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Revista mexicana de ciencias pecuarias

versión On-line ISSN 2448-6698versión impresa ISSN 2007-1124

Rev. mex. de cienc. pecuarias vol.7 no.4 Mérida oct./dic. 2016

 

Artículos

Caracterización de la leche y clasificación de calidad mediante análisis Cluster en sistemas de doble propósito

José Manuel Juárez-Barrientosa 

Pablo Díaz-Riveraa 

Jesús Rodríguez-Mirandab 

Cecilia E. Martínez-Sánchezb 

Betsabé Hernández-Santosb 

Emmanuel Ramírez-Riveraa 

Juan G. Torruco-Ucob 

Erasmo Herman-Larab  * 

a Colegio de Postgraduados, Campus Veracruz. Veracruz, Veracruz, México.

b Instituto Tecnológico de Tuxtepec. Av. Dr. Víctor Bravo A. s/n. 68300 Tuxtepec, Oaxaca, México. Tel: (287) 875 1044

Resumen:

Debido a la falta de información sobre la calidad de la leche y la heterogeneidad en los sistemas de doble propósito del trópico mexicano, la capacitación no se destina a los grupos que la requieren. Por lo tanto el objetivo de este estudio fue caracterizar la leche de estos sistemas, compararla con las normas de referencia y relacionarla con las prácticas de manejo. Además de proponer una metodología para identificar los grupos que requieren acciones de intervención. Se evaluó la composición fisicoquímica y microbiológica en 192 muestras de leche cruda en siete localidades. Se determinó el efecto de las prácticas de manejo sobre las características de la leche mediante análisis de varianza. Se aplicó un análisis cluster para agrupar las muestras con base en el contenido de grasa, sólidos no grasos, crioscopía y acidez titulable. El 65 % de las muestras presentaron valores fuera de norma (sólidos, densidad y crioscopía, sugiriendo una adulteración por adición de agua). El uso de oxitocina, tipo de ordeño, raza y suplementación afectaron (P<0.05) las características de la leche. Mediante el análisis cluster se identificaron cinco grupos de calidad. Los grupos de excelente y buena calidad presentaron valores dentro de las normas de referencia en todos los parámetros evaluados. Los grupos de deficiente, mala y muy mala calidad (47 %) presentaron valores elevados de crioscopía y bajo contenido de sólidos. Con la metodología propuesta se espera facilitar la intervención enfocada a resolver problemas específicos, evitando el dispendio de recursos.

Palabras clave: Análisis cluster; Calidad de la leche; Sistema de doble propósito

Introducción

El sistema de doble propósito (DP) en el trópico mexicano aporta más del 18 % de la producción nacional de leche1 y se caracteriza por su heterogeneidad a nivel estructural, tecnológico y de manejo2, ocasionando que existan diferencias muy marcadas entre unidades de producción de leche, incluso en una misma zona3 causando variabilidad en las características de la leche4. Actualmente en el Distrito de Desarrollo Rural 008, Veracruz, México (DDR 008); conformado por los municipios de Cosamaloapan, Chacaltianguis, Otatitlán, Tlacojalpan, Tuxtilla, Tres Valles, Carlos A. Carrillo, Amatitlán, Ixtamatlahuacan, Tlacotalpan, Tierra Blanca y Acula5, no existe información sobre las características de la leche producida y su calidad con respecto a las normas nacionales e internacionales. Por lo tanto, los programas de capacitación son destinados en forma indiscriminada, sin tomar en cuenta las necesidades específicas de los productores.

