EL pH Y LA ACIDEZ DE LA LECHE

INTRODUCCIÓN

La leche es un líquido complejo que contiene muchos componentes en diferentes estados

(solución, emulsión y coloidal); comprender sus propiedades y los cambios que le acontecen

implica un profundo conocimiento de cada uno de sus compuestos y de las relaciones entre

ellos. La medición del pH y de la acidez de la leche, con el objeto de estimar la acidez

desarrollada debida a la proliferación bacteriana, es de uso corriente. A pesar de ser técnicas

de relativa simpleza hay consideraciones en las mediciones y en la interpretación de los

resultados que deben tenerse en cuenta a la hora de clasificar leches. En este trabajo se

presenta un enfoque general teórico del pH y la acidez de la leche y algunos resultados

obtenidos de tanque de tambos, cisternas y silos ubicados en la Cuenca Lechera Central

Argentina.

1- ACIDEZ TITULABLE

1.1- DEFINICIÓN DE ACIDEZ TITULABLE

Lo que habitualmente se denomina acidez de la leche involucra la acidez actual y la potencial.

La acidez actual representa a los grupos H+

libres, mientras que la acidez potencial incluye

todos aquellos componentes de la leche que por medio de la titulación liberan grupos H+

al

medio. Para su determinación se agrega a la leche el volumen necesario de una solución

alcalina valorada hasta alcanzar el pH donde cambia el color de un indicador, generalmente

fenolftaleína, que cambia de incoloro a rosado a pH 8,3 (Singh et al., 1997).

La acidez titulable incluye a la acidez natural de la leche y también a la desarrollada. La acidez

titulable o de valoración es la suma de cuatro reacciones (Figura 1). Las tres primeras

representan la acidez natural de la leche:

-acidez debida a la caseína: representa 2/5 de la acidez natural

-acidez debida a sustancias minerales y a los indicios de ácidos orgánicos: también 2/5

de la acidez natural

-reacciones secundarias debidas a los fosfatos “over run”: 1/5 de la acidez natural

La acidez desarrollada es debida al ácido láctico y a otros ácidos procedentes de la

degradación microbiana de la lactosa, y eventualmente de los lípidos, en leches en vías de

alteración.

Como se ha descripto, la acidez titulable constituye, fundamentalmente, una medida de la

concentración de proteínas y de fosfatos en leches de buena calidad higiénica-sanitaria. Por

consiguiente, para caracterizar la acidez de la leche, el pH de la misma es el parámetro ideal

(Walstra y jenness, 1987).

1.3- FACTORES QUE AFECTAN LA ACIDEZ TITULABLE

La acidez titulable de la leche fresca disminuye conforme avanza el período de lactación y

suele ser baja en la leche mastítica.

1.4- MEDICIÓN DE ACIDEZ TITULABLE

La acidez se mide por titulación y corresponde a la cantidad de hidróxido de sodio utilizado

para neutralizar los grupos ácidos. Este valor puede expresarse de diversas maneras:

– en “grados Dornic” ( °D) que corresponde al volume n de solución de hidróxido de sodio N/9

utilizada para titular 10 ml de leche en presencia de fenolftaleína. Este resultado expresa el

contenido en ácido láctico. Un grado Dornic equivale a 0,1 g/l de ácido láctico ó 0,01%

1

Profesional de la EEA Rafaela

156 Manual de Referencias técnicas para el logro de leche de calidad. 2 º ed., 2005, INTA.

– en gramos de ácido láctico por litro o por kilogramo. Si se utiliza hidróxido de sodio N/9 con

10 ml de leche, el volumen de reactivo en ml da directamente el resultado

Figura 1. Acidez de titulación (extraído de Ch. Alais, 1985).

– en “grado Soxhlet-Henkel” (S.H.), no tiene al ácido láctico como referencia. Equivale a 1 ml

de hidróxido de sodio N/4 utilizado para titular 100 ml de leche; se comprueba que 1 ºSH =

2,25 ºD. Este concepto es más lógico que el anterior ya que la leche fresca no contiene

ácido láctico (Alais, 1985).

Si bien la medición de la acidez de la leche es muy sencilla puede haber cierta imprecisión

debida a:

– la cantidad de indicador utilizado: debe utilizarse siempre 4 gotas

– el punto final de la titulación: no es claro porque depende de la agudeza visual del

operador, debe hacerse una comparación con leche sin indicador o bien introducir un

electrodo de pH y titular hasta pH 8,3 – 8,4

– la coloración rosa desaparece progresivamente

2- pH

2.1- DEFINICIÓN DE pH

El pH (Ecuación I) representa la acidez actual (concentración de H+

libres) de la leche [2],

pH = – log aH+

(I)

donde aH+

es la actividad de H+

. Para soluciones diluidas es posible utilizar concentración de

H

+

en lugar de actividad (Singh et al., 1997). Este es el caso de la leche, donde las

concentraciones de H+ oscilan entre 0,16 y 0,32 µmol/l.

