Tutto sul formaggio. Processo di produzione del formaggio

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1 Tutto sul formaggio Processo di produzione del formaggio Per formaggio si intende il prodotto ottenuto da latte intero, parzialmente scremato, scremato oppure dalla crema, crema di siero o di latticello, soli o in combinazione tra loro, in seguito a coagulazione acida o presamica, anche facendo uso di fermenti o cloruro di sodio. Gli unici ingredienti ammessi per la produzione del formaggio sono il latte, il caglio, (i fermenti) e il sale. Con questi ingredienti sono prodotti moltissime varietà di formaggi con caratteristiche sensoriali, aspetto esteriore e consistenza della pasta diversi l uno dall altro. La composizione chimica del formaggio rispecchia quella del latte di partenza, in particolare riguardo al contenuto di grassi e proteine, ma allo stesso modo dipende da numerosi altri fattori tra cui: qualità della flora microbica, procedimenti di lavorazione, grado di stagionatura.

2 Più in dettaglio il formaggio è il prodotto derivante da due trasformazioni operate sul latte: una enzimatica (da parte del caglio) e una fermentante da parte dei microrganismi lattici Anche se la varietà di formaggi sono numerosissime, il principio di caseificazione e comune alle diverse tipologie e comprende diverse fasi: preparazione del latte coagulazione rottura della cagliata cottura estrazione della cagliata messa in forma salagione maturazione Preparazione del latte Il formaggio si può ottenere da latti di specie diverse (pecora, capra, vacca, bufala) e il tipo di latte influenza la composizione chimica e i caratteri organolettici. Prima di iniziare la caseificazione può essere necessaria la correzione della quantità di grassi contenuti nel latte. In alcuni casi il latte viene pastorizzato. La pastorizzazione del latte si rende necessaria soprattutto per i formaggi freschi, mentre per quelli a lunga stagionatura possono essere sufficienti mungitura, raccolta e trasporto rigorosamente igienici, in quanto eventuali germi patogeni non sopravvivono alle condizioni chimico-fisiche della maturazione (ph acido, NaCl, presenza di antibiotici naturali e metabolici inibenti) Insemenzamento Nella quasi totalità dei formaggi vengono aggiunte al latte colture microbiche specifiche che modificano la composizione del latte fornendo enzimi in grado di caratterizzare la maturazione del formaggio.

3 Gli insemenzamenti, anche detti innesti, possono essere naturali se i microrganismi sono quelli naturalmente presenti nel latte, o selezionati, se preparati in laboratorio. Questi ultimi si suddividono in lattoinnesti e sieroinnesti. Nei primi le colture sono fatte crescere nel latte, vengono utilizzati per produrre formaggi molli come crescenza, stracchino, gorgonzola. Nei secondi i microrganismi vengono coltivati nel siero del latte, vengono utilizzati per produrre formaggi a pasta cotta come il Parmigiano Reggiano e il Grana Padano. Gli innesti fungini sono particolari tipi di innesti composti da muffe del tipo Penicillum roqueforti o camemberti o Aspergillus, che vengono aggiunti in seguito alla formazione della cagliata sottoforma di spore che germineranno durante la maturazione. Tramite questi innesti si producono i formaggi blu, come il Gorgonzola, il Roquefort, lo Stilton. Coagulazione Il formaggio è prodotto facendo coagulare le proteine e i grassi del latte, ovvero facendoli passare dallo stato liquido di sospensione colloidale a uno stato semisolido, di gel, detto cagliata. La cagliata è una massa gelatinosa di paracaseinato bicalcico che forma un reticolo tridimensionale, nelle cui maglie sono intrappolati i globuli di grasso e il siero, e che tende a contrarsi trattenendo i primi ed espellendo il secondo. Questo processo può avvenire grazie agli enzimi del caglio (soprattutto la chimosina), e si parla di coagulazione presamica; oppure tramite l aumento dell acidità del latte fino a un livello tale da causare la precipitazione della caseina e la formazione della cagliata, e allora si parla di coagulazione acida.

