Fattori alimentari, condizioni di allevamento e qualità del latte bovino

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1 Fattori alimentari, condizioni di allevamento e qualità del latte bovino Bruno Stefanon 1, Andrea Summer 2 & Primo Mariani 2. 1 Dipartimento di Scienze della Produzione Animale, Università di Udine Udine. 2 Dipartimento Produzioni Animali, Biotecnologie Veterinarie Sicurezza degli Alimenti, Università di Parma, Parma Introduzione L'influenza dell'alimentazione sulla qualità del latte bovino è stata argomento di numerosi studi che hanno dimostrato la possibilità di modificarne la composizione chimica centesimale, comunque entro i limiti genetici e fisiologici dell'animale. In termini di qualità del latte, un aspetto fondamentale per il nostro Paese è legato alle proprietà tecnologiche per la trasformazione in formaggi tipici, alcuni dei quali rigorosamente controllati dalla legislazione italiana come prodotti DOC e, soprattutto, riconosciuti dalla Comunità Economica Europea con il marchio DOP. Il rapporto tra qualità del latte e del prodotto trasformato diviene ancora più importante se ci si riferisce a formaggi DOP a media o lunga stagionatura, prodotti da latte crudo, ove le modifiche apportabili alla materia prima sono ridotte se non vietate (Coulon et al., 1995, Verdier et al., 1995) e pertanto i difetti qualitativi del latte possono riflettersi e amplificarsi nel formaggio. In tal senso, quindi, la definizione della qualità del latte non può limitarsi alla composizione chimica (tenore in grasso, proteine) o alle caratteristiche igienico-sanitarie definite dalla legislazione vigente (Conta delle cellule somatiche SCC; Conta batterica totale - CBT), ma deve considerare aspetti strettamente inerenti la trasformazione casearia. Tra questi citiamo, ad esempio, le proprietà reologiche (capacità di coagulazione, forza del coagulo), le quali hanno riflessi sulla produzione del formaggio, influenzando direttamente la resa casearia. Per gli aspetti sanitari, si fa riferimento alle normative vigenti, quali la legge 1 gennaio 1998, in recepimento direttiva CEE 46/92, che fissa le caratteristiche igieniche del latte "conforme" e il Decreto 11 maggio 1998 n.241, che considera le concentrazioni massime di aflatossina B1, la cui determinazione analitica richiede peraltro degli adeguamenti metodologici (Flego et al., 1999). Le caratteristiche tecnologiche non sono invece soggette a controlli normativi, ma rappresentano un requisito fondamentale per la qualità organolettica dei prodotti derivati dal latte. L influenza dell alimentazione sulla qualità tecnologica del latte, e quindi sulla sua attitudine alla trasformazione casearia in formaggi tipici stagionati o semi-stagionati può

2 essere ricondotta a due aspetti principali: il controllo dei requisiti igienico sanitari (cellule somatiche, carica batterica principalmente) e l interazione con le proprietà chimiche e reologiche (Andrighetto et al., 1996; Bottazzi, 1996; Christian et al., 1999a; Christian et al., 1999b), necessarie per l ottenimento del miglior prodotto finale. L'effetto degli alimenti insilati sulla qualità del latte e dei formaggi tipici può essere considerato esemplificativo in tal senso. La tecnica di insilamento offre un indubbio vantaggio zootecnico ed aziendale, sia per la facilitazione della conservazione dei foraggi, sia per l'incremento del rendimento energetico per unità di superficie coltivata. Tuttavia, ai foraggi insilati si attribuisce la principale responsabilità di inquinamento batterico del latte (Colombari et al., 1999; Demarquilly, 1998), in particolare da clostridi (Clostridium tyrobutyricum in prevalenza). Il Clostridium tyrobutyricum è un batterio di origine tellurica, che si sviluppa in condizioni anaerobie e a un ph ottimale di 5,8 (da 4,7 a 7,3) e temperatura ottimale di 37 C (tra i 10 C e i 42 C), e che resiste a condizioni sfavorevoli sotto forma di spore inattive. La presenza dei clostridi nei foraggi, è ascrivibile innanzitutto alla contaminazione con terra, e per quanto riguarda gli insilati, indubbiamente ad una cattiva gestione della tecnica di conservazione. Le spore clostridiche ingerite con l'alimento passano inalterate lungo l'apparato digerente dell'animale, e vengono escrete con le feci. La presenza di spore clostridiche nel latte è, perciò, ascrivibile solo all'inquinamento ambientale del ricovero, ed in particolare ad un igiene poco accurata della mammella prima della mungitura o alla presenza di polveri e di foraggi durante tale operazione. Nei formaggi tipici la catena di contaminazione suolo-foraggio-feci-latte, può portare alla presenza di spore in grado di germinare durante tutte le fasi di stagionatura, causando fermentazioni anomale con produzione di acido butirrico, acetico, idrogeno e anidride carbonica. L effetto è il noto gonfiore della forma, uno dei più temuti difetti dei formaggi stagionati e semistagionati, che può causare un forte deprezzamento del prodotto finale o, addirittura, l esclusione dalla marchiatura di autenticità. Il problema degli alimenti da utilizzare per le razioni delle bovine è divenuto fondamentale soprattutto nella pianura padana, area di produzione dei formaggi stagionati a maggior incremento di valore aggiunto. L introduzione degli alimenti insilati, soprattutto dell insilato di mais ceroso, è stata più volte messa in relazione con la comparsa di latte anomalo, o comunque con la minore capacità alla coagulazione (Colombari e Fantuzzi, 1991; Migliorati et al., 1993) e numerosi autori hanno affrontato lo studio dell influenza degli alimenti insilati sulle proprietà reologiche, sulla resa e sulla qualità della trasformazione casearia (Martin e Coulon, 1991, Macheboeuf et al, 1993; Coulon et al, 1995, Coulon et al, 1997; Verdier Metz et al., 1998). In virtù dei risultati ottenuti nei due decenni passati, che spesso erano relativi ad insilati di qualità non controllata, ai fini di salvaguardare la qualità dei formaggi tipici, alcuni Consorzi di Tutela hanno vietato il loro utilizzo nella razione giornaliera, e addirittura la loro detenzione o produzione nei locali dell azienda agricola (Regolamento per l Alimentazione delle Bovine, Consorzio del Formaggio Parmigiano Reggiano, 1999). Altri Consorzi hanno preferito correggere ed innovare il processo tecnologico, ad esempio attraverso l impiego in fase di lavorazione di enzimi in grado di lisare (il

