Origen, alteraciones en las características físico-químicas de la leche y efecto sobre los procesos y productos lácteos.
Pastor Ponce Ceballo PhD. Centro de Ensayos para el Control de la Calidad de la Leche y Derivados Lácteos, Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), San José de las Lajas, La Habana, Cuba.
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CONTENIDO
- Variaciones anormales en la composicion y propiedades fisico-quimicas de la leche.
- Sindrome de Leche Anormal (SILA)
- Bases cientificas del Sindrome de Leche Anormal
- Criterios para establecer el SILA
- Causas asociadas a trastornos metabólicos y ruminales de la vaca lechera
- ¿Cómo se expresa el SILA a nivel de la glándula mamaria?
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I. Variaciones Anormales en la Composición y Propiedades Físico-Químicas de la Leche
La grasa es el componente lácteo más variable y con más posibilidades de modificarse por manejo de la alimentación y por selección genética, a diferencia de las proteínas y en menor medida la lactosa y los minerales que muestran un comportamiento muy estable. Los pastos y forrajes de gramíneas constituyen la base de alimentación de la vaca lechera en el trópico. Comúnmente, la baja densidad de nutrientes y poca digestibilidad de la fibra limitan considerablemente el consumo de materia seca y la capacidad para cubrir todas las necesidades durante el período de lactación. En tales circunstancias ocurre una disminución en la producción lechera y un incremento en el contenido de grasa con pocos cambios en el resto de los componentes.
Este comportamiento está asociado por una parte, a la menor producción de precursores glucogénicos y por otra al incremento del acetato ruminal y movilización de reservas corporales que generan cambios en la disponibilidad de sustratos para la síntesis de grasa (Barros, 2001). Una reducción en el contenido de grasa y el resto de los sólidos ocurre cuando existe una pobre digestibilidad de los alimentos fibrosos y se emplean alimentos voluminosos de mala calidad como son algunos ensilajes de gramíneas y pastos pasados de época de cosecha, lo que provoca una disminución del pH ruminal y alteraciones en los patrones de fermentación. Amplias revisiones sobre el tema ha sido reportado por Rearte, (1993), Taberna, (2003), Garcia-Lopez et al., (2005), Cervantes (2005).
Un efecto similar se produce cuando se emplean dietas con alto nivel de caña de azúcar, melazas, residuos de cervecerías y otras fuentes con un alto contenido de carbohidratos fácilmente fermentables y pobre en pastos, forrajes o heno de buena calidad (Ponce et al, 1999). En tales circunstancias ocurre una pobre digestibilidad de la fibra y se reduce la producción de acetato con afectaciones en el ecosistema ruminal.
La utilización de dietas con alto nivel de concentrado y pobres en fibra produce un aumento en los precursores glucogénicos fundamentalmente de ácido propiónico, lo que favorece los rendimientos en leche pero deprimen el contenido de grasa, fenómeno conocido como síndrome de la baja grasa (Engvall,1980, Oldaham, 1991). La reducción en la síntesis de novo de grasa por la producción de metil-malonato que interfiere dicha síntesis y el efecto estimulador del propionato sobre la secreción de la insulina y consecuentemente el efecto lipogénico desde esta, son las causas más probables de dicho fenómeno.
En cuanto al contenido de proteínas en la leche, sólo se afecta cuando el aporte de proteína verdadera en la ración es muy bajo o existe un marcado desbalances energético en la misma (Peres, 2001). El incremento del nivel de proteína bruta desde un 12 hasta un 18 % produce un ligero aumento en la leche, pero niveles superiores sólo elevan el contenido de nitrógeno no proteico, fundamentalmente de urea (Emery, 1978). Al nivel energético de la ración se le reconoce un efecto más pronunciado sobre el contenido de proteína de la leche que sobre el nitrógeno total, reportándose una mejora sustancial cuando el balance es positivo (Peres, 2001). El balance energía/proteína explica entre un 21 y un 43% de las variaciones en la relación proteína/grasa, señalándose como un indicador de particular sensibilidad a dichos cambios. La urea en leche también puede ser utilizada como un indicador de la utilización del nitrógeno de la dieta en su relación con el aporte de energía y no vinculado al consumo total de materia seca.
