I Formaggi 1 PDF

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento I formaggi 1  Maria Luisa Savo Sardaro La storia I formaggi, sono da sempre componenti e...

Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento I formaggi 1  Maria Luisa Savo Sardaro La storia I formaggi, sono da sempre componenti essenziali della dieta quotidiana di una grande parte della popolazione mondiale. Le prime documentazioni storiche di utilizzo di prodotti fermentati a base di latte, e perciò anche i formaggi, sono probabilmente riconducibili a quanto rinvenuto in testi antichi recuperati in Iraq e databili a circa al 3200 a.C. Sembra che l’arte della caseificazione, originata in Asia Minore, sia giunta in Europa e abbia trovato il suo primo sviluppo attraverso gli antichi Romani che la diffusero nell’Impero fino a giungere al nord Europa. Come per molti altri alimenti fermentati fu, in seguito, nei monasteri del Medio Evo che la caseificazione migliorò e si diversificò. I formaggi 1 2 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Aspetti biochimici che hanno favorito la produzione del formaggio il primo è legato alla possibilità di ottenere dallo stesso latte, tramite destabilizzazione e trasformazione delle sue componenti principali, prodotti anche molto differenti per struttura e sapore il secondo è conseguente alla possibilità di preservare più a lungo le qualità nutrizionali intrinseche al latte stesso sottraendolo a processi degradativi conseguenti allo sviluppo di microrganismi alterativi I formaggi 1 3 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Il formaggio il formaggio è il prodotto ottenuto dal latte intero o scremato in seguito a coagulazione acida o presamica, con aggiunta di sale da cucina e di fermenti lattici. Latte + caglio + fermentazione classificazione Le classificazioni più ricorrenti si basano su: – temperatura di processo (formaggi a pasta cruda, semicotta o cotta), – durata della maturazione (formaggi freschi, a media o lunga stagionatura) – caratteristiche reologiche (formaggi molli, semiduri, duri) – il contenuto di grasso (magri, semigrassi, grassi) – il tipo di coagulazione (acida o presamica), – la tipologia di latte (di vacca, di pecora, di bufala, di capra) – l’origine di produzione (il Parmigiano Reggiano, il Montasio, il Gloucester, il Roquefort, il Bra etc…) I formaggi 1 4 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Classificazione Ministero delle Politiche Agricole e Forestali (vedi sito ufficiale) I formaggi 1 5 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Classificazione microbiologica 1. Formaggi a latte crudo senza innesto 2. Formaggi a latte crudo + innesto naturale 3. Formaggi a latte crudo + innesto selezionato 4. Formaggi a latte pastorizzato + innesto naturale 5. Formaggi a latte pastorizzato + innesto selezionato I formaggi 1 6 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 1 - I formaggi a latte crudo senza innesto sono produzioni marginali dal punto di vista quantitativo, anche se a volte importanti nell’ambito dell’economia agrozootecnica della zona di produzione. La tecnologia utilizzata per la loro produzione, riproduce processi di caseificazione antichi basati Pannerone esclusivamente sulla selezione indotta dai parametri di trasformazione sulla flora lattica del latte tipico della crudo. Si tratta in generale di alcuni formaggi cotti stagionati in monte, alcune paste filate fresche o bassa stagionate, oppure particolari tipologie di formaggi di pecora e capra. Lombardia I formaggi appartenenti a questa categoria possono presentare qualità organolettica eccelsa ma anche grande variabilità e presenza di difetti di origine microbiologica e tecnologica. La qualità igienico sanitaria di questa nicchia di prodotti è garantita dalla lunga stagionatura la cui assenza, o riduzione, può comportare gravi rischi per i consumatori. non esiste purtroppo una ricetta che garantisca a priori la sicurezza di questi prodotti, se non la consapevolezza che la comprensione del rapporto che esiste tra ogni fase della trasformazione del latte, la qualità e la sicurezza può aiutare a ridurre il rischio associato al consumo di questi formaggi. I formaggi 1 7 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 2 - I formaggi a latte crudo e con innesto naturale sono formaggi molto tradizionali tra i quali alcuni Italiani sono molto importanti, sia per l’economia del comparto caseario nazionale che per il loro pregio riconosciuto. Appartengono a questa categoria il Parmigiano Reggiano, il Grana Padano e la Mozzarella di Bufala Campana. Si tratta in genere di prodotti tipici per i quali la differenza della popolazione microbica caratteristica è da ricondurre ad una complessa sommatoria di elementi di carattere ambientale e tecnologico. Per questa categoria di formaggi, riveste un ruolo dominante la microflora dell’innesto ma, soprattutto per quelli che prevedono una lunga stagionatura, può diventare rilevante lo sviluppo di parte della microflora lattica originaria del latte crudo. I formaggi 1 8 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 3 - I formaggi a latte crudo con innesto selezionato sono generalmente formaggi prodotti in strutture aziendali piccole non ancora in grado di affrontare in proprio il problema della produzione e del controllo dell’innesto naturale. La microflora dell’innesto selezionato indirizza la fermentazione promuovendo l’inibizione di microrganismi indesiderati, in seguito nel corso della stagionatura è la microflora endogena del latte crudo che generalmente prende il sopravvento. In questi casi la popolazione microbica del prodotto risulta caratterizzata da un’elevata varietà di specie e biotipi correlabili alla qualità del latte crudo ed all’ecosistema caratteristico degli ambienti di produzione I formaggi 1 9 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 4 - I formaggi a latte pastorizzato o termizzato con innesti naturali sono caratterizzati da una popolazione microbica dominante dovuta all’aggiunta di innesto naturale che può rappresentare un notevole serbatoio di biodiversità. Di norma questi formaggi sono prodotti non solo in strutture industriali