ácidos orgánicos

Acidez desarrollada

Acidez titulable

Acidez natural

Ácidos orgánicos

Compuestos

minerales

Caseína

“over run”

LECHE FRESCA LECHE ÁCIDA

157 Manual de Referencias técnicas para el logro de leche de calidad. 2 º ed., 2005, INTA.

La leche de vaca recién ordeñada y sana, es ligeramente ácida, con un pH comprendido entre

6,5 y 6,8 como consecuencia de la presencia de caseínas, aniones fosfórico y cítrico,

principalmente (Alais, 1985; Fox y McSweeney, 1998). Estos valores se aplican solamente a

temperaturas cercanas a 25 ºC.

2.2- FACTORES QUE MODIFICAN EL pH

El pH de la leche no es un valor constante, puede variar en el curso de la lactación. El pH del

calostro es más bajo que el de la leche, por ej. pH 6,0 es explicado por un elevado contenido

en proteínas (Alais, 1985). El estado de lactancia también modifica el pH observándose valores

muy altos (mayores a 7,4) en leche de vacas individuales de fin de lactancia.

Por otro lado, valores de pH 6,9 a 7,5 son medidos en leches mastíticas debido a un aumento

de la permeabilidad de las membranas de la glándula mamaria originando una mayor

concentración de iones Na y Cl y una reducción del contenido de lactosa y de P inorgánico

soluble (Alais, 1985).

El pH es altamente dependiente de la temperatura. Las variaciones de la temperatura causan

muchos cambios en el sistema buffer de la leche, principalmente se ve afectada la solubilidad

del fosfato de calcio (Fox y McSweeney, 1998). El pH disminuye en promedio 0,01 unidades

por cada °C que aumenta, fundamentalmente a causa d e la insolubilización del fosfato de

calcio. Esta variación es muy importante considerando el estrecho rango de variación del pH de

la leche.

El pH también puede ser diferente entre muestras de leche fresca de vacas individuales

reflejando ésto variaciones en la composición (Singh et al., 1997). A pesar de todos estos

cambios, el pH varía en un rango muy reducido y valores de pH inferiores a 6,5 o superiores a

6,9 ponen en evidencia leche anormal.

El equilibrio ácido-base en la leche es influenciado por las operaciones de procesamiento. De

esta manera, la pasterización causa algunos cambios en el pH debido a la pérdida de CO2 y a

la precipitación de fosfato de calcio. Tratamientos térmicos severos (superiores a 100 ºC)

resultan en una disminución del pH debido a la degradación de la lactosa a varios ácidos

orgánicos, especialmente a ácido fórmico. La concentración de la leche por evaporación de

agua causa una disminución en el pH cuando la solubilidad del fosfato de calcio es excedida,

resultando en una mayor formación de fosfato de calcio coloidal (Fox y McSweeney, 1998).

2.3- MEDICIÓN DE pH

La medición potenciométrica del pH con un “pH-metro” es la única medida precisa. La

regulación de estos aparatos se hace con soluciones buffer de pH conocido, en general se

usan dos soluciones: una de pH 7 para la zona neutra y otra de pH 4 para la zona ácida. La

determinación del pH tiene un inconveniente para su utilización en las plantas lácteas: si en la

superficie de la leche existe una película grasa, ésta forma una lámina sobre los electrodos que

los aísla del medio y hace que no se registre respuesta en el equipo. En ese caso se debe

lavar los electrodos con una solución detergente (Alais, 1985).

Otro método para medir pH es el uso de papeles o cintas indicadoras embebidas en soluciones

colorantes que cambian de color según el pH de la leche. Estos resultados son muy

aproximados (Alais, 1985).

3- INTERPRETACIÓN DEL pH Y DE LA ACIDEZ TITULABLE

Para identificar leches acidificadas se suele emplear la determinación de acidez titulable pero

para tal situación se debería poder medir la acidez desarrollada o sea medir ácido láctico pero

no existe una técnica rápida y precisa para ello. Como la acidez desarrollada es consecuencia

de la acción de bacterias fermentadoras de la lactosa (bacterias lácticas) que producen un

aumento de la concentración de ácido láctico, puede utilizarse la medición conjunta de pH y

acidez titulable para estimar la acidez desarrollada. Valores de acidez titulable por encima de

22 º D y pH inferiores a 6,5 ponen en evidencia leche en vías de alteración por acción de

158 Manual de Referencias técnicas para el logro de leche de calidad. 2 º ed., 2005, INTA.

microorganismos. Este resultado debería corroborarse con la determinación del recuento total

de bacterias, que aunque no sea una medición directa del número de bacterias lácticas, tiene

una correlación alta con ese grupo de bacterias (ver capítulo “Contaminación bacteriológica de

la leche: causa y control”).

