Francesco Villani » 19.Microbiologia di prodotti alimentari: Formaggi, Burro

Microbiologia dei formaggi

Definizione

Norma FAO/OMS n°A-6 del 1978 modificata nel 1990:

“Il formaggio è il prodotto fresco o stagionato, solido o semisolido, nel quale il rapporto proteine di lattosiero/caseina non eccede quello del latte ottenuto:

• per coagulazione del latte, latte scremato, latte parzialmente scremato, crema di siero o di latticello, solo o in combinazione, grazie all’azione presamica o di altri agenti coagulanti appropriati, e per sgocciolamento parziale del lattosiero risultante da questa coagulazione;
• per l’utilizzo di tecniche di fabbricazione comportanti la coagulazione del latte e/o delle materie ottenute a partire dal latte, presentanti delle caratteristiche fisiche, chimiche e organolettiche similari a quelle del prodotto su descritto”.

Microbiologia dei formaggi

Definizione

Gli unici ingredienti ammessi per la produzione del formaggio sono il latte, il caglio e il sale. Con questi ingredienti vengono prodotti una grande varietà di formaggi con caratteristiche organolettiche, aspetto esteriore e consistenza della pasta diversi l’uno dall’altro.

Denominazione d’Origine Protetta (DOP)/Indicazione Geografica Protetta (IGP).

Asiago, Bitto, Bra, Caciocavallo Silano, Canestrato Pugliese, Casciotta d’Urbino, Castelmagno, Fiore Sardo, Fontina, Formai de Mut Dell’alta Valle Brembana, Gorgonzola, Grana Padano, Montasio, Monte Veronese, Mozzarella di Bufala Campana, Murazzano, Parmigiano Reggiano, Pecorino Romano, Pecorino Sardo, Pecorino Siciliano, Pecorino Toscano, Provolone Valpadana, Quartirolo Lombardo, Ragusano, Raschera, Robiola di Roccaverano, Spressa delle Giudicarie, Taleggio, Toma Piemontese, Valle d’Aosta Fromadzo, Valtellina Casera.

Eventi microbici durante la produzione

I più importanti sono riconducibili a quelli che avvengono:

• durante la fermentazione del latte ad opera dei batteri lattici e che portano alla formazione della cagliata;
• nel corso del processo di maturazione o stagionatura della cagliata (in particolare per i formaggi a media e lunga stagionatura).

Caratteristiche della materia prima

Il Regolamento (CE) n. 853/2004 riporta i criteri per il latte crudo di vacca destinato alla produzione di prodotti lattiero-caseari:

• Gli operatori del settore alimentare che fabbricano prodotti lattiero-caseari devono porre in atto procedure intese a garantire che, immediatamente prima della trasformazione:
  • il latte crudo di vacca utilizzato per fabbricare i prodotti lattiero-caseari abbia un tenore di germi a 30 °C inferiore a 300.000 per ml;
  • il latte di vacca trasformato utilizzato per fabbricare i prodotti lattiero-caseari abbia un tenore di germi a 30°C inferiore a 100.000 per ml.
• Se il latte non risponde ai criteri di cui al punto 1, gli operatori del settore alimentare devono informare l’autorità competente e prendere misure volte a correggere la situazione.

Microbiologia della fermentazione del latte

• Risultato dell’azione di enzimi apportati con il caglio o naturalmente presenti nel latte e dell’attività metabolica dei microrganismi.
• I microrganismi: naturali contaminanti del latte o colture starter.
• Inizia con la coagulazione del latte, che comporta il passaggio del latte dallo stato liquido allo stato di gel e avviene mediante modificazione fisico-chimica delle caseine del latte.
• L’azione del caglio e dell’acido lattico prodotto dai batteri lattici provoca la formazione di una rete proteica (insolubilizzazione delle micelle di caseine a formare un gel) che ingloba il siero e gli altri costituenti.
• La destabilizzazione (precipitazione) delle caseine avviene quindi come conseguenza delle modificazioni del pH (acidificazione) e dall’aggiunta di enzimi proteolitici (caglio). La coagulazione nella produzione dei formaggi è sempre di tipo presamico-acida, con prevalenza della coagulazione presamica.

Microbiologia della fermentazione del latte

Coagulazione acida

• Ottenuta per aggiunta di acidi o per fermentazione microbica.
• Abbassamento del pH: rilascio da parte delle caseine di P e Ca, con conseguente demineralizzazione e disgregazione delle micelle. Il raggiungimento del punto isoelettrico determina perdita di cariche elettriche residue e conseguente disidratazione.
• Risultato: instabilità delle micelle caseiniche e loro precipitazione.

