COMPOSICION QUIMICA DE LA LECHE CRUDA Y SUS
VARIACIONES A NIVEL DE SILOS EN PLANTAS
LECHERAS DE LA VIII, IX y X REGIONES DE CHILE.
PARTE I. MACROCOMPONENTES ⁽¹⁾

Manuel Pinto C., Erwin Carrasco R., Bernardo Fraser L., Andrea Letelier H., Walter
Dörner P.
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias Agrarias - Instituto de Ciencia y
T ecnología de los Alimentos - Casilla 567, Valdivia, Chile

Fecha de recepción de los originales 15 de junio de 1998.

ABSTRACT

Raw milk chemical composition and its variations at tank level in dairy plants of the VIII,
IX and X regions of Chile.

Key words: raw milk composition, milk tanks level

Monthly milk samples collected for a 1-year period (June/96 - May 97) from bulk tanks of 16 dairy plants of the VIII, IX and X Regions (about 85% of the national reception) were analyzed to evaluate their main components which may be considered in schemes of payment of milk to the producer.
The average composition (n = 192), range and coefficient of variation (CV) were: fat (3.53 ± 0.02; 2.70-4.33; 7.04); protein (3.51 ± 0.01; 3,20 - 3.95; 3.64), casein (2.82 ± 0.01; 2.03 - 3.33; 5.77; whey protein (0.68 ± 0.01; 0.54 - 0.92; 8.82); lactose (4.91 ± 0.02; 4.26 - 5.57; 5.15); total solids (11.94 ± 0.02; 10.31 - 12.86; 2.89) and solids-non-fat (8.42 ± 0.02; 7.37 - 9.07; 3.32), respectively. Whey protein and fat showed the highest variation during the year referred to coefficient of variation, in spite of the considered volume (milk of dairy plant tanks); the lowest variation was showed by the total solid parameters.
A significant statistical correlation was observed (P < 0.01) among total solids with lactose, fat, protein and casein, also casein with lactose and total protein. A multiple lineal regression equation was determined to estimate total solids in relation to lactose, fat and protein (TS = 1.67619 + 0.260215 Lac + 0.606474 MG + 1.95457 Prot). Also total solids were estimated in relation to fat and protein (TS = 6.68026 + 0.709519 MG + 0.788243 Prot). Both equations showed a significant statistical correlation (P < 0.01) between variables, with an estimated standard error of 0.07377 and 0.275451, respectively. Thus, the first equation is more accurate.
From the results previously obtained, it is highly recommendable to know the milk normal variaton at a regional level, to define schemes of payment of milk to producers.

RESUMEN

Muestras de leche colectadas mensualmente y durante un año (junio/96 - mayo/97) en silos de 16 plantas lecheras de la VIII, IX y X regiones (aproximadamente el 85% de la recepción nacional), fueron analizadas para evaluar sus componentes principales, los cuales pueden ser incorporados en esquemas de pago de leche al productor.
La composición porcentual promedio (n = 192), rango y coeficiente de variación (CV), fue respectivamente: materia grasa (3,53 ± 0,02; 2,70 - 4,33; 7,04); proteína bruta (3,51 ± 0,01; 3,20 -3,95; 3.64); caseína (2,82 ± 0,01; 2,03 - 3,33; 5,77); proteína del suero (0,68 ± 0,01; 0,54 - 0,92; 8,82); lactosa (4,91 ± 0,02; 4,26 - 5,57; 5,15); sólidos totales (11,94 ± 0,02; 10,31 - 12,86; 2,89) y sólidos no grasos (8,42 ± 0,02; 7,37 - 9,07; 3,32). La proteína del suero y la materia grasa presentaron la mayor variación durante el año en términos de coeficiente de variación, no obstante el volumen a granel considerado (leche de silos de plantas lecheras); la menor variación la presentó el parámetro de sólidos totales.
Se observó correlación estadística significativa (P < 0,01) entre sólidos totales con lactosa, materia grasa, proteína bruta y caseína, además caseína con lactosa y proteína total. Se determinó una ecuación de regresión lineal múltiple para estimar los sólidos totales en función de lactosa, materia grasa y proteína (ST = 1,67619 + 0,260215 Lac + 0,606474 MG + 1,95457 Prot); como igualmente sólidos totales en función de materia grasa y proteína (ST = 6,68026 + 0,709519 MG + 0,788243 Prot). Ambas ecuaciones presentaron una correlación estadística significativa (P < 0,01) entre variables, con un error estándar de estimación de 0,07377 y 0,275451 respectivamente, en consecuencia la primera ecuación es más exacta. De los resultados obtenidos anteriormente, es altamente recomendable conocer a nivel regional, las variaciones normales de la leche, para definir esquemas de pago de leche a productores.