piccole o artigianali ma, in alcuni casi, anche in caseifici di notevole importanza industriale che attraverso l’utilizzo dell’innesto naturale si pongono lo scopo di ottenere prodotti riconoscibili e quindi una sorta di marchio di qualità aziendale I formaggi 1 10 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 5 - I formaggi a latte pastorizzato e con innesto selezionato Nei formaggi a latte pastorizzato e con innesto selezionato la diversità microbiologica trova ragione nel differente tipo di innesto selezionato utilizzato e nella selezione imputabile ai parametri di processo diversi. La microflora endogena del latte crudo fortemente ridotta dai trattamenti di pastorizzazione. Si tratta quindi di prodotti molto standardizzati che presentano in genere una limitata biodiversità microbica. Le differenze di popolazione microbica riscontrabili in prodotti similari di differenti aziende può comunque risultare molto importante e legata alla specificità dei singoli processi aziendali. I formaggi 1 11 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Microrganismi di interesse lattiero caseario I batteri lattici Altri batteri Batteri propionici Brevibacterium I formaggi 1 12 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Principali batteri lattici di interesse caseario I formaggi 1 13 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Batteri propionici Le specie di maggiore interesse caseario sono Propionibacterium freudenreichii, con le due subspecie freudenreichii e shermanii, P. acidipropionici e P. jensenii. Vengono inclusi negli starter per la produzione di formaggi di tipo svizzero in quanto responsabili della formazione dell’occhiatura e delle caratteristiche strutturali e organolettiche apprezzate di questi tipi di formaggi. I batteri propionici crescono bene in ambienti anaerobici come la pasta del formaggio e hanno come caratteristica la capacità di formare per via fermentativa acido propionico, acido acetico ed anidride carbonica. Sono in grado di utilizzare sia gli zuccheri che l’acido lattico prodotto dai batteri lattici. I rendimenti teorici, la quantità ed i rapporti qualitativi tra i metaboliti finali variano in funzione del ceppo e delle condizioni chimico-fisiche ambientali con particolare attenzione all’acidità dell’ambiente non deve essere troppo elevata visto la non elevata resistenza di questo genere agli stress acidi. I formaggi 1 14 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Brevibacterium Brevibacterium linens, appartenente al gruppo dei corinebatteri, è il batterio tipico della superficie di alcuni formaggi detti a "crosta lavata", come Munster, St. Paulin e Limburger. Lo sviluppo B. linens favorisce la comparsa della caratteristica colorazione della crosta di tali formaggi. Si tratta infatti di microrganismi che producono pigmentazioni di colore variabile, secondo il ceppo utilizzato, dal giallo all’arancione intenso. B. linens instaura delle relazioni metaboliche molto complesse con gli altri microrganismi naturalmente presenti sulla crosta che, oltre a definire la colorazione superficiale, possono contribuire in modo determinante alla maturazione del formaggio producendo differenti molecole ad impatto aromatico e modificando la struttura della zona sottostante la crosta I formaggi 1 15 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Lieviti Differenti specie sono solitamente rinvenute come microflora residuale nei formaggi a lunga stagionatura. Il loro ruolo nei processi biochimici associati alla maturazione dei prodotti rimane ancora da approfondire, anche se la presenza nella cellula di differenti attività enzimatiche, spesso complementari a quelle evidenziate in alcuni batteri lattici, ne lascia supporre un ruolo nella degradazione della frazione proteica. I lieviti sono comunque microflora contaminante e quando presenti in numero elevato, in particolare in relazione alla loro capacità di produrre CO2, possono essere responsabili di difetti di gonfiore precoce. Vengono impiegati come starter secondari nella produzione di formaggio Gorgonzola. La CO2 prodotta, in questo caso, vista la particolare struttura lassa della cagliata, non viene trattenuta ma induce piuttosto “l’apertura della pasta”, cioè una rete di vie preferenziali per la penetrazione di ossigeno che facilita lo sviluppo del micelio fungino aerobio I formaggi 1 16 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Muffe Nelle produzioni di formaggi a crosta fiorita ed erborinati sono addizionate al latte, in combinazione con gli starter primari, preparati a base di spore di muffe. Nel corso della stagionatura lo sviluppo del micelio, che può limitarsi alla superficie del formaggio o diffondere nella pasta, è accompagnato da un’intensa produzione di enzimi, sia proteolitici che lipolitici, che contribuiscono in modo determinante alla stagionatura del prodotto I formaggi 1 17 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Nei formaggi a crosta fiorita, come il Camembert o il Brie, la contaminazione delle croste e degli ambienti di stagionatura con spore di Penicillium camemberti e di Geothricum candidum permette la formazione del caratteristico feltro bianco superficiale. Lo sviluppo fungino è accompagnato da un’importante attività biochimica della zona del sottocrosta, che si traduce nella tipica cremosità di questa parte del formaggio Il metodo di produzione del Brie è molto simile a quello del Camembert, anche se la stagionatura risulta essere più lunga. Il tempo totale di produzione è pari a 8 settimane, il doppio rispetto al Camembert I formaggi 1 18 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Nei formaggi erborinati come Gorgonzola, Danablue, Roquefort e Stilton vengono aggiunte al latte spore di Penicillium roqueforti. In questo caso, nel corso della stagionatura, si assiste allo sviluppo di venature di micelio fungino di colore blu-verde che caratterizzano la pasta del formaggio. Anche se P. roqueforti è in grado di crescere in presenza di bassi livelli di ossigeno, lo sviluppo del micelio nella pasta del formaggio è comunque condizionato dalla disponibilità di O2 e l’aerobiosi può essere favorita da