3 lisozima, estratto dall uovo) le cellule vegetative di Clostridium tyrobutyricum che germinano precocemente nel formaggio (Bottazzi et al., 1996; Fantuzzi et al.,1996). Un aspetto interessante ed innovativo per la qualità del latte e del formaggio è la valutazione dell effetto della dieta sulla frazione volatile o sull aroma del prodotto. L'aroma del latte è una caratteristica tipica della specie animale ed è il risultato dell'interazione di numerose componenti volatili, le quali possono essere trasferite al latte seguendo diverse vie. I composti volatili presenti nel latte possono arrivare dal sangue per trasferimento dall'apparato respiratorio, dal foraggio attraverso l'apparato digerente, o dai gas di fermentazione ruminali (Buchin et al., 1998a; Moio et al., 1996, Urbach, 1990, Weidong et al., 1997). L'alimentazione e le condizioni di allevamento sono quindi dei fattori in grado di influenzare la presenza e la percentuale di alcune frazioni volatili. La qualità organolettica dei prodotti caseari dipende in stretta misura dalla componente aromatica del latte di partenza e dalla sua evoluzione durante la fase di stagionatura (Buchin et al., 1998b). Per questo motivo lo studio della frazione volatile è stato recentemente utilizzato come ulteriore parametro di giudizio di qualità del latte destinato alla trasformazione (Verdier et al., 1995, Verdier-Metz et al., 1998). Contenuto in proteina nel latte e attitudine alla coagulazione presamica L'effetto dell'alimentazione sul contenuto di grasso, proteina e lattosio dipende dalla scelta della strategia alimentare, dalle caratteristiche bromatologiche degli alimenti e dalla loro qualità igienica. Il lattosio è il principale "regolatore osmotico" della secrezione ghiandolare, dipende solo minimamente dall'alimentazione, in quanto è sintetizzato a partire dal glucosio ematico, e come tale le sue fluttuazioni sono minime e legate più allo stato sanitario della mammella, che alla dieta (Sutton, 1989; De Peters e Cant, 1992; Kennelly e Glimm, 1998). Le caratteristiche tecnologiche del latte dipendono in prevalenza dalle proteine, composte da due grandi gruppi, le caseine, che rappresentano circa l'80% del totale, e le proteine solubili, costituite da β-lattoglobuline, α-lattoalbumine, siero albumine e immunoglobuline. Dal punto di vista qualitativo, le proteine solubili hanno considerevole importanza per l'elevato valore biologico e le caseine sono fondamentali per le proprietà casearie del latte, soprattutto per il rendimento in formaggio. Il contenuto di proteine nel latte è sotto il controllo genetico, alimentare e fisiologico, e numerosi studi sono stati realizzati per evidenziare l'importanza di questi fattori. Il fattore principale di controllo delle proteine del latte è di natura genetica. Numerose ricerche hanno indicato una considerevole variabilità genetica delle proteine del latte fra le razze bovine. In particolare, è stato osservato che le varianti genetiche "B" della κ- caseina (Coulon et al., 1998) e della β-lattoglobulina (Lunden et al., 1997) sono associate a un più elevato rapporto della caseina sulle proteine totali del latte (Tabella 1), e quindi a una migliore resa casearia del latte (Mariani et al., 1976; Aleandri et al., 1990). L'analisi del polimorfismo delle proteine del latte è ormai ampiamente impiegata

