos grasos esenciales (por ejemplo, ácido linoleico), y de vitaminas liposolubles (A, D, E y K). El sabor y las propiedades reológicas de los productos lácteos dependen del contenido de lípidos. Por su variado rango de ácidos grasos, el sabor de la grasa láctea es superior a otras grasas (Fox y McSweeney 1998). Los ácidos grasos en la leche varían en tamaño (de 2 a 20 átomos de carbono) y en saturación (de 0 a 4 dobles enlaces) (Walstra et al. 2006). d) Vitaminas Las vitaminas son compuestos químicos orgánicos requeridos en pequeñas cantidades por el cuerpo humano, pero que no pueden ser sintetizados por el mismo. Las vitaminas son ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 203

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== requeridas para el crecimiento y mantenimiento de la salud. La principal clasificación de las vitaminas se basa en su solubilidad con el agua. Las vitaminas hidrosolubles son las del complejo B (tiamina, riboflavina, niacina, biotina, ácido pantoténico, ácido fólico y piridoxina) y el ácido ascórbico (vitamina C), mientras las vitaminas liposolubles son el retinol (vitamina A), calciferoles (vitamina D), tocoferoles (vitamina E) y filoquinona (vitamina K). Las vitaminas hidrosolubles y la vitamina K actúan como co-enzimas mientras la vitamina A es importante en el proceso de visión, la vitamina D funciona como hormona y la vitamina E es primordialmente un antioxidante (Fox y McSweeney 1998). Todas las vitaminas conocidas se encuentran presentes en la leche. La leche es una buena fuente de la mayoría de las vitaminas, especialmente vitamina A y la mayoría de las vitaminas del complejo B. No es una buena fuente de las vitaminas C y E. El contenido de vitamina D tampoco es tan alto (Walstra et al. 2006). El contenido de vitaminas en el yogur varía con el tipo de leche empleada (particularmente por el contenido graso de la leche, el cual influencia las cantidades de vitaminas liposolubles), con los tipos de bacteria y las condiciones de fermentación. Cuando la leche es procesada, existe cierto efecto en la concentración de las vitaminas hidrosolubles, dichas concentraciones son influenciadas por el calor y la luz (Buttriss 1997). En el yogur, los niveles de las vitaminas es algo reducido; el contenido de ácido fólico puede incrementar. El contenido de vitaminas en los productos fermentados es también afectado por las condiciones de almacenamiento y especialmente por el tratamiento térmico de la leche (Walstra et al. 2006). e)

Minerales

Los minerales en la leche se encuentran normalmente como sales minerales. La leche contiene sales orgánicas e inorgánicas; el concepto de “sales” no es equivalente “sustancia mineral”. Las sales no son equivalentes a cenizas, ya que las cenizas no incluyen los ácidos orgánicos como citratos y acetatos, ya que el fósforo orgánico y el sulfuro se convierten en sales inorgánicas durante la incineración (Walstra et al. 2006). Las principales sales minerales de la leche son los fosfatos, citratos, cloruros, sulfatos, carbonatos, bicarbonatos de sodio, potasio, calcio y magnesio (Fox y McSweeney 1998). Las micelas de caseína contienen las sales no disueltas, además de los compensadores de su carga negativa (principalmente Ca, Mg, K y Na). Las micelas también contienen el denominado fosfato de calcio coloidal. Las sales disueltas pueden afectar varias propiedades de la leche como, por ejemplo, la estabilidad de las proteínas (Walstra et al., 2006). El procesamiento térmico puede afectar el estado de las sales minerales de la leche, particularmente el calcio, fosfato, citrato y magnesio. Calentar la leche a 85ºC por 30 minutos puede cambiar hasta un 16% del calcio soluble en fase coloidal (Tamime y Robinson 2000). En el yogur, otro factor que puede afectar el estado de las sales minerales es la producción de ácido láctico durante el proceso de fermentación. A medida disminuye el pH debido a la producción de ácido, hay una remoción gradual de calcio y fósforo (unidos a la caseína como fosfato tricalcico) de las partículas de caseína. A un pH de 5.2 - 5.3 las partículas de caseinato se desestabilizan e inicia la precipitación. La precipitación completa ocurre a un pH de 4.6 - 4.7 que representa el punto isoeléctrico de la caseína. En este punto la caseína se encuentra libre de fosfato de calcio y las partículas no tienen carga para mantenerlas repelidas unas de otras lo cual conlleva a su precipitación (Chandan 2006. ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 204

