Modificación enzimática de una bebida láctea fermentada deslactosada endulzada con d-tagatosa
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Resumen
La creciente demanda por alimentos funcionales impulsa el desarrollo de bebidas lácteas fermentadas (BLF) para consumidores con intolerancia a la lactosa, que incorporen edulcorantes saludables y valoricen subproductos como el lactosuero. Para el desarrollo de bebidas con las características mencionadas, inicialmente se debe estudiar los efectos de estas sobre las propiedades fisicoquímicas y tecnofuncionales del producto final. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la hidrólisis de lactosa con β-galactosidasa y la adición del edulcorante D-tagatosa en las propiedades fisicoquímicas, reológicas y de estabilidad de una bebida láctea fermentada.
La investigación se estructuró en dos fases. En la primera, se evaluó el impacto del grado de hidrólisis de la lactosa en las propiedades de la bebida. Se determinó que una hidrólisis moderada (~80 %), correspondiente al tratamiento H E1, fue la más favorable. Este nivel no solo cumplió con el criterio normativo para un producto deslactosado, sino que también mejoró significativamente la estabilidad fisicoquímica y reológica de la bebida, presentando la menor sinéresis (25,06 %), el mayor índice de consistencia (2,23 Pa·sⁿ) y el potencial zeta más alto en valor absoluto (-17,37 mV). Esta condición de hidrólisis moderada no solo aceleró la fermentación en 30 minutos, sino que también favoreció la síntesis de galactooligosacáridos (GOS), con un rendimiento del 20.52%. En contraste, la hidrólisis máxima (~97 %), o tratamiento H E2, generó un gel más débil, con mayor sinéresis y menor viscosidad. Todas las formulaciones exhibieron un comportamiento pseudoplástico y de gel elástico (G' > G'').
En la segunda fase, se estudió la estabilidad durante 21 días de almacenamiento en condiciones controladas (4 °C), comparando el efecto de la hidrólisis y el tipo de edulcorante (D-tagatosa vs. sacarosa). Si bien el tiempo fue un factor crítico que indujo post-acidificación en todas las formulaciones, la hidrólisis de lactosa influyó significativamente en la estabilidad, un efecto que fue modulado por el tipo de edulcorante empleado. Todas las bebidas mostraron un comportamiento pseudoplástico (Ley de Potencia) y una estructura de gel elástico (G’>G’’) durante todo el estudio. La viabilidad de los lactobacilos se mantuvo por encima de 1,6x10⁶ UFC mL-1 en todos los tratamientos, cumpliendo la normativa. El tratamiento con hidrólisis de lactosa y edulcorado con D-tagatosa (HT) mostró la mejor estabilidad fisicoquímica y reológica durante el almacenamiento manteniendo el índice de deseabilidad más alto.
Se concluye que la modificación enzimática con β-galactosidasa es una estrategia efectiva para desarrollar una bebida láctea fermentada deslactosada y potencialmente funcional. La hidrólisis enzimática moderada (~80%) de la lactosa, combinada con el uso de D-tagatosa como edulcorante, constituye una estrategia potencial para desarrollar una BLF funcional y estable. Esta combinación brinda estabilidad fisicoquímica mantiene la mayor calidad global durante la vida útil del producto, respondiendo a las demandas actuales por lácteos innovadores y saludables. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The growing demand for functional foods drives the development of fermented milk drinks (FMDs) for lactose-intolerant consumers, which incorporate healthy sweeteners and valorize by-products like whey. To develop beverages with these characteristics, their effects on the physicochemical and techno-functional properties of the final product must first be studied. Therefore, the objective of this research was to evaluate the effect of lactose hydrolysis with β-galactosidase and the addition of the sweetener D-tagatose on the physicochemical, rheological, and stability properties of a fermented milk drink.
The research was structured in two phases. In the first, the impact of the degree of lactose hydrolysis on the drink's properties was evaluated. It was determined that moderate hydrolysis (~80%), corresponding to the HE1 treatment, was the most favorable. This level not only met the regulatory criteria for a lactose-free product but also significantly improved the drink's physicochemical and rheological stability, presenting the lowest syneresis (25.06%), the highest consistency index (2.23 Pa·sⁿ), and the highest absolute zeta potential value (-17.37 mV). This moderate hydrolysis condition not only accelerated fermentation by 30 minutes but also favored the synthesis of the prebiotic galactooligosaccharide (GOS) raffinose, with a yield of 20.52%. In contrast, maximum hydrolysis (~97%), or the HE2 treatment, produced a weaker gel with higher syneresis and lower viscosity. All formulations exhibited pseudoplastic behavior and an elastic gel structure (G' > G'').
In the second phase, stability was studied during 21 days of storage under controlled conditions (4 °C), comparing the effect of hydrolysis and the type of sweetener (D-tagatose vs. sucrose). While time was a critical factor that induced post-acidification in all formulations, lactose hydrolysis significantly influenced stability, an effect that was modulated by the type of sweetener used. All drinks showed pseudoplastic behavior (Power Law) and an elastic gel structure (G’>G’’) throughout the study. The viability of lactobacilli remained above 1.6x10⁶ CFU/mL in all treatments, meeting regulatory standards. The treatment with lactose hydrolysis and sweetened with D-tagatose (HT) showed the best physicochemical and rheological stability during storage, maintaining the highest desirability index.
It is concluded that enzymatic modification with β-galactosidase is an effective strategy for developing a lactose-free and potentially functional fermented milk drink. The moderate enzymatic hydrolysis (~80%) of lactose, combined with the use of D-tagatose as a sweetener, constitutes a potential strategy for developing a stable and functional FMD. This combination provides physicochemical stability, maintains the highest overall quality during the product's shelf life, and responds to current demands for innovative and healthy dairy products.
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