La leche es un alimento de carácter ligeramente ácido. La acidez de la leche se debe principalmente a las proteínas (caseína, albúmina y globulinas), fosfatos, ácidos orgánicos como el ácido cítrico y el gas dióxido de carbono que se encuentran en la estructura natural de la leche. Esta acidez se llama “la acidez natural de la leche.”
Dado que la acidez natural de la leche depende de los componentes naturalmente presentes en su estructura, cualquier cambio en la cantidad o proporción de los componentes también provoca una diferencia en la acidez natural de la leche.
Por ejemplo, la acidez natural del calostro, la leche de oveja, perro y ballena, que tiene un mayor contenido de proteínas que la leche de vaca, también es mayor que la de la leche de vaca.
Sin embargo, el principal factor que cambia la acidez de la leche son las actividades de los microorganismos. Los microorganismos presentes “de alguna manera” en la leche descomponen la lactosa de la leche y, como resultado de esta descomposición, se libera ácido láctico. A medida que el ácido láctico se acumula en el medio ambiente debido a la actividad de los microorganismos, aumenta la acidez de la leche. Esto se llama “acidez en desarrollo.”
Si bien puede haber un cambio limitado en el valor del pH, como 0,1-0,2, debido a diferencias en la proporción de los componentes de la leche, el “desarrollo de acidez” debido a la actividad de los microorganismos puede causar un cambio significativo en el pH de la leche, como 3,0. La suma de la acidez natural de la leche y la acidez que se desarrolla se expresa como “acidez total.”
Lo que hace que la acidez de la leche sea muy importante es que el grado de acidez cambia la estructura, apariencia y sabor de la leche. De hecho, cuando la cantidad de ácido en la leche alcanza un cierto nivel, la acidez del ambiente hace que la caseína se coagule (lo que se conoce como coagulación de la leche o cuajado de la leche). Así, la leche se aleja de su aspecto natural tal y como la conocemos y puede adoptar diferentes aspectos, desde una ligera formación de partículas hasta una gelificación, dependiendo del grado de coagulación. Por otro lado, el aumento de la acidez hace que la leche tenga un sabor agrio.
Para los expertos; La razón por la que la caseína se coagula es que el aumento de la acidez de la leche hace que el calcio de la estructura de la caseína pase a la fase sérica. A medida que los iones calcio y fosfato se separan de la micela de caseína, las micelas se debilitan. Las micelas debilitadas comienzan a descomponerse y aparecen coágulos evidentes en la estructura de la leche. A un pH de 5,5 a 5,8, aproximadamente el 50% del fosfato cálcico de la estructura de la micela pasa a la fase sérica. La desmineralización es casi completa a un pH de 4,8 a 5,0. Cuando el pH alcanza 4,6, es decir, el punto isoeléctrico de la caseína, la carga total de la micela de caseína se neutraliza y la micela pierde su estructura coloidal de forma irreversible.
La leche es un alimento que no puede consumirse cruda y debe someterse a un tratamiento térmico como pasteurización o ebullición, ya sea que se consuma como leche de bebida o se transforme en un producto como yogur y queso.
La leche, en su estado natural, es un alimento muy resistente al calor. Sin embargo, el aumento de la acidez en la leche hace que su estructura se vuelva inestable y la leche con alta acidez se vuelve incapaz de mantener su estructura cuando se somete a calor. Cuando hervimos la leche cruda en casa, a veces vemos que la leche se cuaja. La razón de esto es la alta acidez de la leche cruda.
Por supuesto, esto está relacionado con el grado de acidez de la leche. La leche con una acidez muy alta se coagulará sin ser sometida a ningún tratamiento térmico. De igual forma, dependiendo del grado de acidez, bajo la influencia del calor se observan diferentes cambios estructurales, desde la observación de partículas hasta la formación de cuajada.
Como se desprende de esta situación, el aumento de la acidez en la leche cruda no es deseable, y prevenir y controlar la acidez es fundamental para la industria láctea.
