Confronto tra i profili aromatici del latte pastorizzato mediante campo elettrico alternato ad alta intensità e temperatura ultra-elevata

Introduzione

Il trattamento termico è indispensabile per garantire la sicurezza microbiologica e prolungare la conservabilità del latte, ma il processo UHT può generare aromi sgradevoli di cotto, tra cui note solforose e aromi legati alle reazioni di imbrunimento. Questi composti derivano principalmente dalla denaturazione termica delle proteine e dalle reazioni di Maillard, influenzando negativamente l’accettazione del prodotto da parte dei consumatori.

La tecnologia AC-HEF (campo elettrico alternato ad alta intensità) combina il riscaldamento ohmico, prodotto dal passaggio della corrente nel latte, con l’elettroporazione delle membrane microbiche, consentendo una rapida inattivazione dei microrganismi. Nel latte vaccino, il trattamento a 115 °C per 20 secondi ha raggiunto un’efficacia di pastorizzazione compatibile con la produzione commerciale.

Lo studio pubblicato su Journal of Dairy Science nel giugno 2026, ha confrontato latte trattato con AC-HEF e UHT, valutandone le caratteristiche sensoriali e i composti volatili. Le analisi hanno utilizzato SPME-GC-MS, un database mirato di circa 500 composti aromatici e un rivelatore SCD per le sostanze solforate. L’analisi multivariata, integrata con test sensoriali e di aggiunta differenziale, ha permesso di individuare i composti responsabili delle differenze di aroma e sapore tra i due trattamenti.

Materiali e metodi

Lo studio ha confrontato latte vaccino proveniente dallo stesso lotto e trattato con AC-HEF (115 °C per 20 secondi) o con UHT (135 °C per 2-3 secondi). Sono stati analizzati cinque campioni per trattamento, raccolti il giorno della pastorizzazione e dopo 7 giorni di conservazione.

La valutazione sensoriale ha coinvolto 120 consumatori, che hanno giudicato ricchezza, aroma, retrogusto e gradevolezza del latte. Un panel di 17 ricercatori esperti ha inoltre svolto test triangolari per approfondire le differenze sensoriali.

I composti volatili sono stati analizzati mediante SPME-GC-MS e Smart Aroma Database, mentre i composti solforati sono stati rilevati con GC-SCD. I dati sono stati elaborati attraverso analisi multivariata, clustering gerarchico, ANOVA, test di Tukey e chi-quadrato.

L’analisi ha individuato tre composti potenzialmente responsabili delle differenze aromatiche: esanale e acetato di butile, più abbondanti nel latte AC-HEF, e 1-otten-3-one, più presente nel latte UHT. I loro effetti sono stati verificati aggiungendoli ai campioni e sottoponendoli a test sensoriali. Nel complesso, il disegno sperimentale ha integrato produzione industriale, analisi chimiche avanzate e valutazioni sensoriali per chiarire l’origine delle differenze aromatiche tra i due trattamenti.

Risultati e discussione

La valutazione sensoriale condotta su un panel di 120 consumatori ha evidenziato differenze significative tra il latte trattato con AC-HEF e quello sottoposto a UHT. Il latte AC-HEF ha ricevuto un numero significativamente maggiore di giudizi positivi per l’aroma gradevole e il buon retrogusto, mentre non sono state osservate differenze significative per la ricchezza e la gradevolezza complessiva. I risultati suggeriscono quindi che le differenze tra i due trattamenti riguardano soprattutto le componenti aromatiche e le sensazioni persistenti dopo l’assaggio, piuttosto che la percezione di corpo o la valutazione generale del prodotto. Si tratta inoltre del primo confronto sensoriale diretto riportato tra latte trattato con AC-HEF e latte UHT.

Figura 1 – Risultati della valutazione sensoriale del latte AC-HEF e UHT da parte di un panel di consumatori di latte utilizzando una scala Likert.

L’analisi dei composti volatili mediante SPME-GC-MS e Smart Aroma Database ha permesso di identificare 50 composti su 503 presenti nel database. Le analisi PLS-DA e di clustering gerarchico hanno mostrato una netta separazione tra latte crudo, latte AC-HEF e latte UHT, confermando che il trattamento termico modifica in modo rilevante il profilo aromatico del latte.