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.3.2 Estandarización y preparación de la leche Se regula el contenido de grasas y sólidos no grasos. Se agrega azúcar de acuerdo al tipo de producto a elaborar, y se regula el contenido de extracto seco mediante el agregado de leche en polvo, concentración por las técnicas de filtración a través de membranas o sustracción de agua por evaporación (Tamine y Robinson, 1993). 7.3.3 Pasteurización La leche se calienta hasta alcanzar la temperatura de 85ºC y se mantiene a esta temperatura por 30 minutos (En un sistema de producción por bach). El tratamiento es esencial para inactivar el efecto germicida normal de la leche y para destruir a la mayoría, sino a todos, los microorganismos presentes. Temperaturas normalmente usadas varían entre 80 - 95°C con retención entre 30-5 min, según el equipo sea continuo o discontinuo. Luego de la aplicación del calor, la leche debe enfriarse tan rápidamente como sea posible hasta la temperatura de inoculación, para disminuir la posibilidad de variaciones físicoquímicas, así como para evitar el desarrollo de bacterias termófilas. 7.3.4 Enfriado Es un punto de control porque asegura la temperatura óptima de inoculación, permitiendo la supervivencia de las bacterias del inóculo. Como se mencionó, se enfría hasta la temperatura óptima de inoculación (42-45ºC) o generalmente hasta unos grados por encima y luego es enviada a los tanques de mezcla. 7.3.5 Inoculación de cultivo Después del tratamiento térmico, se procede a enfriar la leche a 42 ºC y se inoculada con 2 a 3 % del cultivo líquido o desecado de yogurt (con relación a la cantidad de leche inicial), 0,5 % de cultivo liofilizado, 5 % de resiembras del fermento de la víspera, y se le mezcla perfectamente con la leche. 7.3.6 Fermentación Este proceso debe realizarse a 42 – 43 ºC en baño maría o en cámaras controladas termostáticamente. La incubación debe detenerse cuando la acidez esté entre 0,65 % y 0,70 %, pues la acidificación continúa durante el enfriamiento. En las condiciones indicadas un cultivo activo de yogurt necesita solamente 2,5 a 3,5 horas para producir la cantidad deseada de acidez y aroma. 7.3.7 Enfriado El enfriamiento se ha de realizar lo más rápido posible con el fin de evitar que el yogurt siga acidificándose en más de 0,3 pH. Se ha de alcanzar, como mucho en 1,5-2,0 horas, una temperatura de 15°C.

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.3.8 Adición de saborizantes o frutas y batido La adición de frutas aumenta de manera eficaz la aceptación del producto, pues no todos los consumidores prefieren un yogurt en su forma natural (Vedamuthu, 1991). Adición de la fruta, aromas y/o colorantes, a fin de mejorar la calidad y presentación del yogurt se le puede adicionar fruta, en porcentajes de acuerdo a las Normas del estado ecuatoriano y dependiendo del costo de la fruta. Luego se procede agitar ligeramente muy suave. Como segunda opción de se procede agregar fruta jarabeada a 32 °Brix y pH cercano a la del yogurt, debe agregarse solo la fruta no el jugo. La fruta deberá estar cocida y no debe agregarse la fruta cruda. 7.3.9 Envasado El envasado es realizado por máquinas automáticas o manuales dentro de los frascos, y debe ser mantenida a una temperatura menor que 6ºC (Nestlé, 2002). 7.4

CONTROL DE PROCESO POR VARIABLES

Las variables a controlar en el proceso son: • • •

Control de temperatura del medio de calentamiento Control de temperatura del producto Control de pH del producto