4 per i criteri di selezione genetica dei riproduttori, anche se è spesso limitata alle razze da latte ad alta produzione e non adeguatamente estesa alle razze locali autoctone. La superiorità qualitativa in termini di resa casearia delle varianti della κ caseina (genotipo BB) e della β-lattoglobulina (genotipo BB) è stata però dimostrata per alcuni formaggi tipici e presumibilmente è estensibile anche ad altre produzioni casearie, ma necessita delle adeguate verifiche. In base ai dati dei controlli funzionali, si può osservare un sostanziale andamento crescente della concentrazione di proteine e di grasso nel latte nell'ultimo decennio, a testimonianza di un generale miglioramento della base genetica e di una maggiore attenzione agli aspetti alimentari. Il dato è senz'altro positivo, ma sarebbe interessante anche verificare se all'aumento quantitativo sia corrisposto un miglioramento delle proprietà casearie del latte, in termini di rapporto fra le frazioni caseiniche. La selezione di bovine con un determinato polimorfismo genetico delle proteine del latte è quindi uno strumento in grado di migliorare la qualità del latte, compatibile anche con le esigenze di prodotti "naturali", cioè non trasformati geneticamente. Lo stadio di lattazione influenza il rapporto fra caseina e proteina totale nel latte subito dopo il parto e verso la fine della lattazione (Remond et al., 1992), quindi in momenti meno significativi dal punto di vista produttivo. Le condizioni igieniche della mammella sono in grado di alterare il rapporto caseina/proteina totale del latte (Figura 1), a causa di una sintesi inferiore di caseina, di un maggiore afflusso di proteine plasmatiche nel latte e di un aumento della sintesi di plasmina, un enzima che degrada la caseina (Coulon et al., 1998). Il numero di lattazione, ovvero l'età della bovina, è un fattore fisiologico che determina una sensibile variazione del rapporto caseina/proteine totali nel latte (Figura 2, Coulon et al., 1998). L'effetto dell'età è imputabile alla diminuzione della capacità di sintesi di caseina da parte del tessuto mammario e all'aumento della permeabilità dei tessuti, in parte legata anche alla presenza di precedenti mastiti. In definitiva, per quanto riguarda i fattori fisiologici, il rapporto fra caseine e proteine totali del latte diminuisce a partire dalla quarta lattazione e per valori di SCC superiori a unità/ml. La proteina secreta nel latte è influenzata positivamente dalla concentrazione energetica della dieta e dal livello di amido (Sutton 1989; De Peters e Cant, 1992; Kennelly e Glimm, 1998). I risultati di Beauchemin et al. (1997) hanno evidenziato l'effetto dell'origine e della quantità di amidi nella razione sulla produzione di latte e sulla sua composizione. Gli autori hanno osservato che la somministrazione di amidi a bassa degradabilità ruminale, come il mais, consentono di aumentare la produzione di latte, migliorando il contenuto di proteina. La concentrazione di amido nella dieta sarebbe inoltre in grado di modificare il rapporto fra le frazioni caseiniche (Summer et al., 2002), aumentando le percentuali di α s1 -caseina e α s2 -caseina. Anche Auldist et al. (2000) e Mackle et al. (1999) hanno riportato un effetto positivo della disponibilità energetica sulle frazioni caseiniche del latte bovino, peraltro indipendente dal fenotipo per le varianti della β-lattoglobulina e della κ-caseina. In particolare, in uno studio su vacche al pascolo condotto in primavera ed in estate (Auldist et al., 2000), gli autori hanno riportato che le bovine che ingerivano il foraggio ad libitum producevano una quantità significativamente maggiore di α-caseina, β-caseina e κ-caseina rispetto agli

5 animali che avevano una disponibilità limitata di ingestione (Tabella 2), indipendentemente dalla stagione. Gli effetti del livello energetico, del rapporto foraggio/concentrato e dei carboidrati di riserva sulle proprietà casearie del latte sono stati oggetti di numerosi studi (Andrighetto et al., 1996; Beauchemin et al., 1997; Kennelly et al., 1999; Toso et al., 2002). I risultati hanno evidenziato una variazione significativa dei due principali parametri della coagulazione (tempo di coagulazione, r, e consistenza del coagulo, a 30 ) in funzione del livello energetico. Toso et al. (2002) hanno studiato le caratteristiche tecnologiche e casearie del latte prodotto con diete che prevedevano l'impiego o l'esclusione di insilati fra gli ingredienti (Tabella 3). Le caratteristiche igienico-sanitarie dei campioni di latte (SCC e CBT) sono risultate simili fra le aziende ed entro i limiti di legge, non evidenziando quindi una relazione con la composizione della razione. Analogamente, nei tre gruppi di aziende, è stata osservata la presenza di spore clostridiche, ma senza un andamento specificatamente legato al tipo di conservazione dei foraggi. I dati dei parametri igienico-sanitari indicherebbero che, sebbene gli insilati abbiano un maggiore potere contaminante della stalla, una errata gestione dell'allevamento spesso può essere la principale causa responsabile nella catena di "trasmissione" (Colombari e Fantuzzi,1991; Demarquilly, 1998). La conferma di questo troverebbe riscontro anche nel dato medio di CBT, che, sebbene in modo non significativo, risulta numericamente superiore nel gruppo a fieno. L attitudine alla coagulazione (Carlson et al., 1987) rappresenta indubbiamente il requisito basilare per il latte destinato alla produzione di formaggi di notevole pregio. Essa è la risultante delle specifiche qualità tecnologico-casearie del latte, viste in relazione alle peculiari esigenze tecniche della trasformazione ed alle caratteristiche del prodotto finito (Annibaldi e Nanni, 1979). Le condizioni favorevoli di reattività del latte con il caglio, la velocità di rassodamento e la forza del coagulo, così come la capacità e la velocità di sineresi della cagliata (Pecorari e Mariani, 1999) (Figura 3) si riflettono positivamente sull andamento dell intero processo di caseificazione e sullo sviluppo maturativo del formaggio. Il latte che presenta una ottimale attitudine alla coagulazione presamica è in grado di assicurare il raggiungimento degli obiettivi primari del processo di coagulazione: la massimizzazione della resa industriale della trasformazione casearia e l ottenimento di una massa caseosa adeguatamente ed uniformemente disidratata. L acidità, che varia principalmente in rapporto alle condizioni igienico-sanitarie della mammella, è la proprietà che esercita la maggiore influenza sull'attitudine del latte alla coagulazione presamica. Il ruolo primario spetta al ph (White e Davies, 1958; van Hooydonk et al., 1986). Il ph influenza in maniera pressoché totale l andamento della fase primaria (Fox, 1969; Figura 4). L acidificazione in generale favorisce anche lo sviluppo della fase secondaria, sia direttamente, in conseguenza della diminuzione di stabilità delle micelle di paracaseina (processo di neutralizzazione delle cariche), sia indirettamente attraverso la liberazione degli ioni calcio dai relativi composti solubili e colloidali. Il ruolo dell acidità naturale del latte è di basilare importanza nella caseificazione a Parmigiano-Reggiano: il ph di coagulazione è intorno a 6,40. Date le peculiari condizioni di lavorazione, in presenza di latte ipoacido (povero di caseina e di fosforo),