El pH y la acidez por titulación son dos medidas no estrictamente asociadas. El pH al ser una

medida de la acidez actual de la leche se relaciona mejor que la acidez titulable con la

estabilidad de la leche frente a tratamientos térmicos en la industria .

A un mismo pH y, consecuentemente a la misma estabilidad frente a tratamientos industriales,

dos leches pueden presentar valores de acidez diferentes. De esta manera, ciertas leches con

acidez natural elevada pero pH normal podrían ser eliminadas si sólo se considera la acidez

por titulación (Figura 2). Estas leches pueden presentar una mejor aptitud y calidad que leches

con menor acidez, especialmente en relación a su estabilidad térmica (Alais, 1985).

Inversamente leches con una misma acidez pueden tener pH diferente. En la Figura 2 puede

verse que si una industria realiza una clasificación rigurosa sólo en función de la acidez, las

leches 1 y 2 serían eliminadas; en el caso de la n º 1 su eliminación sería acertada ya que

realmente tiene acidez desarrollada pero en el caso de la n º 2 sería un error porque se trata de

una leche con alto contenido de extracto seco, la cual por contener alta concentración de sales

fosfato, está fuertemente tamponada evitando variaciones del pH debido a la fermentación de

la lactosa, lo que retrasa su alteración. En relación a ello, leches de elevada acidez natural se

conservan más tiempo que leches de la misma calidad higiénica, pero de débil acidez.

Figura 2. Significado del pH y de la acidez (extraído de Ch. Alais, 1985)

1) Leche en vías de alteración, con acidez desarrollada: pH 6,3 acidez 22 ºD

2) Leche rica, sin acidez desarrollada: pH 6,7 acidez 22 ºD

3) Leche de tipo medio, sin acidez desarrollada: pH 6,7 acidez 18 ºD

4) Leche pobre, sin acidez desarrollada: pH 6,7 acidez 14 ºD

5) Leche alcalina (mastitis): pH 7,2 acidez 14 ºD.

Hay pruebas muy sencillas y rápidas que se han utilizado para clasificar leches de acuerdo a la

acidez:

a) Prueba de alcohol: existe buena correspondencia entre el resultado de esta

prueba y leches con acidez desarrollada. A pesar de ello, resultados de la

prueba de alcohol positivos en leches sin acidez desarrollada han aparecido y

leche de buena calidad ha sido rechazada (Chavez et al., 2004; Negri et al.,

2001) (ver capítulo “Factores que afectan la estabilidad térmica y su relación

con la prueba de alcohol”). Esta situación establece una limitante muy

30

20

10

0

Acidez titulable ( ºD)

6 7 8 9

pH

22 ºD

18 ºD

14 ºD

pH 8,4: viraje de

la fenolftaleína

1

2

3

4

5

159 Manual de Referencias técnicas para el logro de leche de calidad. 2 º ed., 2005, INTA.

importante en el uso de la prueba haciendo necesaria la medición de pH en las

muestras.

b) La prueba de ebullición: se colocan 2 ml de leche en un tubo de ensayo y se

calienta a baño maría durante 5 minutos. Si se observa la coagulación de la

leche el resultado de la prueba es positivo. De la misma manera que en el caso

anterior, existe buena relación entre esta prueba y leches ácidas pero no es la

única situación en que puede presentarse resultado positivo de la prueba.

Estas pruebas tienen la ventaja de ser sencillas y rápidas e implican menor complejidad que las

determinaciones de pH, acidez y de calidad bacteriológica, lo cual posibilita su uso en tambos.

El resultado es orientativo y los casos positivos deben ser confirmados con determinaciones de

pH y acidez en la industria.

4- ESTADÍSTICAS DESCRIPTIVAS DEL pH Y DE LA ACIDEZ DE LECHE DE LA CUENCA LECHERA

CENTRAL ARGENTINA

Los resultados que se presentan en este trabajo corresponden a muestras obtenidas a tres

niveles de la cadena de procesamiento de la leche: tambo, cisterna y silo.

Los resultados a nivel de tambo obedecen a un período de toma de muestra desde mayo de

1999 a julio de 2000. Las muestras se obtuvieron del tanque de acopio de 62 tambos en el

momento de su entrega al transporte. El tamaño promedio de los tambos fue 2.111 l/tambo/día

y el desvío estándar (DE) fue ±1.200 l, la temperatura promedio de la leche fue 4,5 ºC y el DE: ±

3,8 ºC y estuvieron repartidos uniformemente en la Cuenca Central Argentina. En total se

estudiaron 1352 muestras.