7.4.1 Monitoreo de pH durante la fermentación El control del pH es muy importante en la elaboración de los productos alimenticios, tanto como indicador de las condiciones higienicas como para el control de los procesos de transformación. El pH de la leche puede ser controlado desde el momento de la recolección hasta la entrega del producto, ya que es un indicador válido de sus condiciones higienicas. El valor normal está en torno a 6,8. En el yogurt al final del proceso se llega a 4,4 a 4,6 de pH. 7.4.2 Monitoreo de la temperatura de fermentación Para el optimizado de la fermentación de la leche se ha de considerar las variables temperatura y cantidad de microorganismo (Lactobacillus Bulgaricus y Estreptococcus Thermophilus). La temperatura debe mantenerse constante durante el proceso de fermentado, asi como la cantidad de microorganismos es de considerar porque esta, hace variar la proliferación de estos microorganismos y genera más rápido el ácido láctico. La temperatura de fermentación bordea entre 42 – 45°C. 7.4.3 Controles de producto terminado • • • •

Volumen de producto envasado Peso de producto envasado Acidez, pH del producto Viscosidad

========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 206

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.5 CONTROL DE PROCESO POR ATRIBUTOS El Control Estadístico de Procesos en el proceso del yogurt, se pueden extender al control de características de calidad del tipo de atributo. Estas se emplean para demostrar el comportamiento básico de la variación de los Atributos en muestras tomadas de un proceso que tiene un nivel estable del porcentaje de ciertas características (Harrison, 2005). Aquí se contemplan gráficas de tipo p, np, c, u las cuales se utilizan para analizar defectos en la producción. Los atributos más comunes de evaluación del producto terminado son: • • • •

Viscosidad Sinerisis Apariencia de granulos Sabor acido o sabor amargo

a) Defecto de baja viscosidad Posibles causas. 1. Bajo contenido de proteínas en la leche. 2. Tratamiento térmico/ homogenización insuficiente. 3. Agitación muy vigorosa. 4. Tratamiento mecánico muy vigoroso en la línea de proceso, presión baja. 5. Agitación a una temperatura muy baja. 6. Agitación a un pH muy bajo (debajo de 4,2). 7. Destrucción del coágulo durante la acidificación. 8. Cultivo. Soluciones. 1. Aumentar porcentual de proteínas en la leche. 2. Ajustar las condiciones del proceso. 3. Ajustar el agitador. 4. Usar bombas monopositivas, baja tasa (medida) de bombeo en las cañerías. 5. Aumentar la temperatura del rompimiento del coágulo para más o menos 18 y 25ºC. 6. Agitar y enfriar a un pH más alto: 4,6 –4,4. ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 207

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7. Ajustar las condiciones del proceso. 8. Escoger un cultivo más viscoso. b)

Defecto sinéresis (salida del suero) Posibles causas. 1. Contenido del extracto seco y proteínas muy bajo. 2. Contenido muy bajo de grasa. 3. Tratamiento térmico/ homogenización insuficiente. 4. Temperaturas de incubación muy altas. 5. Destrucción del coágulo durante la acidificación. 6. Oxígeno en la leche. 7. Valor de pH muy alto (arriba de 4,8). Soluciones: 1. Ajustar la composición. 2. Ajustar el porcentaje de grasa o fermentar hasta un pH más bajo: 4,3 a 4,1. 3. Ajustar las condiciones del proceso. 4. Bajar la temperatura para 43ºC. 5. Tratamiento al vacío. 6. Asegurar una acidificación suficiente.

c)

Defecto granulado Causas

1. 2. 3. 4.

Precipitación de fosfato de calcio/ desnaturalización de partículas de albúmina. Temperatura de incubación muy alta. Porcentaje de incubación muy alta. Fermento.

Soluciones 1. Ajustar la intensidad del tratamiento térmico. 2. Bajar la temperatura para 43ºc. 3. Aumentar el porcentaje de inoculación. 4. Escoger un cultivo más viscoso. d)

Defecto sabor ácido Causas. 1. Tiempo de enfriamiento muy largo. 2. Temperatura de fermentación muy alta. 3. Muy contaminado. 4. Fermento. 5. Alto contenido de L bulgáricos. Soluciones 1. Ajustar las condiciones del proceso. 2. Bajar la temperatura de estoque. 3. Reducir el porcentual

========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 208

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 4. Mudar el cultivo, utilizando uno con baja por acidificación. 5. Mudar la proporción de inoculación para 7:30 (ST:28). e)

