Diferencias Estructurales entre las Caseínas
Contenido en Fósforo
La forma en la que se une el fósforo a la serina es mediante enlace éster. El fósforo tiene carga negativa, lo que permite que ligue Ca2+, y esto provoca que el calcio sea más asimilable. La kappa-caseína suele tener siempre un fósforo en su estructura.
Restos de Cisteína y Enlaces Disulfuro
- Tanto la alfa-S2-caseína como la kappa-caseína poseen dos restos de cisteína.
- La alfa-S1-caseína y la beta-caseína carecen de cisteína.
La cisteína se encuentra en forma de HS, muy reductor, y puede perder un protón (H), lo que provoca que se puedan formar enlaces disulfuro. El grupo metilo en la metionina no reacciona.
Hidrólisis por la Plasmina
La plasmina es una proteinasa natural de la leche, muy activa, con mucha afinidad por la beta-caseína. Al hidrolizarse, genera gamma-caseína y otros péptidos, como las proteasas peptonas. Las leches en envejecimiento pueden contener lambda-caseínas.
Contenido en Hidratos de Carbono
Solo la kappa-caseína los contiene, y no siempre.
Polimorfismo Genético
Existen ciertas variantes o mutaciones genéticas. Por ejemplo, en un estirpe de vacas, el aminoácido valina puede ser sustituido por lisina. Estos son pequeños cambios sin relevancia tecnológica significativa.
Estructura del Resto Glucídico de la Kappa-Caseína
El resto glucídico está formado por 2, 3 o 4 carbonos, incluyendo:
- Ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac o NANA)
- Galactosamina
- N-acetil-galactosamina (que se une a un resto de treonina)
Pueden tener varios números de fosfatos; todas son kappa-caseínas, pero cada una tiene un número distinto de grupos de restos, lo que explica la existencia de tantas bandas de kappa-caseínas.
En los calostros aparecen restos glucídicos mucho mayores (en vez de 4-6 carbonos, pueden aparecer de 8, 12 o 16), siempre con la misma base. Estas cadenas de carbono tienen importancia en el desarrollo inmunológico y neurológico del lactante.
La importancia tecnológica de esta estructura radica en la carga negativa que confiere a la kappa-caseína, crucial para la coagulabilidad de las micelas de la leche por acción del cuajo.
Características Bioquímicas Generales de las Caseínas
Alto Contenido en Aminoácidos Apolares
Todas las caseínas tienen bastantes aminoácidos apolares (sin carga), como la valina, que no poseen carga en el resto (R).
Contenido Destacable en Prolina
Es muy destacable el contenido en prolina (la alfa-S1 tiene 17, la alfa-S2 tiene 10, etc.). Cuando el grupo NH se une al aminoácido siguiente, el ángulo de giro es distinto al que forman los aminoácidos normales (lisina, valina, etc.). Esto impide la formación de puentes de hidrógeno a la distancia suficiente, lo que evita la estructura secundaria (como la alfa-hélice).
Estructura Desplegada y Desnaturalización
Debido a que hay muchas zonas donde no existe estructura secundaria, las caseínas están desplegadas. Al aplicar calor, las estructuras se rompen y se desnaturalizan, cambiando sus propiedades. Se considera que las caseínas están desnaturalizadas en estado natural.
Escaso Contenido en Aminoácidos Azufrados
Hay escasez de cisteína, por lo que no habrá estructuras terciarias complejas.
Abundancia en Lisina
La lisina es un aminoácido esencial que falta en los cereales, por lo que la leche es un buen complemento nutricional.
Estabilidad de las Micelas de Caseína
Factores de Estabilidad (Resistencia)
Las micelas son estables a diversos factores, como:
Elevadas Temperaturas
La desestabilización ocurre a 140 ºC durante 20 minutos al pH normal de la leche, pudiendo llegar a coagular. La leche UHT se realiza a 150 ºC durante 2-3 segundos. Siempre y cuando la leche tenga la acidez adecuada, es impensable tener problemas de coagulación durante la esterilización.
Compactación
Si se ultracentrifuga la leche, las caseínas se sedimentan y separan. Después se pueden volver a resuspender acuósamente sin que se alteren sus propiedades.
Homogeneización
Este proceso, que evita la formación de la línea de nata en la leche, no rompe las caseínas, aunque sí rompe el glóbulo graso.
Altas Concentraciones de Ca2+ (Relativa)
Aunque la leche contiene calcio y las caseínas podrían llegar a coagular, esto solo ocurre en situaciones extremas, como la congelación de la leche. En la fase líquida, la concentración de sales se eleva tanto que coagula y precipita algunas caseínas.
Factores de Sensibilidad (Pérdida de Estabilidad)
Las micelas son sensibles frente a otros factores que les hacen perder estabilidad:
pH
Las caseínas son insolubles a pH 4.6. Si acidificamos el medio, los protones neutralizan la carga superficial de las micelas, impidiendo su acercamiento y produciendo la coagulación.
Proteasas
La quimosina del cuajo (o extractos de cardos, cuajo vegetal) hidroliza enzimas de la kappa-caseína. La carga superficial disminuye, las micelas se acercan, forman enlaces y la leche coagula, formando la cuajada.
Congelación
La acumulación de sales de calcio precipita las caseínas.
Altas Concentraciones de Etanol (40%)
Provoca la precipitación de las caseínas. En cócteles y licores que contienen alcohol y leche, conviene añadir primero la leche y después el etanol para evitar la coagulación inmediata.