Coagulazione presamica: caglio o presame

• Soluzione enzimatica (95% chimosina e 5% pepsina) prodotta dall’abomaso di ruminanti lattanti.
• Presenta azione proteolitica specifica sulla K-caseina e azione proteolitica generale.
• La sua attività ottimale si ha a valori di pH intorno a 5 e a temperature tra 32 e 40°C.
• Il titolo del caglio indica la sua capacità di coagulare una definita quantità di latte in condizioni definite (es: 1:10.000 indica che 1 ml di caglio è in grado di coagulare 10.000 ml (10 L) di latte a 35°C in 4o minuti.

Meccanismi della coagulazione presamica

• La chimosina degrada specificamente la K-caseina idrolizzando il legame Fenilalanina-Metionina in posizione 105-106, con produzione di caseino-macropeptide solubile in acqua (quindi rimane nel siero) e para-K-caseina insolubile, che rimane legato alla micella.
• Aggregazione delle micelle modificate mediante legami minerali (Ca e P) con formazione del gel (coagulo).
• Il distacco del caseinoglicopeptide determina la perdita dello stato di idratazione delle micelle e la loro flocculazione.

Eventi microbici durante la fermentazione

• I batteri lattici naturalmente presenti o aggiunti come colture starter (a livelli di 10⁶ UFC/ml) si moltiplicano e fermentano il lattosio con produzione di acido lattico.
• Nel corso della maturazione della cagliata, prima che essa venga formata, i batteri lattici, intrappolati nella fase solida si moltiplicano fino a raggiungere livelli di 10⁹- 10¹⁰ UFC/g, conferendo alla cagliata le caratteristiche desiderate, preparandola alla fase successiva di stagionatura.
• In questa fase sono prodotti anche altri metaboliti che contribuiscono a conferire al formaggio aroma, sapore e struttura proteggendolo al tempo stesso dallo sviluppo di batteri indesiderati (patogeni e alterativi).

Maturazione o stagionatura: eventi microbici

In questa fase avvengono trasformazioni enzimatiche (fenomeni di autolisi batterica e rilascio di enzimi) a carico dei costituenti della cagliata formata e conservata per tempi variabili in condizioni controllate di temperatura ed umidità.

Le trasformazioni enzimatiche riguardano e determinano:

• metabolizzazione dell’acido lattico da parte di lieviti, muffe e batteri propionici;
• idrolisi dei trigliceridi in acidi grassi liberi;
• idrolisi delle caseine in peptidi, aminoacidi e composti aromatici;
• modificazioni del pH e dell’attività dell’acqua;
• ammorbidimento della pasta;
• formazione della crosta;
• modifica dell’aspetto;
• sviluppo dell’aroma e del sapore del formaggio;
• colonizzazione microbica della crosta.

Maturazione o stagionatura: eventi microbici

• Microrganismi: appartengono a gruppi e specie differenti, e le popolazioni dominanti possono variare in funzione della tecnologia di produzione a cui è stato sottoposto il formaggio.
• Batteri: predominano ceppi e specie di batteri lattici quali Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Leuconostoc ed Enterococcus, ma anche ceppi e specie di micrococchi e stafilococchi, propionibatteri, corinebatteri. Occasionalmente possono essere presenti batteri alterativi (clostridi, bacilli, coliformi) e patogeni (L. monocytogenes, Salmonella e altri).
• Lieviti: Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia lipolytica per la metabolizzazione del lattato e in alcuni casi per la loro attività lipolitica svolgono un ruolo importante nella maturazione dei formaggi.
• Muffe: in alcuni formaggi, a crosta fiorita (Penicillium candidum) ed erborinati (Penicillium roqueforti), le muffe sono inoculate come colture selezionate.

Popolazioni microbiche di alcuni formaggi

Fasi tecnologiche di produzione

Classificazione dei formaggi

Possono essere classificati in modi diversi:

• In base alla temperatura di lavorazione della cagliata.
• In base al contenuto di grassi.
• In base alla consistenza della pasta.
• In base al tipo di latte.
• In base al tipo e periodo di stagionatura.
• Formaggi erborinati.
• Formaggi a Pasta filata.

Questo porta a classificare uno stesso formaggio in più categorie ovvero in una categoria che combina le diverse caratteristiche che lo contraddistinguono.

Alterazioni biologiche dei formaggi

Difetti della pasta

• Gonfiore precoce: tipico di formaggi freschi e a pasta molle. Si manifesta con occhiature della pasta che compaiono entro le prime 24 ore dalla produzione. Sono dovute ad uno sviluppo non controllato di batteri gasogeni come coliformi, lieviti e batteri lattici eterofermentanti.
  • CAUSE: latte con antibiotici o contenuto microbico troppo elevato; fallimento dello starter per attacchi batteriofagici.
• Gonfiore tardivo: tipico di formaggi a lunga stagionatura (>3 mesi). Si manifesta con occhiature della pasta (a volte localizzate a formare delle grosse caverne) causate da batteri anaerobi come clostridi e propionici, che utilizzano il lattato trasformandolo in acido butirrico o acido propionico e CO₂ e H₂.
  • CAUSE: latte fortemente contaminato da clostridi e propionici; errate condizioni di stagionatura (temperature troppo elevate); errori tecnologici (insufficiente acidificazione o salatura).