Por otro lado, los estudios sobre las características de la leche y su relación con las prácticas de manejo en distintas partes del mundo6-8 plantean un tratamiento estadístico univariado que no permite la identificación de grupos problemáticos, dificultando la implementación de estrategias. Sin embargo, existen técnicas estadísticas multivariadas como el análisis cluster, que permite clasificar los datos en grupos homogéneos y diferenciarlos con base en la heterogeneidad entre grupos9. Esta clasificación genera información que facilita la identificación de grupos específicos y la orientación de medidas preventivas o correctivas con el objetivo de mejorar la calidad de la leche producida. Con base en lo anterior, los objetivos de la presente investigación fueron: a) conocer las características fisicoquímicas y microbiológicas de la leche producida en siete localidades del DDR 008, compararla con las normas nacionales e internacionales, y establecer su relación con las prácticas de manejo y b) crear una clasificación de la leche con base en la calidad que permita identificar los grupos que requieren apoyo.

Material y métodos

Muestreo de leche

Se realizó un muestreo estratificado con asignación proporcional, tomando en cuenta el número de unidades de producción (UP) en cada municipio, y como variable de referencia el número de vientres por UP. Se tomaron 192 muestras de leche cruda de distintas UP de las localidades de: Tierra Blanca (114), Tres Valles (6), Carlos A. Carrillo (18), Laguna de lagarto (30), Cosamaloapan (6), Acula (12) e Ixmatlahuacan (12), pertenecientes al DDR 008, Cd. Alemán, Veracruz, México, que en conjunto aportan el 90.5 % de la producción de leche en el distrito10. Las muestras se tomaron de los tanques de acopio en un tiempo de 60 ± 10 min, posteriores al ordeño y se trasladaron en una hielera de poliestireno a una temperatura de 4 ± 1 °C para su análisis en un lapso de tiempo de 3 ± 1 h11.

Características fisicoquímicas

Se evaluó el contenido (en g/L) de grasa (GR), proteína (PR), lactosa (LA), sólidos no grasos (SNG), además de la densidad (DE en g/ml) y crioscopía (CR en °C) usando un analizador por ultrasonido Lactoscan S (Milkotronic Ltd., 4 Narodni Buditeli Str. 8900 Nova Zagora Bulgaria) previamente calibrado y validado, presentando un error promedio de 0.025 % con las determinaciones realizadas de acuerdo con la AOAC12.

Grupos indicadores de contaminación

Se tomaron 10 ml de leche en 90 ml de una solución estéril de peptona y se colocaron en un homogeneizador Stomacher® modelo 400 Circulator (Seward Limited, UK) por un minuto a 265 rpm. Se prepararon diluciones 10-1, 10-2 y 10-3. Se evaluó el conteo total bacteriano (CTB) y conteo de coliformes totales (CCT)12. Los valores obtenidos en unidades formadoras de colonia por mililitro (ufc/ml) se transformaron a escala de log1013 para ser usados en análisis posteriores. Se midió la acidez titulable (AT) reportada como el valor promedio en gramos de ácido láctico por litro de leche (g/L)14.

Prácticas de manejo

En cada UP se aplicó un cuestionario para obtener información sobre el sistema de producción (SP), raza predominante, tipo de ordeño, prácticas de suplementación, uso de oxitocina y rendimiento (L·vaca-1).

Análisis estadístico

Se realizó un análisis univariado para describir las prácticas de manejo y características de la leche. Se efectuaron análisis de varianza (ANDEVA) a una y dos vías para determinar el efecto de SP, raza, tipo de ordeño, suplementación y uso de oxitocina sobre el rendimiento y las características de la leche. Se aplicó un análisis cluster para agrupar las leches con base en su calidad a partir de las variables GR, SNG, CR y AT, estableciendo como referencia la distancia eucladiana, utilizando el algoritmo de ligamiento completo. La diferencia entre los grupos identificados se estableció mediante la prueba de la mínima diferencia significativa del procedimiento de Fisher a un nivel de significancia del 5 %. Se usó el paquete estadístico Statistica versión 7.0.

Resultados

Características fisicoquímicas

El contraste de los resultados con las normas de referencia se muestra en el Cuadro 1. El contenido de GR presentó una alta variabilidad con un valor promedio de 34.8 g/L que cumplió la norma nacional NOM-155-SCFI-201214 e internacional señalada por la FAO15. Los valores promedio de PR (29.5 g/L), LA (41.9 g/L), SNG (79.2 g/L), CR (-0.490 °C) y DE (1027.45 g/L) no cumplieron con los intervalos mínimos de la norma NOM-155-SCFI-2012 14 y los establecidos por la FAO15, excepto la PR que sí cumplió con el mínimo promedio de la norma internacional.

