L’effetto del tempo di taglio della cagliata e dei coagulanti sull’efficienza della produzione del formaggio
Il k20 ottimizza il momento del taglio della cagliata, mentre i coagulanti innovativi migliorano la resa e il recupero dei nutrienti
IN BREVE
Un recente studio ha valutato l’effetto del tempo di taglio della cagliata e del tipo di coagulante sull’efficienza della caseificazione, attraverso 240 prove su latte di vacche Holstein Friesian. Il taglio al valore effettivo di k20 ha massimizzato il recupero di grassi e proteine e la resa del formaggio, mentre tagli anticipati o tardivi hanno aumentato le perdite di nutrienti nel siero. Anche il coagulante ha influenzato significativamente resa e recupero dei nutrienti. La chimosina bovina prodotta in Kluyveromyces lactis ha garantito il miglior recupero dei grassi e la maggiore efficienza complessiva. L’aggiunta di un’aciltransferasi al FPC bovino prodotto in Trichoderma reesei ha inoltre migliorato la ritenzione di grassi e umidità, evidenziando opportunità per una caseificazione più efficiente e sostenibile.
Introduzione
La letteratura evidenzia che l’efficienza della caseificazione dipende dall’interazione tra tipo di coagulante e momento del taglio della cagliata. Il taglio condiziona la struttura e la resistenza del gel, influenzando l’espulsione del siero, la ritenzione di grassi e acqua e, di conseguenza, la resa del formaggio (%CY) e il recupero dei nutrienti (%REC). Questi parametri sono inoltre importanti per la selezione genetica, poiché possono essere stimati mediante spettroscopia infrarossa del latte e presentano una discreta ereditabilità.
Un indicatore fondamentale per stabilire il momento del taglio è il k20, ossia il tempo necessario affinché il gel raggiunga una consistenza di 20 mm nella lattodinamografia. Sebbene sia utilizzato anche in Italia come indicatore di attitudine casearia, la sua applicazione con diversi coagulanti è stata ancora poco validata in condizioni produttive reali.
L’evoluzione dai cagli animali ai coagulanti microbici e alle chimosine prodotte per fermentazione (FPC) ha ampliato le possibilità tecnologiche. Tuttavia, le interazioni tra specificità enzimatica e tempistica del taglio restano poco conosciute. Uno studio pubblicato su Journal of Dairy Science ad agosto 2026 ha quindi valutato sistematicamente diversi tempi di taglio basati sul k20 e differenti coagulanti, individuando le combinazioni capaci di ottimizzare resa e recupero dei nutrienti, con ricadute sulla produzione industriale, artigianale e DOP.
Materiali e metodi
Progettazione sperimentale
Sono state realizzate complessivamente 240 caseificazioni di laboratorio utilizzando 12 campioni di latte crudo provenienti da mandrie Holstein Friesian. Il latte presentava una composizione relativamente omogenea, con circa 4,17% di grasso, 3,45% di proteine e 2,75% di caseina (tabella 1). Il valore medio di k20 era di 4,10 minuti, mentre il tempo medio di coagulazione (RCT) era di 16,73 minuti. Lo studio è stato articolato in due prove: una dedicata al tempo di taglio della cagliata e una al confronto tra diversi coagulanti.
Tabella 1 – Statistiche descrittive della composizione del latte, degli indicatori igienici e delle proprietà di coagulazione dei campioni di massa utilizzati nelle prove di produzione del formaggio. 1) P5 e P95 = 5° e 95° percentile, che indicano i limiti superiore e inferiore del 5% nella distribuzione a due code dei dati. 2) SCS = log 2 (SCC × 10 − 5) + 3; LBC = conteggio batterico logaritmico: log 10 (conteggio batterico totale/1.000). 3) RCT = tempo di coagulazione del caglio dei campioni che coagulano entro 60 minuti dall’aggiunta dell’enzima; k 20 = tempo di rassodamento della cagliata dei campioni che raggiungono 20 mm di consistenza entro 60 minuti dall’aggiunta dell’enzima; a 30 , 45 , 60 = consistenza della cagliata a 30, 45 e 60 minuti dopo l’aggiunta dell’enzima, rispettivamente.
