Microbiologia dei formaggi: Mozzarella di Bufala

UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTÀ DI AGRARIA Prof.ssa Olimpia Pepe DIPARTIMENTO DI SCIENZA DEGLI ALIMENTI Sezione di Microbiologia agraria, alimentare ed ambientale e di igiene Microbiologia dei formaggi: Mozzarella di Bufala

Ai sensi del R.D. 15 ottobre 1925 n. 2033: "Il formaggio è il prodotto che si ottiene dalla coagulazione acida o presamica del latte intero o parzialmente scremato o dalla crema, anche facendo uso di fermenti o di sale da cucina".

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 Caciotta d'urbino Castelmagno Fiore Sardo Fontina Formai de Mut 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 http://europa.eu.int/comm/agriculture/qual/it/pgi_01it.htm

Tecnologia di produzione della mozzarella di bufala

Il latte SPECIE Acqua Glucidi Lipidi Proteine Sali Residuo secco Donna 88,3 6,5 3,5 1,5 0,2 11,7 Vacca 87,5 4,8 3,5 3,4 0,8 12,5 Bufala 82,2 4,7 7,5 4,8 0,8 17,8 Capra 87,8 4,5 3,5 3,3 0,9 12,2 Pecora 81,0 4,5 7,4 6,0 1,1 19,0

FASI DI PRODUZIONE DEL FORMAGGIO RICEVIMENTO E STOCCAGGIO LATTE PULIZIA STANDARDIZZAZIONE FORMATURA AGGIUNTA STARTER AGGIUNTA SIEROINNESTO AGGIUNTA CAGLIO PASTORIZZAZIONE TRAVASO IN CALDAIA RISCALDAMENTO COAGULAZIONE FILATURA MATURAZIONE SALATURA STAGIONATURA ROTTURA CAGLIATA COTTURA SOSTA CAGLIATA SPURGO SIERO FASI OPZIONALI

Refrigerazione e stoccaggio

Filtrazione e Travaso in caldaia

Riscaldamento del latte a 35-36 C Aggiunta del siero-innesto Aggiunta del caglio Aggiunta di starter selezionato COAGULAZIONE SIERO-INNESTO Siero risultante da lavorazioni precedenti e lasciato acidificare a temperatura ambiente. Viene aggiunto in quantità variabili (max 2,5-10%) fino a correggere l acidità del latte CAGLIO Soluzione enzimatica (95% chimosina e 5% pepsina) prodotta dall abomaso di ruminanti lattanti. La sua attività ottimale si ha a valori di ph intorno a 5 e a temperature tra 32 e 40 C Si usa in genere caglio liquido di vitello in quantità di 18-20 ml/100 l di latte per avere coagulazione in 15-20 min.

La microflora del siero-innesto Contiene un grande numero di microrganismi, speciograficamente differenti, responsabili di una notevole varietà di trasformazioni biochimiche. I batteri lattici predominano (10-100 milioni per ml) e sono rappresentati sia da specie mesofile come Lactococcus lactis sia da specie termofile come Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus. Sono inoltre presenti: enterococchi (1-10 milioni/ml) lieviti (100.000/ml) Coliformi (100.000-1.000.000/ml)

LA DESTABILIZZAZIONE (PRECIPITAZIONE) DELLE CASEINE AVVIENE: o modificando il ph (acidificazione) o aggiungendo enzimi proteolitici (caglio contenente chimosina) che agiscono sulla k-caseina provocando la flocculazione delle caseine. o innalzando la temperatura del latte Caseina sol. ph <, riscaldamento ph >, raffreddamento Caseina gel. L azione del caglio e dell acido lattico prodotto dai LAB provoca la formazione di una rete proteica che ingloba il siero e gli altri costituenti (grasso) Struttura della caseina del latte sotto forma di micelle

COAGULAZIONE ACIDA La coagulazione acida è ottenuta per fermentazione microbica o per aggiunta di acidi. L abbassamento del ph determina demineralizzazione (rilascio di P e Ca) e disgregazione delle micelle. Le micelle caseiniche a ph 4,6 presentano lo stesso numero di cariche negative e positive (ph isoelettrico). Il risultato è l instabilità delle micelle caseiniche e quindi la loro precipitazione in quanto si formano legami ionici fra le micelle positive e negative. Cagliata ü demineralizzata: allontanamento nel siero dei sali minerali. ü fragile e friabile: poco elastica e scarsa coesione tra micelle; ü permeabile: lascia facilmente passare il siero.