6 un eccessivo incremento dell azione lattica, per aggiunta di forti dosi di sieroinnesto, finisce per influire negativamente sulla capacità di contrazione del coagulo (Annibaldi, 1961). Il contenuto di caseina concorre in misura importante alla determinazione delle caratteristiche reologiche del latte con particolare riferimento alla consistenza del coagulo (Annibaldi, 1961; Alais, 1965; Dalgleish, 1980) ed alle proprietà funzionali del reticolo caseinico, alle quali sono rapportati i requisiti di elasticità, permeabilità, omogeneità e compattezza della massa caseosa (Mora, 1985). È noto che i latti più ricchi di caseina danno normalmente origine a cagliate dotate di maggiore consistenza. In particolare, dal 2% fino al 2,5% circa di caseina la forza del coagulo aumenta in misura meno che proporzionale, ma in modo considerevole, raddoppiando i suoi valori (Figura 5); mentre a concentrazioni più elevate di caseina l incremento di forza del coagulo risulta più che proporzionale, fino a raggiungere valori di notevole entità (Robertson, 1983). Il peculiare ruolo della caseina risulta cruciale nelle specifiche condizioni tecnologiche di produzione dei formaggi Grana Padano e Parmigiano-Reggiano (Resmini et al., 1982; Mora, 1985; Mora e Zannoni, 1986; Pecorari e Mariani, 1990; Fossa et al., 1994). Il latte con più caseina fornisce un coagulo dotato di maggiore consistenza e di migliore attitudine alla sineresi (Fossa et al., 1994) (Figura 6); manifesta una maggiore forza di contrazione, cui corrisponde una più elevata capacità di spurgo per unità di tempo, condizione importante per ottenere un formaggio con idoneo gradiente di umidità. Calcio, fosforo, cloruri ed equilibri salini Il fosforo rappresenta un pilastro dell acidità naturale del latte. La caseina ed il fosforo solubile insieme concorrono a determinarne oltre i 4/5 del valore titolabile con idrossido di sodio. I valori dell acidità, in effetti, risultano sempre positivamente correlati con il contenuto in fosforo del latte (Figura 7, Mariani e Artoni, 1983). Nei latti a vario grado anomali, siano essi ipoacidi o iperacidi, invece, l equilibrio si altera più o meno profondamente a carico di uno o di entrambi i costituenti (Albonico e Resmini, 1964; Albonico et al., 1965; Mariani e Artoni, 1983; Mariani e Bonatti, 1988). Si modificano, inoltre, i rapporti a livello della fase solubile, che, in aggiunta a calcio e fosforo, coinvolgono anche l acido citrico (Flüeler, 1977), con importanti ripercussioni di interesse tecnologico. I latti tendono a manifestare peculiari caratteristiche, che appaiono tali da configurare diverse tipologie acidimetriche. La principale caratteristica differenziale dei latti ipoacidi è quasi sempre rappresentata da una carenza di fosforo solubile, cui si correlano strettamente i valori di ph (r = 0,61; P<0,001); alla diminuzione della concentrazione idrogenionica corrisponde un decisivo allungamento del tempo di coagulazione del latte (Mariani et al., 1989). Anche l iperacidità è in gran parte legata al fosforo, il cui contenuto, in questo caso, risulta però nettamente più elevato della norma (Mariani, 1994). La tendenza dei latti propriamente iperacidi, per acidità naturale, a coagulare lentamente è probabilmente dovuta al loro basso contenuto di calcio e soprattutto al bassissimo valore del rapporto Ca/P, fattori che concorrono entrambi a determinare una

7 significativa carenza di ioni calcio, con riflessi negativi sulla velocità di formazione del coagulo (Figura 8, Mariani, 1994). In questo contesto, un caso particolare è rappresentato dal latte delle vacche di razza Modenese, ricco di fosforo, caratterizzato da un basso valore del rapporto Ca/P, anche se in misura moderata (Mariani e Russo, 1976; Mariani, 1985) che tende a manifestare una minore reattività presamica, contraddistinta da una lenta velocità di rassodamento del coagulo (Pecorari et al., 1987), anche in questo caso probabilmente dovuta ad una scarsa disponibilità di calcio sotto forma ionica (Ca ++ ), che svolge un ruolo fondamentale nella aggregazione delle micelle di paracaseina (Storry e Ford, 1982; Patel e Reuter, 1986; Lenoir e Veisseyre, 1987; Gastaldi et al., 1994; Wolfschoon-Pombo, 1997). In effetti, le alterazioni del rapporto Ca/P, sia pure di segno diverso, probabilmente riconducibili in gran parte a disordini metabolici, tendono ad essere sempre più frequenti. E il caso, ad esempio, dei latti propriamente carenti di calcio - senza altre peculiari anomalie - che manifestano una scarsa attitudine alla coagulazione presamica, contraddistinta da un eccessivo allungamento dei tempi di rassodamento del coagulo. In questo quadro, infine, si inserisce un altra condizione anomala, caratterizzata da una elevata concentrazione di cloruri, legata alle variazioni del fosforo e molto probabilmente originata dalle stesse cause di natura dismetabolica (Bassalik-Chabielska Janota, 1989; Nicpoñ e Hejlasz, 1985). In questi latti, infatti, al calo del contenuto in fosforo fa quasi sempre riscontro un significativo aumento dei cloruri (Mariani et al., 1998; Mariani et al., 1999). Particolarmente elevata risulta la correlazione negativa tra contenuto di cloruri e contenuto di fosforo solubile (r= 0,78; P<0,001) (Mariani et al., 1989). Questa relazione acquista un significato tecnologico del tutto particolare, in quanto lo ione cloro, al pari di altri anioni, esercita un influenza negativa sul processo di coagulazione presamica del latte: rallenta lo sviluppo della reazione primaria tra chimosina e k-caseina (White e Davies, 1958; Pearce, 1978; Patel e Reuter, 1986; Anema, 1997) (Figura 9), riduce la velocità di aggregazione delle micelle di paracaseina (Bringe e Kinsella, 1986; Patel e Reuter, 1986) e, più in generale, interferisce sulla costruzione del reticolo caseinico diminuendo la capacità di sineresi del coagulo (Cheeseman, 1962; Zittle, 1970; Grufferty e Fox, 1985). Contenuto di grasso ed elementi bioattivi L effetto dell alimentazione sul contenuto di grasso nel latte e sul profilo degli acici grassi esterificati nei trigliceridi è molto consitente. Il controllo alimentare sul contenuto di grasso è dovuto sia alla presenza di foraggi a fibra lunga (Sutton, 1989; Piva et al., 1993; Kennelly e Glimm,1998; Mansbridge e Balke, 1997), la quale favorisce la fermentazione ruminale di tipo acetico, sia all integrazione con fonti lipidiche (Tabelle 4 e 5, Palmquist e Beaulieu, 1993; Ashes et al., 1997; Jones et al., 2000). Per quanto riguarda l effetto della fibra, si ritiene che la diminuzione di grasso che si osserva in seguito alla somministrazione di diete con un basso rapporto foraggi : concentrati sia dovuta alla minore produzione di acetato nel rumine, e quindi a una carenza nella ghiandola mammaria dei precursori per la sintesi di acidi grassi a corta e