La lactosa, es un componente de gran dependencia energética ya que se sintetiza totalmente a partir de la glucosa; reportándose que no varía con los cambios en la alimentación y muy poco con la calidad de ésta. Una de las razones de su estabilidad es la capacidad de absorber agua y regular la isomolaridad de la leche en relación con el plasma (Peaker, 1977). Sin embargo, en francos estados de desnutrición y limitada disponibilidad de sustratos glucogénicos, puede ocurrir también una disminución asociada generalmente con bajas concentraciones de proteínas. Nuestros estudios indican que la lactosa es un componente moderadamente sensible a los cambios en la calidad y cantidad de alimentos e incluso en los estados de estrés climático, siendo un buen indicar de alteraciones en la lactación. Las concentraciones de Sodio, Potasio y Cloruros y sus interrelaciones con la lactosa, son reguladas por mecanismos energéticos dependiente, a nivel de la membrana de la célula epitelial mamaria, manteniendo la presión osmótica entre sangre/leche, y solo se afectan por fallos en la disponibilidad de ATP o por alteraciones en la permeabilidad celular (Peaker, 1977, Ponce y Bell, 1986)
Con relación al contenido mineral, estos son muy estables y solo son afectados por el efectos fisiológicos o trastornos en la glándula mamaria, que por la alimentación. (Oldaham, 1991). Las etapas de carencias de minerales son suplidas por los propios depósitos orgánicos, aunque si estas son prolongadas y existen dificultades en el equilibrio en la dieta y en la absorción a nivel intestinal, ello pudiera reflejarse ligeramente en algunos de los componentes como el calcio, fósforo y magnesio (Oconnor et al., 1988).
Algunas propiedades físico-químicas como el peso específico, punto crioscópico, pH, y la acidez titulable varían solo dentro de ciertos límites, lo que permite establecer parámetros específicos para la leche cruda. Los cambios fuera de dichos límites están dados generalmente por adulteraciones, enfermedades como la mastitis o por alteraciones fisiológicas como largas lactancias o periodo calostral. Un criterio similar puede ser aplicado a las características organolépticas como el sabor, olor y color.
II. Síndrome de Leche Anormal (SILA)
La aparición de leche que reacciona positivamente a la prueba del alcohol o la prueba de cocción, sin tener una elevada acidez ni provenir de vacas con mastitis, o adulterada, es un problema práctico que confrontan con alguna frecuencia ciertos animales y rebaños lecheros en las condiciones del trópico. Este es un fenómeno mucho más recurrente en la actualidad, identificado por dificultades en el tratamiento térmico y en la calidad de los productos finales. Es un fenómeno observado con mayor frecuencia durante la época de seca y en aquellos rebaños donde se localizan las razas lecheras más especializadas
La denominación a estas alteraciones con el nombre de Síndrome de Leche Anormal (SILA), fue propuesta por el autor (Ponce et al. 1999, 2001, 2006)). En términos generales, el SILA es un conjunto de alteraciones de diferente naturaleza y amplitud en los componentes y las propiedades físico-química de la leche, que causan trastornos en los procesos de elaboración de derivados lácteos, en sus rendimientos y/o en la calidad final de los mismos. La denominación de leche o proteína inestable al calor, leche inestable a la prueba del alcohol, o leche alcalina, utilizada comúnmente para caracterizar dicha alteración, no abarca el amplio significado y expresión real del problema. La primera evidencia de este conjunto de alteraciones en la leche fue reportada desde el año 1983 por dicho autor, hasta la reproducción del cuadro de forma experimental en 2005 (Ponce, 1983, Hernández et al., 2003)
Desde los años sesenta, existen reportes de alteraciones en las características físico-química de la leche por causas no totalmente esclarecidas (Ribadeu-Dumas, 1960, Rose, 1962). Mas reciente, Negri et al. (2001), realizaron una extensa revisión sobre el tema, concluyendo que los cambios en la alimentación, estado de la lactancia y las enfermedades, pueden explicar los cambios estacionales en la estabilidad térmica de la leche y que la prueba del alcohol pudiera ser un buen estimador de la misma cuando el pH sea menor de 6,6-6,7, pero cuestionable cuando es superior.