INTRODUCCION

El componente lácteo más importante de la leche, fue en el pasado, la materia grasa. Su aporte al aroma y sabor de la leche fue ampliamente reconocido, además de su fácil procedimiento de evaluación. El método del Dr. Gerber se practica en la industria lechera desde 1895, fecha en que el Dr. Suizo Nicolás Gerber (1850 - 1914), propusiera su método que denominara "Procedimiento universal para la determinación de la grasa en la leche y los diversos productos lácteos" (Fleischmann, 1945).

El alto valor biológico de las proteínas de la leche, ha sido siempre destacado por los especialistas en nutrición humana (FIL-IDF, Bull.166.1983), lo cual ha hecho cambiar, en el consumidor, el concepto del valor relativo de la materia grasa, llegando a tener en la actualidad, un valor igual o superior a ésta en la evaluación económica de la composición de la leche de productores (FIL-IDF, Bull.305.1995).

El sorprendente avance en el desarrollo de nuevos métodos instrumentales, para el análisis de los principales componentes de la leche, más rápidos y automatizados, han reemplazado a los métodos químicos clásicos. Esto ha permitido evaluar una mayor cantidad de componentes en una misma muestra de leche y con un rendimiento, en número de análisis por hora, lejos superior a la alternativa de los métodos tradicionales. La determinación de la materia grasa, proteína, lactosa, sólidos totales, sólidos no grasos y caseina son en la actualidad métodos de rutina, tanto en el pago de leche por calidad y control lechero. Esto ha permitido una mejor evaluación de la composición de la materia prima, es decir, de la leche cruda de productores, con fines de pago. Cada planta lechera pondera estos componentes según sus rubros específicos de producción (Kruze, 1998).

Lo anterior ha permitido fijar los siguientes objetivos: (a) Conocer los niveles promedios y rangos de variación de los diferentes componentes antes mencionados en leche de rebaños, tomados a nivel de silos de plantas lecheras (leche a granel) de la VIII, IX y X regiones y evaluar posibles diferencias entre regiones, (b) Evaluar el efecto estacionalidad (meses del año) en cada componente, según región.

MATERIALES Y MÉTODOS

Muestreo. Se realizó un muestreo mensual y durante un año, de leche a nivel de silos de cuatro plantas de la VIII región, cinco de la IX región y siete plantas de la X región, las cuales representan un volumen de recepción nacional de alrededor del 85%. El día de la toma de muestra se completó un volumen de 6 litros de los silos de cada planta, las cuales fueron enviadas, en cajas termoaisladas, al Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Austral de Chile, Valdivia.

El muestreo de leche cruda, desde los silos de las plantas, se realizó en conformidad con lo establecido por la Federación Internacional de Lechería (FIL-IDF 50 C:1995) "toma de muestras de leche para análisis químico-físicos". La leche de silos se somete a una agitación mecánica durante 5 minutos, si la muestra es tomada dentro de los primeros 30 minutos después de llenado el silo. Si la toma de muestra se realiza en un tiempo posterior, la agitación mecánica debe ser a lo menos de 15 minutos.