I composti individuati sono stati raggruppati in quattro cluster in base alla loro risposta ai trattamenti. Alcuni composti aumentavano dopo entrambi i processi di pastorizzazione, mentre altri diminuivano. In particolare, diversi chetoni, aldeidi e composti solforati aumentavano dopo il trattamento termico, mentre stirene, 1-otten-3-one e butilidrossitoluene diminuivano rispetto al latte crudo.

L’analisi statistica ha identificato 13 composti con differenze significative tra latte crudo, AC-HEF e UHT. Nonostante entrambi i trattamenti inducano modificazioni comuni associate al riscaldamento, il clustering ha evidenziato anche differenze specifiche legate al processo AC-HEF. La combinazione di una diversa intensità del trattamento termico e dell’azione del campo elettrico potrebbe infatti modificare le reazioni chimiche responsabili della formazione o della degradazione dei composti volatili.

Figura 2 – Differenze nelle concentrazioni di composti aromatici tra latte crudo, AC-HEF e UHT. (a) Grafico PLS-DA: le ellissi indicano le regioni di confidenza al 95% basate sul grafico dei punteggi PLS-DA.  (b) Mappa di calore del clustering gerarchico: il valore medio per ciascun tipo di latte è stato utilizzato per il clustering (misura di distanza: Pearson; metodo di clustering: Ward). (c) Differenze nei composti aromatici tra latte crudo e pastorizzato (estratto).

Per chiarire ulteriormente le differenze tra i due trattamenti, i campioni sono stati analizzati sia il giorno della pastorizzazione (giorno 1) sia dopo 7 giorni di conservazione (giorno 7). L’analisi PLS-DA ha separato chiaramente i quattro gruppi di campioni lungo la prima componente principale: il latte AC-HEF si collocava in una regione distinta rispetto al latte UHT e, per entrambi i trattamenti, i campioni del giorno 7 risultavano separati da quelli del giorno 1, indicando l’effetto della conservazione sul profilo aromatico.

L’analisi dei valori VIP e dei biplot ha identificato tre composti particolarmente importanti per distinguere i trattamenti. L’1-otten-3-one era caratteristico del latte UHT, mentre esanale e acetato di butile erano associati al latte AC-HEF. L’1-otten-3-one risultava significativamente più elevato nel latte UHT dopo 7 giorni di conservazione e rappresentava l’unico dei tre composti ad aumentare significativamente nel tempo esclusivamente nel latte UHT. Al contrario, esanale e acetato di butile presentavano livelli più elevati nel latte AC-HEF e non mostravano variazioni significative durante i 7 giorni di conservazione, mantenendo quindi una maggiore stabilità.

Figura 3 – Differenze nelle concentrazioni dei composti aromatici tra latte AC-HEF (giorno 1 e 7) e latte UHT (giorno 1 e 7). (a) Grafico PLS-DA (in alto) e punteggio di importanza della variabile nella proiezione (VIP) (in basso). (b) Mappa di calore del clustering gerarchico: il valore medio per ciascun tipo di latte è stato utilizzato per il clustering (misura di distanza: Pearson; metodo di clustering: Ward). (c) Differenze nei composti aromatici tra latte AC-HEF e latte UHT (estratto).

L’analisi ha inoltre evidenziato l’effetto della conservazione su numerosi composti. o-Xilene, stirene, p-xilene, 2-eptanone, 1,2,4-trimetilbenzene, isopropil butirrato, 2-pentanone e diacetile aumentavano significativamente o mostravano una tendenza all’aumento dopo 7 giorni in entrambi i tipi di latte. Ciò indica che alcune modificazioni del profilo aromatico sono comuni ai due trattamenti e proseguono durante la conservazione. L’aumento dell’1-otten-3-one esclusivamente nel latte UHT rappresenta invece una differenza specifica tra i due processi.

