Por que o leite coagula?

O leite é um sistema coloidal e passível de sofrer processos de desestabilização, como a coagulação, durante o processamento e/ou estocagem. Para obtenção de alguns produtos, como queijos e leites fermentados, a coagulação das proteínas, especialmente, das caseínas, é desejável e provocada intencionalmente. Por outro lado, para leite fluido este processo é indesejável e deve ser evitado.

O leite possui, em média, 3,5% (m/m) de proteínas, sendo classificadas em caseínas e proteínas do soro, que compreendem 80 % e 20 % (m/m) das proteínas, respectivamente. As caseínas são consideradas proteínas fosforiladas e/ou glicosiladas, que apresentam uma estrutura aberta, flexível e desordenada. A interação entre as caseínas forma um nanoagregado proteico chamado de micela de caseína, que possui diâmetro médio de 200 nm, e é composta por, aproximadamente, 10⁴ a 10⁵ moléculas de caseína (SILVA et al., 2019).

As frações α_S1-caseína, α_S2-caseína e β-caseína interagem por meio de nanoclusters de fosfato de cálcio coloidal e interações hidrofóbicas, estando localizadas principalmente no interior da micela de caseína. Por outro lado, a k-caseína, que é mais hidrofílica, está presente na superfície da estrutura e estabiliza a micela de caseína por meio de repulsões eletrostáticas e estéricas (Figura 1).

Figura 1. Esquema da estrutura da micela de caseína.

Fonte: DO VALE et al., 2022.

Alterações na k-caseína levam à coagulação das micelas de caseína e, consequentemente, do leite. Neste artigo, iremos abordar os fatores que levam à coagulação desses nanoagregados proteicos.

Coagulação enzimática

A coagulação enzimática ocorre devido à ação de proteases. Na produção de queijos, é utilizado coalho, cuja principal enzima é a quimosina. A quimosina possui especificidade pela k-caseína, hidrolisando a ligação peptídica entre os resíduos de aminoácidos 105 (fenilalanina) e 106 (metionina). Após a hidrólise, a parte mais hidrofílica da k-caseína, que compreende os resíduos de aminoácidos 106 ao 169, é liberada para o soro. Este peptídeo é conhecido como glicomacropeptídeo (GMP) ou caseinomacropeptídeo (CMP), que quando presente em leite, é um indicativo de fraude por adição de soro. Já a porção da k-caseína, composta pelos resíduos de aminoácidos 1 ao 105, possui elevada hidrofobicidade e é susceptível à precipitação na presença de Ca²⁺. Esta parte é chamada de paracaseína k (Figura 2).

Figura 2. Esquema da atuação da quimosina na k-caseína.

Fonte: Autoras.

Com a perda da extremidade hidrofílica da k-caseína, a micela de caseína perde estabilidade devido à diminuição da repulsão estérica e eletrostática. Logo, as micelas de caseína se aproximam e começam a agregar formando o coágulo. Dessa forma, o coágulo inicial da produção de queijo de coagulação enzimática é formado pela paracaseína k, α_S1-caseína, α_S2-caseína, β-caseína e cálcio (Ca²⁺).

Coagulação Ácida

A estabilidade das micelas de caseína também está diretamente ligada ao pH do meio, sendo a acidez um fator determinante nesse equilíbrio. No pH do leite (pH=6,6), às caseínas possuem carga residual líquida negativa. Essa carga negativa resulta em repulsão eletrostática entre as micelas, impedindo a aglomeração e promovendo a estabilidade das partículas.

Em contrapartida, cargas positivas, como aquelas geradas durante a acidificação (íons H⁺), resultam na aproximação das micelas, levando à coagulação e desestabilização do sistema. Esta coagulação resultante da acidificação do leite pode ser desejável, como no caso da produção de leites fermentados ou indesejáveis como, por exemplo, na produção de leite fluido (THORN et al., 2015).

Durante a acidificação em decorrência da fermentação lática, ácido lático é produzido e, portanto, íons H⁺ são introduzidos ao leite. Desta forma, as cargas positivas reduzem a repulsão eletrostática e, consequentemente, levam à coagulação das micelas de caseína. A Figura 3 exemplifica essa dinâmica, no qual um leite inicialmente estável é submetido à acidificação pela ação de bactérias láticas.

Figura 3. Processo de coagulação ácida.

Fonte: Autoras, 2023.

A coagulação ácida também pode ocorrer de maneira não intencional e controlada, quando a qualidade microbiológica do leite não está adequada e as bactérias mesofílicas fermentam a lactose, produzindo ácido lático. Neste caso, o leite pode desestabilizar durante o tratamento térmico. 

A coagulação das caseínas é essencial para a produção de queijos e outros produtos lácteos. Compreender esse processo é importante para controlar a qualidade e características dos produtos lácteos.

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Referência bibliográficas

DO VALE, R. T. R. et al.  A versatilidade da caseína. MilkPoint, THERMA, 2022. https://www.milkpoint.com.br/colunas/thermaufv/a-versatilidade-da-caseina-228894/

SILVA, N. N. et al. Casein micelles: from the monomers to the supramolecular structure. Brazilian Journal of Food Technology, v. 22, 2019. | https://doi.org/10.1590/1981-6723.18518

THORN, D.C. et al. Casein structures in the context of unfolded proteins. International Dairy Journal, vol. 46, 2015, 2-11.