Publicado en Física de la vida cotidiana

Tarea 5.1 – Análisis del trasfondo científico de un tema cotidiano

Un alimento tan común y tan sencillo de preparar como el yogur, lleva tanta ciencia en su interior que daría para hacer una serie de entradas. Pero como esta tarea consiste en analizar brevemente el trasfondo científico de un tema cotidiano, partiendo de una reflexión personal, apuntaré unas breves explicaciones de algunos de los aspectos relacionados con la elaboración de yogur.

Algunos apuntes sobre la ciencia del yogur

Desde hace muchos años ya, el yogur es el postre habitual de mis cenas: yogur natural, hecho con leche entera y sin azúcar ni edulcorantes. Me gusta la acidez propia del yogur y la consistencia y cremosidad que le da la grasa de la leche, algo de lo que carecen los yogures azucarados/edulcorados y desnatados. Me gusta que el yogur sepa a yogur, no a frutas ni a chocolate; tampoco me gusta que, cuando lo metas a la boca, pienses que te has confundido con algún otro tipo de postre lácteo, que puede estar muy rico, pero no es yogur. En fin, que me gusta el yogur tal y como las bacterias lácticas lo traen al mundo.

No son nuevos los beneficios de este alimento para la salud. Cuando yo era pequeño ya se recomendaba su consumo porque, según decían, ayudaba a mantener sana la flora intestinal; además, se relacionaba la longevidad de algunas poblaciones del planeta con el consumo tradicional de yogures u otro tipo de leches fermentadas (1). A las cualidades propias de la leche, como el alto contenido en proteínas, vitaminas A y D y calcio, se le añaden las surgidas del proceso de fermentación y de la propia presencia de los fermentos lácticos.

En los últimos años se ha venido recomendando el consumo de lácteos desnatados, de cara a reducir la ingesta de calorías, de grasas saturadas y de colesterol, y así evitar problemas cardiovasculares y sobrepeso. Y esto ha sido aprovechado por la industria alimentaria para sacar, en un principio, tres tipos de leche: entera, semidesnatada y desnatada; y posteriormente, otros tipos de leches enriquecidas en calcio, en grasa omega-3, especiales para crecimiento, etc. Es decir, de lo que originalmente era un solo producto con muy poca elaboración (pasteurización, prácticamente) y, por tanto, barato, ahora disponemos de varios productos que requieren cierta elaboración, con el consiguiente aumento de precio. Con respecto a estos últimos, el bioquímico José Manuel López Nicolás ya ha dedicado varias entradas de su blog a explicar que estas leches enriquecidas tienen más de negocio que de beneficios nutricionales aquí, aquí, aquí y aquí. Por su parte, en lo que respecta a la recomendación de lácteos desnatados, últimamente se están publicando estudios que ponen en duda la hipótesis de que el consumo de lácteos de alto contenido graso contribuya al aumento de obesidad o al alto riesgo cardiometabólico, como explica el nutricionista Juan Revenga en esta entrada. De hecho, en estudios observacionales se ha relacionado el consumo de productos lácteos con un menor riesgo de enfermedad cardiovascular y cáncer colorrectal, y las evidencias apuntan a que son los ácidos grasos y la vitamina D los responsables, tal y como recoge Centinel en esta entrada.

Principales componentes de la leche (% peso) (2)

LecheGrasasProteínasLactosaMineralesAgua
Humana4,01,16,80,288
Vaca3,73,44,80,787
Oveja7,56,04,81,080
Cabra4,03,44,50,888

La grasa de la leche se compone de triglicéridos en un 95%, fosfolípidos, colesterol, antioxidantes y otros lípidos simples. Además, estos lípidos son el vehículo de las vitaminas liposolubles: A, D, E y K. En lo que respecta a los ácidos grasos, la mayoría, 60-70%, son saturados (mirístico, palmítico y esteárico los más abundantes); un 20-25% monoinsaturados (principalmente ácido oleico, sí el de las aceitunas) y 3-5% poliinsaturados. (3)

Ácido oleico, el ácido graso insaturado más abundante en las aceitunas, también presente en la leche.
Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=762620
Ácido palmítico, el ácido graso saturado más abundante en animales, plantas y microorganismos.
By Jynto and Ben Mills – Derived from File:Caproic-acid-3D-balls.png., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11080920

El único hidrato de carbono presente en la leche en cantidad relevante es la lactosa, un disacárido compuesto de glucosa y galactosa, y que proporciona la mitad de las calorías de la leche humana y un 40% en el caso de la leche de vaca.