El volumen de 6 litros de leche conformó una muestra compuesta, extraídas de los silos de cada planta lechera, cuyos volúmenes de rescepción diaria fluctuaron entre 45 y 800 mil litros. Cada planta recibió un protocolo para la toma de muestra y manejo de la misma. En el laboratorio, la muestra fue homogeneizada a 45° C y luego enfriada a 20° C, antes del inicio de los análisis.

Diseño experimental y análisis estadístico. El presente trabajo se diseñó en conformidad con un experimento completamente al azar. Se ha supuesto que la composición de las muestras de leche presentan dos fuentes de variación: región y estacionalidad (meses del año). En consecuencia los datos fueron ajustados al siguiente modelo aditivo lineal Y_ijk = m + a_i + b_j+ e_ijk en donde m = promedio general; a_i = efecto región; b_j = efecto estacionalidad (meses) y e_ijk = error experimental. Se realizó un análisis de varianza de Fisher; la significancia de las diferencias entre valores medios se estableció por la prueba de comparaciones múltiples de Tukey. Se determinó además las correlaciones entre los compuestos analizados (Jerome, 1969).
Análisis. Los análisis químicos de las muestras de leche se realizaron según el cuadro 1

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los rangos de variación de los componentes principales de la leche, dependen de una gran variedad de factores, que pueden afectar la homogeneidad dentro de un rebaño. Cabe mencionar, entre otros factores, la raza, sistemas de alimentación, período de lactancia, mastitis y diferentes formas de manejo de los rebaños (Kwai-Hang et al., 1983; Spike y Freeman, 1967).

En la elaboración de productos lácteos a nivel industrial, se utiliza la leche de estanques o silos en plantas lecheras, en donde la totalidad de los proveedores participan con sus volúmenes parciales de entrega diaria. Las variaciones de los componentes de la leche, a nivel de rebaños, queda por lo tanto relativamente homologada y los rangos de variación serán mucho menores que aquellos de los volúmenes individuales de leche de cada proveedor.

Conocer estas variaciones en la composición de la leche, a nivel de silos, es de gran utilidad para los procesadores, especialmente conocer el efecto de la ubicación geográfica (regiones) y variaciones por estacionalidad (meses del año).

Los valores promedios anuales (%), rangos de variación y coeficientes de variación de los principales componentes de la leche cruda, a nivel de silos de plantas lecheras de la VIII, IX y X regiones se presentan en el cuadro 2.

Los rangos de variación de los componentes individuales, pueden ser expresados mediante el coeficiente de variación (CV), como criterio. En el cuadro 2 se observa que la materia grasa es uno de los componentes más variables después de la proteína del suero, con valores de CV (%) de 6,30; 6,55 y 7,66 % para la VIII, IX y X regiones respectivamente. La proteína bruta (nitrógeno total x 6,38) presentó valores de CV de 3,75; 3,90 y 3,30 % para las mismas regiones; aproximadamente la mitad de los valores de C V para la materia grasa. Una situación similar fue encontrada por Grappin et al., (1981), con valores de CV de 13,2 y 9,1 para materia grasa y proteína respectivamente, en leche de rebaños. Por supuesto las muestras tomadas en silos presentan una menor variabilidad.

El valor promedio más bajo de materia grasa (3,48 ± 0,03%), lo presentó la IX región (n = 60) con un rango de 2,70 - 4,00 % y el más alto lo presentó la X región (n = 84), 3,56 ± 0,03 % y un rango de 3,00 - 4,33 %. En una investigación anterior realizada durante un año a nivel de rebaños de la X región (n = 198), se encontró un valor promedio de materia grasa de 3,51 ± 0,08 % con un rango de 3,15 - 4,07% y un CV de 8,6% (Pinto et al., 1973).