Si bien el desarrollo de acidez es generalmente indeseable en el procesamiento de la leche, el desarrollo de acidez es una condición deseada y necesaria en la producción de yogur y algunos tipos de queso. Para ello, generalmente se fomenta el aumento de la acidez añadiendo un cultivo iniciador después de que la leche se someta a un tratamiento térmico y se enfríe.
El proceso de fermentación al hacer yogur en casa consiste en añadir a la leche microorganismos que aumentan la acidez. Durante el proceso de fermentación de la leche, se libera “ácido láctico” debido a la actividad de los microorganismos, y la acidez que se desarrolla hace que la leche se gelifique; En otras palabras, le permite convertirse en yogur.
Aparte de la actividad de los microorganismos, si la acidez de la leche recién ordeñada es alta, se puede sospechar que la leche es calostro o que se mezcla algo de calostro con la leche.
Si bien el aumento de la acidez de la leche es importante para el procesamiento de la leche, una acidez de la leche más baja de lo que debería ser también es un indicador importante para diferentes situaciones. Se sospecha que se han añadido conservantes a leche cuya acidez es inferior a la debería o que el animal padece mastitis (inflamación de la ubre).
La acidez de la leche se puede expresar en diferentes unidades. Estas unidades son;
• pH,
• Soxhlet-Henkel (oSH),
• % Acidez (ácido láctico),
• Dornic (oD) y,
• Thorner (oT).
La más comúnmente utilizada de estas unidades es el pH. Otras unidades comúnmente utilizadas son Soxhlet-Henkel (oSH) y % de acidez en términos de ácido láctico. Dornic (oD) y Thörner (oT) son unidades conocidas pero no muy utilizadas.
Si bien el pH es una unidad estándar para que cada sustancia exprese la acidez, las otras cuatro son unidades específicas de la leche que se utilizan sólo en la leche y los productos lácteos.
Personalmente, en mis casi 15 años de carrera, aunque he usado el método de determinación de las primeras tres unidades miles de veces y aunque he enseñado las unidades Dornic y Thörner en cursos, nunca he usado las unidades Dornic y Thörner y nunca me sentí la necesidad de utilizarlos.
La acidez es un concepto que expresa la concentración de iones de un ambiente. El método más conocido para medir la acidez es el pH, donde 7,0 se considera neutro, mientras que por debajo de 7,0 en una escala de 0 a 14 se considera ácido. Definimos valores superiores a 7,0 como alcalinos. El punto a tener en cuenta aquí es que el pH disminuye a medida que aumenta la acidez y el pH aumenta a medida que disminuye la acidez.
El pH de la leche recién ordeñada de un animal sano y en su estado natural está entre 6,6 y 6,8 pH. La estructura y apariencia de la leche son bastante estables frente al calor con este valor de acidez.
Tan pronto como el pH de la leche cruda cae por debajo de 6,4, la leche comienza a cuajar como resultado del calentamiento. En particular, no se desea que el pH de la leche a utilizar en la producción de leche de consumo y yogur sea inferior a 6,6. Con valores de pH de 5,3-5,5, la leche coagula a temperatura ambiente sin calentar. Si el pH es superior a 6,8, se sospecha que se ha añadido un conservante a la leche o que la leche ha sido ordeñada de un animal con mastitis.
El valor del pH de la leche varía según la temperatura. Cada cambio de 10oC en la temperatura provoca un cambio de 0,1 en el nivel de pH de la leche. Por ejemplo, el pH de la leche, cuyo pH es 6,5 a 5oC, aumenta a 6,7 a 25oC. Cuando la temperatura baja a 5oC, el pH vuelve a 6,5.
Otra unidad utilizada para expresar la acidez de la leche es el Soxhlet-Henkel (oSH). El grado SH de la leche se determina mediante el método de titulación (a continuación se explica cómo se determina la acidez de la leche mediante la titulación).
