SCIENZA E TECNICA LATTIERO-CASEARIA, 54 (3),

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1 SCIENZA E TECNICA LATTIERO-CASEARIA, 54 (3), VARIAZIONE DELLA COMPOSIZIONE E ANDAMENTO DELLA PRO- TEOLISI DEL PARMIGIANO-REGGIANO NEL CORSO DELLA MATU- RAZIONE IN RIFERIMENTO AL PROFILO (CENTRO E PERIFERIA) DELLA FORMA G Panari 1 *, P Mariani 2, A Summer 2, R Guidetti 1, M Pecorari 1 INTRODUZIONE La lunga maturazione, che deve durare almeno 12 mesi, ma che generalmente si protrae fino a 2 anni, è uno degli elementi che caratterizzano il Parmigiano-Reggiano e gli conferiscono le sue qualità di pregio. I fenomeni biochimici che avvengono durante questo lungo periodo sono stati oggetto di studi e ricerche che hanno messo in luce le modificazioni che interessano i diversi componenti (carboidrati, proteine, grasso, etc...) Con il presente lavoro l attenzione è stata focalizzata allo studio della evoluzione della maturazione nella porzione interna e in quella esterna della forma di Parmigiano-Reggiano. E noto infatti che la tecnologia di produzione e le dimensioni della forma determinano un diverso andamento dello sviluppo dei batteri lattici e della glicolisi fra il centro e la periferia. Da ciò deriva una distribuzione non uniforme delle attività enzimatiche, che si riflettono in una diversa evoluzione della proteolisi e della lipolisi, come hanno già messo in evidenza alcuni lavori [1,2]. La salatura, poi, dal momento che sono richiesti diversi mesi perché la distribuzione del sale diventi uniforme [3], costituisce un altro fattore che potrebbe influenzare l andamento dei processi di maturazione all interno della forma. Infine, la differenza di umidità tra le parti di formaggio vicine alla crosta e quelle centrali è facilmente rilevabile con l analisi sensoriale. Una più approfondita conoscenza dell evoluzione della maturazione, tenendo conto del profilo della forma di Parmigiano-Reggiano e dei gradienti esistenti, è importante per verificare dal punto di vista qualitativo e tecnologico il regolare svolgimento della maturazione. MATERIALI E METODI La ricerca è stata condotta su 52 forme di Parmigiano-Reggiano prodotte presso 28 caseifici rappresentativi dell intera zona di produzione. Le forme sono state prelevate in modo da rispecchiare le principali fasi * Corrispondenza ed estratti: labo@parmigiano-reggiano.it 1 Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano. Via Kennedy 18, Reggio Emilia. 2 Dipartimento di Produzioni Animali, Biotecnologie Veterinarie, Qualità e Sicurezza degli Alimenti; Sezione di Scienze Zootecniche e Qualità delle Produzioni Animali. Università degli Studi. Via del Taglio 8, Parma.

2 dell intero ciclo di stagionatura del formaggio, nonché i differenti periodi stagionali di produzione e, più precisamente, sono state campionate 4 forme per ciascuna delle seguenti età di stagionatura: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18 e 24 mesi. In aggiunta sono state prelevate 4 forme di ore di età, per avere i dati relativi al formaggio appena fatto (zero mesi). Per tutte le forme, al momento del prelievo si è verificata la rispondenza ai requisiti strutturali. Da ciascuna forma sono state prelevate due porzioni con la classica forma a cuneo ( punta ). Da una punta si è ottenuto un campione rappresentativo del centro, tagliando un aliquota a 10 cm dallo scalzo e a 7 cm dal piatto; la parte rimanente, dopo aver tolto lo strato corrispondente di crosta, è stata utilizzata come campione rappresentativo della periferia del formaggio. Queste modalità di campionamento sono state scelte al fine di ottenere parametri analitici di riferimento da utilizzare per la valutazione di formaggi in cui si siano manifestate fermentazioni anomale o difetti, che si presentano frequentemente localizzati in zone limitate nell ambito dell intero formaggio. Dalla seconda punta, sempre dopo aver tolto la crosta, si è preparato un campione rappresentativo dell intera forma. I tre campioni ottenuti sono stati grattugiati e conservati in congelatore a -18 C fino al momento delle analisi. Sui campioni sono state effettuate le seguenti determinazioni analitiche: - sostanza secca mediante essiccazione in stufa a 102 C [4]; - grasso secondo il metodo Gerber-Siegfeld [5]; - cloruro di sodio per titolazione con AgNO 3 [6]; - azoto totale mediante il metodo di Kjeldahl; - ph mediante misura potenziometrica direttamente per infissione dell elettrodo nella pasta; - separazione delle sostanze azotate secondo lo schema di frazionamento proposto da Gripon et al. [7] e determinazione dell azoto con il metodo di Kjeldahl. Si sono così ottenuti i valori dell azoto solubile a ph 4,4 (NS), dell azoto solubile in acido tricloroacetico 12% (NTCA) e dell azoto solubile in acido fosfotungstico (NPTA); - azoto ammoniacale (N NH 3 ), secondo Savini [5]. Dalle frazioni azotate ottenute come descritto si sono ricavati i valori relativi ai composti a più alto peso molecolare (N peptoni = NS NTCA) e ai peptidi a basso peso molecolare insolubili in acido fosfotungstico (N peptidi = NTCA NPTA N NH 3 ). RISULTATI E DISCUSSIONE 1) Composizione - Nella tabella 1 sono riportati i dati medi relativi alla composizione dei campioni rappresentativi dell intera forma, in funzione del tempo di stagionatura. I valori sono coerenti con quelli riportati in let- 200 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