El valor promedio más ba¡o de proteína (nitrógeno total x 6,38) encontrado (3,47 ± 0,02 %), se presentó en la VIII región (n = 48) con un rango de 3,20 - 3,70% y el más alto se presentó también en la X región (n = 84), 3,53 ± 0,01 % con un rango de 3,29 - 3,95%. Si se considera aproximadamente un 5% de nitrógeno no proteico en la leche (Alais, 1985), el promedio de proteína verdadera es de 3,30; 3,32 y 3,35% para la VIII, IX y X regiones respectivamente, con un valor promedio general de 3,33%. En una investigación anterior, Pinto et al., (1973) encontraron para la X región un valor promedio de 3,25 ± 0,024 %.

Al parecer las tendencias preferenciales hacia el contenido proteico de la leche y su incidencia en el precio a productor, ha motivado realizar esfuerzos, por parte de los proveedores, para iniciar programas de mejoramiento genético del ganado lechero, para incrementar el contenido proteico en la leche.

Sommerfeldt y Baer (1986) analizaron durante un año, muestras de leche de 1705 rebaños tomadas a nivel de estanques prediales, localizados en Dakota del Sur, Oeste de Minnesota y Noroeste de Iowa. El nivel de materia grasa (%), rango y CV encontrado fue de 3,71 ± 0,02; 1,73 - 6,73 y 8,43 respectivamente y para proteína los valores fueron de 3,28 ± 0,001; 1,64-4,67 y 6,27. Indudablemente las muestras a nivel de rebaños presentan una mayor dispersión, comparada con las muestras tomadas a nivel de silos de plantas lecheras.

Los coeficientes de variación CV para los sólidos totales (ST), considerando las tres regiones, presentó un valor de 2,89, un rango de 10,31 - 12,86 y un valor promedio de 11,94 ± 0,02%. Los sólidos no grasos (SNG) presentaron igualmente una muy baja variabilidad con un CV de 3,32, rango de 7,37 - 9,07 y un valor promedio para las tres regiones de 8,42 ± 0,02 %. Tendencias similares fueron encontradas por Abdelalim (1988).

La caseína presentó, para las tres regiones, valores promedios (%), rangos y CV de 2,82 ± 0,01; 2,03 - 3,33; 5,77 respectivamente y para la proteína del suero estos valores fueron 0,68 ± 0,01; 0,54 - 0,92 y 8,82 respectivamente. En una investigación anterior, Pinto et al., (1976), encontraron para la X región (n = 231), valores promedio (%) de caseína en leche de rebaños de 2,75 ± 0,015 y un CV de 8,11% y para proteína del suero un promedio de 0,79 ± 0,005 y un CV de 10,12%.

El contenido de lactosa presentó un valor promedio, para las tres regiones, de 4,91 ± 0,02; rango 4,31 - 5,57 y un CV de 5,15% y para la X región estos valores fueron 4,88 ± 0,03; 4,28 -5,52 y 4,80% respectivamente. Valores similares, para la X región, fueron encontrados por Pinto et al., (1973): 4,77 ± 0,047; 4,67 - 4,97 y 3,50%. Valores concordantes con los encontrados por Grappin et al., (1981): 4,92 ± 0,172; 4,42 - 5,31 y 3,50% respectivamente.

Los valores promedios por región, de los distintos componentes de la leche, no presentaron diferencias estadísticas significativas (P > 0,05) con excepción de los sólidos totales y sólidos no grasos, en que la X región presentó diferencias significativas (P < 0,05) con respecto a la VIII y IX regiones. Al parecer la toma de muestras a nivel de silos de almacenamiento presenta una menor variabilidad en las muestras, si se compara con muestras tomadas a nivel de rebaños.

Los valores porcentuales promedios mensuales de los componentes de la leche, de todas las plantas participantes de la VIII, IX y X regiones, se presentan en los cuadros 3 , 4 y 5.

