Aunque la micela de caseína es bastante estable, hay cuatro formas principales en las que se puede inducir la agregación:
1. Quimosina enzimática (cuajo) u otras enzimas proteolíticas como en la fabricación de queso.
La quimosina, o cuajo, se usa con mayor frecuencia para la coagulación enzimática. Durante la etapa primaria, el cuajo escinde el enlace Phe(105)-Met(106) de kappa-caseína, lo que resulta en la formación de la CMP soluble que se difunde lejos de la micela y la para-kappa-caseína, un péptido claramente hidrofóbico que permanece en la micela. El parche o sitio reactivo, como se ilustra en la imagen de abajo, que se deja en las micelas después de la escisión enzimática es necesario antes de que pueda comenzar la agregación de las micelas de paracaseína.
Durante la etapa secundaria, las micelas se agregan, como se ilustra a la derecha a continuación. Esto se debe a la pérdida de repulsión estérica de la kappa-caseína, así como a la pérdida de repulsión electrostática debido a la disminución del pH. A medida que el pH se acerca a su punto isoeléctrico (pH 4,6), las caseínas se agregan. Las micelas de caseína también tienen una fuerte tendencia a agregarse debido a interacciones hidrofóbicas. El calcio ayuda a la coagulación creando condiciones isoelctricas y actuando como puente entre las micelas. La temperatura en el momento de la coagulación es muy importante para las etapas primaria y secundaria. Con un aumento de la temperatura de hasta 40° C, la velocidad de reacción del cuajo aumenta. Durante la etapa secundaria, el aumento de las temperaturas aumenta la reacción hidrofóbica. La etapa terciaria de la coagulación implica el reordenamiento de las micelas después de que se ha formado un gel. Hay una pérdida de identidad de paracaseína a medida que comienza la cuajada de leche y la sinéresis.
2. Acido. La acidificación hace que las micelas de caseína se desestabilicen o se agreguen al disminuir su carga eléctrica a la del punto isoeléctrico. Al mismo tiempo, la acidez del medio aumenta la solubilidad de los minerales, de modo que el calcio orgánico y el fósforo contenidos en la micela se vuelven gradualmente solubles en la fase acuosa. Las micelas de caseína se desintegran y la caseína precipita. La agregación ocurre como resultado de interacciones hidrofóbicas impulsadas entrópicamente.
3. Calor. La leche es generalmente muy estable para calentar hasta 90-95oC. A temperaturas superiores al punto de ebullición, las micelas de caseína se agregarán irreversiblemente. Al calentarse, la capacidad tampón de las sales de leche cambia, se libera dióxido de carbono, se producen ácidos orgánicos y el fosfato tricálcico y el fosfato de caseína pueden precipitarse con la liberación de iones de hidrógeno.
4. Gelificación de la edad. La gelificación por envejecimiento es un fenómeno de agregación que afecta a productos lácteos esterilizados y estables en el estante, como la leche concentrada y los productos lácteos UHT. Después de semanas o meses de almacenamiento de estos productos, se produce un aumento brusco y repentino de la viscosidad acompañado de gelificación visible y agregación irreversible de las micelas en cadenas largas que forman una red tridimensional. La causa y el mecanismo reales aún no están claros, sin embargo, existen algunas teorías:
- Descomposición proteolítica de la caseína: enzimas bacterianas o nativas de plasmina que son resistentes al tratamiento térmico pueden conducir a la formación de un gel lento durante un largo período de tiempo.
- Reacciones químicas: polimerización de caseína y proteínas de suero de leche debido al tipo Maillard u otras reacciones químicas
- Formación de complejos kappa-caseína-ß-lactoglobulina