Prova 1: Valutazione del tempo di taglio della cagliata
La prima prova ha valutato l’effetto del momento del taglio rispetto al valore di k20, individuato mediante lattodinamografia. Sono stati confrontati cinque momenti: −66%, −33%, k20 effettivo, +50% e +100%. La sperimentazione, condotta su 4 campioni di latte, ha previsto 3 coagulanti e 2 repliche, per un totale di 120 caseificazioni.
Sono stati utilizzati tre FPC alla dose standard di 50 IMCU/L: un coagulante bovino prodotto in Trichoderma reesei (A), un coagulante di cammello prodotto in Aspergillus niger (B), caratterizzato da elevata specificità proteolitica, e una variante di chimosina bovina prodotta in Kluyveromyces lactis (C), progettata per aumentare l’attività coagulante e ridurre la proteolisi aspecifica.
Prova 2: Valutazione dei coagulanti del latte
La seconda prova ha confrontato cinque formulazioni coagulanti, utilizzando 8 campioni di latte provenienti da due diverse mandrie e tre repliche per trattamento, per complessive 120 osservazioni. Oltre ai tre FPC della prima prova, è stato valutato un FPC di alpaca prodotto in T. reesei (D) e la combinazione del coagulante bovino A con un’aciltransferasi (A + AT), enzima dotato di attività fosfolipasica e aciltransferasica.
Poiché la prima prova aveva indicato il k20 effettivo come riferimento per il momento ottimale di taglio, nella seconda prova tutte le cagliate sono state tagliate al rispettivo k20, determinato per ogni combinazione latte-coagulante.
Analisi della composizione del latte, degli indicatori igienici e delle proprietà di coagulazione
Il latte è stato analizzato per grasso, proteine, caseina, lattosio e solidi totali mediante spettroscopia infrarossa. Sono stati inoltre determinati pH, acidità, conta delle cellule somatiche (SCC e DSCC) e conta batterica totale (TBC). Le proprietà di coagulazione sono state misurate mediante lattodinamografia, rilevando RCT, k20 e consistenza della cagliata a 30, 45 e 60 minuti.
Procedura di caseificazione in laboratorio e definizione delle caratteristiche
La caseificazione è stata effettuata a 35 °C con aggiunta di una coltura starter standardizzata, per ridurre l’influenza della microflora naturale e garantire un’acidificazione uniforme. Dopo il taglio, la cagliata è stata cotta a 50 °C, separata dal siero, drenata, pressata e sottoposta a salamoia.
Sono stati analizzati latte, cagliata e siero per determinare resa della cagliata (%CY) e recupero di proteine, grassi e solidi (%REC). Sono state inoltre calcolate la resa in sostanza secca e acqua e il recupero energetico nella cagliata, consentendo una valutazione completa dell’efficienza del processo.
Analisi statistica
I dati sono stati analizzati con modelli statistici MIXED, considerando gli effetti di tempo di taglio, tipo di coagulante, campione di latte e loro interazione. Nella prima prova sono state inoltre valutate le tendenze lineari, quadratiche e cubiche associate ai diversi tempi di taglio. Nella seconda sono stati effettuati confronti specifici tra coagulante bovino, combinazione bovino + AT, coagulanti di cammello e alpaca e variante bovina, per identificare le differenze nell’efficienza complessiva della caseificazione.
Risultati e Discussione
Composizione del latte, indicatori igienici e proprietà di coagulazione dei campioni di massa
I 12 campioni di latte crudo sfuso presentavano caratteristiche compatibili con un latte bovino destinato alla caseificazione: 4,17% di grasso, 3,45% di proteine e 2,75% di caseina, con un indice di caseina del 79,78%. Lattosio e solidi totali erano rispettivamente pari a 4,80% e 13,03%. Il pH medio di 6,63 e l’acidità titolabile di 8,59 SH°/100 indicavano condizioni favorevoli alla coagulazione enzimatica.
Gli indicatori igienici evidenziavano una buona qualità del latte: SCS 4,14, corrispondente a circa 220.000 cellule somatiche/mL, DSCC 74,13% e LBC 1,53, pari a circa 33.900 UFC/mL.
Per le proprietà di coagulazione, l’RCT medio era di 16,73 minuti e il k20 di 4,10 minuti, pari a circa il 24,5% dell’RCT. Questo rapporto potrebbe rappresentare un riferimento pratico per individuare il momento ottimale di taglio. La consistenza della cagliata era di 38,45 mm a 30 minuti, 42,67 mm a 45 minuti e 39,91 mm a 60 minuti (tabella 1).
