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Subproductos de queso y yogur + Oligosacáridos prebióticos
ECONOMIA CIRCULAR

Subproductos de queso y yogur para la producción de oligosacáridos prebióticos

El mercado mundial de productos lácteos busca enfoques alternativos para la valorización del suero, uno de los principales subproductos de queso y yogur

En este contexto, se pueden producir galactooligosacáridos prebióticos enzimáticamente a partir de suero utilizando galactosidasas disponibles comercialmente.

La Tendencia en Subproductos de la industria láctea

El suero es un importante subproducto de la industria láctea. Es un líquido amarillento que contiene principalmente lactosa, galactosa, ácido láctico, proteínas de suero y minerales. Dependiendo de los diferentes productos finales y su proceso de elaboración, se eliminan dos tipos principales de suero. La principal diferencia entre los dos tipos de suero es su acidez, concretamente su contenido en ácido láctico:

  • el suero dulce (SW): se separa del precipitado de caseína durante procesos industriales que implican la coagulación del cuajo de la caseína de la leche, como en la elaboración de quesos duros y semiduros. Por lo que presenta un menor contenido de ácido láctico.
  • el suero ácido (AW): contiene mayores cantidades de ácido láctico y, por tanto, tiene un valor de pH de 4,21 a 4,48. Esto se atribuye a los procesos de producción relacionados en los que la precipitación de la caseína se realiza mediante coagulación ácida durante la fermentación de la leche con bacterias del ácido láctico o ácidos minerales, como en la producción de yogur griego colado o algunos quesos frescos.

Las cantidades de SW y AW producidas anualmente son bastante altas y su gestión por parte de las industrias lácteas es un desafío. La producción de 1 kg de queso implica la eliminación de 9 kg de SW. Mientras que durante la producción de yogur colado, la proporción de producto a La masa AW es 1:2.

Se prevé que el mercado mundial del queso crecerá un 9,4% durante la próxima década. En tanto el crecimiento correspondiente del mercado del yogur griego colado alcazaría 11,1% para 2032.

Debido a los importantes volúmenes de suero desechados por las industrias lácteas cada año, es obligatorio emplear procesos específicos para su eliminación de forma ambientalmente fiable o su utilización como ingrediente alimentario.

La nueva Valorización del suero

Se informan numerosos enfoques para la valorización del suero, pero cada uno presenta desafíos durante la implementación. La aplicación de suero como fertilizante mediante pulverización sobre los campos genera problemas importantes, incluida la liberación de fuertes olores desagradables y una mayor carga biológica que contribuye a la eutrofización. Además, la incorporación de suero a la alimentación animal se ve obstaculizada por la incapacidad de los animales maduros para digerir la lactosa.

La bioconversión del suero en biocombustibles se ve obstaculizada por los importantes costos asociados con los procesos requeridos, que superan el costo del producto final. Además, los niveles de demanda bioquímica de oxígeno del suero lo hacen inadecuado para su vertido al medio ambiente sin tratamiento previo. Las plantas de tratamiento biológico convencionales no son adecuadas para gestionar el suero, ya que se sobrecargan durante su procesamiento. Como resultado, la búsqueda de métodos alternativos sostenibles y comercialmente viables para utilizar SW y AW, sigue siendo importante para la industria láctea.

Una solución sostenible en cuanto a la gestión de SW y AW es el aislamiento de ciertos compuestos de ellos, como las proteínas del suero y la lactosa. La utilización del suero para la producción de concentrado y aislado de proteína de suero y el aislamiento de lactosa mediante cristalización son prácticas que se han implementado con éxito desde hace varias décadas. Sin embargo, las grandes cantidades de suero que se producen anualmente hacen que grandes cantidades de suero queden sin explotar.

Conversión de lactosa en Galactosacáridos prebióticos

Hacia una ruta alternativa para la valorización del suero, se destaca la conversión de la lactosa en galactooligosacáridos prebióticos (GOS). Para esta aplicación, se puede emplear galactosidasa, una enzima ampliamente utilizada para la producción de productos bajos o sin lactosa. Se considera que los galactooligosacáridos exhiben propiedades prebióticas de manera similar a los oligosacáridos de la leche humana. Promueven el crecimiento de la microflora intestinal, la absorción de minerales y mejoran el sistema inmunológico humano.
La investigación sobre la bioconversión de lactosa en GOS se ha centrado en el uso de soluciones principalmente de lactosa pura como sustratos mediante el empleo de lactasas termófilas recombinantes.

En un estudio del Laboratorio de Química y Tecnología de Alimentos, Universidad Técnica Nacional de Atenas, Grecia, se llevó a cabo una investigación comparativa de la producción de galactooligosacáridos prebióticos a partir de suero dulce y ácido, empleando dos galactosidasas comerciales de Aspergillus oryzae y Kluyveromyces lactis. El estudio consideró como variables el contenido inicial de lactosa y la carga enzimática. Los rendimientos máximos de galactooligosacáridos en suero dulce concentrado (15%w/v lactosa inicial) y suero ácido crudo (3,1% w/v lactosa inicial) alcanzaron 34,4 y 14,7% con lactasa de Kluyveromyces lactis, respectivamente. Los rendimientos correspondientes de galactooligosacáridos para lactasa de Aspergillus oryzae fueron iguales a 27,4 y 24,8 % en el suero dulce y ácido más concentrado, respectivamente.

En cuanto al perfil de los galactooligosacáridos producidos, la lactasa Kluyveromyces lactis hidrolizó la lactosa más rápidamente y dio como resultado niveles más altos de alolactosa y niveles más bajos de 6-galactosil-lactosa, en comparación con la lactasa de Aspergillus oryzae, y alcanzó en ambos casos un grado de polimerización de hasta seis.

El análisis del perfil de GOS mostró que tanto el tipo de suero como el origen de la lactasa juegan un papel importante en los GOS que se producen.

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