Según un estudio sobre alimentación y salud realizado por el Consejo Internacional de Información Alimentaria, las proteínas son el nutriente más deseado por los consumidores de Estados Unidos. Este estudio también muestra que la demanda de proteínas por parte de los consumidores no sólo se refleja en la compra de productos tradicionales, sino que también están dispuestos a aceptar las proteínas de la leche como fuente de proteínas de alta calidad. Las proteínas lácteas proporcionan saciedad, frenan el hambre y ayudan al organismo a retener los músculos. El crecimiento del mercado de bebidas se está desplazando gradualmente hacia productos que ofrecen a los consumidores una nutrición más completa y diversos beneficios.

Las bebidas y batidos proteicos siguen atrayendo a nuevos consumidores, y los tipos no tradicionales de bebidas lácteas también pueden ayudar a los consumidores a conseguir su deseo de obtener más proteínas.

El desarrollo de bebidas requiere una cuidadosa selección de ingredientes. Debido a sus excelentes propiedades nutricionales, sabor suave, facilidad de digestión y propiedades funcionales únicas en los sistemas de bebidas, las proteínas lácteas suelen ser los ingredientes proteicos más utilizados en los productos de bebidas.

Consideraciones sobre la innovación en las bebidas

Diversos factores de un producto de bebida acabado interactúan entre sí. Independientemente del tipo de bebida, los siguientes factores deben identificarse y evaluarse antes del diseño de la formulación y el desarrollo del proceso:

1) Determinar las condiciones de envasado, transporte y almacenamiento, que determinarán el proceso de producción adecuado, incluido el tratamiento térmico.
2) Describa el intervalo de pH del producto
3) Determinar el presupuesto de costes aproximado
4) Determinar la composición nutricional del producto, que se reflejará en el etiquetado nutricional del producto, así como el cumplimiento de las declaraciones nutricionales.
5) Determinar los ingredientes no proteicos necesarios
6) Considerar la compatibilidad de los factores anteriores

El contenido proteínico de una bebida determina el formato de procesado y envasado. Las proteínas lácteas pueden ser solubles y estables en un intervalo de pH relativamente amplio; sin embargo, también deben tenerse en cuenta sus propiedades de gelificación debidas a los cambios de temperatura y concentración, especialmente en el caso de las proteínas del suero. Las concentraciones de azúcar y de iones minerales en las bebidas también afectan a la estabilidad de las proteínas del suero y de la leche durante el procesado y a lo largo de su vida útil. La interacción de los factores depende de la formulación, por lo que deben realizarse pequeñas pruebas y pruebas piloto antes de finalizar la formulación.

Selección del entorno del sistema

En general, el pH (acidez) de un producto determina su procesamiento en términos de seguridad y estabilidad de almacenamiento. A excepción de los zumos, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. (FDA) no especifica las condiciones del proceso de tratamiento térmico para los productos ácidos (pH < 4,6). Al formular estos productos, deben consultarse las normativas gubernamentales locales para garantizar el cumplimiento de la normativa local.

Los productos de bebidas estables en almacén pueden clasificarse en los cuatro tipos básicos siguientes:

(1) Bebidas asépticas comerciales
(2) Bebidas asépticas comerciales con esterilización secundaria en autoclave
3) Productos pasteurizados en túnel
4) Productos envasados en caliente o pasteurizados en frío

Proteína de suero aplicada a bebidas de pH neutro

Las bebidas asépticas comerciales procesadas mediante los tratamientos térmicos descritos anteriormente (tipos 1 y 2) suelen ser bebidas de pH neutro y agitadas.

Su pH suele oscilar entre 4,6 y 7,5, dependiendo de su sabor, como fresa (más ácido) o chocolate (más neutro). Estos productos deben someterse a un tratamiento térmico aséptico o a una esterilización secundaria, o pasteurizarse y mantenerse refrigerados. Las proteínas del suero también se utilizan en estos productos, pero en general las proteínas del suero no son la principal fuente de proteínas en este tipo de formulaciones.