processi di foratura meccanica con aghi del formaggio nel corso della stagionatura I formaggi 1 19 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Microrganismi e caseificazione 1. Arrivo del latte al caseificio 2. Lavorazione in caldaia Aggiunta starter aggiunta eventuali additivi Aggiunta caglio Rottura Eventuale cottura 3. Operazioni fuori caldaia Formatura Stufatura Salatura Eventuale stagionatura I formaggi 1 20 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 1- L’arrivo del latte al caseificio All’origine (quando è nella mammella) è sterile Il latte crudo conferito al caseificio è caratterizzato da una microflora che dipende da – l’ambiente di produzione gli animali veicolano i microrganismi dell’ambiente della stalla e/o del pascolo – le modalità di mungitura e raccolta – considerata un’impronta dell’ambiente di produzione La microflora del latte crudo può modificare in seguito ai trattamenti ai quali il latte può essere sottoposto I formaggi 1 21 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Trattamenti del latte al caseificio La refrigerazione del latte alla stalla, La termizzazione La pastorizzazione La scrematura La prematurazione I formaggi 1 22 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro La refrigerazione del latte alla stalla per mantenere la qualità microbiologica del latte (impedire o ritardare la crescita microbica della microflora dannosa o alterativa). La refrigerazione induce lo sviluppo di batteri psicrofili (es: Pseudomonadaceae) e inibisce la moltiplicazione della microflora lattica mesofila del latte Vasca per la refrigerazione I formaggi 1 23 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro La pastorizzazione trattamento termico di almeno di 71,7°C per 15 secondi o qualsiasi altra combinazione equivalente. La funzione primaria del trattamento di pastorizzazione è quella di eliminare la microflora patogena non sporigena. particolarmente importante per alcuni microrganismi patogeni, fra i quali Mycobacterium paratubercolosis è sicuramente il più pericoloso perché in Scambiatore di grado di trasmettere il morbo di Chron calore a piastre all’uomo I formaggi 1 24 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro La scrematura separazione del grasso che viene applicato per definire una desiderata concentrazione di grasso nel latte da trasformare. – per affioramento comporta sia la riduzione dei batteri sporigeni che vengono trascinati nella crema dai globuli di grasso, che il parziale incremento della microflora mesofila presente nel latte crudo. – per azione centrifuga non influisce in modo rilevante sulla microbiologia del latte scremato I formaggi 1 25 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro 2 - Lavorazione in caldaia 2a) Aggiunta starter 2b) Aggiunta caglio 2c) Rottura 2d) Eventuale cottura 2e) Estrazione I formaggi 1 26 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Aggiunta starter Come dice il termine, l’innesto, o starter, è un elemento che ha il compito di avviare, attivare, innescare una reazione: la reazione di acidificazione. Aggiungere un innesto in caldaia comporta un aumento della microflora lattica vitale nel latte e l’indirizzo dei successivi processi fermentativi in relazione alla tecnologia impiegata ed al tipo di formaggio da produrre. La caseificazione senza innesto e a latte crudo è ormai limitata a poche caseificazioni artigianali. Senza l’aggiunta di uno starter, l’acidificazione è dovuta unicamente alla popolazione microbica naturalmente presente nel latte la cui variabilità in composizione, quantitativa e qualitativa, si manifesta con una differente velocità di fermentazione che condiziona la qualità microbiologica ed organolettica del formaggio I formaggi 1 27 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro L’innesto condiziona l’acidificazione del latte in caldaia per favorire la coagulazione presamica; l’apporto di abbondante microflora lattica destinata a condizionare la microflora presente nel latte, e nel formaggio l’acidificazione della cagliata, la sua capacità di spurgo e la regolazione degli andamenti fermentativi, soprattutto nelle prime ore dalla produzione delle forme di grana; la riduzione della comparsa di difetti causati da fermentazioni anomale o incomplete; le caratteristiche organolettiche (aroma e sapore) del formaggio stagionato. I formaggi 1 28 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Tipologie di innesto in caseificio – Naturali - sviluppati artigianalmente e prodotti tutti i giorni in caseificio – Selezionati – sviluppati in relazione a desiderate note caratteristiche metaboliche - prodotti da un’industria specializzata – Il concetto di “naturalità” dell’innesto è quindi legato a quello di “artigianalità” della sua produzione, e non implica ovviamente un giudizio opposto di non naturale nei riguardi della microflora degli innesti selezionati, microflora normalmente isolata e selezionata per lo più da innesti naturali I formaggi 1 29 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Gli innesti o starter colture di batteri lattici differenti in funzione dell’applicazione tecnologica Concentrati Selezionati (prodotti da Congelati un’industria specializzata) Naturali (prodotti tutti i giorni in Liofilizzati caseificio) Lattoinnesti coltura di LAB spontaneamente presente nel latte) Sieroinnesti (coltura di LAB che cresce in siero di fine caseificazione) I formaggi 1 30 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Innesti naturali caposaldo della tecnologia casearia italiana, in particolare delle produzioni tipiche e/o a carattere artigianale Tradizionalmente i formaggi erano prodotti con l’impiego di tecnologie artigianali che favorivano una selezione naturale della microflora lattica presente nel latte crudo. La necessità di abbreviare i tempi di processo, di ridurre l’incidenza dei difetti di origine microbiologica e di standardizzare la qualità dei prodotti ha favorito l’impiego, in un primo tempo empirico e quindi razionale, degli innesti naturali La microflora presente negli innesti naturali si sviluppa per selezione da quella del latte crudo, in relazione sia ai trattamenti termici che