El nivel de acidez de la leche recién ordeñada de un animal sano se sitúa entre 6,4 y 7,0 oSH. A medida que aumenta la acidez, también aumenta el grado SH de la leche. En general, 8.0 oSH significa que ha comenzado el desarrollo de ácido; por lo tanto, la leche con una acidez superior a este valor generalmente se considera no apta para procesamiento. Cuando la acidez aumenta a 10,0 oSH, la formación de coágulos suele producirse cuando se calienta la leche. En valores de 25-30 oSH, la leche puede mostrar coagulación a temperatura ambiente. El valor SH de la leche con mastitis generalmente está entre 5,0 y 4,0.
Sin embargo, cabe señalar que mientras el pH mide la cantidad de iones de hidrógeno libres en el ambiente, el SH mide la cantidad total de ácido en el ambiente. Los dos son parámetros bastante diferentes. Esta diferencia es bastante significativa en algunos casos. De hecho, a veces, debido a diferencias en la raza o en la ración animal, es posible que la leche no coagule debido al efecto del calor, incluso si la acidez de la leche es de 10-12 oSH. Por otra parte, a medida que disminuye la tasa de la fase sérica titulable, el método de titulación se vuelve inconsistente. Por lo tanto, medir el valor del pH en lugar del SH sería más consistente, especialmente en la industria láctea.
El valor del % de acidez de la leche en términos de ácido láctico (ácido de la leche) (abreviado como % de acidez) es importante porque está aceptado como criterio de acidez por el Ministerio de Agricultura y Silvicultura (Turquía) y es un criterio utilizado en el literatura. Al mismo tiempo, este método es el más utilizado en Estados Unidos.
El Ministerio de Agricultura y Silvicultura (Turquía) determina la cantidad mínima y máxima de ácido que debe haber en la leche cruda y los productos lácteos según el valor del % de acidez en términos de ácido láctico (ácido de la leche).
La acidez de la leche de vaca recién ordeñada de un animal sano está entre el 0,14% y el 0,16%. La adición de agua a la leche provoca una disminución de la acidez de la leche del 0,002%.
El Ministerio de Agricultura y Silvicultura (Turquía), en su Comunicado sobre Abastecimiento de Leche Cruda (2017/20), señala que los valores mínimos y máximos de acidez que debe tener la leche obtenida de diferentes animales son los siguientes;
• Leche de vaca; 0,135 – 0,200%
• Leche de oveja; 0,160 – 0,350%
• Leche de cabra 0,150 – 0,280%
• Leche de búfalo; 0,140 – 0,220%
El Ministerio de Agricultura y Silvicultura (Turquía) afirma en el Comunicado de Productos Lácteos Fermentados del Codex Alimentario de Turquía (2022/44) que la acidez mínima y máxima que deben tener los productos lácteos debe ser la siguiente;
• Productos lácteos fermentados; al menos 0,3%,
• Yogur; mínimo 0,6%, máximo 1,5%,
• Ayrán; al menos el 0,5%, como máximo el 1%,
• Kéfir; al menos 0,6%,
• Kumis; al menos el 0,7%,
• Yogurt colado; mínimo 0,6%, máximo 2,0%,
• Producto lácteo fermentado concentrado; mínimo 0,6%, máximo 1,5%
Dornic (oD) y Thörner (oT) son otros métodos utilizados para medir la acidez de la leche mediante el método de titulación.
Esencialmente, la única diferencia en la determinación de Soxhlet-Henkel (oSH), % de acidez, grados Dornic (oD) y Thörner (oT) es la diferencia en la concentración de la solución de NaOH utilizada en la titulación.
En este sentido, cada uno de estos cuatro grados se puede convertir matemáticamente en otro. El % de acidez se puede convertir a grado SH dividiendo por 0,0225. Asimismo, el valor del % de acidez en términos de ácido láctico (ácido lácteo) se puede encontrar multiplicando el grado SH por 0,0225.