Defecto: Sabor amargo 1. Muy contaminado 2. Alto contenido de L. Bulgáricus 3. Fermento. Soluciones 1. Reducir el porcentual 2. Aumentar el contenido de S. thermophillus en el instante de la inoculación. 3. Cambiar el cultivo

7.6

NUTRICIÓN Y SALUD DEL YOGURT

Las leches fermentadas fueron originalmente desarrolladas como un medio para preservación de los nutrientes. Como la fermentación de la leche por diferentes microorganismos es posible el desarrollo de productos con diferentes sabores, texturas, consistencias y funcionalidades. Cuanto al valor nutricional, el yogurt es un alimento importante en la contribución para cualquier dieta por sus propiedades y efectos en el organismo (Buttriss, 1997). Ciertas características son benéficas para individuos con intolerancia a la lactosa y tendencias a la hiperglicemia post-prandial. Otras propiedades también se relacionan a los yogures, como los efectos anticolesterolémicos, anticarcinogénicos, inhibitorios de agentes patógenos, entre otros. 7.6.1 Beneficios en salud humana En la naturaleza, las bacterias lácticas habitan en los nichos principales: las mucosas humanas y la de animales y los alimentos. Muchas especies de bacterias lácticas son usadas comercialmente para la producción de leches fermentadas, productos cárnicos y otros alimentos. Estos productos incluyen yogurts, quesos. La principal área actualmente es la de productos lácteos (Fonden et al., 2000) En general, la composición de microbiota de una parte específica del tracto intestinal es determinada por el ambiente físico (motilidad intestinal) y químico (cambios en el pH). Con todo, la dieta es el principal factor contribuyente para las diferencias individuales en la microbiota intestinal. De acuerdo con Fonden et al.(2000) la población de anaerobios en las heces de individuos con dieta típica del occidente es mayor que la de personas vegetarianas y viviendo en Asia o África. Variaciones en la microbiota intestinal pueden aumentar los estados de dolencias asociadas a cambios en la fisiología y motilidad intestinal. Entre estas dolencias están las diarreas, constipaciones, cáncer intestinal, desnutrición calórico - proteico y encefalopatía hepática (FOOKS et al., 1999). Fonden et al.(2000) afirman que productos lácteos fermentados con bacterias lácticas han sido usados en el tratamiento de dolencias del tracto gastrointestinal como intolerancia a lactosa, gastroenteritis aguda, efectos adversos de radioterapia, constipación, alergias alimentarias, entre otras. Tal afirmación es hecha, también, por varios autores. De acuerdo con Fonden et al.(2000), estas dolencias están asociadas a disturbios en la microbiota ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 209