Nel complesso, i risultati dimostrano che AC-HEF e UHT non producono lo stesso profilo di composti volatili. Sebbene entrambi i trattamenti provochino trasformazioni comuni legate al calore, l’AC-HEF determina una composizione aromatica distinta, caratterizzata da livelli più elevati di esanale e acetato di butile, mentre il latte UHT mostra una maggiore presenza di 1-otten-3-one, soprattutto durante la conservazione. La maggiore presenza di composti associati al latte AC-HEF potrebbe contribuire alla migliore valutazione sensoriale dell’aroma e del retrogusto osservata nei consumatori. I risultati ottenuti costituiscono quindi la base per gli esperimenti sensoriali successivi, finalizzati a verificare direttamente il contributo di questi specifici composti alle differenze percepite tra latte AC-HEF e UHT.

Valutazione del contributo sensoriale mediante aggiunta differenziale di composti aromatici

Per verificare il reale contributo dei composti volatili alle differenze sensoriali tra latte AC-HEF e UHT, sono stati effettuati test di aggiunta differenziale. L’esanal e l’acetato di butile, più abbondanti nel latte AC-HEF, sono stati aggiunti al latte UHT, mentre l’1-otten-3-one, più abbondante nel latte UHT, è stato aggiunto al latte AC-HEF.

L’aggiunta di esanal e 1-otten-3-one ha prodotto differenze sensoriali significative, mentre l’acetato di butile non ha determinato effetti percepibili, probabilmente perché la differenza di concentrazione tra i due latti era molto inferiore alla sua soglia sensoriale.

L’esanal ha generato descrizioni prevalentemente positive, come aroma più fresco, pulito e dolce, suggerendo un possibile contributo al migliore profilo sensoriale del latte AC-HEF. Sebbene sia spesso associato a note verdi o erbacee e a fenomeni di ossidazione, a concentrazioni prossime alla soglia può contribuire positivamente all’aroma complessivo.

L’1-otten-3-one, invece, ha prodotto descrizioni negative, tra cui odore metallico, di ruggine, di fumo e minore freschezza. La sua maggiore presenza nel latte UHT potrebbe quindi contribuire al profilo sensoriale meno favorevole di questo trattamento.

Il risultato dimostra che la rilevanza statistica di un composto individuato mediante metabolomica non implica necessariamente un effetto sensoriale: tale effetto deve essere confermato attraverso test con assaggiatori.

Effetti sui composti dello zolfo

I composti solforati possono contribuire ad aromi sgradevoli associati a uovo, zolfo e bruciato. Le analisi hanno mostrato che tutti i principali composti solforati erano più abbondanti nei latti pastorizzati rispetto al latte crudo, dimostrando che il trattamento termico ne favorisce la formazione.

Figura 5 – Differenze nelle concentrazioni di composti solforati tra latte AC-HEF e UHT (giorno 1 e 7). (a) Cromatogramma GC-SCD. (b) Differenze nei composti solforati tra latte crudo e pastorizzato. (c) Differenze nei composti solforati tra latte AC-HEF e UHT (giorno 1 e 7).

La differenza più rilevante ha riguardato il disolfuro di carbonio, molto più abbondante nel latte UHT rispetto all’AC-HEF. Poiché questo composto è associato a note solforose e di bruciato, potrebbe contribuire al profilo sensoriale meno favorevole del latte UHT, anche se il suo contributo non è stato confermato con test di aggiunta. Durante i 7 giorni di conservazione, la maggior parte dei composti solforati è diminuita in entrambi i tipi di latte.

Conclusioni

Questo studio ha confrontato in modo esaustivo gli aromi del latte AC-HEF e del latte UHT convenzionale utilizzando analisi sensoriali, metabolomica GC-MS mirata agli aromi, quantificazione dei composti solforati GC-SCD e analisi multivariata. Il latte AC-HEF ha ottenuto punteggi più alti per aroma e retrogusto gradevoli, con 1-otten-3-one ed esanale identificati come principali responsabili.

L’1-otten-3-one, abbondante nel latte UHT, induce sapori sgradevoli, mentre l’es anale nel latte AC-HEF, vicino alla sua soglia sensoriale, può esercitare un effetto di interazione olfattiva che esalta il sapore. Gli alti livelli di disolfuro di carbonio nel latte UHT possono contribuire al deterioramento del sapore. Questi risultati forniscono nuove prove che la sterilizzazione AC-HEF preserva meglio il sapore del latte e mettono in evidenza l’1-otten-3-one e l’esanale come composti chiave che influenzano il sapore del latte pastorizzato.