Se puede observar que la materia grasa no presenta diferencias estadísticas en la VIII región; lo cual se corrobora al presentar el menor CV (6,30%). La IX región presenta diferencia estadística (P < 0,05) en el mes de diciembre (menor valor) con respecto a los meses de julio, agosto y abril; el CV (6,55%) refleja igualmente esta tendencia.

La X región, en donde participaron 7 plantas lecheras, con un total de 84 muestras, se presentó como la región más variable, con respecto a la variación mensual de la materia grasa; esto se manifestó igualmente al presentar el más alto valor del CV (7,66%).

Las tendencias de los valores promedios mensuales se observa claramente en la Figura 1B. Los menores porcentajes de materia grasa se presentaron en la época de mayor producción de leche (primavera-verano).

Los valores porcentuales de proteína bruta (nitrógeno total x 6,38), caseína y proteína del suero para las mismas plantas y regiones en estudio, se presentan en los cuadros 3, 4 y 5, y las tendencias mensuales en las Figuras 2A, 2B y 2C. Se puede observar que las proteínas del suero no presentan diferencias estadísticas (p > 0,05) en ninguna de las regiones estudiadas. En la VIII región el valor porcentual promedio de la caseína presentó diferencia estadística (P < 0,05), con valores inferiores en el mes de enero/97 (2,61%) y superiores en el mes de mayo/97 (2,95%); En la IX región la diferencia estadística se presentó en los meses de diciembre/96 (2,57%) y octubre/96 (3,02%). En la X región no se presentó diferencia estadística entre meses.

La proteína bruta presentó diferencias significativas (p < 0,05) entre meses y en cada región. El valor promedio inferior se presentó en el mes de enero/97 (3,29%) y el valor mayor correspondió al mes de mayo (3,63%) en la VIII región. En la IX región el valor promedio más bajo se presentó en el mes de junio/96 (3,36%) y el valor más alto correspondió al mes de octubre/96 (3,71%). Para la X región los valores promedios extremos correspondieron a los meses de julio/96 (3,40%) y octubre del mismo año (3,69%).

Los valores promedios mensuales de lactosa presentaron la menor variación en la VIII región. Diferencias significativas (P < 0,05) se presentaron solamente en los meses de septiembre/96 (5,15%) y diciembre del mismo año (4,73%). La IX región presentó el valor más alto (5,36%) en el mes de agosto/96 significativamente superior (P < 0,05) con respecto al mes de abril/97 (4,66%). En la X región, con un mayor número de plantas, se presentó igualmente variaciones mensuales con diferencias significativas; el valor mayor se presentó en el mes de agosto/96 (5,18%) y el valor menor se presentó en el mes de abril/97 (4,54%). La tendencia de los promedios mensuales de lactosa se presenta en la Figura 1A. Se observan los valores más altos en los meses de primavera, lo cual concuerda con la curva de crecimiento de los pastos y producción lechera (Pinto et al., 1973).

Los sólidos totales (ST), como se indicara anteriormente en el cuadro 1, presentaron los menores coeficientes de variación (CV) en las tres regiones. Variaciones de los promedios mensuales en las IX y X regiones no fueron significativas (P > 0,05), sin embargo en la VIII región se presentaron diferencias significativas en los meses de julio/96 (12,29%) y mayo/97 (12,30%) con respecto a los meses de enero/97 (11,48%) y febrero del mismo año (11,44%).

Los sólidos no grasos (SNG) presentaron variaciones mensuales significativas (P <0,05) en la IX y X regiones destacando como valor máximo el correspondiente al mes de octubre/ 96 (8,71%) y valor mínimo encontrado en el mes de abril/97 (8,17%). En la IX región los valores con diferencias estadísticas lo presentaron los meses de septiembre/96 (8,68%) y enero/97 (8,05). En la VIII región no destacan grandes meses de septiembre/96 (8,68%) y enero/97 diferencias entre meses. Los sólidos no grasos siguen igualmente la tendencia de los sólidos totales (ver Figuras 3A y 3B) con valores promedio mensuales por región, más elevados en los meses de primavera coincidentes con los aumentos de lactosa y proteínas de la leche. Tendencias similares fueron encontradas por Spike y Freeman (1967) y Pinto et al, (1973).