al tipo di substrato utilizzato per la preparazione I formaggi 1 31 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Preparazione del sieroinnesto naturale 1. Il siero "cotto", dopo 10-15 min di giacenza della cagliata sul fondo della caldaia, è estratto dalla caldaia e messo in serbatoi in acciaio, 2. La temperatura del siero all'estrazione è quindi la medesima di quella utilizzata per la cottura della cagliata 3. Il siero viene quindi lasciato a se stesso e la temperatura decresce spontaneamente per effetto della dispersione del calore 4. La cinetica di raffreddamento influenza numero e specie dei batteri lattici che costituiranno il sieroinnesto, ovvero la sua biodiversità.. I formaggi 1 32 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Le origini della microflora del siero innesto naturale sieroinnesto Latte crudo siero Vasca di coagulazione fermentiera I formaggi 1 33 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Preparazione del lattoinnesto naturale 1. Latte fresco di buona qualità microbiologica è pastorizzato a 65°C per 15-20 min 2. Prontamente raffreddato alla temperatura di incubazione (generalmente 40 - 45°C) L'azione del calore seleziona una flora lattica termofila, di solito ascrivibile a Streptococcus thermophilus, che sviluppandosi determina la coagulazione acida del latte. 3. Subito dopo la coagulazione, l’innesto viene quindi raffreddato per bloccarne la acidificazione eccessiva. I formaggi 1 34 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Starter Naturali Principali inconvenienti: variabilità performance variabilità nelle caratteristiche fenotipiche fluttuazione performance tecnologiche Principali vantaggi: facilità di preparazione composizione complessa-elasticità tecnologica bassi costi resistenza fago I formaggi 1 35 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro Starter naturali Sieroinnesti termofili (55-35°C) Sieroinnesti “mesofili” (38-25°C) Lattoinnesti termofili (40-45°C) Lattoinnesti mesofili (20-30°C) Scottainnesto (70-25°C) Pecorino romano I formaggi 1 36 di 37  Maria Luisa Savo Sardaro I formaggi 1 37 di 37 Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento I formaggi 2  Maria Luisa Savo Sardaro Innesti selezionati sono colture di batteri lattici preparate in laboratorio sulla base della conoscenza dei risultati di test di caratterizzazione tecnologica condotti su singoli ceppi, o miscele di ceppi, isolati da habitat naturali. La loro utilizzazione nel settore caseario coincide in genere con la pratica del trattamento termico di risanamento del latte crudo e con la necessità di standardizzazione delle tempistiche del processo. Differentemente dalle colture naturali, infatti, gli starter selezionati garantiscono quella riproducibilità di performance tecnologica necessaria per l’economia di scala richiesta dalle produzioni industriali. Al fine di limitare l’incidenza delle infezioni fagiche vengono prodotte colture, da utilizzarsi in rotazione, composte da biotipi batterici ad attività sovrapponibile ma a differente sensibilità all’attacco di diversi batteriofagi. Attualmente le colture selezionate sono miscele di batteri lattici accuratamente studiate sia dal punto di vista della composizione batterica sia in relazione alle loro performance tecnologiche I formaggi 2 2 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Preparazione dell’innesto selezionato Prodotti da un’industria specializzata Substrato latte, siero o terreno sintetico, trattato termicamente per ridurre carica microbica Inoculo ceppi scelti Incubazione per sviluppo controllato ceppi scelti Concentrazione (solo per i diretti in caldaia) Congelamento o Liofilizzazione o Essiccamento I formaggi 2 3 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro L’infezione fagica Un grave problema da affrontare per l’industria casearia, soprattutto per le produzioni che impiegano starter selezionati, è il rallentamento o l’arresto della moltiplicazione batterica e quindi dei processi di acidificazione dovuto all’infezione fagica. La lisi di uno o più componenti della popolazione batterica può infatti compromettere gravemente la performance della coltura innesto nel suo insieme ed impedire l’acidificazione necessaria al processo di trasformazione. Nel caso di colture monospecie l’inibizione dell’attività dello starter può essere totale I formaggi 2 4 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro I formaggi 2 5 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Aggiunta eventuali additivi gli additivi antifermentativi in ambito caseario appartengono al più vasto gruppo degli additivi antimicrobici. Il lisozima aggiunto al latte nella caldaia ad una concentrazione di circa 20-30ppm (questa concentrazione permette di raggiungere circa 200ppm nella pasta del formaggio). Concesso dal disciplinare Grana Padano. E’ una muramidasi in grado di idrolizzare i legami β (1-4) fra l'acido N-acetilmuramico e la N- acetilglucosammina presenti nelle membrane esterne di varie specie batteriche. Grazie alla sua attività enzimatica, esercita una funzione di inibizione della germinazione delle spore dei clostridi Nitriti: in alcuni Paesi viene permesso l’impiego di nitrito, per controllare il gonfiore causato da Clostridium butyricum e Clostridium tyrobutyricum. Sembra che i nitriti inibiscano alcuni clostridi interferendo con enzimi contenenti ferro e zolfo, come la ferridossina, prevenendo la sintesi di adenosinatrifosfato (ATP) a partire da piruvato. I formaggi 2 6 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro esametilenterammina: in Italia è consentito l’impiego di esametilenterammina per la produzione di Provolone come batteriostatico aspecifico. Nisina :la nisina è una batteriocina prodotta naturalmente da ceppi di Lactococcus lactis, in grado di inibire spore di Bacillus e di Clostridium. Questi metaboliti agiscono sulla membrana citoplasmatica depolarizzandola con la riduzione del potenziale transmembrana e formandovi pori in funzione della differenza di potenziale, risultando nella perdita di aminoacidi accumulati e nell’inibizione del trasporto di aminoacidi. I formaggi 2 7 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Aggiunta