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== intestinal y a varios grados de inflamación de la mucosa intestinal, llevando al aumento de permeabilidad intestinal. Algunos de los beneficios para la salud debido al consumo de leches fermentadas son: la mejora tolerancia a la lactosa, protección contra infecciones gastrointestinales, reducción del nivel de colesterol, mejora significativa en la absorción de minerales, también de poseer correlación negativa con incidencia de cáncer (Buttriss, 1997). Al usar leches fermentadas u otros productos lácteos conteniendo probioticos, el objetivo es modificar la microbiota intestinal y los sistemas de barreras del intestino beneficiando, asimismo, la salud del hospedero. Tres modos para mejorar la microbiota son: el uso de probioticos, de prebióticos y de simbióticos (Fonden et al., 2000). Los beneficios nutricionales de los probioticos vienen siendo más estudiados en productos lácteos fermentados con bifidiobacterias y lactobacilos. De acuerdo con Gomes & Malcata (1999), estos productos contienen grandes variedades de compuestos dependiendo del tipo de leche usado (leche de vaca, de oveja, de cabra), del tipo de microorganismos adicionados (y sus actividades bioquímicas) y de los procesos de fabricación empleados. Ellos son caracterizados por niveles más bajos de lactosa residual y niveles más altos de aminoácidos libres, en relación a la leche común, también de la presencia de ciertas vitaminas. También de esto, las leches fermentadas por las bifidiobacterias contienen preferencialmente, más ácido láctico L (+) (que es más fácilmente metabolizado por los seres humanos que el ácido láctico D (-). El ácido láctico L (+) absorbido en el intestino es usado como fuente de energía ((Fonden et al., 2000). Rasic y Kurmann (1983), citados por Gomes & Malcata (1999), y Tamime et al. (1995) reportaron la síntesis del ácido fólico, niacina, tiamina, riboflavina, piridoxina y vitamina k por Lactobacillus acidophilus y bifidobactérias. Estos autores también mencionan que estas sustancias son lentamente absorbidas por el cuerpo. Las vitaminas del complejo B son frecuentemente obtenidas como ingredientes naturales de alimentos; así mismo, la adición de bifidobacterias a dieta ayudará a alcanzar los niveles diarios recomendables de estos nutrientes. La biodisponibilidad de minerales como calcio, zinc, hierro, manganeso, cobre, y fosforo para el hospedero, conteniendo bifidobacterias debido a la disminución del pH gástrico (el que facilita la ionización de estos minerales, prerrequisito para la absorción) y mejora la digestibilidad de las proteínas. Los productos fermentados también ayudan a prevenir trastornos gastrointestinales como diarrea, estreñimiento, gastroenteritis, además de tener la ventaja de reducir la alergia a la proteína de la leche por ciertos individuos sensibles y aumentar la longevidad, ya que ayuda a reducir los radicales libros originales por el metabolismo que son perjudiciales para la salud. 7.6.2 Efectos en los disturbios intestinales y infecciones intestinales El epitelio intestinal intacto y la microbiota normal representan barrera al movimiento de bacterias patogénicas, antígenos y otras sustancias del lumen intestinal para la sangre. En personas sanas esta barrera es estable protegiendo el hospedero y asegurando el funcionamiento intestinal normal. Cuando la microbiota normal o las células epiteliales están dañadas, como en los casos desencadenados por radiaciones, tratamientos químicos ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 210

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== diversos (antibióticos, quimioterapia), ingestión de antígenos o patógenos, la alteración de la permeabilidad facilita la invasión sanguínea por patógenos, antígenos extraños y otras sustancias perjudiciales. Varias revisiones en la literatura sugieren el uso de propioticos en los tratamientos de desórdenes intestinales como diarrea aguda en niños causada por rotavirus o bacterias, alergias alimentarias y desordenes del colon causadas por radioterapia pélvica y asociadas al cáncer de colon (Fonden et al., 2000). En todos estos estados de desequilibrio, la alteración de la microbiota, a cambios de la capacidad de barrera del intestino y diferentes procesos inflamatorios está presente, ofreciendo oportunidad para el uso de bacterias probioticas no solo para el tratamiento, sino también para la prevención de estas dolencias. 7.6.3 Potencial de actividad anti-tumoral La microbiota del colon, de acuerdo con Fonden et al. (2000) y Gomes & Malcata (1999), se vienen mostrando envueltos en los procesos carcinogénicos. Este efecto es mediado por enzimas microbianas tales como β -glucoronidasa, β-glucosidasa, nitroreductasa y ureasa, que convierten procarcinogénicos en carcinogénicos. Estudios como los del Gomes&Malcata (1999), Kurmann & Rasic (1991), citados por Gomes & Malcata (1999), mostraron que algunas familias de Bifidobacterium spp. y L. acidophilus son capaces de hacer decrecer el nivel de enzimas responsables para la actividad de algunas procarcinógenos y, consecuentemente, disminuir el riesgo de desarrollo de tumores. 7.6.4 Potencial de acción hipocolesterolémica Estudios indican reducción estadísticamente significante en el colesterol sérico durante el consumo de grandes dosis (680 a 5000mL/d) de algunos productos lácteos fermentados, siendo el contenido propuesto para este efecto hipocolesterolémico la presencia de ácidos orgánicos como ácido úrico, ácido orotico y acido hidroximetilglutárico, los cuales inhiben la síntesis del colesterol (Gomes & Malcata,1999). Desgraciadamente, estos datos no permiten extrapolación para condiciones mas realistas de consumo (las dosis usadas son excesivamente altas). También se debe tener cuidado con estudios realizados en animales como porcinos y ratas sobre la ingestión de probioticos y su acción hipocolesterolêmica pues existen las diferencias en la regulación del metabolismo de estos animales y del hombre. Según Fonden et al. (2002), la importancia de los microorganismos probioticos en bajar el colesterol sérico y reducir riesgos de dolencias coronarias y arterioesclerosis. El aumento de la obesidad entre adultos y niños, dolencias relacionadas al consumo de azúcar (diabetes), consumo de grasas (aumento de los niveles de colesterol en la sangre) y creciente preocupación en consumir productos saludables, hace que la industria pase a preocuparse en colocar en el mercado productos con contenido reducido de azúcar y grasa. Debido al fuerte interés en el consumo de alimentos saludables, están disponibles actualmente una gran variedad de yogurts de bajo contenido calórico o libre de grasa, que son productos reducidos en calorías y azúcar a través del uso de edulcorantes artificiales (Buttriss, 1997). La Tabla 8.3 presenta los principales efectos potenciales benéficos a la nutrición y salud de los alimentos funcionales conteniendo probióticos. ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 211