4 Nel primo caso si ottiene una cagliata piuttosto tenace ed elastica, che ben si presta ad essere spurgata dal siero e quindi a produrre formaggi a pasta semidura e dura, che possono essere stagionati anche a lungo. Nel secondo caso la cagliata è poco compatta, impalpabile, con una consistenza simile allo yogurt. Rottura della cagliata Per facilitare lo spurgo del siero (che deve essere completamente allontanato) la massa gelatinosa viene rotta in frammenti più o meno piccoli, con notevole aumento della superficie attraverso cui il siero fuoriesce. Cottura A seconda del tipo di formaggio, la cagliata viene riscaldata a temperature variabili da 38 a 60 gradi centigradi (formaggi cotti e semicotti), per tempi variabili da 15 a 90 minuti. I formaggi crudi non subiscono alcun riscaldamento. Estrazione e messa in forma La cagliata viene estratta dal siero e riposta in stampi o fascere di forma e dimensioni tipiche del formaggio da produrre. Prosegue lo spurgo dal siero, che può essere facilitato dalla pressatura che conferisce inoltre al formaggio la compattezza e la forma propria. Salagione Può essere a secco (si sparge più volte il sale grosso sulla superficie esterna delle forme) o per immersione (immergendo le forme in salamoia) La salatura preserva la superficie esterna del formaggio dallo sviluppo di muffe, ne accentua il sapore e contribuisce alla formazione della crosta. Maturazione E lo stadio durante il quale ogni formaggio assume specifiche caratteristiche organolettiche (aspetto, colore, consistenza, sapore ed aroma)

5 Nel corso della maturazione si completano la trasformazione dei glucidi (lattosio), delle proteine e dei lipidi, per azione di enzimi (microbici e del latte). Queste modificazioni sono condizionate dalla quantità di acqua e sale, dal grado di acidità della pasta casearia, dalla temperatura e dall umidità dell ambiente, dalla forma e dalle dimensioni del formaggio. Nei formaggi freschi e molli la maturazione dura qualche giorno, per i formaggi a pasta dura e a lunga stagionatura le forme vengono lasciate riposare per un tempo variabile. Questa operazione può durare da qualche giorno a più di due anni, e avviene in celle di stagionatura (casere) a temperatura e umidità costante. Una volta veniva effettuata in grotte dove spesso il formaggio sviluppava una microflora caratteristica che conferiva particolari sapori e aromi. La maturazione avviene a temperature di 5-10 gradi per i formaggi a pasta molle, e gradi per quelli a pasta cotta. Durante la maturazione avviene la degradazione dei macronutrienti da parte di enzimi del latte e dei batteri naturalmente presenti, o aggiunti volontariamente. le principali trasformazioni che avvengono durante la maturazione sono: Riduzione del contenuto di acqua: Una volta conclusa la fase di spurgo, il contenuto idrico diminuisce lentamente per evaporazione e per osmosi. A seconda del tipo di formaggio, la perdita di acqua va dal 25 al 60% della quota iniziale, ed è maggiore per quelli a lunga stagionatura e a pasta dura. La formazione della crosta è molto importante grazie alla sua

6 azione protettiva dalle contaminazioni esterne e da una eccessiva disidratazione. Spesso la crosta è rivestita di olio di lino, cera, paraffina o plastica. Sulla crosta di alcuni formaggi come il brie e il camembert vengono fatte sviluppare muffe, in altri come il taleggio queste si sviluppano naturalmente: in entrambi i casi esse contribuiscono a caratterizzare le qualità organolettiche del prodotto. Trasformazioni dei glucidi Il lattosio presente nella cagliata viene trasformato dai batteri lattici in acido lattico, alcool etilico e anidride carbonica. Quest ultima è responsabile dell occhiatura di alcuni formaggi come l emmenthaler. L acido lattico viene poi trasformato in composti aromatici o viene trasformato in un sale, il lattato, responsabile delle piccole macchie bianche del formaggio grana. Trasformazione delle proteine La trasformazione della caseina produce le variazioni più evidenti a carico della pasta, che diventa più o meno morbida e colorata, e del sapore. L acido lattico prima e gli enzimi proteolitici poi causano la scissione di parte della caseina in amminoacidi e peptidi, che conferiscono aromi e sapori particolari. Queste scissioni rammoliscono la pasta: dunque sono molto più spinte nei formaggi molli (come la crescenza e il gorgonzola) rispetto a quelli duri. Trasformazione dei lipidi I lipidi vengono attaccati dagli enzimi dei microorganismi, che sono debolmente attivi ma producono forti modificazioni delle caratteristiche del formaggio poiché liberano sostanze fortemente aromatiche come gli acidi grassi a catena mediocorta tipici del latte.