Estructura molecular de la lactosa ( β-D
-Galactopyranosyl-(1→4)-D
-glucosea)

By Ben Mills – Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5730208

Después de intentar demostrar que los lácteos desnatados no son tan saludables y encima saben peor, vuelvo a mis yogures. El hecho es que, probablemente por lo explicado arriba, de un tiempo a esta parte se ha vuelto casi imposible encontrar en las tiendas yogures naturales no desnatados y sin azúcar ni edulcorantes. Hay diferentes combinaciones de ingredientes, pero esta, la que a mí me interesa y que es la del yogur original, prácticamente se ha extinguido. Yogur natural con leche semidesnatada y gelatina que compensa la pérdida de consistencia pero no el sabor; en algunos casos resulta difícil encontrar yogures sin azúcar ni edulcorantes, con “lo difícil” que es añadir, si lo deseas, esos compuestos tú mismo. De todo ello deduzco que el consumidor poco a poco ha ido olvidando el sabor auténtico del yogur y ya no lo demanda. Y me temo que este cambio de gusto también ha sido provocado por la industria alimentaria.

Ante esta situación, hace algo más de un año tomé la decisión de adquirir una yogurtera, un electrodoméstico que era bastante común en mi infancia, pero que en los últimos años había pasado de moda. De hecho, llegué a recibir críticas por “viejuno” y “excéntrico”, “con lo fácil que es ir al “super” y elegir entre tanto abanico de sabores y tipos diferentes de yogur…

Para los millenials que no lo sepan, la yogurtera no es más que un recipiente donde se mantienen unos cuantos tarros con leche a la que se le ha añadido el fermento láctico a aproximadamente 40ºC durante unas horas. Veamos brevemente en qué consiste la fermentación que transforma la leche liquida y dulce en yogur sólido y amargo.

Como hemos visto, la leche es rica en nutrientes y, entre ellos, uno de los más importantes es la lactosa. Este es un tipo de azúcar difícil de encontrar en otros seres vivos, así que hay muy pocos organismos que lo puedan digerir. Entre ellos están las bacterias de la leche, que obtienen la energía que necesitan descomponiendo la molécula de lactosa y dejando como residuo ácido láctico. Como consecuencia de la acumulación de este compuesto, la leche se acidifica y esto impide que crezcan otros microorganismos que podrían ser perjudiciales para la salud humana. Por otro lado, esa acidificación tiene efectos sobre las proteínas de la leche, se desnaturalizan y pierden la capacidad de mantenerse disueltas en la leche. Como consecuencia de todo ello, la leche pasa del estado líquido al sólido. Veamos todo el proceso paso a paso.

Bacterias fermentadoras de la leche (1).

Género Lactobacillus: Forman parte de la flora normal de la boca, tracto intestinal y aparato reproductor femenino tanto humanos como de animales. Salvo algunas pocas especies no son considerados patógenos. Además de en la elaboración de productos lácteos se utilizan en la elaboración de derivados vegetales como pepinillos y aceitunas. Crecen mejor con poco oxígeno, su temperatura óptima es 30-40ºC y su pH óptimo 5,5-6,2. En la elaboración de yogur se utiliza principalmente Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus.

Género Streptococcus: De las 66 especies de este género solo Streptococcus thermophilus se emplea en la elaboración del yogur. Son anaerobios facultativos, es decir, pueden vivir con o sin oxígeno, no crecen a pH superiores a 9,6 ni por debajo de 19ºC; por el contrario, pueden crecer a 52ºC.

Género Bifidobacterium: Son habitantes del tracto gastrointestinal humano y de diversos animales, y su cantidad varía a lo largo de la vida. Son anaerobios estrictos, con diferentes tolerancias al oxígeno según especies. Su temperatura óptima de crecimiento es 36-38ºC en las especies humanas y 41-43 en las de origen animal; no resisten por debajo de 20ºC ni por encima de 46ºC. El pH óptimo es 6,5-7, y no existe crecimiento por debajo de 4,0 ni por encima de 8,0. Además de ácido láctico, también producen ácido acético. Sintetizan vitaminas del grupo B, cada especie diferentes tipos y en diferente cantidad.

Elaboración del yogur en yogurtera casera.