8 media catena. La minore produzione ruminale di acetato sarebbe causata sia da una minore presenza di fibra fermentescibile sia da una diminuzione del ph ruminale al di sotto di 6,2, valore limite per garantire l attività ottimale della microflora cellulosolitica. A supporto di ciò, Beauchemin et al. (1997) hanno riportato che la depressione della concentrazione di grasso, che si osserva con una somministrazione di alte dosi di concentrato, può essere evitata con l'aggiunta di sostanze ad azione tampone del ph ruminale (Figura 10). Recentemente, è stata avanzata l ipotesi che la depressione del contenuto di grasso nel latte e la sindrome del latte magro possano dipendere dalla presenza di alcuni acidi grassi coniugati, che rappresentano delle tappe intermedie della loro bioidrogenazione ruminale (Griinari et al., 1998). Il processo di biosaturazione degli acidi grassi, e dell'acido linoleico in particolare, ha suscitato un notevole interesse. Negli ultimi anni è stato osservato che due isomeri posizionali dell'acido linoleico coniugato, il trans10, cis12 C18:2 e il cis9, trans11 C18:2 (CLA) sono presenti nel latte ed hanno un'azione anticancerogena, antiaterogenica, immunomodulatrice e antidiabetica (Parodi, 1999). Altre caratteristiche descritte per il CLA sono quelle di promuovere l'accrescimento e di ridurre la massa grassa corporea. L'isomero trans10, cis12 C18:2 è il precursore nella sintesi ruminale dell'acido monoenico trans10 C18:1 (Bauman e Griinari, 2001), il cui effetto si esplicherebbe in una inibizione dell'attività della steroil-coa desaturasi, e quindi in un rallentamento della sintesi ex novo degli acidi grassi nella ghiandola mammaria. Il contenuto di CLA nel latte dipende dalla produzione ruminale di acido vaccenico e dall'attività della 9 desaturasi, enzima che è in grado di trasformare il primo isomero in cis9, trans11 C18:2. Diete con elevate quantità di acido linoleico, che comprendono quindi olii vegetali, o di concentrati amilacei, che riducono il ph ruminale, causano un aumento nel latte di CLA (Secchiari et al., 2001), come risulta anche dalla Tabella 4 (Jones et al., 2000). Nel primo caso, infatti, si limita la riduzione dell'acido vaccenico nel rumine, che è pertanto trasferito in maggiore quantità nella ghiandola mammaria dove viene desaturato. La diminuzione del ph causerebbe invece una diminuzione della sintesi dell'acido vaccenico nel rumine, a causa probabilmente di una variazione della microflora ruminale, ed un aumento dell'isomero trans10 C18:1 (Griinari et al., 1998). Infine, altri fattori interessanti che determinano una variazione del contenuto di CLA nel grasso del latte sono il pascolo, la maturazione del foraggio e la stagione, condizioni che comportano una variazione del contenuto di glicolipidi e di fosofolipidi delle piante (Buccioni, 2002) e quindi di acidi grassi insaturi nell alimento. Il profilo degli acidi grassi del grasso è stato oggetto di numerosi studi, in quanto il rapporto fra acidi grassi saturi, monoinsaturi e polinsaturi è un aspetto di fondamentale importanza per il controllo di malattie nell'uomo. Il latte vaccino contiene una quantità eccessiva di acidi grassi a corta catena e saturi (SFA) rispetto a quello che viene definito come profilo ideale (Figura 11), mentre è carente in acidi grassi monoinsaturi (MUFA) e polinsaturi (PUFA) (Buccioni, 2002). L'integrazione nella razione di alimenti contenenti olii vegetali, ricchi di MUFA e di PUFA, rappresenta una strategia per modificare il profilo dei trigliceridi del latte ed avvicinare il profilo di acidi grassi a quello indicato salubre per l'alimentazione umana (Tabella 5, Ashes et al., 1997).