3 Tabella 1 - Composizione centesimale del Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura. Valori medi dei campioni rappresentativi dell intera forma. Table 1 - Composition of Parmigiano-Reggiano cheese during ripening. Mean values of the samples representative of the whole wheel. Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

4 teratura per il Parmigiano-Reggiano [8]. La variabilità riscontrata è confrontabile con quella già verificata in altre ricerche che hanno avuto come oggetto la composizione del Parmigiano-Reggiano ed è connessa alla artigianalità della produzione e alle modalità operative adottate dai singoli caseifici nell ambito delle procedure stabilite dal Disciplinare di Produzione, soprattutto per quanto riguarda l affioramento naturale del grasso. Nella figura 1 sono rappresentate le medie dei dati relativi all umidità della porzione interna e della porzione esterna della forma in funzione del tempo di stagionatura. Durante la maturazione, mentre l umidità complessiva della forma si riduce regolarmente, permane una differenza apprezzabile tra il centro e la periferia: all interno la forma risulta sempre più umida rispetto alla porzione esterna, mediamente di circa 2 unità percentuali. Questo gradiente è già presente nelle forme di un mese, immediatamente dopo l uscita dalla salamoia, e si mantiene praticamente costante fino a 24 mesi. Gli intervalli di confidenza riportati nella figura 1 testimoniano che le medie relative al centro e quelle relative alla periferia della forma differiscono in modo statisticamente significativo (P<0,01) per Figura 1 - Evoluzione dell umidità alla periferia e al centro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura (medie ± deviazione standard). Figure 1 - Evolution of the moisture in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean ± standard deviation). 202 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

5 tutte le classi di età. La distribuzione non uniforme dell umidità spiega anche le differenze riscontrate fra i contenuti di grasso (Fig. 2a) e di proteine (Fig. 2b) riferiti al formaggio tal quale. I corrispondenti valori riferiti alla sostanza secca sono invece praticamente uguali (Figg. 2c e 2d). Il sale che penetra nella forma di Parmigiano-Reggiano durante la Figura 2 - Contenuto di grasso e di proteine alla periferia e al centro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura. I valori sono espressi sul formaggio tal quale (tq) o sulla sostanza secca (ss). Figure 2 - Fat and protein in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean values). The values are expressed as g/100 g of cheese and g/100 g of dry matter (DM). salatura diffonde gradualmente nella pasta secondo meccanismi già noti [3]. I dati ottenuti confermano che occorrono normalmente circa 10 mesi per raggiungere l uniformità, anche se il tempo necessario può essere talvolta anche superiore, come testimonia uno dei campioni con 15 mesi di stagionatura, per il quale è stata rilevata una differenza apprezzabile del contenuto di sale (0,2 g/100g) fra il centro e la periferia. Le medie dei valori di ph misurati nella porzione interna e nella por- Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

6 Figura 3 - Evoluzione del ph alla periferia e al centro della forma di Parmigiano- Reggiano nel corso della stagionatura. Figure 3 - Evolution of ph in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean values). zione esterna non mostrano differenze statisticamente significative a nessuna età (Fig. 3), anche se, osservando i valori misurati nei singoli campioni di formaggio, il centro ha generalmente un ph più elevato rispetto alla periferia. I dati ottenuti sembrano inoltre confermare che nel corso della maturazione il ph raggiunge un massimo intorno al 6 mese di maturazione [9]. Successivamente si stabilisce un equilibrio, che è il risultato degli effetti contrapposti della proteolisi, da cui si produce ammoniaca, e della lipolisi, che invece porta alla liberazione di acidi grassi. 2) Proteolisi - Nella tabella 2 sono riportate le medie dei valori delle frazioni azotate determinate sui campioni rappresentativi della forma intera e la loro ripartizione rispetto all azoto totale e all azoto solubile. L evoluzione della proteolisi è coerente con i dati riportati in letteratura [10, 11]. L azoto solubile aumenta rapidamente nel corso del primo anno di stagionatura, mentre nel secondo anno la velocità di accumulo è sensibilmente inferiore. La ricerca conferma, inoltre, che all inizio della maturazione le frazioni a più alto peso molecolare, insolubili in TCA 12% (N pep- 204 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