Cuadro 1 Calidad fisicoquímica, grupos indicadores de contaminación y comparación con las normas nacionales e internacionales 

1NOM-155-SCFI-2012, 2Calderón et al. (2006), 3NMX-F-700-COFOCALEC-2004, 4PMO, 1995, 5Draaiyer et al. (2009). The results represent the average of three determinations ± standard deviation.

Grupos indicadores de contaminación

En el Cuadro 1 se presentan los resultados de los conteos bacterianos, AT y la comparación con las normas de referencia. El CTB (1.08 x 104 ufc/ml) y CCT (5.80 x 102 ufc/ml) cumplieron con los valores normativos. Sin embargo, se observó una amplia variabilidad en CCT, ubicándose el 28 % de las muestras por encima de los estándares establecidos en la norma NOM-155-SCFI-201214. El valor promedio de AT cumplió con los valores establecidos por la norma NOM-155-SCFI-201214 y la FAO15, pero en el intervalo (0.67 - 1.75 g/L) se observó que el 2 % de las muestras presentaron valores superiores a los establecidos por la norma mexicana.

Prácticas de manejo y relación con las características de la leche

Las cruzas presentes en las UP fueron: Suizo x Cebú (61 %), Holstein x Cebú (9.4 %), Cebú (7.8 %) y cruza no definida (22 %). El hato se manejó bajo un sistema de pastoreo (87.5 %) y semi-estabulado (12.5 %). El ordeño se realizó básicamente de forma manual (94 %) y con menor frecuencia de manera mecánica (6 %).

La suplementación con alimento balanceado se practicó en el 20.5 % de los casos. La eyección de la leche se promovió: sin usar oxitocina (47 %), con el uso parcial, sólo en vacas de difícil ordeño (30 %) y aplicación a todo el hato lechero (23 %). El hato de ordeño fue de 34 vacas, con un rendimiento promedio de 4.95 L·vaca-1.

Los resultados del ANDEVA (Cuadros 2 y 3) mostraron que en las UP donde predominó la cruza Holstein x Cebú, se observó un mayor rendimiento con un menor contenido de GR y PR en la leche y valores elevados de CR (P<0.05). El tipo de ordeño afectó (P<0.05) los conteos bacterianos, ya que la leche obtenida mediante ordeño mecánico presentó conteos y AT inferiores a los obtenidos por ordeña manual. Además mediante el ordeño mecánico se observó un incremento aparente en el rendimiento, sin embargo, el ANDEVA a dos vías reveló que éste se relacionó más con una mezcla de factores, como la suplementación y aplicación de oxitocina. La aplicación de oxitocina en todo el hato incrementó (P<0.05) el rendimiento al compararse con el uso parcial o nulo, relacionándose con un contenido bajo de sólidos.

Cuadro 2 Efecto de las prácticas de manejo sobre la calidad fisicoquímica de la leche y rendimiento productivo 

ZE= Zebu. SZ= Swiss x Zebu, UD= Undefined breed, HZ= Holstein x Zebu. HAN= Hand, MEC= Mechanic. NO= Not apply, PAR= Partial application, TOT= Total application. NO= Not supplement, YES= Supplement. GR= Grazing, SES= Semi-stabled.

ab Values with different superscripts within the same column differ (P<0.05).

Cuadro 3 Efecto de las prácticas de manejo sobre grupos indicadores de contaminación de la leche 

TBC= Total bacterial count; TCC= Total coliform count; HA= Hand; MEC= Mechanic. GR= Grazing. SES= Semi-stabled.

ab Values with different superscript within the same column differ (P<0.05).