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== Tabla 7.3 Potenciales benéficos nutricionales y la salud de los alimentos funcionales conteniendo probióticos (adaptada de GOMES & MALCATA, 1999). Efectos benéficos Posibles causas y benéficos Mejora de la digestibilidad Mejora del valor nutricional Mejora de la utilización de la lactosa Acción antagonistica en patógenos entéricos Colonización del intestino Efecto anticancerigeno

Acción hipocolesterolemica Modulación inmunológica

7.7 1.

Hidrólisis parcial de proteínas, grasas y carbohidratos Altos niveles de vitamina B y ciertos aminoácidos libres (metionina, lisina, triptofano) Reducción de lactosa en el producto y mayor disponibilidad de lactosa. Desordenes como diarrea, colites, diverticulites, controladas por acidificación, inhibidores microbianos, prevención de la adición de patógenos. Sobrevivencia a la acidez gástrica, resistencia a lisozima, y a baja tensión superficial del intestino, adherencia a la mucosa intestinal, multiplicación en el tracto intestinal, regulación inmunológica. Conversión de compuestos cancerígenos a compuestos inocuos. Acción inhibitoria contra algunos tipos de cáncer en especial los del tracto gastrointestinal por la degradación de los pre- cancirigenos, reducción de enzimas promotoras de procesos cancerígenos y estimulación del sistema inmune. Producción de los inhibidores de la síntesis de colesterol. Uso de colesterol por asimilación y precipitación con sales biliares conjugados. Mejora la formación de macrófagos estimula la producción de las células supresoras y de γ-interferon.

EJERCICIOS DESARROLLADOS Ejercicio (Control de proceso): En una planta de yogurt para beber se tomaron los siguientes datos de peso de envases llenos de producto, con peso nominal declarado en la etiqueta de 300 g. Se tomaron cinco envases consecutivos de la línea de envasado - justo a la salida de la máquina llenadora - cada hora. Los datos (para 19 horas) se muestran enseguida. Son datos de llenado neto, a los cuáles ya se les ha deducido el peso del envase. ¿Qué se puede decir acerca de este proceso? (Cartas X - R)

Tabla 1: Resultados de análisis de peso de envasado del yogurt n X1 X2 X3 X4 X5 1 277 298 245 282 259 2 293 281 322 263 285 3 323 246 247 241 268 4 242 286 300 246 311 5 250 306 316 285 323 6 248 309 303 336 334 7 255 337 320 264 319 8 306 310 253 337 274 9 335 301 336 258 270 ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 212

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 10 262 247 268 242 316 11 241 319 243 275 337 12 306 335 268 330 296 13 303 290 247 327 243 14 331 308 337 308 291 15 318 306 286 256 249 16 260 262 310 246 302 17 296 302 310 273 329 18 275 292 244 311 313 19 243 308 259 266 294 Solución En Minitab

========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 213

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== Gráfica Xbarra-R de C2; ...; C6 Media de la muestra