caglio e coagulazione La coagulazione è la fase della caseificazione che comporta il primo cambiamento di struttura da liquido a solido. La coagulazione del latte può avvenire per azione degli enzimi coagulanti del caglio, o presame, ed in questo caso si parla di coagulazione presamica, oppure per destabilizzazione della caseina in seguito alla sua demineralizzazione dovuta ad acidificazione ed in questo caso si parla di coagulazione acida Si trova caglio – In polvere – Liquido – In pasta I formaggi 2 8 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Tipologie di caglio animale: estratto dallo stomaco (abomaso) di vitelli o capre o pecore lattanti, o di maiale (Pecorino di Farindola unico al mondo). E’ l'unico permesso per la produzione di tutti i formaggi DOP come Parmigiano Reggiano, Grana Padano, Caciocavallo Silano, Pecorino Romano o il Castelmagno; – contiene due enzimi coagulanti: chimosina e pepsina. L’età dell’animale al momento della macellazione ed il tipo di alimentazione determinano il contenuto relativo in chimosina e pepsina. Mentre l’abomaso di vitello lattante contiene oltre il 90% di chimosina, nelle sue forma A e B e talvolta C, quello del bovino adulto contiene praticamente solo pepsina I formaggi 2 9 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Enzimi coagulanti – estratto da una muffa (Mucor miehei), attività proteolitica meno specifica; – coagulante ricombinante: o chimosina genetica prodotto da organismi geneticamente modificati (Aspergillus niger var. awamori, Kluyveromyces lactis o Escherichia coli), vegetale: – per la produzione di alcuni tipi di formaggio, nel Salento, quali la pampanella un tempo veniva utilizzato come caglio il lattice fuoriuscente dai tagli delle parti verdi dell'albero del fico. Esistono anche altri formaggi, portoghesi, algerini ed italiani, come quelli della linea Kinara, che impiegano un estratto ottenuto dai fiori della Cynara cardunculus, comunemente noto come cardo selvatico – Anche carciofo e girasole I formaggi 2 10 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro La coagulazione del latte Ad opera degli enzimi coagulanti del caglio (o presame) PRESAMICA (è comune a tutti i formaggi) Per destabilizzazione della caseina e sua demineralizzazione per acidificazione. ACIDA ( yogurt e latti fermentati) I formaggi 2 11 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Due tipi di coagulo Appaiono nettamente differenti Acido = friabile, il siero si separa per permeabilità Presamico = elastico, il siero si separa per la capacità di contrarsi I formaggi 2 12 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Coagulazione Acida destabilizzazione della caseina e demineralizzazione dovuta all’acidità – Ca e P solubilizzano – Le micelle di caseina si disaggregano in submicelle – se il latte non è sottoposto ad alcuna agitazione le submicelle si legano tra loro con legami di tipo elettrostatico ed idrofobico e formano un reticolo proteico che occupa totalmente il volume iniziale e ingloba nelle sue maglie acqua e grasso – struttura debole e friabile – Al punto isoelettrico, calcio e fosforo sono totalmente solubilizzati, la carica elettrica è neutralizzata e la struttura submicellare scompare. I formaggi 2 13 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Coagulazione Presamica per azione del caglio (o presame) La coagulazione del latte ad opera del caglio avviene in due fasi: la fase enzimatica o primaria e quella aggregativa o secondaria. La fase primaria è caratterizzata dall’idrolisi di K-caseina (K-CN) (phe105 e met106). – Il peptide 1-105 è chiamato para K caseina e si ritroverà nel formaggio, – Il peptide 106-169, detto caseino macropeptide (CMP) essendo una glicoproteina si solubilizza nel siero. – Il distacco del CMP destabilizza gli equilibri tra le micelle di caseina, che tendono quindi ad aggregarsi originando il coagulo nella fase secondaria. La fase secondaria (di aggregazione) è governata da molteplici fenomeni che interagiscono tra loro: – qualità della caseina, – pH, – contenuto minerale sia allo stato ionico che colloidale, temperatura – proprietà degli enzimi coagulanti (tipo, quantità, attività e stabilità in funzione di pH e temperatura). I formaggi 2 14 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Coagulazione presamica Struttura K caseina: sequenza di 169 aminoacidi legati 1 169 Il coagulante taglia il legame più debole ( Phe-Met ) 1 105 106 169 forma legami solubile in siero Caseino Paracaseina K Caseinoglicopeptide macropeptide Paracaseina K Paracaseina K I formaggi 2 15 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro CARATTERISTICHE DEI DUE MODI DI COAGULAZIONE DEL LATTE Coagulazione per: Acidificazione spontanea Azione degli enzimi Azione enzimatica del caglio Processo biochimico Fermentazione lattica (lattosio non degradato) Trasformazione in paracaseina K Modificazione della Nessuna modificazione separazione di una parte non caseina proteica pH 4,6 circa 6,8 Composizione Caseina (demineralizzata) Fosfoparacaseinato di calcio del coagulo Natura del coagulo Cagliata friabile, senza coesione Gel elastico impermeabile Sineresi (contrazione naturale della cagliata ed Lenta Rapida espulsione del siero) Dott. G. Zapparoli ERSAF Mantova I formaggi 2 16 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Presa del coagulo I formaggi 2 17 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Separazione del siero Il tempo necessario alla coagulazione, si dice “tempo di presa” In seguito alla coagulazione, presamica o acida, il siero si separa dal coagulo. La separazione è governata da un meccanismo complesso regolato sia dalle caratteristiche di contrattilità e di permeabilità della cagliata che da azioni meccaniche (come la rottura), termiche (come la cottura) e fisico- chimiche (come l’acidificazione e la salatura). I formaggi 2 18 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro La separazione del siero Sineresi e spurgo Fattori interni – Contrattilità e permeabilità cagliata Acida o presamica Fattori esterni – Azioni meccaniche (rottura) – Azioni termiche (cottura) – Azioni fisico-chimiche (acidificazione