Effetto del tempo di taglio della cagliata sull’efficienza della produzione di formaggio
L’ANOVA della prima prova ha evidenziato un effetto altamente significativo del tempo di taglio su tutte le caratteristiche di resa (%CY) e recupero dei nutrienti (%REC). Anche il coagulante ha influenzato significativamente la maggior parte dei parametri, mentre l’interazione tra coagulante e tempo di taglio non è risultata significativa. Il campione di latte ha spiegato una quota importante della variabilità, mentre l’effetto della vasca è risultato trascurabile, confermando l’elevata riproducibilità del modello sperimentale (tabella 2).
Tabella 2 – Per la prova sull’effetto di taglio della cagliata, ANOVA delle caratteristiche di resa del formaggio (%CY) e del recupero dei nutrienti del latte nella cagliata (%REC) 1) Resa di formaggio (%CY; peso della cagliata fresca, dei solidi della cagliata e dell’acqua della cagliata in percentuale rispetto al peso del latte trasformato); recupero dei nutrienti del latte nella cagliata (%REC; peso del componente della cagliata [proteine, grassi, solidi totali, energia] rispetto allo stesso componente nel latte, moltiplicato per 100). 2) Campione di latte (n = 8). ** P < 0,01, *** P < 0,001.
Figura 1 – Effetto del tempo di taglio della cagliata sulle caratteristiche di resa del formaggio (%CY, a) e sul recupero dei nutrienti del latte nella cagliata (%REC; proteine e grassi, b; solidi totali ed energia, c). Tempo di taglio della cagliata = taglio della cagliata a diversi intervalli di tempo per la gelificazione con la classe centrale centrata sulla media del k 20 misurato tramite lattodinamografia nelle stesse condizioni (temperatura, IMCU) della caseificazione. Le altre classi sono state costituite riducendo il k 20 del 33% e del 66% e aumentandolo rispettivamente del 50% e del 100%.
Il recupero dei grassi è risultato particolarmente sensibile al momento del taglio: passava dall’84,45% a k20 −66% all’87,81% al k20 effettivo, per poi scendere all’86,85% e all’86,50% rispettivamente a k20 +50% e +100%. Anche il recupero delle proteine seguiva un andamento analogo, sebbene con variazioni più contenute: dal 76,27% al taglio precoce raggiungeva il 76,86% al k20 effettivo.
Analogamente, %RECSOLIDS e %RECENERGY aumentavano dal taglio molto precoce fino al k20 effettivo e diminuivano nuovamente con il ritardo del taglio. Nelle prime fasi il gel è ancora fragile e il taglio provoca maggiore danno meccanico e perdita di nutrienti; nei tempi molto tardivi, invece, la rete proteica diventa eccessivamente compatta e la micro-sineresi favorisce l’espulsione del siero.
Il risultato è particolarmente rilevante per i formaggi a pasta dura, caratterizzati da grani piccoli e prolungata agitazione. Non può essere automaticamente esteso ai formaggi a pasta molle, nei quali grani più grandi e minore agitazione possono determinare dinamiche differenti di ritenzione dell’umidità.
L’assenza di una significativa interazione tra tempo di taglio e coagulante indica che il k20 rappresenta il principale determinante dell’efficienza di taglio, indipendentemente dal coagulante utilizzato. Tuttavia, alcune differenze osservate nei singoli coagulanti suggeriscono che la cinetica di gelificazione e la specificità proteolitica possano modificare la sensibilità alle deviazioni dal momento ottimale.
Nel complesso, i risultati suggeriscono una possibile applicazione pratica: il monitoraggio della consistenza della cagliata e l’utilizzo del k20 potrebbero consentire di standardizzare il momento del taglio, migliorando il recupero di grassi e proteine e aumentando la resa.
Effetto del tipo di coagulante sull’efficienza della produzione di formaggio
La seconda prova ha dimostrato che il tipo di coagulante ha influenzato significativamente tutte le caratteristiche di resa e recupero analizzate. Anche il campione di latte ha avuto un effetto altamente significativo, mentre la vasca ha contribuito solo marginalmente alla variabilità, confermando la buona riproducibilità delle caseificazioni (tabella 3).