COAGULAZIONE PRESAMICA CAGLIO O PRESAME (liquido, polvere, pasta) ü Soluzione enzimatica (95% chimosina e 5% pepsina) prodotta dall abomaso di ruminanti lattanti. ü Presenta azione proteolitica generale e specifica sulla K-caseina ü La sua attività ottimale si ha a valori di ph intorno a 5 e a temperature tra 32 e 40 C

MECCANISMI DELLA COAGULAZIONE PRESAMICA ü la chimosina degrada specificamente la K-caseina in caseino-glicopeptide (CMP, che rimane nel siero) e para-k-caseina che rimane legata alla micella (scissione del legame peptidico tra metionina e fenilalanina che si trova nella K-caseina e che trattiene un frammento glucidico idrofilo). H 2 O β α K + chimosina para k + CMP ü aggregazione delle micelle modificate mediante legami minerali (Ca e P) con formazione paracaseinato di calcio che forma un reticolo tridimensionale nelle cui maglie sono intrappolati globuli di grasso e siero para k - PO 4 - Ca - PO 4 - para k Il distacco del caseino-glicopeptide (CMP) determina la perdita dello stato di idratazione delle micelle e la loro flocculazione

ORIGINE DEL CAGLIO Il caglio può avere origini animale o vegetale, mentre gli altri coagulanti non possono essere considerati "caglio" ma solo coagulanti: * ANIMALE: estratto dallo stomaco (abomaso) di vitelli o ovi-caprini lattanti, migliore dal punto di vista qualitativo (è l'unico permesso per la produzione di tutti i formaggi DOP come Parmigiano Reggiano, Grana Padano, Caciocavallo Silano, Pecorino Romano); * MICROBIOLOGICO: estratto da una muffa (Mucor miehei), è un coagulante economico e di qualità inferiore a causa della sua attività proteolitica meno specifica; * COAGULANTE RICOMBINANTE: ottenuto da OGM (Aspergillus niger var. awamori, Kluyveromyces lactis o Escherichia coli), buona qualità e costi contenuti, solo chimosina. * VEGETALE: ottenuto dai vegetali come il lattice dell albero di fico (pampanella del Salento) o un estratto vegetale ottenuto dai fiori della Cynara cardunculus o cardo selvatico (formaggi della linea Kinara o il Grana Verdiano ) Francesco Villani - Microbiologia degli alimenti fermentati

ORIGINE DEL CAGLIO Il caglio può avere origini animale o vegetale, mentre gli altri coagulanti non possono essere considerati "caglio" ma solo coagulanti: * ANIMALE: estratto dallo stomaco (abomaso) di vitelli o ovi-caprini lattanti, migliore dal punto di vista qualitativo (è l'unico permesso per la produzione di tutti i formaggi DOP come Parmigiano Reggiano, Grana Padano, Caciocavallo Silano, Pecorino Romano); * MICROBIOLOGICO: estratto da una muffa (Mucor miehei), è un coagulante economico e di qualità inferiore a causa della sua attività proteolitica meno specifica; * COAGULANTE RICOMBINANTE: ottenuto da OGM (Aspergillus niger var. awamori, Kluyveromyces lactis o Escherichia coli), buona qualità e costi contenuti, solo chimosina. * VEGETALE: ottenuto dai vegetali come il lattice dell albero di fico (pampanella del Salento) o un estratto vegetale ottenuto dai fiori della Cynara cardunculus o cardo selvatico (formaggi della linea Kinara o il Grana Verdiano )

FASI DI PRODUZIONE DEL FORMAGGIO RICEVIMENTO E STOCCAGGIO LATTE PULIZIA STANDARDIZZAZIONE FORMATURA AGGIUNTA CAGLIO AGGIUNTA SIEROINNESTO AGGIUNTA STARTER PASTORIZZAZIONE TRAVASO IN CALDAIA RISCALDAMENTO COAGULAZIONE FILATURA MATURAZIONE SALATURA STAGIONATURA ROTTURA CAGLIATA COTTURA SOSTA CAGLIATA SPURGO SIERO FASI OPZIONALI Francesco Villani - Microbiologia degli alimenti fermentati

COLTURA STARTER QUALSIASI PREPARAZIONE MICROBICA ATTIVA AGGIUNTA INTENZIONALMENTE DURANTE LA FABBRICAZIONE DEL PRODOTTO ALLO SCOPO DI AVVIARE I CAMBIAMENTI DESIDERATI CONTENGONO MICRORGANISMI VIVI E VITALI CHE ATTRAVERSO IL LORO METABOLISMO MICROBICO RAGGIUNGONO SPECIFICI OBIETTIVI TECNOLOGICI

Colture starter: premessa Negli ultimi anni si è accresciuto l utilizzo di colture starter, le quali assicurano: la standardizzazione delle caratteristiche organolettiche; la riduzione del tempo di trasformazione; contribuiscono ad un miglioramento della sicurezza igienica; garantiscono costanti livelli di shelf-life dei prodotti.

Se i microrganismi migliori sono inferiori, rispetto ad altri contaminanti, possono essere aggiunti massivamente in modo da invertire il rapporto numerico iniziale. L impiego delle colture starter deriva dal principio di isolare ed identificare i microrganismi responsabili delle caratteristiche organolettiche desiderate ed aggiungerli alla materia prima allo scopo di rafforzarli o riprodurli

LA MICROFLORA NATURALE E STARTER DEI FORMAGGI ü STARTER NATURALI ü Latto-innesti ü Siero-innesti ü STARTER SELEZIONATI ü Liquidi ü In polvere ü Congelati

Colture starter definite ed indefinite Classificazione Colture starter con ceppi misti (indefinite): -Sono note anche come colture a composizione indefinita. -Sono costituite da substrati fermentati risultanti da lavorazioni precedenti (siero-innesto, latto-innesto, impasto acido). Colture starter a singolo ceppo (definite): -1 specie. Colture starter a ceppi multipli (definite): -più ceppi appartenenti ad 1 o + specie.

