Valorización del suero lácteo: aditivos activos incorporados en el envase del queso y probióticos

Según la FAO, Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, se producen anualmente más de 18 millones de toneladas de queso a nivel mundial. España es una potencia europea del sector lácteo con un gran volumen de producción, de negocio y generación de empleo, siendo el primer país en producción de queso de oveja (35 % de la producción total de la UE) y, el segundo país en producción de queso de cabra (25 % de la producción total de la UE), seguido de Francia[i].

Figura 1. La producción de leche de rumiantes se destina a la producción de queso.

Durante el proceso de elaboración del queso se obtiene como principal residuo el lactosuero, líquido con un alto contenido en nutrientes obtenido tras el proceso de prensado. Se trata de un residuo generado en grandes volúmenes, pues por cada kg de queso obtenido se generan aproximadamente 10 litros de lactosuero. 

El lactosuero tiene un alto contenido en materia orgánica

Además, el lactosuero tiene un alto contenido en materia orgánica, por lo que requiere de una elevada concentración de oxígeno para su degradación, lo que conlleva pérdidas de animales y vegetación, así como una sobrealimentación del medio, provocando problemáticas en los ecosistemas.

Actualmente, existe una variedad de posibilidades de valorización del lactosuero: obtención de productos lácteos y bebidas; elaboración de productos alimenticios con elevado contenido en proteína; producción de biogás mediante digestión anaerobia; producción de bioalcohol tras fermentación; generación de energía eléctrica, etc. Aunque muchas de ellas están condicionadas: por la calidad del lactosuero[ii] y por la obtención de productos de bajo valor añadido, o bien, se requieren elevados costes de inversión en infraestructura, así como grandes consumos de agua, como es el caso de la valorización relacionada con la producción de biogás y de generación de energía eléctrica, por lo que este tipo de valorización solo es posible para grandes empresas productoras de queso.

El Grupo Operativo ORLEANS

El Instituto Tecnológico del Plástico (AIMPLAS) coordina técnicamente el proyecto GO-ORLEANS, cuyo objetivo es valorizar el residuo de lactosuero generado en el proceso de elaboración de queso. 

La valorización de dicho residuo permitirá obtener aditivos bioactivos y probióticos, que se utilizarán para la elaboración de envases bioactivos que alarguen la vida útil del queso y, piensos más saludables para alimentación animal, respectivamente.

Los miembros del Grupo Operativo (GO) que están trabajando para la consecución de los objetivos del proyecto son: la Federación Empresarial de Agroalimentación de la Comunidad Valenciana (FEDACOVA) como representante del GO y encargado de validar los nuevos envases desde el punto de vista del consumidor; Quesería Dehesa Dos Hermanas, dedicada a la elaboración de queso de oveja; Quesería La Cabezuela, dedicada a la elaboración de queso de cabra; la Universidad de Estudios Generales de Valencia (UVEG), que cuenta con una amplia trayectoria en el estudio de la actividad antifúngica de compuestos activos de origen natural, por lo que se encargará de la selección de cepas antimicrobianas, estudio de la actividad antifúngica de las mismas y validación de la efectividad de los nuevos envases activos; y Biópolis, con experiencia en el diseño, producción y purificación de los microorganismos, que se centrará en la evaluación de los ingredientes bioactivos para alimentación animal. 

La función de AIMPLAS en el proyecto, además de ejercer de coordinador de este, está centrada en la incorporación de los compuestos activos de lactosuero en un nuevo recubrimiento que, incorporados en el envase del queso, alargue la vida de este. Además, el GO cuenta con la colaboración de DCOOP, una gran cooperativa agroalimentaria.

Los objetivos del proyecto

Por ello, el proyecto GO-Orleans pretende valorizar el lactosuero obtenido como residuo en la elaboración de queso mediante el desarrollo de aditivos activos naturales para su incorporación en el envase, lo que alargará la vida útil del queso. 

Las pequeñas empresas productoras de queso contarán con una alternativa viable de valorización de este residuo

Además, se incorporarán como probióticos naturales en piensos, con tal de mejorar el bienestar animal. De este modo, las pequeñas empresas productoras de queso contarán con una alternativa viable de valorización de este residuo, ya que se obtendrá un producto de alto valor añadido (con un coste estimado de entre 30 – 90 €/kg). 

El objetivo del proyecto es alargar la vida útil del queso sin conservantes en un 50 % y, en un 25 % para quesos que contienen aditivos antimicrobianos sintéticos

Figura 2. El objetivo del proyecto es obtener, a partir de lactosuero, aditivos naturales que alarguen la vida útil del queso.