e salatura I formaggi 2 19 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Azioni meccaniche Rottura: Divisione della cagliata in pezzi dimensioni diverse (cm- mm) determina quantità e qualità siero e cinetica di separazione – Pasta molle = rottura grossolana – Pasta dura = rottura fine Agitazione: non prosegue rottura ma impedisce aggregazione. Prosegue sineresi, agevola spurgo. Favorisce trasferimento calore in caso di cottura % massa del latte iniziale Formaggio molle Formaggio extraduro Messa in forma o stampo: permette separazione siero. E’ un Cagliata estratta 30-50% 10-20% Formaggio 12-18% 7-10% appoggio momentaneo uso di tele e fascere Ribaltamento: periodico (tempi per raddoppio) evita ristagni Pressatura: completa e accelera la separazione I formaggi 2 20 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Rottura della cagliata è l’azione più importante che determina la qualità (contenuto di grasso e di parti fini di cagliata) e la quantità di siero separato, nonché la cinetica della sua separazione. La rottura consiste nel dividere la cagliata in pezzi della dimensione voluta (da qualche cm a qualche mm) al fine di aumentare la superficie utile per la separazione del siero. L’agitazione dei granuli di cagliata nel siero serve ad impedire l’aggregazione precoce dei granuli medesimi e quindi a favorire la prosecuzione della sineresi. In caso di cottura della cagliata, l’agitazione è inoltre fondamentale per assicurare un omogeneo trasferimento di calore. I formaggi 2 21 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro Rottura del coagulo: lo spino I formaggi 2 22 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro La rottura del coagulo lo spino Mozzarella di Bufala Campana Grana Bagos I formaggi 2 23 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro La rottura del coagulo 1 spada e spannarola Taglio a spicchi con spada Mozzarella Bufala Rottura con spannarola Gorgonzola Bagos I formaggi 2 24 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro La rottura del coagulo 2 la lira Doppia lira (fili verticali e lame orizzontali) Lira in caldaia orizzontale I formaggi 2 25 di 26  Maria Luisa Savo Sardaro I formaggi 2 26 di 26 Professore Maria Luisa Savo Sardaro Argomento I formaggi 3  Maria Luisa Savo Sardaro Cottura della cagliata trattamento termico che viene attuato per quei formaggi definiti “a pasta cotta” e ha un effetto diretto sulla separazione del siero in quanto permette di aumentare sensibilmente la capacità di sineresi della cagliata. L’intensità del trattamento termico è in relazione con il tenore residuo di umidità previsto per il formaggio e per questo associato anche alla modalità di rottura. Ad una rottura spinta del coagulo corrisponde una cottura a temperature elevate, ad una rottura media corrispondono cotture meno elevate. – fino a 40-42°C per formaggi tipo Italico, – fino a 48°C per formaggi tipo Montasio, – fino anche a 57°C per il Parmigiano-Reggiano) I formaggi 3 2 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Tecniche di cottura La cottura viene condotta mantenendo l’agitazione e si ottiene con diverse modalità Fuoco diretto (Formaggi di monte) Vapore indiretto (Grana Padano, Parmigiano Reggiano, Montasio, Asiago d’allevo, Fontina) Addizione di acqua o siero riscaldati (Asiago Pressato, Fontal, Provolone, Ragusano, Caciocavallo) Immersione della cagliata già formata in siero o scotta caldi (Pecorino Siciliano, Fiore Sardo) I formaggi 3 3 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Il calore e la cagliata Il calore viene fornito per tempi non prolungati la cagliata può rimanere immersa nel siero caldo per tempi differenti in una fase detta “giacenza sotto siero” I formaggi 3 4 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Operazioni fuori caldaia La fase il caldaia termina con l’estrazione della cagliata che modifica completamente le condizioni ambientali I formaggi 3 5 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Una volta estratta, la cagliata subisce diverse operazioni che ne determinano la trasformazione in formaggio. Dal prodotto informe che sa di latte si giunge ad un formaggio caratterizzato da forma, consistenza, gusto e aroma specifico. Tale trasformazione avviene attraverso la messa in stampo, la pressatura, l’acidificazione e l’eventuale maturazione I formaggi 3 6 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Estrazione del Grana con pala e tela I formaggi 3 7 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Formatura La cagliata estratta, per quanto più o meno capace di coesione, non è in grado ancora di mantenere un forma propria o perché troppo umida o perché la temperatura cui si trova, come nel caso delle paste cotte, è tale da impedirlo. Lo stampo o la fascera servono appunto a fornire un appoggio momentaneo (fino a 24-48 ore) che permette il consolidamento della struttura del formaggio grazie all’azione combinata del completamento dello spurgo del siero e del raffreddamento progressivo della cagliata, con cinetiche di scambio termico specifiche per tipologia di formaggio. I formaggi 3 8 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Stufatura La trasformazione della cagliata in suo momento formaggio trova un importante, soprattutto dal punto di vista microbiologico, in quel periodo di tempo durante il quale la cagliata permane negli stampi o in fascera: in questo periodo che può durare da qualche ora a due giorni e che precede la salatura, si ha il completamento dell’acidificazione della cagliata e dello spurgo del siero. Tale fase, durante la quale avviene il massimo sviluppo dei batteri lattici, è spesso definita anche come “stufatura”, perché proprio per favorire l’attività fermentativa dei batteri lattici termofili si usa mantenere la cagliata in ambienti caldi. I formaggi 3 9 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Una corretta esecuzione della fase di stufatura richiede – il mantenimento di condizioni idonee di temperatura, funzionali quindi al tipo di starter impiegato, – di umidità relativa, per evitare di interferire in modo sbagliato con l’evoluzione della permeabilità della superficie del formaggio e quindi