Interrelaciones entre variables. Los coeficientes de correlación simple (r) entre pares de componentes lácteos, se presentan en el cuadro 6. Se puede observar una correlación significativa (P < 0,01) entre algunos pares. En especial cabe mencionar la correlación entre los sólidos totales (ST) y algunos de sus componentes, tales como lactosa, materia grasa y proteína total. Esto permite estimar el contenido de sólidos totales a partir de los análisis individuales de los tres componentes mencionados, por ejemplo, con un equipo infrarrojo para el análisis de la leche.

La ecuación de regresión lineal múltiple encontrada, que permite el cálculo de sólidos totales a partir de las tres variables en estudio es la siguiente:
ST = 1,67619 + (0,260215 Lac) + (0,606474 MG) + (1,95457 Prot)

El análisis de varianza para los componentes involucrados en la ecuación anterior, indicó una correlación estadística significativa (P < 0,01) entre las variables, con una desviación estándar de residuales o error estándar de estimación de 0,07377.

Se calculó igualmente el contenido de sólidos totales a partir de las variables independientes de materia grasa y proteína, con lo cual se obtuvo la siguiente ecuación:
ST = 6,68026 + (0,709519 MG) + (0,788243 Prot)

En este caso se obtuvo también una correlación estadística significativa entre las variables, no obstante, se presenta con un error estándar de estimación de 0,275451, lo cual indica una mayor dispersión de los residuales, siendo más confiable en consecuencia la primera ecuación incluyendo lactosa.

Cabe destacar que las ecuaciones encontradas para la estimación de sólidos totales provienen de un muestreo realizado durante un año a nivel de silos de plantas lecheras de tres regiones que representan aproximadamente el 85% de la recepción nacional de leche.

Cervinka et al.,(1976), dedujeron la ecuación [ST = 2,76914 + (0,52934 Lac) + (1,03111 MG) + (1,00097 Prot)], para estimar los sólidos totales en función de las mismas variables (lactosa, materia grasa y proteína total), basada en el análisis por infrarrojo de muestras de leche de rebaños, de productores del Estado de California.

De los resultados encontrados, en el presente trabajo, se concluye que existe diferencia estadística (P < 0,05) entre meses, para los componentes de la leche en cada región, de donde resulta altamente recomendable conocer dichas variaciones para definir esquemas de pago de leche a productor. A nivel de regiones, sólo los valores promedios encontrados para los sólidos totales y sólidos no grasos en la X región, presentaron diferencias estadísticas significativas (P < 0,05) con respecto a la VIII y IX regiones.

Figura 1.	Valores promedio mensuales (Junio/96 a Mayo/97), de Lactosa y Materia grasa (g/l), en leche de 16 industrias lecheras de las regiones VIII, IX y X. Monthly average values (June/96 to May/97), of Lactose and Fat content in milk (g/l), for 16 dairy industries from VIII, IX and X regions.

Figura 2.	Valores promedio mensuales (Junio/96 a Mayo/97), de Proteína bruta, Caseina y Proteínas del suero (g/l), en leche de 16 industrias lecheras de las regiones VIII, IX y X. Monthly average values (June/96 to May/97), of raw Protein, Casein and whey Protein (g/l) in milk for 16 dairy industries from VIII, IX and X regions.

Figura 3.	Valores promedio mensuales (Junio/96 a Mayo/97), de Sólidos totales y Sólidos no grasos (g/l), en leche de 16 industrias lecheras de las regiones VIII, IX y X. Monthly average values (June/96 to May/97), of Total solids and Solids non Fat (g/l), in milk for 16 dairy industries from VIII, IX and X regions

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