La ocurrencia de trastornos metabólicos como la cetosis, hipomagnesemia, hipocalcemia, síndrome de baja grasa, así como la leche proveniente de vacas con largas lactancias, recién paridas o con afectación por mastitis, presentan generalmente alteraciones en las concentraciones de algunos de los componentes lácteos y/o en las propiedades físico-química u organolépticas (Barros, 2001, 2006), pero generalmente el efecto es puntual sobre algunos indicadores y propiedades especificas de la leche, sin alterar otros.
Alteraciones de esta naturaleza han sido reportadas en la literatura, fundamentalmente por el grupo de Yoshida (1980), referido como Síndrome de Utrech y por Pecorari et al. (1984) de la Universidad de Parma en Italia, ambos en la década del 80, aunque no se corresponde totalmente a la descripción del SILA. En la mayor parte de los reportes sobre alteraciones en las características de la leche, se han identificado algunas causas genéticas como la alta frecuencia del alelo AA de K-caseína, que se asocia a defectos de coagulación y bajos rendimientos en queso (Macheboeuf et al 1993, Buchberger J. y Dovc P. 2000). En la presente década, varias investigaciones reportadas por Fonseca de Silva (2006), Zanela (2006), y Barros
(2006), han profundizado en el tema desde diferentes perspectivas y condiciones, ratificando la importancia del problema y considerando que no se trata solo de un fenómeno relacionado con estados de desnutrición de la vaca lechera, ya que se ha observado en animales en buenas condiciones físicas y de manejo.
Por ello, la ocurrencia de alteraciones múltiples en la composición láctea y en sus características físico-químicas deben tener un tratamiento especial y un enfoque más integral, interpretado como un problema de salud del rebaño, mas que una simple expresión productiva.
La presencia de rebaños de vacas, aparentemente sanas, cuya leche cruda presentaba reacción alcalina y a su vez positividad a la prueba del alcohol, sin que proviniera de animales con mastitis o lactancias largas es el problema más visible, debido a que no siempre se cuenta con condiciones para un análisis más integral de las propiedades de la leche. En el caso de Cuba, las condiciones asociadas a dichas alteraciones fue inicialmente la alimentación basada esencialmente en un exceso de forraje de caña de azúcar y melazas durante la época de seca, animales de la raza Holstein de alto potencial genético y una pobre condición corporal. Dicho problema se repitió en otros períodos posteriores, pero no siempre con las mismas características, aunque siempre con afectación en el alargamiento en el tiempo de coagulación enzimática y por estárter, características indeseables en la consistencia del coágulo, alta retención de agua, pérdida de proteína en el suero y pobre calidad en los quesos. La situación conllevó a la realización de un programa de estudios sobre dicha problemática (Ponce y Bell, 1986, Ponce et al. 1990), el que ha continuado hasta la actualidad abordando diferentes factores que pueden estar asociados al mismo.
III. Bases Científicas del Síndrome de Leche Anormal (SILA)
a. Criterios para Establecer el SILA
La conformación del criterio de Síndrome de Leche Anormal (SILA), tiene en cuenta los indicadores medios y sus variaciones de calidad de la leche cruda establecidas a nivel internacional, pero básicamente los obtenidos en las condiciones del propio país (Ponce et al. 1986, López y Ponce, 1992). También incorpora los resultados derivados de la evaluación de la composición láctea bajo diferentes sistemas de alimentación (Ponce et al. 1990), con lo cual se conforma los resultados y criterios de SILA que aparecen en la tabla 1.