En primer lugar, hay que disolver el fermento en la leche. Para ello, si disponemos de un yogur ya elaborado podemos repartirlo entre los seis tarros, añadir leche hasta llenar cada tarro y revolver para homogeneizar bien el yogur en la leche. Si disponemos del fermento en polvo, lo añadimos a la leche y revolvemos bien para que se reparta uniformemente, y después llenamos los tarros. Los fermentos tradicionales y más usados son el Lactobacillus bulgaricus y el Streptococcus thermophylus, pero en los últimos años se han puesto de moda los bífidus, por sus supuestos beneficios para la salud, así que yo uso el siguiente cóctel:

Después solo hay que introducir los tarros en la yogurtera, encenderla y dejarla 8-10 horas.

Encendemos la yogurtera y volvemos dentro de 10 horas.

Fermentación láctica

Dentro de los diferentes tipos de fermentación láctica, las bacterias L. bulgaricus y S. thermophilus llevan a cabo un proceso homofermentativo, donde los productos finales son ácido láctico y ATP, la molécula que transporta la energía que necesita el metabolismo de los seres vivos. Por su parte, las Bifidobacterias, además de ácido láctico y ATP, producen ácido acético (sí, el del vinagre).

7 Milchsäure.svg
Ácido láctico
By Schemiker (talk) – Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24817565

Durante ese tiempo el número de bacterias crece de forma exponencial hasta que la lactosa empieza a escasear y el pH es excesivamente ácido. Cuando el pH es de 4,6 y la concentración de ácido láctico ronda el 0,9%, las proteínas de la leche se han coagulado y el yogur ya está hecho.

Proteínas de la leche (2)

Las proteínas son cadenas de cientos de aminoácidos con diferentes conformaciones tridimensionales, que se pueden resumir en dos: fibrilares, como el colágeno, queratina y otras proteínas estructurales; y globulares, como la albúmina del huevo o la caseína de la leche. La función de estas dos proteínas es ser un reservorio de aminoácidos para alimentar, respectivamente, al embrión de pollo y al mamífero recién nacido.

Estructura primaria de la κ-caseína bovina.
De self based in the before metionated book. – my own work, based on the book “Química de los Alimentos” 4th edition, written by Salvador Badui Dergal, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2434138

La familia de las caseínas esta formada por cuatro tipos de proteínas que se empaquetan dentro de unas bolsas de grasa llamadas micelas. Dentro de cada micela hay miles de moléculas de caseína que se mantienen unidas por el calcio. Uno de los tipos de caseína, la kappa-caseína evita que las micelas se hagan demasiado grandes y las mantiene dispersas y separadas, formando una “capa peluda” con cargas negativas, haciendo que las micelas se repelan entre ellas.

Estructura propuesta para una micela de caseína
De Regalafar, based on the book cited above. – Trabajo propio, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2911057

Estructura propuesta para la organización de las micelas de caseína a partir de unas subunidades denominadas submicelas
De Wikikaos – Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4602131
Tras 10 horas, los yogures ya están listos para pasar al frigorífico.

Esta compleja estructura puede alterarse de diversas formas, haciendo que las micelas se agreguen y la leche cuaje. Una de ellas, la que nos interesa en este caso, es la que ocurre cuando el pH normal de la leche, 6,5, desciende hasta 5,5: aumentan las cargas positivas en el medio y neutralizan a las negativas de las micelas, por lo que dejan de repelerse y forman agregados. Además, el calcio que actúa de pegamento, se disuelve y las micelas se rompen y liberan las proteinas de su interior. Cuando el pH se acerca a 4,7, son las proteinas las que pierden sus cargas negativas , se unen entre ellas y forman una fina red que atrapa el agua: la leche cuajada o coagulada.

Como decía al principio, el yogur tiene mucha más ciencia que la que aquí he mencionado, pero esta tarea no da para más. No me queda más que invitaros a que elaboréis vuestro propio yogur, veréis que merece la pena. ¡Salud!

Referencias

  1. Collado Amores M.C. 2004. CARACTERIZACIÓN DE CEPAS DEL GÉNERO Bifidobacterium CON CARÁCTER PROBIÓTICO. Tesis doctoral, Universidad Politécnica de Valencia.
  2. McGee H. 2004. On food and cooking: the science and lore of the kitchen. Ed. Scribner, New York.
  3. Calvo M.V., Castro-Gomez M.P., García-Serrano, A., Rodriguez-Alcalá, L.M., Juárez Iglesias M., Fontecha Alonso J. 2014. Grasa láctea: una fuente natural de compuestos activos. Alimentación, Nutrición y Salud, Instituto Danone.
  4. http://www.gominolasdepetroleo.com/2013/04/cuanto-dura-realmente-un-yogur.html
  5. https://scientiablog.com/
  6. https://juanrevenga.com/
  7. http://loquedicelacienciaparadelgazar.blogspot.com/

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