Effetti di caglio animale, microbico e vegetale sulle proprietà del latte per Grana Padano DOP

Introduzione

La coagulazione del latte è un processo chiave per la produzione del formaggio e dipende sia dalla composizione del latte, in particolare dal contenuto di caseina e calcio, sia dall’agente coagulante utilizzato. Le principali proprietà di coagulazione (MCP) – tempo di inizio coagulazione (RCT), tempo di rassodamento (k20) e consistenza finale della cagliata (a30) – si misurano con l’analisi lattodinamografica, che fornisce informazioni essenziali sull’efficienza casearia e sulla resa del formaggio.

Tradizionalmente, il caglio di vitello (contenente chimosina e pepsina) è il coagulante più utilizzato, specialmente nella produzione di formaggi DOP italiani come il Grana Padano. Tuttavia, il suo impiego presenta criticità legate a costi elevati, disponibilità limitata e implicazioni etiche (es. vegetarianesimo e benessere animale), in quanto deriva dallo stomaco di vitelli macellati in giovane età.

Queste problematiche hanno incentivato l’adozione di coagulanti alternativi. I coagulanti microbici, prodotti da microrganismi come Rhizomucor miehei e Aspergillus niger var. awamori, offrono buone prestazioni tecnologiche e sono ampiamente utilizzati a livello industriale. Tuttavia, possono influire sullo sviluppo sensoriale del formaggio, alterando aroma e consistenza.

Anche i coagulanti vegetali, come quelli estratti da Cynara cardunculus (cardo), sono promettenti: contengono proteasi aspartiche (cardosine A e B) simili alla chimosina nella specificità verso la κ-caseina, ma il loro impiego è limitato dalla tendenza a conferire note amare e problemi di consistenza nei formaggi stagionati.

Lo studio in oggetto ha quindi analizzato l’effetto comparativo del caglio di vitello, di coagulanti microbici e vegetali sulle proprietà reologiche del latte destinato alla produzione di Grana Padano DOP, utilizzando l’analisi lattodinamografica come metodo di valutazione. Tale confronto è fondamentale per comprendere l’impatto delle diverse fonti enzimatiche sulla coagulazione e, di conseguenza, sulle performance tecnologiche e qualitative del latte nella caseificazione tradizionale e moderna.

Materiali e metodi

Progettazione sperimentale

Il disegno sperimentale ha previsto la valutazione comparativa dell’effetto di quattro diversi coagulanti – uno animale (caglio di vitello), due microbici (Aspergillus niger var. awamori e Rhizomucor miehei), e uno vegetale (Cynara cardunculus) – sulle proprietà di coagulazione del latte (MCP), espresse in termini di RCT, k20 e a30. Ogni coagulante è stato caratterizzato dalla sua attività enzimatica, misurata in IMCU (International Milk-Clotting Units) per millilitro, e testato a sette livelli di diluizione (−30%, −20%, −10%, riferimento, +10%, +20%, +30% rispetto alla diluizione raccomandata).

Le prove sono state condotte su campioni di latte e sieroinnesto prelevati in quattro giorni consecutivi da un caseificio veneto produttore di Grana Padano DOP. Ogni giorno è stato testato un coagulante differente. Per ogni coagulante, sei repliche tecniche sono state eseguite per ciascuna delle sette diluizioni, per un totale di 168 prove lattodinamografiche.

Il latte e il sieroinnesto sono stati trasportati a 4 °C al laboratorio dell’Università di Padova per le analisi. La raccolta e la gestione dei campioni sono state standardizzate per ridurre la variabilità, mentre le analisi lattodinamografiche hanno permesso di caratterizzare in dettaglio la risposta reologica del latte in funzione della tipologia e concentrazione del coagulante. Questo approccio ha consentito di ottenere un quadro chiaro e ripetibile degli effetti specifici di ciascun coagulante e della sua interazione con la dose, simulando condizioni reali di caseificazione del Grana Padano DOP.

Composizione macroscopica del latte e analisi lattodinamografica

Nel protocollo sperimentale, i campioni di latte sono stati inizialmente riscaldati a 37 °C e miscelati per inversione al fine di garantire una corretta omogeneizzazione dei solidi. Successivamente, è stata determinata la composizione macroscopica (grassi, proteine, caseina e lattosio), il pH e l’acidità titolabile (°SH/50 mL), utilizzando lo strumento MilkoScan FT3 (Foss, Hillerød, Danimarca), in modo da caratterizzare le condizioni del latte prima dell’analisi reologica.