9 Particolare interesse ha inoltre suscitato la possibilità di aumentare il contenuto di acidi grassi della serie omega 3, considerato il loro ruolo chiave nel controllo di alcune malattie. L'aggiunta di olio di pesce nella dieta determina un aumento significativo di PUFA della serie omega 3 (Tabella 4, Jones et al., 2000), ma può avere delle controindicazioni per quanto riguarda il sapore del latte. In alternativa, un aumento significativo del contenuto di omega 3 nel latte può essere ottenuto con la somministrazione di olio di semi di lino (Figura 12; Ward et al., 2002). In entrambi i casi, il coefficiente di trasferimento degli acidi grassi a lunga catena nel latte è piuttosto modesto, probabilmente a causa del processo di biosaturazione che avviene nel rumine e della mancanza di lipoprotein-liapsi specifiche per idrolizzare i trigliceridi vegetali o animali. L'effetto dell'alimentazione sulla qualità del latte può essere quindi valutato anche in termini di caratteristiche organolettiche e di proprietà dietetiche (alimenti funzionali). Il latte contiene molte altre sostanze bioattive che aumentano e complementano il suo potere nutritivo. Molti di questi composti sono dei peptidi, presenti in concentrazioni variabili nel latte nelle varie fasi di lattazione. Le funzioni di questi peptidi sono numerose, alcune delle quali riassunte in Tabella 6 (Schanbacher et al., 1997). Tali composti possono essere attivi in proteine native, ma molti sono criptici ed inattivi (latenti) fintanto che non sono rilasciati dalle proteine di origine grazie ad un'attività proteolitica. La caseina contiene molti composti bioattivi criptici ed è possibile che ad un diverso polimorfismo corrisponda una presenza variabile di sostanze nutriceutiche (Meisel, 1997). Il latte prodotto con un alimentazione al pascolo, specialmente se praticato nelle aree di collina e di montagna, contiene, almeno potenzialmente, altri composti bioattivi, quali terpeni, isoprenoidi, composti aromatici, oli essenziali presenti nei foraggi. Fra le sostanze note primeggiano senz'altro il β-carotene e la vitamina A, ma recentemente è stata posta attenzione anche alla presenza di altri composti ad azione anticancerogena, ad esempio l'isoprenoide β-ionone (Yu et al., 1994). Frazioni aromatiche nel latte e nel formaggio Lo studio della frazione volatile del latte e dei prodotti caseari è campo di indagine recente, a differenza di quanto è avvenuto per altri prodotti agricoli, come ad esempio il vino. A ciò si aggiunga che le tecniche di analisi stanno evolvendo (Xanthopoulos et al., 1994), per cui si possono trovare solo limitati riscontri in letteratura. I risultati ottenuti non sono quindi di semplice interpretazione, anche perché l'origine dei composti volatili è molto complessa. L alimentazione e le condizioni di allevamento influiscono sulle caratteristiche aromatiche del latte e del formaggio. I composti volatili odorosi presenti nel latte bovino appartengono a sei classi chimiche distinte: esteri, aldeidi, chetoni, alcoli, lattoni e composti aromatici (Barcarolo e tal., 1992; Weidong et al., 1997) e sono responsabili delle diverse famiglie di sapori e odori (Moio et al., 1996; Buchin et al., 1998b), alcune delle quali sono riportate in Tabella 7. Tuttavia, l'attribuzione di un aroma o un odore noto a un composto volatile non è semplice, in quanto dipende dalla sua concentrazione

10 nel prodotto, dalla soglia olfattiva, che varia da molecola a molecola, e dalla presenza e concentrazione di altre molecole volatili (Delahunty e Piggot, 1995). Le aldeidi nella frazione volatile del latte hanno duplice origine: derivano dai lipidi (C5:C11, es: pentanale, eptanale), oppure dalla degradazione dello scheletro carbonioso di alcuni aminoacidi (es: 3-metilbutanale) (Moio et al., 1993a; Moio et al., 1993b; Weidong et al., 1997; Buchin et al., 1998a). La loro importanza nel determinare l aroma del latte è rilevante. Ad esempio, elevate quantità di 2-metilbutanale e 3-metilbutanale sono associate ad odori crudi e spiacevoli. Viceversa le aldeidi a catena lineare sono state identificate come responsabili di aromi erbacei (Engels et al., 1997). Gli alcoli possono derivare per trasferimento diretto dall'alimento al latte, specialmente qualora si utilizzino insilati nella razione, o per contaminazione con l'ambiente della stalla, ma possono originare anche dalla riduzione delle corrispettive aldeidi (alcoli primari) o dal catabolismo di aminoacidi (alcoli secondari). La maggior parte degli alcoli sono associati a odori, oltre che alcolici, leggermente fruttati (Moio et al., 1993a). La classe dei chetoni origina dall'ossidazione degli acidi grassi liberi e dalla successiva decarbosilazione. Alcuni di essi sono responsabili dell'aroma tipico dei formaggi erborinati, ove si formano per azione del Penicillium (Moio et al., 1993a). Gli esteri sono dei composti in genere poco presenti nel latte, e rappresentano meno dell'1% del totale della frazione volatile. La presenza degli esteri nel latte molto fresco, in particolare degli etil-esteri, sarebbe dovuta all'attività di esterasi nella ghiandola mammaria, mentre nella fase di conservazione si formerebbero per l attività enzimatica dei batteri lattici (Moio et al., 1993a). I composti alifatici, presenti in minime concentrazioni, sono associati a odori piuttosto deboli, ma non piacevoli. Non sono stati trovati in letteratura riscontri per quanto riguarda l'origine, che sembra, comunque, prettamente ambientale. I composti solforati derivano dal metabolismo endogeno degli aminoacidi solforati, quindi non da un'attività enzimatica successiva alla secrezione ghiandolare. Essi sono molto attivi dal punto di vista olfattivo, in particolare al dimetilsulfone si associa l'aroma di latte bruciato (Moio et al., 1993a; Moio et al., 1993b; Buchin et al., 1998a). Infine la classe dei terpeni dipende esclusivamente dall'alimentazione, ed in particolare modo dalla composizione botanica dei foraggi. Alcuni autori hanno applicato lo studio della classe dei terpeni per l'identificazione della variabilità dei formaggi prodotti in stagioni diverse, e ancor più tra i prodotti di pianura e di montagna (Dumont e Adda, 1978; Verdier et al., 1995). La presenza di α-pinene nel latte sembra derivare dall alimentazione con elevate percentuale di fieni (Partidario et al., 1998; Engels et al., 1997; Urbach, 1993). L'effetto della base foraggera della razione sulla presenza e sulla quantità di aromi è stato studiato in dettaglio da Moio et al., (1996) per il latte di pecora. Gli autori hanno osservato che la somministrazione di foraggi prodotti da pascolo naturale è in grado di modificare in modo sostanziale la presenza di alcuni composti odorosi nel latte rispetto a quelli rilevabili in seguito alla somministrazione di foraggi di graminacee o di una razione ricca di concentrati (Figura 13). Recentemente Moio e Addeo (1998) hanno identificato 14 composti volatili che rappresenterebbero l'ossatura aromatica del Grana Padano, la quale è diversa anche in relazione alla zona d'origine.