POSSIBILI COMPONENTI DI UNA COLTURA STARTER CASEARIA LAB PROPIONIBATTERI LIEVITI MUFFE

Colture starter per le preparazioni lattiero casearie Prodotto Starter Microrganismo Burro Mesofilo Lattococchi e Leuconostoc Cheddar cheese Mesofilo Lattococchi e Leuconostoc Quarg, formaggi freschi, Edam, Gouda Yoghurt Grana ed Emmental Mesofilo Lattococchi e Leuconostoc Termofilo Streptococcus termophilus e Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus Termofilo Streptococcus termophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis Quarg

Caratteristiche delle Colture starter Sicurezza ü Gli organismi usati non devono essere dotati di nessuna attività patogena o tossica Efficacia tecnologica ü Gli organismi usati devono essere in grado di competere con la microflora autoctona e dominare il processo tecnologico ü Gli organismi devono essere in grado di svolgere attività metaboliche per le quali sono stati selezionati nelle condizioni di processo Aspetti economici ü La propagazione degli organismi starter deve essere economicamente conveniente ü La coltura starter deve poter essere conservata allo stato congelato o liofilizzato senza perdita delle peculiarità metaboliche ü Le proprietà metaboliche devono essere stabili per molti mesi nelle condizioni di stoccaggio ü La loro manipolazione e impiego deve essere semplice

Modalità di impiego degli starter selezionati INOCULO DIRETTO IN CALDAIA Preparazione commerciale CALDAIA FERMENTIERA PER PROPAGAZIONE PROGRESSIVA

Legislazione riguardante gli starter microbici Possono essere usati come starter microbici solo microrganismi naturali non quelli geneticamente modificati (OGM- regolamentati da apposito D. Lgs.3 Marzo 1993, n. 91) Articolo 2.1 Ai sensi del presente decreto si intende per: a) microrganismo: ogni entità microbiologica cellulare o non cellulare capace di replicarsi e di trasferire materiale genetico; b) microrganismo geneticamente modificato: un microrganismo il cui materiale genetico è stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o ricombinazione naturale.

FASI DI PRODUZIONE DEL FORMAGGIO RICEVIMENTO E STOCCAGGIO LATTE PULIZIA STANDARDIZZAZIONE FORMATURA AGGIUNTA STARTER AGGIUNTA SIEROINNESTO AGGIUNTA CAGLIO PASTORIZZAZIONE TRAVASO IN CALDAIA RISCALDAMENTO COAGULAZIONE FILATURA MATURAZIONE SALATURA STAGIONATURA ROTTURA CAGLIATA COTTURA SOSTA CAGLIATA SPURGO SIERO FASI OPZIONALI Francesco Villani - Microbiologia degli alimenti fermentati

PRODUZIONE DELLA MOZZARELLA DI BUFALA Coagulazione del latte e Rottura della cagliata Ottenuta la coagulazione (circa 15-20 min), la cagliata sosta indisturbata per circa 40 minuti prima di subire una prima rottura a croce

Dopo circa 10 minuti (circa 70-75 min dall aggiunta del caglio) la cagliata subisce una seconda energica rottura (lira), riducendola in pezzi della dimensione di una piccola noce

Sedimentazione della cagliata Separazione ed estrazione del siero Dopo circa 20 minuti dalla rottura (siamo a circa 95-100 minuti dall aggiunta del caglio), la cagliata sedimenta separandosi dal siero, una parte del quale è allontanato (siero-innesto).

Maturazione della cagliata Dopo la rottura la cagliata viene lasciata maturare (acidificare) sotto il siero rimanente per un periodo di 3-5 ore fino a raggiungere le caratteristiche ottimali di filabilità La fase di maturazione dipende dalle seguenti condizioni: Caratteristiche chimiche e batteriologiche del latte Temperatura di maturazione Quantità e tipo di starter utilizzato

Maturazione della cagliata La principale modificazione subita dalla cagliata nel corso della maturazione è rappresentata dall acidificazione per l acido lattico che deriva dalla fermentazione del lattosio operata dai batteri lattici Modificazioni della cagliata durante la maturazione Acidificazione Produzione di acido lattico Nella prima ora: crescita dei batteri lattici mesofili A partire dalla seconda ora si osserva un marcato incremento dei batteri lattici termofili

Quando la cagliata giunge alle condizioni ottimali di filabilità viene estratta, tagliata e lasciata spurgare su un tavolo spersoio

Prove empiriche di filatura

Filatura Durante la filatura il coagulo diventa plastico e plasmabile

Filatura

Formatura

La salatura