Por ejemplo, el índice de acidez de la leche, cuya acidez es 6,4 oSH, se puede encontrar como 0,144 % de acidez multiplicándolo por 0,0225. (6,4 x 0,0224 = 0,144)
El grado SH de la leche con un % de acidez de 0,160% es 7,11 oSH. (0,160/0,0225 = 7,11)
La equivalencia de las unidades de acidez de la leche determinadas mediante el método de titulación se da en la siguiente tabla;
Si bien es posible convertir matemáticamente estas cuatro unidades entre sí, el pH no tiene conexión con estos valores y, por lo tanto, el pH no se puede convertir matemáticamente a ninguno de estos valores.
Métodos para determinar la acidez de la leche
Se pueden utilizar muchos métodos diferentes para determinar la acidez de la leche. Si bien el grado de acidez se puede determinar en algunos de estos métodos, en otros sólo se puede determinar mediante observación si la acidez es alta o no.
Los métodos que permiten determinar el grado de acidez se denominan “métodos objetivos”, mientras que los métodos que no pueden determinar la cantidad de acidez sino que sólo dan una idea de que la acidez ha aumentado se denominan “métodos subjetivos.” Los métodos para determinar la acidez de la leche se muestran en el siguiente diagrama;
Sin embargo, algunos de estos métodos han perdido su uso en la actualidad. Los métodos utilizados frecuentemente en la industria alimentaria y en el mundo académico son la prueba de pH, Soxhlet-Henkel, % de acidez, prueba de alcohol y aplicación de calor.
1. Determinación de la acidez de la leche con un medidor de pH
Determinar la acidez de la leche mediante el pH es bastante sencillo y práctico. Gracias a unos aparatos llamados “pH metros”, se puede medir el pH de la leche al instante. Para ello, se sumerge la sonda del medidor de pH en leche y se realiza una medición instantánea. Antes de medir, se debe mezclar la leche y la temperatura de la leche debe rondar los 20oC.
El medidor de pH debe calibrarse de forma rutinaria y periódica según la frecuencia de uso. La calibración del medidor de pH es imprescindible para obtener resultados precisos.
La punta de la sonda no debe tocar la superficie del recipiente de leche; sólo debe sumergirse en contacto con la leche. De lo contrario, la medida puede ser incorrecta. Por otro lado, la punta de la sonda es muy sensible y el contacto repentino con una superficie dura puede provocar que se rompa. La sonda es una pieza reemplazable y un poco cara. Es necesario tener mucho cuidado al utilizarlo; se debe enjuagar con agua pura y secar antes y después de su uso. Cuando no esté en uso, la sonda debe mantenerse sumergida en la solución conservante (la solución conservante suele ser una solución de cloruro de potasio). Por otro lado, la sonda del medidor de pH inevitablemente pierde su capacidad con el tiempo y deja de poder medir. El uso y almacenamiento adecuados prolongan la vida útil de la sonda del medidor de pH.
Al adquirir un medidor de pH, es necesario adquirir las soluciones tampón utilizadas en la calibración.
2. Determinación por el método Soxhlet-Henkel
Es un método de titulación. En la valoración se utiliza una solución de NaOH 0,25 N como neutralizador y fenolftaleína al 2% como indicador de color.
Antes de tomar muestras, la leche debe estar a 20oC y mezclarse bien. En un matraz cónico de 100 mL se colocan 25 mL de leche, se agrega 1 mL de solución de fenolftaleína al 2% y se agrega gota a gota solución de NaOH 0,25 N a través de una bureta o pipeta. El matraz se agita constantemente. La titulación finaliza cuando el color blanco de la leche se vuelve rosa claro permanente.
El grado SH de la leche se determina multiplicando por 4 la cantidad de solución de hidróxido de sodio gastada en la titulación.