11 Una recednte ricerca ha studiato l'effetto della composizione della razione sulla presenza di composti volatili nel latte (Toso et al., 2002) e quindi nel formaggio a diversi stadi di maturazione (Stefanon e Procida, 2002). A tale scopo sono stati confrontati campioni di latte prelevati da aziende che differivano per gli ingredienti della razione. Un gruppo di aziende utilizzava solo fieno e concentrato, un secondo somministrava alle bovine da latte insilato di mais (circa il 60% della sostanza secca) ed un terzo gruppo utilizzava nella razione anche insilati di graminacee (cfr. Tabella 3). Il numero totale di composti volatili trovato nei campioni è stato di 42, di cui 8 chetoni, 9 aldeidi, 8 alcoli, 4 composti solforati, 4 esteri, 3 terpeni e 6 idrocarburi. Il confronto fra gruppi di aziende (Tabella 8) ha indicato una maggiore presenza di chetoni, alcoli ed aldeidi nei campioni di latte delle bovine alimentate con solo fieno come foraggio, e, di conseguenza, anche del totale di composti volatili. Nella stessa prova si è quindi cercato di valutare se il profilo dei composti aromatici nel suo complesso potesse costituire una base per la caratterizzazione del latte in funzione della base foraggera della razione, utilizzando l'analisi discriminante. I risultati dell'analisi statistica (Figure 14 e 15) hanno indicato che le aldeidi (acetaldeide, isobutanale, 3-metibutanale, 2-metibutanale, pentanale, 2,4-esadienale, esanale, eptanale, nonanale) hanno una forte capacità di discriminare i campioni di latte fra le classi di alimentazione e che una classificazione ancora più robusta si ottiene considerando i composti di classi chimiche diverse (acetone, 2,3-butanedione, 2- butanone, etanolo, acetaldeide, etilacetato, etilisovalerato, dimetilsulfone, p-cimene). Il latte delle aziende è stato successivamente utilizzato per la produzione di formaggio Montasio, seguendo il disciplinare di produzione e l'evoluzione del profilo dei composti volatile valutato a 68, 180 e 360 giorni di maturazione. Il numero di composti identificato nei campioni di formaggio è aumentato rispetto al latte, risultando pari a 62: 12 aldeidi, 9 chetoni, 16 alcoli, 17 esteri, 2 idrocarburi, 4 composti solforati e 2 terpeni. Le concentrazioni di composti volatili, che erano risultate diverse fra aziende nel latte, sono state simili nei formaggi (Tabella 9), mentre il contenuto di altri composti, che presentavano una concentrazione simile nel latte, sono risultati diversi nei tre gruppi di formaggi (etanolo, isobutanolo, 1-pentene-3-olo, 2-metil-1-butanolo). Inoltre, all'aumentare della durata della stagionatura, il profilo dei composti volatili dei formaggi ha evidenziato una forte variabilità, che non ha più consentito di differenziare i formaggi fra i 3 gruppi di alimentazione (Stefanon e Procida, 2002). In altri termini, appare evidente che la stagionatura nel breve periodo determina una variazione del profilo aromatico, grazie all'arricchimento di nuove molecole, in particolare esteri, e alla trasformazione di alcuni composti (Tabella 10), mentre nel lungo periodo tendono a prevalere le diversità fra i singoli campioni dovute ad attività microbiche ed enzimatiche specifiche. La diversa evoluzione dei composti volatili nei formaggi a 2 mesi di stagionatura e il possibile effetto sulla qualità del prodotto è stata infine valutata mediante test di gradevolezza con giudici esperti (Toso e Stefanon, 2001). I formaggi dei tre gruppi di aziende sono stati giudicati diversi per Struttura, Occhiatura, Odore e Tipicità, confermando che la qualità del latte rappresenta un elemento fondamentale del processo di produzione (Tabella 11).