Tabla 1. Características Físico-Químicas de la Leche Cruda y Criterios Base para Considerar un Cuadro de Síndrome de Leche Anormal
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Indicador
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Valor Medio
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Rango Variación
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Base SILA
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| Acidez (% ac. Láctico) | 0,145 | 0,10 – 0,18 | <0,13 |
| pH | 6,70 | 6,63 – 6,85 | >6,74 |
| Prueba alcohol (70% v/v) | Negativo | Negativo – Positivo | DP a Pos |
| Densidad (g/cm3) | 1,0295 | 1,026 – 1,032 | <1,029 |
| Proteína bruta (g%) | 3,15 | 2,52 – 3,90 | <2,90 |
| Caseína (g%) | 2,44 | 1,64 – 3,12 | <2,20 |
| Grasa (g%) | 3,73 | 2,70 – 5,90 | Variable |
| Lactosa (g%) | 4,75 | 3,8 – 5,20 | <4,60 |
| Calcio (mg%) | 114 | 90 – 150 | <100 |
| Fósforo (mg%) | 90 | 63 – 105 | <81 |
| Magnesio (mg%) | 12 | 8 – 14 | <9,01 |
| NNP (%N) | 3,5 | 2 – 12 | >5,0 |
| Relación caseína/PB (%) | 74,5 | 70 – 82 | <76 |
| Prueba CMT | Dudosa | Negativa-+++ | Menor a ++ |
| Urea (mg%) | 20 | 15-35 | Menor de 20 |
| Punto crioscópico (m0c) | 523 | 505-540 | Menor de 510 |
| Color y olor | Típico | Variado | Tendencia azulado, acuoso, inodora |
Sobre la base de datos de calidad de leche del CENLAC (1973-2002), referida a más de un millón de muestras de animales individuales y mezclas de leche.
En términos prácticos, el SILA no se refiere a que un indicador dado se encuentre fuera del umbral de normalidad establecido previamente, sino a la presencia de alteraciones generalizadas en las propiedades físico-químicas de la leche cruda. Se excluye en todos los casos cuando se sospecha o confirma
adulteración por aguado, mastitis subclínica en grado elevado (Prueba CMT mayor de positivo) y condiciones fisiológicas extremas de la lactancia (inicio/final). Para una mejor interpretación de los resultados se clasifican las alteraciones en cuatro grupos y se establecen los indicadores asociados a cada grupo (tabla 2). Los resultados referidos a los estudios sobre las relaciones entre los componentes osmóticos ya fueron abordados en el capitulo sobre composición láctea en las condiciones del trópico que aparecen en el propio libro.
La importancia fundamental para la industria láctea, son los diversos trastornos que causa durante el procesamiento térmico de la leche y posteriormente en los bajos rendimientos en quesos y pérdida en la calidad del producto final, pero la depresión de los sólidos constituye quizás lo más frecuente y cuestionado, cuando se les rechaza la leche por acidificación a la prueba del alcohol siendo realizado el análisis cercano a la conclusión del ordeño. Otro aspecto es la penalización del precio de la leche a los productores, cuando no cumple con el requisito mínimo de densidad de 1,029 g/cm3, y/o sólidos totales, sin existir adulteración por aguado. Las bajas concentraciones en los minerales y los desequilibrios entre el calcio iónico/calcio coloidal y de este con el fósforo, parece ser una expresión de las causas de la inestabilidad termina y a la prueba del alcohol, lo que ha sido reportado como una razón de importancia en situaciones similares (Formaggioni et al. 1999, Fonseca da Silva, 2004, Zanela et al. 2006).