7 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3), Tabella 2 - Ripartizione delle frazioni azotate del Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura. Medie dei valori determinati sui campioni rappresentativi dell intera forma. Table 2 - Nitrogen fractions of Parmigiano-Reggiano cheese during ripening. Mean values of the samples representative of the whole wheel. (Pepton Nitrogen = NS - NTCA; Peptide Nitrogen = NTCA - NPTA - N NH3).

8 toni) rappresentano una quota importante dell azoto solubile e che la loro incidenza diminuisce nei primi mesi fino a stabilizzarsi su valori pari a circa il 10% dell azoto solubile. A partire da 6-8 mesi di stagionatura gli amminoacidi e i piccoli petidi (NPTA) rappresentano la quota preponderante (2/3 circa) e la ripartizione delle diverse frazioni dell azoto solubile resta praticamente costante fino al termine della stagionatura. Fa eccezione l ammoniaca, la cui percentuale, riferita all azoto solubile, tende ad aumentare, anche se resta sempre a livelli moderati. L evoluzione della proteolisi nelle diverse porzioni della forma di Parmigiano-Reggiano è mostrata nella figura 4, che riporta le medie dei coefficienti di maturazione (NS/NT), valutati al centro e alla periferia. Le due curve appaiono quasi sovrapposte e questo si osserva anche nei tracciati relativi alle altre frazioni azotate solubili, espresse rispetto all azoto totale. Per una valutazione più puntuale degli andamenti è opportuno esami- Figura 4 - Evoluzione del coefficiente di maturazione (NS/NT) alla periferia e al centro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura. Figure 4 - Evolution of Soluble Nitrogen, expressed with regard to Total Nitrogen, in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean values). 206 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

9 nare, nel loro insieme, i dati ottenuti dalle analisi dei singoli campioni, che sono riportati nella tabella 3. Si può osservare che: - le differenze tra il centro e la periferia del Parmigiano-Reggiano non vanno sempre nella stessa direzione: in alcuni casi la proteolisi è superiore al centro, in altri casi, invece, è superiore alla periferia; - le differenze sono generalmente molto modeste, se confrontate con le variazioni che si hanno nel corso della stagionatura e con la variabilità che esiste tra i campioni che hanno la stessa età; - nelle fasi iniziali della stagionatura prevalgono i casi in cui la proteolisi è maggiore alla periferia, mentre dopo il 5-6 mese sono più numerosi i casi in cui la proteolisi è maggiore al centro della forma. Nella tabella 3 sono riportati anche i valori della frazione solubile a basso peso molecolare e si può rilevare che all inizio della maturazione, fino al 5 mese, NPTA è sempre superiore alla periferia rispetto al centro. In questa fase la proteolisi sembra riflettere le modalità di sviluppo dei batteri lattici termofili, apportati con il siero-innesto, nelle ore immediatamente successive alla caseificazione: alla periferia l acidificazione è più rapida e il numero di batteri lattici raggiunge valori superiori rispetto a quello che avviene al centro (12). Questo si riflette sulla quantità di enzimi proteolitici rilasciati nella pasta del formaggio dopo la lisi dei batteri lattici e spiega un più rapido accumulo di amminoacidi e piccoli peptidi alla periferia. A partire dal 6 mese il quadro si presenta più differenziato; ciò fa supporre che intervengono anche altri fattori, quali la diffusione del sale, che è presente in quantità superiore alla periferia e che influenza l attività degli enzimi proteolitici, e lo sviluppo della flora lattica mesofila, che aumenta fino al 5 mese [13] e che apporta il suo contributo di enzimi. Il risultato è che le differenze tra centro e periferia tendono a diminuire e in vari casi si osserva una inversione del segno. Queste considerazioni spiegano anche l andamento opposto dei prodotti insolubili in TCA 12% (N peptoni). Questi composti all inizio della maturazione sono presenti in quantità superiore al centro, dove, presumibilmente, la quantità delle peptidasi prodotte dai batteri lattici è inferiore, mentre successivamente la ripartizione tra il centro e la periferia appare più casuale. Applicando il test di Student, per dati appaiati, risulta che il più alto livello di NPTA alla periferia e di N-peptoni al centro è statisticamente significativo dal 1 al 5 mese di stagionatura (P<0,05). Per quanto riguarda invece la distribuzione dell N NH 3, della frazione N peptidi e dell indice di deamminazione (NH 3 /NPTA) nelle diverse porzioni della forma di Parmigiano-Reggiano gli andamenti appaiono più casuali nel corso dell intera stagionatura e riflettono probabilmente la complessità dei sistemi enzimatici (peptidasi e deaminasi) di cui sono dotati i batteri lattici e la loro variabilità. Questa situazione è sintetizzata nella figura 5 dove viene riportata l e- Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