LCS=329.44 +3SL=329.44 320

+2SL=315.69 +1SL=301.95 __ X=288.21

300 280

-1SL=274.47 -2SL=260.73

260

LCI=246.98 -3SL=246.98

240 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

Muestra

Rango de la muestra

160

LCS=151.1 +3SL=151.1

120

+2SL=124.6

80

+1SL=98.0 _ R=71.5

40

-1SL=44.9 -2SL=18.4

0

LCI=0 -3SL=0 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

Muestra

Conclusión El proceso está bajo control, pero no es hábil (el llenado promedio no cumple con el valor nominal de la etiqueta 300g). Para hacerlo hábil, es responsabilidad de los gerentes hacer los cambios estructurales para hacer que el promedio de lo que el proceso produce coincida con lo que se desea. Posteriormente, hay que continuar trabajando sobre el proceso para que la variación con respecto al promedio sea cada vez menor; es decir, para que la calidad sea cada vez mayor. A esto es a lo que se le conoce como mejoramiento continuo. 2.

Ejercicio 2: Los productos terminados de yogurt, después de su evaluación presentan las siguientes no conformidades en las muestras de 20 unidades. Se desea estimar la máxima proporción de productos no conformes del proceso productivo por días, para ello se tiene la siguiente información: Dia n N° de No Conformes 1 20 2 2 20 3 3 20 0 4 20 1 5 20 4 6 20 2 7 20 0 8 20 2 9 20 1 10 20 0 11 20 4 12 20 1 13 20 2 14 20 0 15 20 4 Solución en Minitab

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 1 1 2 3 4 3 1 1 1 5 1 5 3 0

========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 214

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== Gráfica NP de C2 6

LCS=5.834

Conteo de muestras

5

4

3 __ NP=1.9

2

1

0

LCI=0 1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

Muestra

Se tiene productos con defectos muy por encima de la media y por debajo 3.

Ejercicio: Evaluación de proceso: La tabla siguiente presenta, los resultados de los análisis durante un mes de proceso del yogurt. Realice la evaluación de proceso del mes

Tabla 8.4: Los límites para cada variable Limite especificación inferior (LSS) Limite especificación inferior(LSI)

X1 65

X2 8 10

Tabla 8.5: de resultados de reporte de cada variable 15 Solidos Contenido Acidez N° totales de azúcar 16 (X1) (X2) (X3) 17 1 66.69 9.08 11.15 18 2 67.98 9.90 11.65 19 3 67.33 8.76 10.94 20 4 66.66 8.31 11.67 21 5 66.30 8.19 11.80 22 6 66.22 9.06 10.88 23 7 67.85 9.42 10.89 24 8 66.02 8.98 11.30 25 9 67.59 8.88 11.23 26 10 67.87 8.92 11.52 27 11 67.33 9.97 10.74 28 12 67.18 9.04 10.92 29 13 66.46 9.00 11.34 30 14 66.70 9.31 10.69

X3 12

67.11 67.35 66.68 66.12 67.70 67.56 66.42 66.90 66.10 66.02 66.37 67.96 67.48 66.37 67.28 67.05

9.91 8.22 9.82 9.90 8.50 8.65 9.94 8.96 9.92 9.96 9.27 9.47 8.09 8.72 9.87 8.91

11.50 11.37 11.14 11.71 11.26 11.25 11.24 10.81 10.25 10.08 11.33 10.84 10.98 10.10 10.34 11.21

Solución 1. Primero evaluar la normalidad de las variables 2. Segundo hacer la estabilidad si existe lano normalidad 3. Tercero hacer la prueba de capacidad 4. Cuarto hacer la prueba de Sixpack ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 215

Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 1. Prueba de Normalidad de todas las variables Grafica >>> Grafica de probabilidad

Indicar las variables y hacer click en aceptar

Resultados

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ====================================================

Si el valor p es menor que o igual a un nivel de significancia predeterminado (también denominado nivel alfa o α), usted rechaza la hipótesis nula y da crédito a la hipótesis alternativa. Valor p= 0,153 > 0,05 si presenta normalidad en los datos Valor p= 0,040 < 0,05 no presenta normalidad los datos, requiere hacer ajuste Valor p= 0,174 > 0,05 si presenta normalidad en los datos 2. Prueba de capacidad para la variable x1 Estabilidad: Esta variable no requiere hacer la estabilidad, porque Valor p= 0,153 > 0,05. Ingresando a Minitab Estadística >>> Herramientas de calidad >>>> Prueba de capacidad >>> Normal