Tabla 2. Clasificación de las Alteraciones por Grupos e Indicadores Físico-Químicos Implicados
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TIPO DE ALTERACION
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INDICADOR DE ALARMA
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| INESTABILIDAD TÉRMICA | Acidez titulable menor a 0,14%. Prueba del alcohol positiva. pH alto mayor a 6,70. Prueba de cocción dudosa-positiva. Precipitaciones anormales en el clarificador y /o pasteurizador. Precipitación de sólidos en leche UHT |
| ALTERACION DE SÓLIDOS | Proteína bruta menor a 2.91g%. Caseína menor a 2.21g%. Lactosa menor a 4,7g%.Densidad entre 1,027-1,029. Punto crioscópico menor a 510 m0C. Urea baja y NNP alto. Variaciones anormales en citrato. Relación positiva entre lactosa/producción láctea
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| DESEQUILIBRIO MINERAL | Calcio total tendencia a bajo, menor de 110 mg%. Desequilibrio entre relación calcio coloidal/calcio iónico. Fósforo bajo menor a 85 mg%. Magnesio bajo menor de 9 mg%. Potasio alto y Sodio bajo.Ausencia de relación entre componentes osmóticos
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| APTITUD INDUSTRIAL DE LA LECHE | Leche generalmente no apta para el procesamiento industrial: Alargamiento en el tiempo de coagulación, mayor retención de suero. Perdida de grasa y caseína durante la coagulación. Separación del suero en yogurt. |
b. Causas Asociadas a Trastornos Metabólicos y Ruminales de la Vaca Lechera
Una posible hipótesis al Síndrome de Leche Anormal, es que los desbalances nutricionales mantenidos o los cambios bruscos de alimentación en la vaca lechera, provocan alteraciones a nivel ruminal, que generan cambios de pH y del propio ecosistema de la flora microbiana, que a su vez se expresan en la glándula mamaria con alteraciones en los procesos de síntesis/secreción de la leche (Tabla 3).
Los animales de razas especializadas y de alto potencial genético serian los más sensibles a la ocurrencia del síndrome, especialmente durante el primer tercio de la lactación debido a la mayor demanda de nutrientes y al reconocido desbalance que impone dicho periodo (Villoch et al. 1991). Ello es mas recurrente durante la época de seca cuando pierden la condición corporal por escasez y mala calidad de los alimentos, se inician las lluvias del verano y animales hambrientos entran en pastoreos recién irrigados y de corto tiempo de reposo, cambian bruscamente de dietas de alta fibra y contenido de materia seca a alta proporción de carbohidratos fácilmente fermentable (Ej. Melazas, cebada fermentada) o cuando consumen alta proporción de ensilajes de mala calidad. Es mas frecuentes en animales de tipo Holstein que en vacas rusticas de cruces o autóctonas del trópico.
Tabla 3. Resumen de las Posibles Causas de Ocurrencia del SILA
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SITUACION
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EXPRESIÓN
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| Periodo de seca (Trópico) | Bajo consumo de materia seca, desbalance nutricional mantenido. Dieta básica sobre caña molida sin fuente de nitrógeno. |
| Cambios bruscos de alimentación | Cambio de dietas de alta fibra a exceso de concentrado. Incremento brusco en el consumo de carbohidratos fácilmente fermentables (Melazas, cebada fermentada) |
| Acceso al pastoreo en el intervalo seca/lluvia | Alto consumo de pastos jóvenes asociados a las primeras lluvias |
| Ensilajes de mala calidad ad libitum | Dietas propensas a acidosis ruminal |
| Vacas alto productoras en el primer tercio de la lactación. Acumulación de recentinajes. | Mayor demanda de nutrientes. Mayores diferencias entre aporte/requerimientos |
| Genotipos | Vacas portadoras de alelos AA/AB de K-caseína |
La replicación experimental de un cuadro típico del Síndrome de Leche Anormal, reportado por Ponce et al (1999) y Hernández y Ponce (2004), concuerdan en su mayor parte con la hipótesis anteriormente referida, en cuanto a los desbalance mantenidos en energía/proteína en vacas Holstein-Friesian durante el periodo seco con el uso de caña de azúcar molida como dieta básica. Otras observaciones similares han sido reportadas por Ponce et al ( 2001), en vacas subalimentadas que ingresan al pastoreo en los primeros días de iniciadas las lluvias del verano y consumen los rebrotes tiernos, así como en rebaños que se le ofrece ad libitum cebada fermentada proveniente de cervecerías. Multiples ejemplos prácticos y criterios sobre el fenómeno de la inestabilidad de la leche, fueron aportados durante la discusión on line realizada por la FAO en el año 2003 (Dairy Outlook, 2001).