El SP basado en el pastoreo se relacionó con valores elevados de SNG, PR, LA, DE y valores inferiores de CR, al compararse con el sistema semi-estabulado. No se observaron diferencias (P>0.05) en el rendimiento entre el sistema basado en el pastoreo y el semi-estabulado. El sistema basado en el pastoreo se relacionó con una carga bacteriana y AT superior (P<0.05) a la observada en la leche proveniente de SP semi-estabulados.

Clasificación de calidad de las leches

Mediante el análisis cluster fue posible clasificar las muestras de leche en cinco grupos de calidad con base en las variables GR, SNG, CR, AT. En el dendrograma de la Figura 1 se pueden apreciar las UP asociadas a cada grupo. La distancia entre los grupos fluctuó entre 3 y 39. La distancia entre el grupo de leches de muy mala calidad con los grupos: de excelente calidad fue de 39; de buena calidad fue de 33; de deficiente calidad 24 y de mala calidad fue de 3. De acuerdo con el ANDEVA, se observaron diferencias (P<0.05) entre los grupos de calidad para las diferentes variables (Figura 2). El grupo denominado de excelente calidad, representó el 14 % de la muestra y presentó los valores más elevados de GR (43.60 ± 2.49 g/L), SNG (83.34 ± 1.11 g/L) y AT (1.36 g/L) y los más bajos de CR (-0.520 ± 0.005 °C). Este grupo cumplió con los valores establecidos por la norma NOM-155-SCFI-2012 y la FAO14,15. El grupo denominado de buena calidad representó el 39 % de la muestra y presentó valores de GR (32.57 ± 2.80 g/L) y SNG (82.13 ± 1.24 g/L) inferiores al grupo de excelente calidad, valores de CR (-0.512 ± 0.010 °C) superiores y AT (1.39 ± 0.14 g/L) similares a ese grupo. Este grupo cumplió con los valores mínimos establecidos en la norma internacional y nacional, con excepción del contenido de SNG que estuvo por debajo de lo requerido por la norma NOM-155-SCFI-201214. Los grupos de deficiente (21 %), mala (3 %) y muy mala calidad (23 %) presentaron valores similares de SNG (entre 77.20 y 77.80 g/L) por debajo de lo establecido en las normas de referencia y valores elevados similares de CR (entre -0.460 y -0.480 °C). Presentaron además valores por debajo de lo establecido en las normas para GR (entre 15 y 10 g/L), a excepción del grupo de deficiente calidad que presentó los valores elevados de GR (42.80 ± 5.30 g/L) similares a los valores del grupo de excelente calidad.

Figura 1 Dendrograma de muestras de leche por unidad de producción usando el método de ligamiento completo 

abcd Values with different superscript differ (P<0.05).

Figura 2 Características de los grupos de leche formados con base en su calidad 

Discusión

Características fisicoquímicas

El contenido de GR fue similar al intervalo reportado en zonas tropicales (32.6 a 34.5 g/ L)16 y puede estar relacionado con el patrón racial Bos taurus x Bos indicus6. El contenido de PR, LA y SNG fue inferior al intervalo reportado en otros estudios16,17. Este contenido bajo de sólidos, a menudo se relaciona con un efecto de dilución4 por el alto rendimiento causado por el componente B. taurus7. Sin embargo, el contenido de sólidos encontrado en conjunto con los valores de CR superiores a -0.530 °C y DE inferiores a 1028 g/L, revelan prácticas de adulteración por adición de agua6, la cual tiene serias repercusiones en la industria transformadora y genera riesgos a la salud18.

Grupos indicadores de contaminación

Los valores de CTB fueron similares a los observados en otro estudio y sugieren buenas prácticas higiénicas de ordeño19. El 28 % de las muestras fuera de norma en CCT reflejan fallas en el manejo post ordeño y en la eliminación de leche o agua residual de los depósitos. Los valores encontrados en los grupos indicadores de contaminación en la leche analizada garantizaron un proceso de pasteurización eficiente13 pero no avala su inocuidad, por lo que el consumo de leche y derivados sin pasteurizar representa un riesgo para la salud por la posible presencia de bacterias patógenas20.