Por ejemplo, si en la titulación se utilizaron 1,7 mL de solución de NaOH 0,25 N, el grado SH de la leche;
1,7 x 4 = 6,8 oSH.
oSH = Soluciones de NaOH necesarias para la neutralización (mL) x 4
En general, el punto a considerar en los análisis de titulación es que los análisis deben ser realizados por una sola persona. Aunque sean expertos, la sensibilidad de las manos de diferentes personas puede diferir y, por lo tanto, se pueden obtener resultados ligeramente diferentes.
3. Determinación por el método del % de acidez
Es un método de titulación. Se utiliza una solución de NaOH 0,1 N como neutralizador y una solución de fenolftaleína al 2% como indicador de color.
Antes de tomar muestras, la leche debe estar a 20oC y mezclarse bien. Pesar 18 gramos de leche en una báscula sensible en un matraz cónico de 100 ml y agregar 1 ml de solución de fenolftaleína al 2%. Se añade gota a gota una solución de NaOH 0,1 N. El matraz se agita continuamente y la titulación se termina cuando se observa un color rosa claro permanente. El valor del % de acidez de la leche se calcula sustituyendo los valores en la siguiente fórmula;
La razón para utilizar una muestra de 18 gramos en este análisis es que simplifica la fórmula. Como resultado de esta simplificación, la cantidad de NaOH gastada en la valoración se multiplica directamente por 0,05 para encontrar el valor del % de acidez.
4. Determinación por prueba de alcohol
La prueba de alcohol es una prueba subjetiva y no proporciona información precisa sobre el grado de acidez; es un método que sólo da una idea de si la acidez es alta o no. Es un método utilizado frecuentemente por las granjas lecheras para comprar leche a los granjeros.
Si se va a aplicar pasteurización a la leche comprada, se mezclan cantidades iguales (generalmente 5% ml cada una) de alcohol etílico al 68% con la leche y se observa si se forma un coágulo. Si se observa formación de coágulos, se acepta que la acidez de la leche ha aumentado y, por tanto, no resiste el tratamiento térmico aplicado durante la pasteurización.
Si la leche se va a someter a un tratamiento térmico elevado, como el proceso UHT, se mezcla una cantidad igual de alcohol etílico al 72% o al 74% con la muestra de leche y se observa si se forma un coágulo. Si se utiliza alcohol etílico al 68 % para probar la resistencia al proceso UHT, se mezclan dos unidades (10 mL) de alcohol etílico al 68 % con 1 unidad (5 mL) de muestra de leche.
Si no hay formación de coágulos, se concluye que la leche resiste el tratamiento térmico a aplicar. Sin embargo, cualquier forma de formación de coágulos significa que la leche no puede resistir el tratamiento térmico y se cuajará.
La formación de coágulos en la prueba de alcohol puede interpretarse en función del valor de SH. La ausencia de coágulos significa que la acidez es inferior a 8 oSH. Formación de coágulos muy pequeños 8-8,5 oSH; las fibras diminutas del coágulo corresponden a 8,5-9 oSH, y la apariencia de trozos de coágulo grandes corresponde a 9-10 oSH.
Otro beneficio de la prueba de alcohol es que aunque la acidez esté en niveles normales, el calostro y las leches con mastitis avanzada también se coagulan bajo la influencia del alcohol, impidiendo así la aceptación de este tipo de leches.
5. Determinación por aplicación de calor
Es el método más práctico y económico para determinar la acidez de la leche. Se puede aplicar con solo una cucharadita y un encendedor, o se puede hacer en casa probando una cucharada de leche en la estufa.
Para determinar la acidez se deja hervir la leche colocada en una cuchara y se observa la formación de coágulos. Si hay formación de coágulos, se concluye que la acidez de la leche ha aumentado y, por tanto, no resiste el tratamiento térmico. Es un método que se puede utilizar prácticamente en casa. De esta forma, se puede entender fácilmente si la leche es consumible o no.
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