Las proteínas más utilizadas son las que contienen caseína, como el concentrado de proteínas lácteas o las micelas de caseína. Las bebidas típicamente de pH neutro, como los productos agitados, suelen esterilizarse secundariamente o UHT, un método de esterilización a alta temperatura.

Las proteínas de suero no modificadas son térmicamente inestables en cantidades superiores a 3% por sí solas y se gelificarán o precipitarán en estas condiciones a menos que se utilice un sistema estabilizador. El uso de una combinación de caseína y proteínas de lactosuero proporcionará cierta protección a las proteínas de lactosuero para mantener la estabilidad térmica, ya que las proteínas de lactosuero interactuarán con la caseína y permanecerán solubles, evitando la formación de geles o precipitaciones debido a la interacción de las proteínas de lactosuero por sí solas.

Proteínas lácteas para bebidas de pH neutro

Las proteínas de los concentrados de proteínas lácteas, los aislados de leche y las micelas de caseína proceden de la leche y son muy adecuadas para su uso en bebidas de baja acidez debido a la estabilidad térmica inherente a la caseína.

Una buena hidratación es la clave de la capacidad de los ingredientes de proteína láctea para funcionar en bebidas de baja acidez. Existen varios métodos ampliamente reconocidos para determinar el grado de hidratación.

En primer lugar, los ingredientes proteínicos en polvo se disuelven en una batidora de alta velocidad, y es importante que los ingredientes en polvo tengan tiempo suficiente para absorber el agua, de modo que la bebida final se mantenga termoestable y soluble durante toda su vida útil. Dependiendo del tipo de bebida que se desee obtener, la hidratación puede realizarse utilizando leche o agua, y tanto la temperatura de la leche o del agua como la duración de la hidratación afectan a la estabilidad general.

Los estudios publicados han confirmado que los ingredientes de los MPC se hidratan mal con contenidos proteínicos de 70% y superiores. La hidratación de las materias primas de los MPC puede mejorarse reduciendo la concentración de minerales, especialmente de calcio.

Otra propiedad funcional que debe medirse para comprender el rendimiento funcional de las materias primas de proteínas lácteas en bebidas con baja acidez es la estabilidad térmica. Se comparó la estabilidad térmica de una solución 5% de MPC85.

Los resultados mostraron que el MPC85 con contenido mineral reducido tenía una mejor estabilidad térmica después de calentarlo a 85°C (185°F) durante 3 minutos en comparación con el MPC85 convencional. Todas las muestras se agitaron en agua destilada a temperatura ambiente durante una hora para su disolución e hidratación. Las muestras que se hidrataban más rápidamente presentaban normalmente una mejor estabilidad térmica, ya que se disolvía una mayor parte de la proteína de la leche.

El entorno de almacenamiento y la frescura de los ingredientes de los MPC también deben tenerse en cuenta al aplicarlos a las bebidas. Los estudios han demostrado que la solubilidad de las proteínas en polvo MPC85 disminuía tras 60 días de almacenamiento a temperaturas de 30°C (86°F) y superiores. Cuando se aplican a bebidas, una hidratación insuficiente de los ingredientes de proteína láctea provoca una solubilidad y una estabilidad térmica deficientes.

Los métodos básicos para mejorar la estabilidad de las proteínas en las bebidas esterilizadas UHT, con alto contenido en proteínas y baja acidez, son los siguientes:

1) Disolver las proteínas de la leche en agua a 50°C (122°F) con agitación a alta velocidad.
2) Añadir otros ingredientes como edulcorantes, colorantes, estabilizantes y aromas y mezclar a baja velocidad e hidratar bien durante 1 hora
3) Añadir un agente de ajuste del pH, como un tampón, para alcanzar un pH de 7,0.
4) Calentar a 140°C durante 6 segundos.
5) Homogeneizar a 2500 psi/700 psi
6) Enfriar a 24°C (74°F)

Aplicaciones de la proteína del suero para bebidas ácidas

Llenado en caliente o pasteurización El llenado en frío y la pasteurización en túnel (tipos 3 y 4) representan el procesado de bebidas de proteína de suero ácidas, que suelen tener un pH de 2,8-4,0. Se suelen someter a una pasteurización suave, lo que da como resultado un producto estable a temperatura ambiente. Suelen someterse a una pasteurización suave, que da como resultado un producto estable a temperatura ambiente.