Las actividades del proyecto

Para conseguir los objetivos propuestos, en el primer periodo de ejecución del proyecto se han identificado y aislado las cepas de lactosuero, provenientes tanto de leche de cabra como de oveja. Se han identificado 60 bacterias ácido-lácticas de la especie Lactobacillus, bacterias probióticas que proporcionan un efecto beneficioso para la salud.

De los resultados obtenidos se ha concluido que el lactosuero posee potencial antifúngico

A continuación, se ha evaluado la actividad antifúngica del lactosuero frente a cepas del género Penicillium, determinando la dosis inhibitoria mínima (MIC), es decir, la concentración mínima de lactosuero que impide el crecimiento de un microorganismo y, la dosis fungicida mínima (MFC) como la concentración mínima de lactosuero capaz de eliminar un microorganismo en un 98 – 99,9 %.  De los resultados obtenidos se ha concluido que el lactosuero posee potencial antifúngico.

En el segundo periodo de ejecución del proyecto se ha trabajado en la fermentación del lactosuero por las bacterias ácido-lácticas previamente identificadas, obteniendo así el componente activo en formato polvo. 

La fermentación se ha realizado tanto a escala laboratorio como a escala planta piloto. Una vez obtenido el componente activo, se ha determinado su actividad antifúngica frente a cepas de hongos pertenecientes al género Penicillium, obteniéndose valores de MIC de 7,8 mg/ml y, valores de MFC de 15,6 mg/ml. Por tanto, el componente activo posee una inhibición fungicida comparable a la inhibición de los antimicrobianos sintéticos utilizados actualmente en la industria láctea.

Figura 3. Esquema del proceso de validación de la actividad antifúngica de los envases que incorporan el aditivo obtenido del lactosuero. 

A continuación, se ha trabajado en la formulación del recubrimiento activo, que incorpora el suero fermentado (componente activo), para su correcta aplicación sobre el envase mediante tecnologías de impresión. Dicho recubrimiento activo se ha formulado en base agua para evitar la emisión de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs) a la atmósfera y, se han empleado ceras naturales como resinas.

Una vez optimizada la formulación del recubrimiento activo, se ha aplicado sobre un sustrato film mediante impresión de huecograbado para la obtención de los prototipos de envase activo para queso. Posteriormente, se ha validado la actividad antifúngica de dichos envases frente a cepas del género Penicillium evaluando el crecimiento fúngico durante el periodo de incubación.

Los resultados del proyecto

Los resultados de los ensayos han demostrado que los envases activos desarrollados poseen capacidad inhibitoria frente a las principales especies fúngicas que afectan a los quesos, pertenecientes al género Penicillium.

En cuanto al empleo del suero fermentado (componente activo) como probiótico para alimentación animal, se han realizado ensayos de determinación de la capacidad probiótica y, a continuación, se ha evaluado el efecto probiótico del componente activo en el modelo de evaluación pre-clínica el nematodo Caenorhabditis elegans, obteniéndose resultados positivos de actividad probiótica del suero fermentado, así como capacidad de mejora del sistema inmune, tras los ensayos en modelos.

Figura 4. Los modelos han permitido demostrar la actividad probiótica del suero fermentado en alimentación animal.

En el tercer y último periodo de ejecución del proyecto se validarán los prototipos de envase activo mediante estudios de efectividad frente a patógenos, ensayos de vida útil, ensayos de seguridad alimentaria, y ensayos sensoriales para estudiar la aceptabilidad del consumidor del envase activo.

Financiación 

El organismo responsable del contenido de esta página es el consorcio formado por los socios beneficiarios del GO Orleans beneficiario de las ayudas a la ejecución de proyectos de innovación de interés general por grupos operativos de la Asociación Europea para la innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícolas, dentro del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014-2020.

La financiación de estas ayudas se realizará en un 80 % con cargo al Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural (FEADER) y en un 20 % con cargo al Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación, siendo la autoridad de gestión encargada de la aplicación de la ayuda la Dirección General de Desarrollo Rural, Innovación y Formación Agroalimentaria (DGDRIFA). El presupuesto total de la ayuda asciende a 598 659,77 euros.

Fuentes

[i] https://www.mapa.gob.es/fr/ganaderia/temas/produccion-y-mercados-ganaderos/1sectorencifras_indicadoreseconomicos_mapama_tcm36-109637.pdf

[ii] Abaigar, A. (2009). El lactosuero en la alimentación del ganado porcino. ITG ganadero, 13-17.