10 Tabella 3 - Valori del coefficiente di maturazione e dell azoto solubile in PTA riferito all azoto totale nei singoli campioni di Parmigiano-Reggiano. Table 3 - Soluble Nitrogen (NS) and PTA soluble Nitrogen (NPTA), espressed with respect to total Nitrogen, in the individual samples of Parmigiano-Reggiano. 208 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

11 voluzione delle frazioni azotate riferite all azoto solubile. Al centro della forma la frazione N peptoni (Fig. 5a) ha una incidenza maggiore nei primi mesi di stagionatura; successivamente, a partire dall 8 mese, tra centro e periferia della forma non si osservano differenze apprezzabili circa la distribuzione delle diverse componenti dell azoto solubile. Figura 5 - Distribuzione delle frazioni azotate riferite all azoto solubile (NS=100) alla periferia e al centro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura. Figure 5 - Nitrogen fractions, expressed with respect to Soluble Nitrogen (NS=100) in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean values). CONCLUSIONI I risultati della ricerca contribuiscono a migliorare le conoscenze sull andamento della maturazione del Parmigiano-Reggiano. I dati ottenuti mettono in luce la complessità dei processi che avvengono nel corso della stagionatura e chiamano in causa una molteplicità di fattori, su alcuni dei quali sono nesessarie ulteriori indagini. La ricerca conferma l esistenza, all interno delle forme di formaggio, di Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

12 gradienti compositivi che si mantengono nel corso dell intera stagionatura, come nel caso dell umidità, mentre per quanto riguarda la proteolisi gli andamenti che si desumono dalla valutazione con metodi chimici delle frazioni azotate nelle diverse porzioni della forma si discostano in misura modesta e appaiono meno univoci. La ricerca, come è stato detto, nasceva anche dall intento di ottenere parametri idonei alla valutazione qualitativa e tecnologica della corretta maturazione del Parmigiano-Reggiano. Si sta verificando la possibilità di applicare i valori di normalità, definiti sulla scorta dei risultati ottenuti, per lo studio della regolarità dei processi di maturazione del formaggio e nel rilevamento delle cause delle alterazioni che possono, talvolta, comprometterne la riuscita e si può già dire che essi forniscono elementi utili per capire ed affrontare alcune problematiche che si presentano nella realtà pratica del caseificio. RIASSUNTO - Con il presente lavoro si è voluto studiare l evoluzione della maturazione del Parmigiano-Reggiano, tenendo conto dei gradienti chimico-fisici e compositivi che si stabiliscono nella forma per il suo peso e le sue dimensioni. A tal fine i campioni provenienti da 52 forme di formaggio sono stati sezionati in modo da ottenere una porzione rappresentativa della zona centrale e una porzione rappresentativa della zona periferica della forma. Le analisi hanno messo in luce che nel corso dell intera maturazione permane un gradiente di umidità tra il centro e la periferia della forma di Parmigiano-Reggiano, pari a circa 2 unità percentuali. I valori del grasso e della proteina, riferite a sostanza secca, risultano invece uniformi. Per quanto riguarda la proteolisi le differenze tra il centro e la periferia della forma sono molto modeste e non vanno sempre nella stessa direzione. In particolare si è rilevato che nei primi mesi di stagionatura nella porzione centrale i composti azotati a basso peso molecolare (azoto solubile in acido fosfotungstico) sono presenti in quantità minore e quelli a più alto peso molecolare (azoto insolubile in acido tricloracetico 12%) sono presenti in misura superiore rispetto alla periferia della forma. A partire dal 6 mese di stagionatura le differenze diminuiscono e, in molti casi, si è osservato un inversione del segno. La distribuzione delle altre frazioni (peptidi e ammoniaca) è risultata casuale nell arco dell intera maturazione. Parole chiave: Parmigiano-Reggiano, maturazione, composizione, proteolisi ABSTRACT - Change of the composition and evolution of the proteolysis of Parmigiano-Reggiano cheese during ripening as regards the shape (outer and inner part) of the wheel. - The evolution of the ripening of Parmigiano- Reggiano was studied by analysing the outer part and the inner part 210 Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

