Estabilidade térmica do leite frente ao tratamento com temperatura ultra-alta (uht)

O leite tratado com temperatura ultra-alta (UHT) utiliza um binômino temperatura/tempo de 130°C por 2 a 4 segundos (Brasil, 1996). Esse tratamento térmico também é chamado de ultra pasteurização e foi criado com o objetivo de eliminar patógenos e reduzir a carga de deteriorantes, a fim de possibilitar uma extensão da vida de prateleira do produto, quando comparado ao leite pasteurizado (Silva, 2017).

O leite UHT tem uma vida útil comercial à temperatura ambiente que dura cerca de 4 a 6 meses, o que traz praticidade para sua comercialização, uma vez que pode ser armazenado sem refrigeração. O processamento do leite UHT ocorre conforme a imagem a seguir:

Figura 1. Fluxograma de processamento de leite UHT.

_{Observação: a etapa de homogeneização também pode ser empregada antes da esterilização.}
Fonte: autores (2022).

O que é estabilidade térmica do leite?

A estabilidade térmica é uma condição em que o leite passa pelo tratamento térmico sem apresentar precipitação e/ou formação de grumos. A verificação da estabilidade térmica do leite na indústria é realizada pelo teste de álcool. O teste do álcool (Figura 2) é usado como um indicador de estabilidade perante o tratamento térmico.

Figura 2. Resultado do teste do álcool 72% em leite ácido (Figura 2A) e leite não ácido (Figura 2B).

Para execução do teste do álcool devem-se misturar partes iguais de leite e de solução alcoólica. Recomenda-se que o teste seja realizado com o leite refrigerado, e em recipiente de fundo escuro para melhor visualização do resultado. Como resultado um leite instável ao tratamento térmico apresenta precipitação da caseína (formação de grumos)(Zanela, Ribeiro, Ficsher, 2018).

Quais fatores contribuem para instabilidade térmica?

A instabilidade térmica pode ter diversos fatores como pode ser observado na figura 2 abaixo:

Figura 3. Principais fatores responsáveis pela instabilidade do leite ao tratamento UHT.

Fonte: autores (2022).

A estabilidade do leite ao tratamento UHT dependerá da severidade do tratamento térmico e do tempo de exposição à temperatura, ou seja, a otimização do processo e do binômio temperatura/tempo do processo podem reduzir perdas.

O uso de diferentes condições de processamento UHT, como aquecimento indireto e direto, juntamente com a carga de calor, pode causar alterações químicas e físicas noleite (Silva, 2017). Além disso, a estabilidade do leite sob as condições UHT está ligada a variações na qualidade e na composição do leite in natura utilizado.

O período de lactação pode reduzir a estabilidade térmica em função das mudanças no balanceamento salino. No início e no final da lactação o leite apresenta a concentração de alguns sais como cálcio e o fósforo em maiores proporções (Silva, 2017).

Em média, o teor total de cálcio no leite é de 30 mM, dos quais aproximadamente 66% estão ligados às micelas de caseína. O restante é encontrado no soro, como cálcio iônico ou como cálcio ligado, sendo ocitrato e o fosfato os principaisligantes (Akkerman, 2021).

A alimentação também é um componente que pode contribuir para a instabilidade térmica do leite e está diretamente relacionada ao baixo consumo de forrageiras pelos bovinos. Essas forrageiras contribuem para a produção de citrato durante o metabolismo celular. A ausência desse elemento contribuirá para ocorrer o desequilíbrio salino (Silva, 2017).

O desequilíbrio salino também pode ocorrer em função de doenças como a mastite que leva a um aumento dopH e a redução da estabilidade de proteínas. Vale ressaltar que odesequilíbrio salino é um dos principais fatores que contribui para a redução da estabilidade do leite. Durante o aquecimento, ocorre formação de fosfato de cálcio coloidal.

