La fabricación del queso consiste en concentrar las proteínas y la materia grasa de la leche eliminando la fracción acuosa, conocida como "suero". Este proceso se basa en la gelificación enzimática de la leche y la desestabilización de las "micelas de caseína", coloides naturales que concentran la mayoría de las proteínas lácteas.
Después de su formación, los geles enzimáticos de leche experimentan un proceso de maduración espontáneo, llamado envejecimiento, durante el cual sus propiedades mecánicas se fortalecen con el tiempo. Este fortalecimiento permite cortar los geles en pequeños fragmentos e iniciar la sinéresis, es decir, la contracción de la red proteica y la expulsión del suero.
Durante el envejecimiento, el momento en que se inicie el corte es crucial no solo para controlar el contenido de agua del queso, sino también para el rendimiento de la fabricación y la pérdida de proteínas y grasa en el suero. Sin embargo, los procesos de transformación siguen siendo en gran medida empíricos hoy en día, ya que los mecanismos de formación y envejecimiento del gel no se comprenden completamente.
En un estudio reciente, unos investigadores del Laboratorio de Física de la ENS de Lyon (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon) aprovecharon la aparición de la espectroscopía mecánica resuelta en tiempo, una nueva técnica que permite una caracterización completa y rápida de las propiedades reológicas de los materiales.
Al combinar estas mediciones reométricas con caracterizaciones estructurales, demostraron por primera vez que el escenario microscópico que gobierna la dinámica macroscópica de los geles enzimáticos de leche consta de dos etapas secuenciales. Primero, la red de partículas formada en el punto crítico de gelificación se compacta, lo que provoca un aumento rápido en la firmeza o "elasticidad" de los geles. En segundo lugar, la microestructura del gel se solidifica y el envejecimiento continúa mediante la evolución de los contactos entre las partículas que componen el gel.
Elasticidad característica (G0) de los geles enzimáticos de leche durante el envejecimiento y a diferentes fracciones volumétricas (Φ0).
Representada en función de un tiempo adimensional (t) que toma en cuenta el tiempo de gelificación, la evolución de la elasticidad muestra dos regímenes distintos, separados por un tiempo crítico (~20').
Las imágenes de microscopía muestran la compactación de la red de partículas concomitante con el aumento de la elasticidad de los geles. También se presenta una imagen de los fragmentos de gel inmediatamente después del corte.
© T. Gibaud.
La evidencia de estos dos regímenes de envejecimiento, separados por un tiempo crítico (del orden de una veintena de minutos), es un descubrimiento prometedor para la industria quesera. A través de ensayos piloto, el desafío ahora es transformar este conocimiento en procedimientos de fabricación orientados a optimizar y automatizar las primeras etapas de producción del queso. Además, este estudio tiene un impacto mucho más allá de las ciencias alimentarias.
Por primera vez, estos resultados muestran la firma macroscópica del envejecimiento de un gel coloidal, inducido por la evolución de los contactos a una escala de partículas. El escenario original de envejecimiento de los geles enzimáticos de leche contrasta con otros geles coloidales compuestos de partículas duras, donde la estructura global de la red permanece constante a lo largo del envejecimiento.
Esto pone de relieve la complejidad adicional de estos sistemas biológicos compuestos de partículas blandas, llamando a nuevos marcos teóricos para describirlos. Estos resultados han sido publicados en la revista Physical Review Materials.
Referencia:
Two-step aging dynamics in enzymatic milk gels,
Physical Review Materials, publicado el 9 de julio de 2024.
Doi: 10.1103/PhysRevMaterials.8.L072601
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