Tabella 3 – Per la prova sull’effetto del coagulante, ANOVA delle caratteristiche di resa del formaggio (%CY) e del recupero dei nutrienti del latte nella cagliata (%REC) 1) Resa di formaggio (%CY; peso della cagliata fresca, dei solidi della cagliata e dell’acqua della cagliata in percentuale rispetto al peso del latte trasformato); recupero dei nutrienti del latte nella cagliata (%REC; peso del componente della cagliata [proteine, grassi, solidi totali, energia] rispetto allo stesso componente nel latte, moltiplicato per 100). 2) Campioni di latte (n = 4). ** P < 0,01, *** P < 0,001.
Le chimosine dei camelidi sono caratterizzate da una maggiore specificità nella scissione della κ-caseina e da una minore proteolisi aspecifica, caratteristiche potenzialmente favorevoli alla formazione di una cagliata più efficiente e alla riduzione delle perdite di nutrienti.
Figura 2 – Effetto dei coagulanti sulle caratteristiche di resa del formaggio (%CY, a) e sul recupero dei nutrienti del latte nella cagliata (%REC; proteine e grassi, b; solidi totali ed energia, c). Coagulante A = chimosina bovina eterologa prodotta per fermentazione in Trichoderma reesei ; coagulante A più AT = chimosina bovina eterologa prodotta per fermentazione in T. reesei combinata con aciltransferasi; coagulante B = chimosina di cammello eterologa prodotta per fermentazione in Aspergillus niger ; coagulante C = variante di chimosina bovina eterologa prodotta per fermentazione in Kluyveromyces lactis ; coagulante D = chimosina di alpaca eterologa prodotta per fermentazione in T. reeseii .
Un risultato particolarmente interessante è stato ottenuto aggiungendo aciltransferasi al coagulante bovino A (A + AT). La combinazione ha incrementato significativamente il recupero di grassi, solidi ed energia rispetto al solo coagulante A e ha migliorato anche la resa della cagliata, probabilmente grazie a una maggiore ritenzione di umidità.
Tuttavia, il risultato migliore è stato ottenuto dal coagulante C, variante di chimosina bovina prodotta in Kluyveromyces lactis, che ha raggiunto l’88,1% di recupero dei grassi e il 66,7% di recupero energetico. Le modifiche ottenute mediante ingegneria molecolare sembrano aver aumentato l’affinità e l’efficienza catalitica dell’enzima nei confronti della κ-caseina, favorendo una coagulazione più efficiente.
Nel complesso, i risultati dimostrano che la scelta del coagulante può modificare concretamente l’efficienza della caseificazione. L’ottimizzazione industriale dovrebbe quindi considerare congiuntamente caratteristiche del coagulante, cinetica di formazione della cagliata e momento del taglio, così da massimizzare il recupero dei nutrienti e la resa del formaggio.
Conclusioni
Questo studio ha valutato l’influenza del momento del taglio della cagliata e del tipo di coagulante sull’efficienza della caseificazione. I risultati dimostrano che il taglio della cagliata al momento ideale ha costantemente prodotto risultati superiori in termini di %CY e %REC. Un taglio precoce ha determinato una cagliata più morbida e una maggiore perdita di grasso, mentre un taglio ritardato ha causato una sovracoagulazione, influenzando negativamente la ritenzione di grasso. Anche il tipo di coagulante ha influenzato significativamente i risultati della caseificazione.
I coagulanti derivati da cammello e alpaca hanno generalmente superato il coagulante bovino standard, mentre l’aggiunta di aciltransferasi alla chimosina bovina ha migliorato %REC FAT e %CY WATER. In particolare, la variante bovina di chimosina ha mostrato la massima efficienza complessiva, raggiungendo i valori più elevati di %REC FAT e %REC ENERGY, probabilmente grazie a una maggiore attività enzimatica e a condizioni di fermentazione ottimizzate. Questi risultati forniscono importanti spunti per ottimizzare il taglio della cagliata e la selezione del coagulante al fine di migliorare l’efficienza della caseificazione, con importanti implicazioni industriali e ambientali.
Fonte: “The effect of curd cutting time and coagulants on the efficiency of cheesemaking”. Dario Casali, Davide Valoppi, Suzanne Lantz, Jonathan Goodwins, Claudio Cipolat-Gotet. J. Dairy Sci. 109:8016–8026
https://doi.org/10.3168/jds.2026-28341
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