Las muestras de cisternas se obtuvieron en el período desde julio de 1997 a junio de 1998. Se

tomaron muestras mensuales de la leche contenida en 37 cisternas de recolección en el recibo

de cinco industrias lácteas ubicadas en la cuenca. En promedio, cada cisterna recogía leche de

15 tambos, el volumen de las mismas fue de 7.600 l, la temperatura de la leche fue de 8 ºC y se

analizaron 384 muestras. Las cisternas seleccionadas recogían leche con menos de 24 hs de

almacenamiento en tambo y lograron representatividad del área sin superposición de

recorridos.

Las muestras de leche de silo fueron provistas por dos industrias locales y fueron colectadas

dos veces por mes desde abril de 2000 hasta abril de 2002 de los silos de recepción de leche.

El volumen promedio de la leche contenida en cada silo fue de 250.000 l. Se procesaron 77

muestras.

Los promedios geométricos del recuento de bacterias totales (RBT) fue 74.100 y 74.000 ufc/ml

para tambos y cisternas, respectivamente (Taverna et al., 2001). En silos el promedio

geométrico del recuento de bacterias coliformes fue 8.356 ufc/ml. Estos resultados evidencian

una buena calidad bacteriológica de la leche.

Las estadísticas descriptivas de pH y acidez en tambo, cisterna y silo se presentan en la Tabla

1. Puede observarse que la mayor variabilidad en las determinaciones de pH se registró a nivel

de tambos y la menor a nivel de silos. Lo cual resulta razonable teniendo en cuenta el efecto

mezcla de leche que puede presentarse en silos. En relación a lo cual es llamativo el valor

elevado obtenido para acidez en silo. Debe considerarse en este caso que la determinación de

acidez está sujeta a la apreciación visual del punto final por cada operador, lo cual introduce

mayor error a la medición.

Tabla 1. Estadísticas descriptivas de pH y acidez en leche de tambo, cisterna y silo de la

Cuenca Central Argentina

Parámetro

estadístico

tambo cisterna silo

pH Acidez pH Acidez pH Acidez

N 557 1293 384 387 72 74

Media 6,68 14,71 6,77 14,66 6,69 16,15

160 Manual de Referencias técnicas para el logro de leche de calidad. 2 º ed., 2005, INTA.

DS 0,15 1,08 0,10 1,03 0,04 1,37

IC 95% 0,01 0,06 0,01 0,10 0,01 0,32

Máx. 7,09 20,0 7,00 22,74 6,83 21,0

Mín. 5,30 11,61 6,40 12,33 6,57 13,5

En base a lo detallado anteriormente, el análisis de los comportamientos estacionales de pH y

acidez se realizó sólo a nivel de tambos. El pH en leche de tambo presentó cambios

estacionales (Figura 3). En invierno se obtuvieron valores de pH significativamente mayores

que en la primavera y en el otoño (p<0,05).

Los valores de acidez de leche de tambos correspondientes al verano fueron significativamente

mayores a los de otoño y primavera (p<0,05) (Figura 4).

Como se detalló anteriormente, pH y acidez no miden lo mismo. Lo cual fue corroborado a

través de los bajos valores de los coeficientes de correlación entre ambas variables obtenidos

en leche de tambo (r=0,22), cisterna (r=-0,12) y silo (r=-0,24) y la falta de correlación en los

cambios estacionales observados.

En las muestras de leche de tambo con pH menor que el normal (<6,6) y acidez mayor a la

normal (>18 ºD) se pudo determinar que la causa de ambos comportamientos era un RTB

superior a la media (valor promedio del grupo, n=6, 600.000 ufc/ml).

Figura 3. pH en leche de tambos por estaciones

Figura 4. Acidez en leche de tambos por estación.

13

13,5

14

14,5

15

15,5

16

16,5

17

oto inv prim ver oto inv

estación

acidez ( ºD)

tambos 1999-2000

6,4

6,55

6,7

6,85

7

inv prim ver oto inv

estación

pH

tambos 1999-2000

161 Manual de Referencias técnicas para el logro de leche de calidad. 2 º ed., 2005, INTA.

CONCLUSIONES

La acidez natural de la leche, principal componente de la acidez titulable, es explicada por las

proteínas (principalmente caseínas), los fosfatos y los citratos. Por lo tanto, para definir la

acidez de la leche sería más apropiado el uso del pH en lugar de la acidez titulable con el

objeto de caracterizar la leche según la resistencia a tratamientos térmicos en la

industrialización.

Los valores de pH no presentaron correlación significativa con los de acidez en leche de tambo,

cisterna y silo.

En tambos, los valores de pH más bajos se registraron en otoño y la mayor acidez titulable se

observó en verano.

Sólo en el caso de leches con elevado recuento de bacterias totales, elevada acidez y bajo pH

éstas dos últimas variables presentaron cierto grado de asociación.

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