Prácticas de manejo y relación con las características de la leche

El incremento en el rendimiento relacionado con la cruza Holstein x Cebú ha sido reportado con anterioridad21 y en este estudio se relacionó además con un bajo contenido de sólidos (Cuadro 2), sin embargo, los valores de CR y DE se relacionan más con prácticas de adulteración que con factores fisiológicos22. Se encontró un mayor rendimiento en la producción de leche con el uso de oxitocina; se ha observado anteriormente y se atribuye a una mayor contracción alveolar de las células mioepiteliales que causa que la leche se desplace a las cavidades de las cisternas disponibles para la eyección23. El uso de oxitocina incrementa el rendimiento de la producción de leche, sin embargo se debe tomar en cuenta el bajo contenido de sólidos en la leche que compromete su calidad para ser procesada24, siendo más viable la suplementación de vacas en ordeño, la cual incrementa el rendimiento; de 4.80 a 5.50 L·vaca-1, sin afectar (P>0.05) el contenido de sólidos. El efecto del ordeño mecánico sobre el conteo bacteriano ha sido reportado25, pero es necesario enfatizar que la limpieza del equipo de ordeño con detergentes es esencial para evitar los residuos de leche4 que se relacionan con la contaminación por coliformes26. Los conteos bacterianos elevados en SP de pastoreo se relacionó con la falta de salas de ordeño, ya que las vacas deben ordeñarse en corrales abiertos, lo que aumenta las posibilidades de contaminación ambiental25.

Clasificación de calidad de las leches

Los grupos de excelente y buena calidad (53 % de la muestra) cumplieron con los valores requeridos por las normas de referencia, por lo que las acciones deben enfocarse en incrementar el nivel tecnológico implementado en las UP, lo cual se relaciona con la eficiencia y competitividad27. El grupo de buena calidad no cumplió con el valor mínimo de SNG establecido en la norma NOM-155-SCFI-2012. Este problema pudo relacionarse con pequeñas cantidades de agua residual28 y puede resolverse mediante la capacitación de los operadores en los métodos de ordeño y almacenamiento. Los grupos problemáticos fueron los denominados de deficiente, mala y muy mala calidad (47 % de la muestra) que presentaron valores bajos de SNG y elevados de CR, por lo que deben aplicarse acciones correctivas enfocadas en satisfacer las demandas de nutrientes del hato lechero, tomando en cuenta que en condiciones tropicales existe variabilidad en la disponibilidad de forrajes21 y que el aspecto nutricional es un componente clave para mejorar la producción en sistemas de doble propósito29. Otro aspecto importante es la concientización por parte de los productores, de que la adición intencional de agua a la leche representa un fraude18.

Conclusiones e implicaciones

La leche producida en el DDR 008 presentó un bajo contenido de sólidos ya que el 65 % de las muestras no cumplieron con el valor mínimo de proteína, lactosa y sólidos no grasos. Los valores elevados de crioscopía y bajos de densidad indican una adulteración por adición de agua. Los grupos indicadores de contaminación muestran que el 28 % de las muestras presentaron valores elevador de CCT (5.80 x 102), lo que indica que mediante el proceso de pasteurización será posible obtener una leche de buena calidad microbiológica con valores dentro de las normas de referencia. La información demostró que existe relación entre la suplementación, el rendimiento y las características fisicoquímicas de la leche, siendo posible incrementar el rendimiento hasta un 20 % sin afectar el contenido de sólidos. Fue posible identificar los grupos y las UP que los conforman y que requieren acciones de intervención para mejorar la calidad de la leche. A través de esta metodología se espera que las intervenciones por parte de las instancias gubernamentales y privadas se planteen con base en la realidad y se evite el dispendio de recursos.

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Recibido: 27 de Marzo de 2015; Aprobado: 24 de Agosto de 2015

* Correspondencia al último autor: erasmo_hl@hotmail.com.

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