7 I formaggi di pecora e capra hanno un sapore più piccante e aromatico grazie al contenuto maggiore di acidi grassi a catena medio-corta (capronico, caprilico e caprinico): questa differenza si evidenzia solo quando questi acidi grassi vengono scissi dai trigliceridi con la maturazione. I formaggi molli sono quelli più interessati dalla trasformazione dei lipidi, in particolare dalle muffe aggiunte nei formaggi erborinati (gorgonzola, roquefort, ecc.), che producono l irrancidimento chetonico e alcuni composti come i metilchetoni, che conferiscono il particolare sapore piccante a questi formaggi. CLASSIFICAZIONE FORMAGGI Esistono diversi modi per classificare i formaggi. Si può tenere conto del trattamento termico a cui è soggetta la cagliata dopo la rottura, del contenuto in grasso, della consistenza della pasta, del tipo di latte utilizzato e del tempo di stagionatura. Questo porta a classificare uno stesso formaggio in più categorie. La classificazione dei formaggi può essere effettuata in base ad una serie di parametri fisici e tecnologici: Tipo di latte Formaggio di latte vaccino; Formaggio di latte pecorino; Formaggio di latte bufalino; Formaggio di latte caprino; Formaggio di latte misto. Tecnologia di lavorazione Se la temperatura di cottura è superiore a quella di formazione della cagliata si parla di formaggi cotti, quelli a pasta cruda non subiscono nessun trattamento termico. Pasta cruda: se la cagliata non subisce temperature superiori

8 a 38 C, (crescenza, gorgonzola, taleggio); Pasta semicruda: massimo 48 gradi (fontina, asiago, provolone); Pasta cotta: il riscaldamento della cagliata supera i 48 C; (Grana, Parmigiano, Emmenthal); Pasta filata: la cagliata viene messa viene sottoposta ad una filatura in acqua calda a gradi (mozzarella, provolone). Contenuto in grassi (sul secco) Grassi: grasso sul secco superiore al 42%; Semigrassi: grasso sul secco dal 20 al 42%; Magri: grasso sul secco inferiore al 20%. Consistenza della pasta I formaggi freschi a pasta molle Il loro contenuto in acqua è compreso tra 45 e 70%. I formaggi a pasta semidura il contenuto in acqua è compreso tra il 40 e il 45%. I formaggi a pasta dura e lunga stagionatura Il contenuto in acqua è inferiore al 40%. Periodo di stagionatura Formaggi freschi: quando non subiscono stagionatura, e sono consumati entro pochi giorni dalla produzione (mozzarella, Bel paese, formaggi bianchi); Formaggi stagionati a maturazione breve: quando la stagionatura non supera i giorni (crescenza, taleggio); Formaggi stagionati a maturazione media: quando la stagionatura non supera i 6 mesi (Fontina, Gorgonzola, formaggi pressati); Formaggi stagionati a maturazione lenta: quando la stagionatura dura più di 6 mesi (Parmigiano, Emmenthaler); Formaggi erborinati: Formaggi nei quali una muffa alimentare produce le caratteristiche venature e chiazze verdi, durante la maturazione in ambienti freschi e umidi;

9 Formaggi a Pasta filata: sono caratterizzati da una filatura della cagliata in acqua bollente. Microbiologia della fermentazione del latte Il latte destinato alla caseificazione deve rispondere a ben determinati requisiti microbiologici. Il Regolamento (CE) n. 853/2004 riporta i criteri per il latte crudo di vacca destinato alla produzione di prodotti lattierocaseari: 1. Gli operatori del settore alimentare che fabbricano prodotti lattiero-caseari devono porre in atto procedure intese a garantire che, immediatamente prima della trasformazione: a) il latte crudo di vacca utilizzato per fabbricare i prodotti lattiero-caseari abbia un tenore di germi a 30 C inferiore a per ml; b) il latte di vacca trasformato utilizzato per fabbricare i prodotti lattiero-caseari abbia un tenore di germi a 30 C inferiore a per ml. 2. 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. Il latte deve essere inoltre privo di antibiotici e deve avere caratteristiche sensoriali normali. La fermentazione del latte è il risultato dell azione di enzimi apportati con il caglio o naturalmente presenti nel latte e dell attività metabolica esercitata dai microrganismi. I microrganismi possono essere naturali contaminanti del latte ovvero aggiunti deliberatamente sotto forma di colture starter. La fermentazione del latte è una fase del processo produttivo che, secondo le varie tipologie di formaggi, può durare da 1 a 5 ore. Essa inizia con la coagulazione del latte, che comporta

10 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. Di seguito riportiamo alcune considerazioni sulle caratteristiche della coagulazione acida e di quella presamica. La coagulazione acida è ottenuta per aggiunta di acidi o per fermentazione microbica. L abbassamento del ph determina il rilascio da parte delle caseine di P e Ca, con conseguente demineralizzazione e disgregazione delle micelle. Intanto, il raggiungimento del punto isoelettrico determina perdita di cariche elettriche residue e conseguente disidratazione. Il risultato è la instabilità delle micelle caseiniche e quindi la loro precipitazione. Il caglio o presame usato nella coagulazione presamica del latte, è una 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: indica che 1 ml di caglio è in grado di coagulare ml (10 L) di latte a 35 C in 40 minuti. In genere si usa caglio liquido di vitello con titolo 1:10000 in quantità di ml/100 l di