Alterazioni biologiche dei formaggi

Difetti di superficie o della crosta

• Colorazioni anomale: sviluppo superficiale indesiderato di batteri e muffe pigmentate.
• Marciume: dovuto ad una eccessiva proliferazione di microrganismi fortemente proteolitici che determinano alterazioni di tipo putrefattivo.
• Cancro o vaiolo: si verifica su formaggi a lunga stagionatura. E’ dovuto allo sviluppo di funghi a micelio rado (Es.: Scopulariopsis spp.) ed a una conseguente invasione di acari che si nutrono delle strutture riproduttive di questi funghi, i quali, per sfuggire all’attacco degli acari si affondano nella pasta producendo delle profonde cavità che diventano evidenti dopo la toelettatura delle forme.

Microbiologia del burro

Definizione e composizione

La denominazione “burro” è riservata al prodotto ottenuto dalla crema ricavata dal latte di vacca o al grasso ottenuto dal siero di latte di vacca, nonché dalla miscela dei due prodotti.

La denominazione “burro di qualità” è riservata al prodotto ottenuto unicamente dalla crema del latte di vacca.

Il burro deve contenere una percentuale in grasso non inferiore all’82% e l’unico conservante ammesso è il sale.

Composizione media:

• acqua: 16%
• sostanza secca grassa: 82%
• sostanza secca magra: 2%

Panna per la produzione di burro

• Panne di affioramento: a basso titolo di grasso: 20-30%
• Panne di centrifugazione: a medio titolo (30-50%) ad alto titolo (50-80%)
• Panne rigenerate

Le fasi della produzione del burro

• Pastorizzazione panna: 75-90°C per 10-30 secondi.
• Raffreddamento: a 12-15 °C.
• Inoculo con colture starter selezionate: miscele di batteri lattici mesofili. In genere 2-6% di lattococchi e leuconostoc nel seguente rapporto: L. lactis subsp. cremoris 12,5%, L. lactis subsp. lactis 25%, L. lactis diacetylactis 12,5%, Leuconostoc mesenteroides 50%.
• Maturazione della crema: in adatte vasche a 12-15°C per 18-20 ore. La crema acidifica (32-40 °SH/100 ml), si aromatizza (diacetile e acetaldeide) e diventa più consistente.
• Burrificazione (per zangolatura): si tratta di un processo che determina una inversione di fase, da grasso in siero a siero in grasso. Consiste in un energico scuotimento della crema a temperature intorno ai 10°C tale da determinare la rottura dei globuli di grasso, la fuoriuscita del latticello e la successiva compattazione della materia grassa. Con il latticello si allontanano microrganismi e sostanze idrosolubili.

Difetti enzimatici e/o microbici

• Irrancidimento idrolitico: conseguenza dell’attività delle lipasi che liberano acidi grassi volatili tutti con odore sgradevole.
• Irrancidimento chetonico: trasformazione di acidi grassi in aldeidi e metil-alchil-chetoni; dovuto ad attacchi di muffe e altri enzimi microbici.
• Sapore acido: indotto da un lavaggio insufficiente del prodotto.
• Autossidazione o irrancidimento ossidativo: ossidazione delle sostanze grasse in presenza di ossigeno ed è catalizzato da metalli pesanti. Conferisce sapore di sego o di ossidato o metallico.
• Fotossidazione: deterioramento determinato dalla luce.
• Sapore e odore di putrido: degradazione delle proteine ad opera di Coliformi e Pseudomonas spp.

Considerazioni conclusive

Microbiologia del Latte crudo del latte trattato termicamente e dei latte fermentati

In questa lezione abbiamo considerato gli aspetti microbiologici dei formaggi e del burro.

Alcuni punti di riflessione e studio sono i seguenti:

• I più importanti eventi microbici durante la produzione dei formaggi sono riconducibili a quelli che avvengono durante la fermentazione del latte ad opera dei batteri lattici e che portano alla formazione della cagliata e nel corso del processo di maturazione o stagionatura della cagliata (in particolare per i formaggi a media e lunga stagionatura).
• Nella maturazione della crema da burrificare si utilizzano come colture starter miscele di lattococchi e leuconostoc.
• Contaminazioni microbiche durante le fasi di lavorazione del burro, in particolare durante il confezionamento, possono rendere il prodotto suscettibile di alterazioni.

Prossima lezione

Microbiologia di prodotti alimentari: carne e prodotti carnei fermentati.

Nella prossima lezione tratteremo gli aspetti microbiologici della produzione e conservazione della carne e degli insaccati carnei fermentati.