13 taken from 52 wheels. During all the ripening, lasting up to 24 months, a significative difference was detected between the centre and the periphery of the cheese. Instead fat and protein, expressed on dry matter, showed an uniform distribution in the mass. With regard to proteolysis, the differences between the inner and the outer part of the cheese resulted very low and showed opposite signs. In particular during the first months of maturing, in the inner part nitrogen compounds with low molecular weight (nitrogen soluble in phosphotungstic acid) were in greater amount, while the compounds with high molecular weight (nitrogen insoluble in trichloroacetic acid 12%) were in lower amount compared to the outer part. Then, beginning about from the sixth month of ripening, the differences decreased and, in some cases, the sign was inverted. The distribution of the other nitrogen fraction (peptides and ammonia) appeared casual during the whole ripening. Keywords: Parmigiano-Reggiano cheese, ripening, composition, proteolysis Ringraziamenti: Relazione al convegno AITeL (Parma, ) raccolta negli Atti editi a cura del Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano. La ricerca è stata condotta con la collaborazione del CRPA - Reggio Emilia e con il supporto finanziario della Regione Emilia-Romagna. BIBLIOGRAFIA 1) Pellegrino L, Battelli G, Resmini P (1997). Andamento centripeto della maturazione nei formaggi Grana Padano e Parmigiano-Reggiano. Sci. Tecn. Latt.-Cas. 48, ) Pecorari M, Sandri S, Fossa E, Summer A, Mariani P (1995). Composizione e proteolisi del Parmigiano-Reggiano: rilievi in differenti zone del formaggio stagionato 24 mesi. L industria del latte, 31(2-3), ) Resmini P, Volonterio G, Annibaldi S, Ferri G (1997). Studio sulla diffusione del sale nel formaggio Parmigiano-Reggiano mediante l uso di Na 36 Cl. Sci. Tecn. Latt.-Cas. 48, ) Norma internazionale FIL-IDF 4/A:1982 Fromages e fromages fondus - Détermination de l extrait sec totale. 5) Savini E (1946). Analisi del latte e dei latticini. Ed. Hoepli, Milano. 6) Norma internazionale FIL-IDF 88/A:1988 Fromages e fromages fondus - Détermination de la teneur en chlorures (méthode par titrage potentiometrique). 7) Gripon JC, Desmazeaud MJ., Le Bars D, Bergère JL (1975). Étude du rôle des micro-organismes et des enzymes au cours de la maturation des fromages. II. Influence de la présure commerciale. Le Lait, 55, ) Panari G, Pecorari M, Fossa E, Menozzi P (1988). Il Parmigiano- Panari et al. (2003) Sci. Tecn. Latt.-Cas., 54 (3),

14 Reggiano: la macro-composizione in relazione alla tecnologia e ai fattori di produzione. Atti della Giornata di Studio Ricerca triennale sulla composizione e su alcune peculiari caratteristiche del Parmigiano-Reggiano, pp Ed. Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano, Reggio Emilia. 9) Zapparoli GA, Duroni F (1997). Quadro analitico di acidi grassi volatili, ph e umidità in formaggio Grana scelto da 1 a 20 mesi di stagionatura. Sci. Tecn. Latt.-Cas. 48, ) Panari G, Mongardi M, Nanni M, (1988). Determinazione con metodi chimici delle frazioni azotate del formaggio Parmigiano-Reggiano. Atti della Giornata di Studio Ricerca triennale sulla composizione e su alcune peculiari caratteristiche del Parmigiano-Reggiano, pp Ed. Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano, Reggio Emilia. 11) Pecorari M, Fossa E, Sandri S, Mariani P (1997). Andamento della proteolisi nel corso della maturazione del Parmigiano-Reggiano. Sci. Tecn. Latt.-Cas. 48, ) Mora R, Nanni M, Panari G (1984). Variazioni chimiche, fisiche e microbiologiche nel formaggio Parmigiano-Reggiano durante le prime 48 ore. Sci. Tecn. Latt.-Cas. 35, ) Coppola R, Nanni M, Iorizzo M, Sorrentino A, Sorrentino E, Chiavari C, Grazia L (2000). Microbiological characteristics of Parmigiano- Reggiano Cheese during the cheesemaking and the first months of the ripening. Le Lait, 80, Lavoro ricevuto il ed accettato il