12 Conclusioni L'interazione della dieta e delle condizioni di allevamento sulle caratteristiche qualitative del latte è considerevole, ed è stato ampiamente descritto per le proprietà di base del latte, cioè il contenuto di grasso, proteina e lattosio. Dall'esame di risultanze pubblicate in letteratura, appare evidente il ruolo che l'alimentazione e la sua gestione riveste nel determinare anche altre caratteristiche qualitative del latte, sia nel caso di una sua destinazione al consumo fresco sa nel caso di una sua trasformazione in prodotti caseari. La possibilità di controllare le proprietà tecnologiche del latte per la trasformazione in formaggio, di modulare gli aromi e di comprenderne il ruolo nella definizione di un profilo sensoriale, e di creare un alimento funzionale, idoneo all'alimentazione di soggetti con problematiche particolari o alla prevenzione di particolari malattie, rappresenta un ambizioso traguardo per la comunità scientifica e un interessante innovazione in termini economici e di prodotto per il mondo produttivo. Riferimenti bibliografici. 1. Alais Ch Influence de divers traitements sur l'aptitude du lait à la coagulation par la présure. Ind. Laitière, 218: Albonico F., Gianani L., Prati F., Saracchi S., Semenza S., Volonterio G., Zanini A Ricerche sui latti ipoacidi di lenta coagulazione presamica prodotti nella pianura Padana. Il Latte, 39: Albonico F., Resmini P Ricerche sui latti ipoacidi di lenta coagulazione presamica prodotti nella bassa pianura Padana. Il Latte, 38: e Aleandri R., Buttazzoni L.G., Schneider J.C., Caroli A., Davoli R The effects of milk protein polymorphism on milk components and cheese-producing ability. J. Dairy Sci., 73: Andrighetto I., Fellin A., Gottardo F., Pozza D., Bosco A Influenza dell alimentazione sulle caratteristiche qualitative del latte. L Informatore Agrario, 37/96: Anema S.G The effect of chymosin on k-casein-coated polystyrene latex particles and bovine casein micelles. Int. Dairy Journal, 7: Annibaldi S Valutazione e importanza della contrattilità del coagulo del latte. Sci. Tecn. Latt.-cas., 11: Annibaldi S., Nanni M Osservazioni preliminari sulla microstruttura del formaggio Parmigiano-Reggiano. Sci. Tecn. Latt.-cas., 30: Ashes J.R., Gulati S.K., Scott T.W Symposium: new approaches to changing milk composition. Potential to alter the content and composition of milk fat through nutrition. J. Dairy Sci., 80:

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18 89. Toso B., Stefanon B Insilati e qualità organolettica del formaggio Montasio. Sci. Tecn. Latt.-cas, 52: Toso B., Procida G., Stefanon B Determination of volatile compounds in milk of cows with headspace GC-MS. J. Dairy Res., In press. 91. Urbach G Effect of feed on flavor in dairy foods. J. Dairy Sci., 73: Urbach G Relations between cheese flavour and chemical composition. Int. Dairy J., 3: van Hooydonk A.C.M., Boerrigter I.J., Hagedoorn H.G ph-induced physico-chemical changes of casein micelles in milk and their effect on renneting. II. Effect of ph on renneting of milk. Neth. Milk Dairy J., 40: Verdier I., Coulon J.B., Pradel P., Berdagué J.L Effect of forage type and cow breed on the characteristics of matured Saint-Nectaire cheeses. Lait, 75: Verdier-Metz I., Coulon JB., Pradel P., Viallon C., Berdagué J.L Effect of forage conservation (hay or silage) and cow breed on the coagulation properties of milks and on characteristics of ripened cheeses. J. Dairy Res., 35: Ward A.T., Wittenberg K.M., Przybylski R Bovine milk fatty acid profiles produced by feeding diets containing solin, flax and canola. J. Dairy Sci., 85: Weidong M.A., Clement B.A., Klemm W.R Volatile compounds of bovine milk as related to the stage of the estrous cycle. J. Dairy Sci., 80: White J.C.D., Davies D.T The relation between the chemical composition of milk and the stability of the caseinate complex. III. Coagulation by rennet. J. Dairy Res., 25: Wolfschoon-Pombo A.F Influence of calcium chloride addition to milk on the cheese yield. Int. Dairy J., 7: Xanthopoulos V., Picque D., Bassit N., Boquien CY., Corrieu G Methods for the determination of aroma compounds in dairy products: a comparative study. J. Dairy Res. 61: Yu S.G., Anderson P.J., Elson C.E Efficay of b-ionone in the chemioprevention of rat mammary carcinogenesis. Journal Agricolture Food Chemistry, 43: Zittle C.A Influence of phosphate and other factors on the rennin gel obtained with whole casein and with k-casein in the presence of calcium salts. J. Dairy Sci., 53:

19 Tabella 1. Effetto delle varianti genetiche della β-lattoglobulina e della k-caseina sul rapporto caseina/proteine nel latte (Coulon et al., 1998). Proteine totali(g/kg) Caseina (g/kg) Caseina / Proteine totali (%) β-lattoglobulina AA (20,7%) a 80.4 a AB (51,7%) b 81.9 b BB (27,6%) b 83.3 c κ-caseina AA (49,5%) a 81.3 a AB (41.6%) ab 81.7 a BB (8,9%) b 82.5 b a, b, c : P <0.05 Tabella 2. Effetto della disponibilità energetica (Energia) e del fenotipo per la β- lattoglobulina (β-lg) sulla produzione di proteina e sulle frazioni caseiniche nel latte di bovine al pascolo (mod. da Auldist et al., 2000). Energia Fenotipo β-lg Effetti + Ad Libitum Razionato AA BB Energia β-lg Interaz. Proteina g/kg * ns Caseina g/kg ** * ns αcn g/kg ** * ns βcn g/kg ** ns κcn g/kg ** ns γcn g/kg ** ns βlg g/kg ns + Effetto significativo sia in primavera sia in estate. αcn, βcn, κcn, γcn = frazioni della caseina

20 Tabella 3. Composizione delle razioni e parametri chimici e igienico sanitari di latte ottenuto da bovine alimentate con diete di composizione diversa (Toso et al., 2002). Insilati di Fieno Silomais graminacce Media sd Media sd Media sd Fieno %/SS Silomais Insilato di graminacee Soia, f.e Mais granella Sottoprodotti * Totale Analisi Chimica SS % Proteina grezza %/SS NDF " SCC x 10 3 /l CBT x 10 3 /l Lattosio % 4.87 a b b 0.07 Grasso % Proteine % 3.23 a a b 0.10 ph 6.65 a a b 0.01 Acidità tit. SH/50ml r min a a b 0.95 k 20 min a 30 mm a a b 1.36 Resa casearia a 24 % peso ore min max min max min max Spore clostridi UCF/ml < < < * Crusca di frumento e polpe di bietola disidratate a, b: P <0.05

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