O aumento de temperatura contribui para haver alteração no perfil tamponanteácido-básico do meio, levando a precipitação de fosfato de cálcio. A variação do equilíbrio de cálcio no leite pela adição cloreto de cálcio resulta em maiores concentrações de cálcio iônico, que contribui para diminuir a estabilidade do etanol e a estabilidade do leite UHT, aumentando a formação de sedimentos (Nian et al., 2012).

Já as caseínas, se associam com o fosfato de cálcio coloidal formando estruturas denominadas micelas que contribuem para a estabilidade térmica do leite.

As micelas de caseínas possuem em sua composição frações de beta e alfa-caseína e kappa-caseína, além disso, sua estrutura é composta por regiões hidrofóbicas e regiões hidrofílicas. Dentre os principais fatores que reduzem a estabilidade das micelas de caseína estão a hidrólise da kappa-caseína por fonte enzimática, a exposição a altas temperaturas, o pH, o excesso de Ca²⁺ e adição de etanol.

A instabilidade térmica/coagulação das proteínas também está diretamente relacionada à produção de ácido no meio. A acidez total desenvolvida se deve a decomposição da lactose (50%), desfosforilação da caseína (30%) e a insobilização dos fosfatos (20%).

Além disso, o aumento da acidez pode ocorrer em função do tratamento térmico. O aquecimento faz com que ocorra maior dissociação da água, precipitação de fosfato tricálcio e produção de ácido(Silva, 2017).

Outra alteração que pode ocorrer é no perfil lipídico, esse fato ocorre em função da homogeneização, seguida de exposição a altas temperaturas. O princípio da homogeneização é reduzir o diâmetro médio dos glóbulos de gordura, buscando reduzir a instabilidade cinética, ou seja, o efeito da coalescência.

Contudo, quando o leite é homogeneizado a área interfacial do glóbulo de gordura aumenta e não há membrana do glóbulo de gordura suficiente para recobri-lo. Esses glóbulos recém-formados apresentam maior suscetibilidade à lipólise (D'Incecco, 2018).

Com base no exposto, vários fatores interferem na estabilidade térmica do leite e todos estão relacionados com modificações no meio que levam a alterações de distribuição dos sais entre as fases do leite, levando a modificações conformacionais na micela de caseína. Essa baixa estabilidade térmica afeta diretamente no processamento dos produtos lácteos, reduzindo o rendimento de alguns produtos e em alguns casos inviabilizando a produção.

Leia também:

• Leite de caixinha: como é feito?
• Pasteurização e UHT: quais são as diferenças?

Referências

AKKERMAN, M. JOHANSEN, L. B. RAUH, V. SØRENSEN, J. LARSEN, L. B. POULSEN, N. A. Relationship between casein micelle size, protein composition and stability of UHT milk, International Dairy Journal, Vol. 112, 2021.

BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). Portaria nº 146 de 07 de março de 1996. Regulamento técnico de identidade e qualidade do leite UAT (UHT). DiárioOficial da União, 1996.

D'INCECCO, P., ROSI, V. CABASSI G., HOGENBOOM, J.A. PELLEGRINO, L. Microfiltration and ultra-high-pressure homogenization for extending the shelf-storage stability of UHT milk, Food Research International, Vol. 107, 2018, Pages 477-485.

NIAN, Y. CHEN, P.O. AIKMAN, R. GRANDISON, P. LEWIS A, M.  Variações naturais no pH do leite e cálcio iônico e seus efeitos em algumas propriedades e características de processamento do leite.  Int. J. Tecnologia de laticínios, 65 (2012), págs. 490 – 497.

SILVA, P.H.F. Leite UHT: fatores determinantes para a sedimentação e gelificação.  2003.  147f.  Tese (Doutorado em Ciência dos Alimentos) – UFLA, Lavras, MG.

SILVA, PAULO HENRIQUE. Processamento UHT. CRUZ, Adriano. Processamento de leites de consumo. Rio de janeiro; Elsevier,2017. 63-106.

ZANELA, M. B., RIBEIRO, M. E. R. FISCHER, V. Nível de Instabilidade do Leite ao Álcool. Pelotas: Circular técnica 189. 2018, p. 1-7.