Las bebidas que utilizan aislado de proteína de suero (WPI) como ingrediente en el intervalo de pH 2,8-3,5 tienen un alto grado de claridad, o baja turbidez, incluso con contenidos proteicos más elevados. La capacidad de crear bebidas clarificadas enriquecidas con proteínas es una ventaja única de la proteína de suero. El bajo contenido en grasas y minerales del aislado de proteína de suero (WPI) da como resultado productos de gran claridad y baja turbidez.

Las bebidas ácidas tratadas térmicamente pueden llenarse en caliente. La esterilización también se consigue en entornos ácidos mediante envases de productos llenados en caliente que se han enjuagado previamente con agua ozonizada u otros métodos capaces de eliminar los contaminantes que exigen oxígeno. Los envases de llenado en caliente pueden ser de metal, vidrio o botellas de plástico específicas que puedan soportar las temperaturas de llenado y el vacío que se crea cuando se enfría el producto.

El llenado en frío es similar al llenado en caliente en que el producto recibe un tratamiento térmico. A diferencia del llenado en caliente, los productos llenados en frío se enfrían por debajo de 38°C (100°F) inmediatamente antes del llenado. El enfriamiento inmediato del producto ayuda a evitar la degradación de las vitaminas y los cambios de sabor que se producen en condiciones de llenado en caliente.

Para las bebidas proteicas ácidas, basta con la pasteurización en túnel de latas metálicas selladas o botellas de vidrio, y es la única forma práctica de fabricar bebidas carbonatadas pasteurizadas. La pasteurización en túnel es el método tradicional para pasteurizar la cerveza, pero también es práctico para las bebidas proteicas ácidas. Sin embargo, pocos productores disponen de este tipo de pasteurización, salvo para la producción de cerveza.

Consideraciones para la aplicación de proteínas lácteas

El componente más importante de las bebidas proteicas listas para beber es el ingrediente proteico.

Las fuentes de proteínas pueden ser concentrados de proteínas lácteas (proteínas 34%-89%), proteínas lácteas aisladas (proteínas 90%-92%) o péptidos proteicos que aportan beneficios nutricionales y funcionales únicos a la bebida. A veces, las proteínas de la leche también se combinan con otras proteínas, como ingredientes de origen vegetal, para proporcionar una composición de aminoácidos y unas propiedades texturales únicas al producto, pero las proteínas de origen vegetal a veces pueden presentar retos de sabor y textura para los formuladores. Estas mezclas serán difíciles de estabilizar antes o después del tratamiento térmico debido a las reacciones que pueden producirse entre los distintos ingredientes. Las distintas proteínas lácteas tienen diferentes puntos isoeléctricos y tamaños moleculares, y existen diferentes tipos moleculares de ingredientes de proteínas lácteas para uso comercial.

Hay dos factores clave a tener en cuenta a la hora de seleccionar una proteína láctea: 1) el método de aislamiento de la proteína, ya que éste determina la composición de la WPC, WPI, MPC, MPI o MCC; y 2) si la proteína láctea tiene una fuente estable de materias primas y procesamiento.

WPC80, MPC y MPI se obtienen por separación mediante un proceso físico de filtración por membrana. El contenido de grasa y cenizas puede variar de un proveedor a otro, al igual que el sabor, pero la composición general es básicamente la misma.

Existen dos procesos principales para el WPI: el intercambio iónico (tratamiento químico) y la filtración por membrana. La composición de los productos obtenidos por estos dos métodos varía en cuanto a composición mineral, contenido en carbohidratos y contenido en glicopolipéptidos (GMP), lo que a su vez afecta a sus propiedades de aplicación.

Es esencial mantener la estabilidad de la materia prima de un lote a otro. Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de rendimiento sencillas para la aplicación deseada, y esta información no se refleja en las especificaciones estándar ni en los informes de pruebas (COA). Las pruebas de rendimiento sencillas son especialmente necesarias cuando el producto o proceso final es menos resistente a los cambios o cuando el contenido proteínico del producto final se aproxima a los límites convencionales.