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ====================================================

En el cuadro que aparece indicar loslímites maximoso minimos establecidos por la norma o politica de la empresa. Resultado

Prueba Sixpack Estadística >>> Herramientas de calidad >>>> Capabite Sixtpack >>>> Normal

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ====================================================

En el cuadro que aparece indicar loslímites maximoso minimos establecidos por la norma Resultado

Conclusión: como resultado se tiene un cpk=1.03, podemos afirmar que el proceso es capaz. 3. Prueba de capacidad para la variable x2 Ingresamos a Minitab y hacemos la transformacion de los datos presentan la no normalidad.

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ====================================================

Una vez realizada la transformación, ingresamos los límites y hacer la prueba de capacidad

Colocar los límites y hacer click en aceptar

Resultado

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== Prueba Sixpack

Conclusión: como resultado se tiene un cpk=0,47, podemos afirmar que el proceso no es capaz.

4. Prueba de capacidad para la variable x3

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Industria Láctea Proceso de Yogurt ==================================================== 7.8 EJERCICIO PROPUESTO 1.

7.9

Ejercicio 1: En una línea de producción de yogurt, se cuantifica el número de defectos de diferente tipo por medio de una muestra de 100 vasos. Los defectos encontrados en las últimas 30 muestras son las siguientes: 5 5 3 10 4 4 6 3 8 9 7 9 7 4 12 5 11 4 8 6 7 6 6 7 6 6 5 4 3 11 Establece los límites de control. RESUMEN

En este capítulo se abordó el proceso del yogurt y los controles durante su proceso, ejercicios aplicados y ejercicios propuestos. 7.10 BIBLIOGRAFÍA Alais, Ch. Ciência de la leche – Princípios de Técnica Lechera. Ed. Revertè. Trad. D.A.L. GODINA, Barcelona (España), p. 763-7, 1985. Benezech, T; Mangonnat,. J. F. Characterization of the rheological properties of yogurta review. Journal of Food Engineering. V. 21, n.4, p. 447- 472, 1994. Buttriss, J. Nutritional properties of fermented milk products. International Journal of Dairy Technology ,v 50, n. 1, p. 21-27. feb.1997. Buttha, Z.A.; Molla, A.M. Issani, Z.; Badruddin, S. Hendricks, P. Snyder, J.D. Nutrient absorption and weight gain in persistent diarrhea: comparison of a traditional rice-lentil/yogurt/milk diet with soy formula. Journal of Pedriatric Gastroenterology and Nutrition. v. 18, n. 1, p. 45- 52, 1994. Charteris, W.P.; Kelly, P.M.; Morelli. L.; Collins, J.K. Selective detection, enumeration and identification of potentially probiotic Lactobacillus and Bifidobacterium species in mixed bacterial populations. International Journal of Food Microbiology. v. 35, n. 1, p. 1-27, 1997. Cachon, R.; Divíes, C. Modeling of growth and lactate fermentation by Lactococcus lactiss subsp. lactis biovar. Diacetylactis in batch culture. Appl. Microbiol. Biotechnol. 40(1): 28-33. 1993. Davidson, P.; Hoover, D. Antimicrobial components from lactic acid bacteria. In: Lactic Acid Bacteria. Salminen S.; Von Wright A (Eds.) Academic Press, San Diego, California. 96-114 pp. 1993. Dave, R.I.; Shah, N.P. Evaluación de moderado via enumeración selectiva de thermophilus del Estreptococo, Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus, acidophilus de Lactobacillos y bifidobacteria. Periódico de Ciencia de la Lechería. v. 79, n. 9, pág. 1529-1536, 1996. Fernández-García, E.; Mcgregor, J.U.; Traylor, S. The addition of oat fiber and natural alternative sweeteners in the manufacture of plain yogurt. Journal of Dairy Science. v. 81, s/n., p. 655-663. 1998. ========================================================================== Alberto L. HUAMANI HUAMANI 222

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