con i processi di spurgo del siero e di formazione della crosta. – soprattutto per formaggi di piccola pezzatura, si realizza meglio in ambienti climatizzati: in celle, tunnel, cassoni – la temperatura ambientale di solito è minore di quella della cagliata appena estratta, ma sufficientemente alta (25-30°C) per impedire un raffreddamento troppo rapido della cagliata, che influirebbe negativamente con la capacità di crescita dei batteri lattici e quindi con l’acidificazione. I formaggi 3 10 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Differenze anche di pochi gradi centigradi che si hanno tra superficie e cuore di un formaggio determinano differenze anche marcate nella velocità di acidificazione. Tali differenze diventano ancor più importanti nei formaggi di grande pezzatura. Per questi formaggi tuttavia l’importanza della climatizzazione ambientale è minore in quanto, a causa della scarsa capacità del formaggio di dissipare il calore, servono di fatto molte ore perché la temperatura all’interno della forma sia omogenea. Il lento processo di dissipazione del calore dal centro del formaggio verso l’esterno infatti contrasta l’azione di raffreddamento superficiale operata dall’ambiente esterno. I formaggi 3 11 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro ACIDIFICAZIONE RAFFREDDAMENTO pH 5,90 ESTRAZIONE 55°C DOPO 2 ORE Rapporto tra acidificazione e DOPO 4 ORE raffreddamento della cagliata nel formaggio grana DOPO 6 ORE DOPO 8 ORE pH 5,05 DOPO 12 ORE Dott. G. Zapparoli ERSAF Mantova pH 5,15 DOPO 24 ORE 32°C I formaggi 3 12 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Velocità di acidificazione non è solo legata alle condizioni di incubazione ma soprattutto alla natura, alla quantità e alla vitalità della flora lattica dello starter. Per questa ragione i tempi di acidificazione della cagliata di formaggi prodotti senza innesto sono normalmente molto più lunghi di quelli che si possono riscontrare in formaggi aventi tecnologia di produzione comparabile, prodotti con innesto. Nel caso dei formaggi a pasta molle, un eccesso indesiderato di acidificazione della cagliata, ne modificherebbe la struttura rendendola meno elastica e più friabile, perciò può essere necessario un idoneo raffreddamento della cagliata a temperature tali che blocchino la capacità di duplicazione delle cellule ancora in fase di crescita. Tale raffreddamento può essere conseguito per spostamento dei formaggi in cella frigorifera, per immissione in salamoia o qualora sia richiesto un blocco più rapido per immersione dei formaggi in acqua gelida I formaggi 3 13 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro LA RALLENTATA ACIDIFICAZIONE DELLA PASTA COMPORTA : POSSIBILITA’ DI SVILUPPO DI MICRORGANISMI ANTICASEARI gonfiore da colibattei, clostridi, proponici. RALLENTAMENTO DELLO SPURGO l’abbassamento del pH riduce l’affinità tra acqua e proteine; minore demineralizzazione con riduzione della permeabilità della pasta. INCOMLETO METABOLISMO DEGLI ZUCCHERI possibilità di accumulo di galattosio, con colorazioni anomale della pasta e potenziale sviluppo di fermentazioni indesiderate. I formaggi 3 14 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Salatura Il sale è uno degli ingredienti presenti nella quasi totalità dei formaggi conferisce sapidità al formaggio completa lo spurgo del siero e favorisce al contempo la formazione della crosta. riducendo l’attività dell’acqua, la presenza del sale induce una selezione batterica la cui misura dipende dalla quantità di sale assorbita dal formaggio. I formaggi 3 15 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Tecniche più ricorrenti la salatura per immersione in salamoia la salatura a secco – prevalentemente adottata per quelle caseificazioni in cui svolge un ruolo importante la microflora di superficie I formaggi 3 16 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro formaggio % sale Asiago d'Allevo (stagionato) 2,40 - 2,50 Contenuto in sale in Asiago pressato (fresco) 1,60 - 1,70 differenti tipi di formaggi Cheddar 1,75 - 1,95 Cottage cheese 0,25 - 1,00 Domiati 6,00 - 8,00 Emmental 0,40 - 1,20 Feta 3,50 - 7,00 Gorgonzola 3,50 - 5,50 Gouda 1,50 - 2,20 Grana 1,50 - 1,80 Limburger 2,50 - 3,50 Mozzarella 0,00 - 0,80 Pecorino Romano 4,00 - 6,00 I formaggi 3 17 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Asciugatura Ad eccezione dei formaggi a pasta molle caratterizzati dall’assenza di crosta, alla salatura segue una fase di asciugatura a caldo. Questa operazione, favorendo l’essudazione del grasso, impermeabilizza la crosta e rende i formaggi meno sensibili all’attacco fungino favorendo la fase successiva di maturazione. L’impiego di salamoia per lavare tramite spazzolatura e/o spugnatura la superficie del formaggio può indurre una selezione di batteri alofili aerobi sulla crosta I formaggi 3 18 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Maturazione o stagionatura è una fase che varia in tempi e modalità a seconda della tipologia del formaggio. Il tempo, le condizioni di temperatura, di umidità relativa e di ventilazione delle celle nonché il processo di diffusione del sale all’interno della forma possono variare e modulare diversamente l’attività microbica ed enzimatica. Tale attività, a sua volta, dipende dal tipo di microflora presente nella cagliata e dal tipo e dosi di caglio utilizzati. In generale la stagionatura di un formaggio è una fase molto complessa risultato di un insieme di fenomeni biochimici determinati dalla presenza di enzimi del latte e del caglio e dei microrganismi che coinvolgono zuccheri, grasso e proteine. I formaggi 3 19 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Ambienti di stagionatura Celle Grotte Fossa I formaggi 3 20 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Zuccheri La fermentazione degli zuccheri si esaurisce nella stufatura metabolizzati dai LAB dello starter (SLAB), tuttavia la presenza di acido lattico, galattosio e residui di lattosio nel formaggio è caratteristica – della tipologia di formaggio, – dello starter impiegato, – della tecnica di produzione e – della durata della maturazione, in quanto la microflora non starter (NSLAB) può utilizzare tali nutrienti e quindi modificare il “quadro” definito dalla flora starter. I formaggi 3 21 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Proteine Le diverse tipologie di formaggio sono caratterizzate da una modificazione delle caseine più o meno profonda in funzione degli enzimi proteolitici presenti ed attivi nella cagliata e nel formaggio e del tempo che tali enzimi hanno avuto a disposizione per esercitare la loro attività. La proteolisi modifica la consistenza e contribuisce al gusto del formaggio. La modificazione della consistenza è data dalla rottura della matrice proteica per intervento di endoproteasi ed esopeptidasi suddividibili in tre gruppi: – 1) enzimi del caglio; – 2) enzimi del latte (plasmina, catepsine, proteasi di cellule somatiche); – 3) enzimi di origine microbica (proteasi e peptidasi endo o esocellulari propri della flora dello starter (SLAB), della flora non starter (NSLAB) e della flora contaminante). I formaggi 3 22 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Proteolisi La proteolisi contribuisce al gusto del formaggio direttamente e indirettamente. Direttamente attraverso i prodotti di degradazione, come peptidi ed aminoacidi, composti sapidi responsabili del gusto del formaggio, talvolta anche di amaro. Indirettamente, in quanto tali prodotti diventano a loro volta il substrato di reazioni di deaminazione, decarbossilazione, desolforazione etc che formano altri composti sapidi. Gli aminoacidi sono substrati per reazioni di degradazione: transaminazione, decarbossilazione e riduzione. I formaggi 3 23 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Queste attività consentono la produzione di una grande varietà di composti aromatici ma non tutti gradevoli. L’acido fenilacetico conferisce aroma di miele, il paracresolo odore dolciastro, il metantiolo cavolo marcio, dimetildisulfide sentore fetido, 3-metil butirato fruttato, 3-metil butanale dolce fruttato maltato, 3-metil butanolo pungente, 3-metil butanone canfora, 2-metil propionato fruttato, 2-metil-1-propanale paglia bagnata, 2-methyl butirato burroso pungente e 2-metil butanale formaggio. I formaggi 3 24 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro La proteolisi non è per definizione un elemento di qualità per tutti i formaggi Intensità e tipologia della proteolisi possono infatti indurre caratteri di pregio o di difetto. Nel caso delle paste filate fresche come la Mozzarella, la cui qualità è data essenzialmente dalla freschezza e quindi dalla fermentazione lattica, è un formaggio in cui la proteolisi deve essere limitata al minimo. Al contrario in Grana padano o Parmigiano Reggiano un basso tenore di amminoacidi liberi è considerato indice di formaggi in cui la maturazione non è proceduta correttamente I formaggi 3 25 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Proteolisi - Enzimi del caglio L’attività residua del caglio in formaggi risulta variabile in funzione – delle dosi di caglio impiegate per la caseificazione – dell’umidità del formaggio – della tecnologia di produzione – in particolare dalla presenza di trattamenti termici utilizzati nel corso della caseificazione. In formaggi semicotti, quali Montasio e Pecorino Romano, si ritrova ancora una parziale attività. Non si rinviene invece attività residua in quei formaggi quali le paste filate oppure il Grana Padano, il Parmigiano Reggiano o l’Emmental in cui la cagliata è sottoposta ad un trattamento termico superiore a 50°C I formaggi 3 26 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Proteolisi – enzimi del latte La plasmina possiede un’attività specifica per legami peptidici in cui lisina, ed in misura minore arginina, contribuiscono con il gruppo carbossilico, ovvero legami del tipo Lys-X o Arg-X. Sulla base di questa specificità la plasmina è attiva su tutte le frazioni della caseina, ad eccezione della frazione k. L’attività di plasmina è particolarmente elevata nei formaggi a pasta cotta in quanto si ritiene che il trattamento termico della cagliata inattivi gli inibitori dell’attivazione del plasminogeno. I formaggi 3 27 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Proteolisi – batteri lattici L’attivazione e la regolazione di questa complessa organizzazione enzimatica dipende da vari fattori genetici (dei singoli ceppi) e ambientali (del formaggio in stagionatura) fino a che le cellule sono in vita. In seguito alla lisi cellulare, soprattutto dei batteri lattici starter, tutti questi enzimi vengono rilasciati nel formaggio. non è sempre possibile stabilire una connessione semplice e diretta tra microflora del latte e dello starter e previsione di una certa quantità di attività enzimatica, in quanto la sola presenza degli enzimi non è condizione sufficiente per la loro attività I formaggi 3 28 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro Grassi La lipolisi interviene nel corso della maturazione del formaggio contribuendo – direttamente al sapore liberando acidi grassi dai trigliceridi, – indirettamente in quanto gli acidi grassi liberi diventano il substrato di reazioni come per esempio ossidazione, e ri- o trans- esterificazione che possono portare alla formazione di nuovi composti sapidi. I due sistemi lipasici che svolgono un ruolo importante nei formaggi italiani sono – le lipasi, acida ed alcalina, di Penicillium roqueforti, utilizzato per il Gorgonzola ed i formaggi erborinati in genere – le lipasi pregastrica e gastrica, caratteristiche del caglio in pasta utilizzato per il Provolone piccante, Pecorino Romano, Fiore Sardo, Caciocavallo e Ragusano. Negli altri formaggi la lipolisi è generalmente un fenomeno poco sviluppato o, se espresso, considerato un difetto in quanto responsabile di sapori ed aromi che solitamente non si conciliano con le caratteristiche desiderate nei formaggi italiani. I formaggi 3 29 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro La formazione degli aromi il processo di maturazione del formaggio è un complesso processo di degradazione dei tre principali costituenti del latte: il lattosio, le proteine e il grasso I formaggi 3 30 di 31  Maria Luisa Savo Sardaro I formaggi 3 31 di 31