11 latte per avere coagulazione in min. I meccanismi della coagulazione presamica si possono così riassumere: la chimosina degrada specificamente la K-caseina idrolizzando il legame Fenilalanina-Metionina in posizione , 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. Nel corso della maturazione della cagliata (fermentazione), prima che essa sia formata, i batteri lattici, naturalmente presenti o aggiunti come colture starter (a livelli di 106 UFC/ml) fermentano il lattosio con produzione di acido lattico e, intrappolati nella fase solida, si moltiplicano fino a raggiungere livelli di 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 (produzione di batteriocine attive contro patogeni e alterativi). Microbiologia della maturazione dei formaggi 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. Al processo di maturazione dei formaggi partecipano enzimi naturali del latte ed enzimi di origine microbica. Gli enzimi naturali del latte, quali Plasmina (che agisce sulla β- caseina con produzione di γ-caseina; ph ottimale 8-8,5) e la

12 Proteasi acida (agisce sull αs1-caseina; ph ottimale 4) si trovano nel formaggio a ph sfavorevoli, mentre gli enzimi del caglio (ph ottimale 4-8) sono distrutti nella fase di cottura e inibiti dal sale. Un ruolo fondamentale nella maturazione dei formaggi è svolto dagli enzimi microbici, che sono prodotti non solo dai microrganismi usati come starter o presenti naturalmente nel latte di partenza, ma anche da microrganismi che contaminano il prodotto nel corso della caseificazione (sale, ambiente, attrezzature e utensili ecc.). In maniera schematica si può dire che 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. I microrganismi coinvolti nel processo di maturazione 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. Tra i 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).

13 Anche alcuni lieviti ( Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces marxianus, Yarrowia lipolytica) svolgono un ruolo importante nella maturazione dei formaggi, soprattutto nella metabolizzazione del lattato e, in alcuni casi, per la loro attività lipolitica, contribuendo a determinare le caratteristiche tipiche dei formaggi. Nella maggior parte dei formaggi lo sviluppo di muffe non è gradito ed è considerato segno di alterazione. Per contro, in alcuni formaggi, detti a crosta fiorita (ammuffimento superficiale della crosta) ed erborinati (sviluppo del micelio fungino all interno della pasta), le muffe sono inoculate come colture selezionate. Esempi tipici di formaggi a crosta fiorita sono il Camembert e il Brie, in cui la muffa maggiormente utilizzata è costituita da ceppi non micotossinogeni di Penicillium candidum, che si sviluppa sulla superficie dei formaggi con un denso micelio bianco. Tra i formaggi erborinati, un tipico esempio è rappresentato dal Gorgonzola (ma anche il Roquefort, lo Stilton ecc.) in cui sono inoculati i conidi di Penicillium roqueforti come muffa tipica che si sviluppa all interno del formaggio con un micelio di colore verde-azzurro. Il ruolo delle muffe è quello di svolgere principalmente le seguenti azioni: utilizzazione del lattato, con conseguente disacidificazione e addolcimento del prodotto; attività lipolitica e proteolitica i cui prodotti di degradazione conferiscono al prodotto le caratteristiche sensoriali ed organolettiche tipiche. Microflore di alcuni formaggi FORMAGGIO DOMINANTE MICROFLORA SECONDARIA Mozzarella Batteri lattici mesofili e termofili Enterococchi, coliformi, leuconostoc, lieviti Parmigiano Lattobacilli termofili Enterococchi, propionibatteri

14 Taleggio PASTA: S. thermophilus, L. bulgaricuscrosta: Geotrichum, Mucor racemosus, Micrococchi Lattococchi, enterococchi,micrococchi, leuconostoc Camembert Cheddar PASTA: LattococchiCROSTA: Penicillium Streptococchi e lattobacilli omoed eterofermentanti, micrococchi Enterococchi, micrococchi, coliformi Gorgonzola PASTA: LAB termofili e PenicilliumCROSTA: Microstafilococchi, Candida Alterazioni biologiche dei formaggi Enterococchi 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 CO 2 e H 2. Cause: latte molto contaminato da clostridi e propionici; errate condizioni di stagionatura (temperature troppo elevate); errori tecnologici (insufficiente acidificazione o salatura). 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.

15 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. Il Regolamento (CE) n. 2073/2005 del sui criteri microbiologici applicabili ai prodotti alimentari, stabilisce i seguenti criteri per il formaggio: a) Criteri di sicurezza alimentare: definiscono l accettabilità di un prodotto alimentare messo in commercio; b) Criteri di igiene del processo: definiscono il funzionamento accettabile del processo di produzione; sono limiti consigliati per valutare se sono necessarie misure correttive per l igiene del processo. Dr.ssa Eloise Peirce ORSA