¿Cómo se expresa el SILA a nivel de la glándula mamaria?
Las alteraciones en diversos indicadores de la composición láctea, que generalmente son reconocidos como estables (proteína total y relación caseína/proteína total, relación grasa/proteína total, lactosa y minerales), son la primera evidencia del cuadro. Sin embargo, también se han observado otros elementos de interés como es la aparición de correlación positiva entre la concentración de lactosa y el volumen de leche, y la ausencia de relación entre los componentes osmóticos: Lactosa-Sodio-Potasio-Cloro.
La pérdida de la iso-osmolaridad entre sangre/leche pudiera se expresión de un fallo energético en el mecanismo enzimático de regulación de dicho fenómeno, ya que la bomba de Sodio-Potasio y Cloruro que funciona a nivel de la membrana apical de la célula epitelial mamaria, depende esencialmente del consumo de ATP (Peaker, 1971, Ponce y Bell., 1984). De igual manera las alteraciones en el pH, y las bajas concentraciones y cambio en las relaciones en los minerales deben estar asociados a dicho fenómeno.
Una explicación a la significativa disminución en la concentración de lactosa y su relación con el volumen de leche, pudiera estar dado por afectación en la síntesis de alfa-lactoalbumina a nivel del retículo endoplasmático rugoso y eventualmente en la disminución del flujo de la misma a través del aparato de Golgi (Ponce y Bell, 1984, 1985), lugar donde se sintetiza la lactosa y/o a la menor disponibilidad de glucosa (Brew y Hill, 1975, Cant et al., 2002). En ambos casos la posible causa se relaciona con la carencia de sustratos energéticos básicos (Vilotte, 2002).
En este mismo sentido, la ocurrencia de fallos a nivel de la síntesis de proteínas puede estar asociado cambios en la integración de la micela de caseína y la capacidad de fosforilación de la misma, lo que se produce al igual que la síntesis de lactosa, a nivel del aparato o vesículas de Golgi de la célula epitelial mamaria (Brew y Hill, 1975, Cant et al., 2002). Los cambios en la relación entre las distintas formas del calcio disuelto y coloidal, asociado directamente con la estabilidad de las proteínas, y los fallos energéticos en el mantenimiento de la de dicho equilibrio pudieran explicarse por esta vía (Neville et al., 1995). Este último aspecto ha sido estudiado con mayor profundidad por Barros (2006) y por Fonseca da Silva (2004). La posible relación entre los componentes la pérdida de la capacidad de regulación osmótica a nivel de la glándula mamaria y los fallos en la síntesis de lactosa y alfa-lactoalbumina ya habían sido planteados por Perez Beato y Ponce (1984) y Ponce y Bell (1984).
Aunque aun se carecen de elementos totalmente probatorios de la anterior hipótesis, lo cierto es que las alteraciones a nivel del rumen y el metabolismo general de la vaca lechera bajo el Síndrome de Leche Anormal, tiene su asiento final en las alteraciones en los mecanismos de síntesis y secreción a nivel de la glándula mamaria, ya que es la única explicación posible dentro del estado del arte de la fisiología y bioquímica de la glándula mamaria.
Fuente: Perulactea. Envío especial del autor
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