L’analisi lattodinamografica è stata condotta secondo il metodo di McMahon e Brown (1982), adattato all’utilizzo del Formagraph 3.0 (Maspress, Firenze, Italia). Il latte, riportato a 37 °C, è stato capovolto nuovamente per favorire la distribuzione uniforme di grassi e solidi. A ciascuno dei 10 pozzetti del Formagraph sono stati dispensati 9,5 mL di latte, seguiti dall’aggiunta di 0,3 mL di siero innesto e 0,2 mL del coagulante (opportunamente diluito). Dopo una delicata miscelazione manuale con spatola di plastica, è stata immediatamente avviata la registrazione lattodinamografica, della durata di 30 minuti.

Durante l’analisi, sono stati monitorati e registrati tre parametri fondamentali della coagulazione:

• RCT (rennet coagulation time, min): tempo necessario per l’inizio della coagulazione;

• k₂₀ (min): tempo necessario affinché la cagliata raggiunga 20 mm di consistenza;

• a₃₀ (mm): altezza del tracciato dopo 30 minuti, indicativa della consistenza finale del coagulo.

Questo protocollo ha permesso una valutazione precisa e standardizzata delle proprietà reologiche del latte in risposta ai diversi tipi e concentrazioni di coagulanti.

Analisi statistica

La ripetibilità delle misure RCT, k₂₀ e a₃₀ è stata valutata calcolando la deviazione standard relativa (RSDᵣ) su 6 misurazioni consecutive per ciascun coagulante e diluizione. Per analizzare le fonti di variazione delle proprietà di coagulazione del latte (MCP), è stato utilizzato un modello lineare (GLM) con i seguenti effetti fissi: tipo di coagulante, livello di diluizione e la loro interazione. Le differenze tra i gruppi sono state valutate con il test di Bonferroni, considerando significative le differenze con P < 0,05. L’analisi è stata condotta con il software SAS.

Risultati e discussione

Statistiche descrittive della composizione lorda del latte e delle proprietà di coagulazione

Le analisi hanno mostrato una composizione del latte abbastanza uniforme, con una bassa variabilità tra i campioni raccolti nei 4 giorni di prova. I valori medi erano: grasso 2,85%, proteine 3,35%, caseina 2,73%, lattosio 4,82%, pH 6,51 e acidità titolabile 2,94 °SH/50 mL. Il basso contenuto di grasso riflette il processo di parziale scrematura previsto per la produzione del Grana Padano DOP. Anche il rapporto grasso/caseina era in linea con quanto stabilito dal disciplinare.

La bassa variabilità della composizione del latte ha garantito una buona ripetibilità dei dati e ha permesso di valutare con maggiore precisione gli effetti del tipo di coagulante e della diluizione.

Al contrario, le proprietà di coagulazione del latte (RCT, k₂₀ e a₃₀) hanno mostrato una variabilità maggiore, dovuta al disegno sperimentale che prevedeva 7 diluizioni per ciascuno dei 4 coagulanti testati.

Effetto del tipo di coagulante

Fig. 1. Medie dei minimi quadrati di A) tempo di coagulazione del caglio (RCT, min), B) tempo di rassodamento della cagliata (k 20, min) e C) consistenza della cagliata (a 30 , mm) per coagulanti a base di caglio di vitello, Aspergillus niger var. awamori , Rhizomucor miehei e Cynara cardunculus . Lettere diverse indicano stime significativamente diverse ( P <0,05).

La Figura 1 mostra le medie dei valori di RCT, k₂₀ e a₃₀ ottenute per i quattro coagulanti testati. Il caglio di vitello si è confermato il più efficace: ha ottenuto valori eccellenti per la consistenza della cagliata (a₃₀ = 48,39 mm) e il tempo di rassodamento (k₂₀ = 2,82 min), con un tempo di coagulazione (RCT = 9,63 min) tra i migliori. Le prestazioni ottenute sono state superiori rispetto a quelle riportate in letteratura, probabilmente grazie all’uso di un latte standardizzato, al disegno sperimentale controllato e all’aggiunta di siero innesto.

Tra i coagulanti alternativi:

• Aspergillus niger var. awamori ha mostrato i risultati peggiori, con un RCT di 14,24 min e una consistenza della cagliata ridotta (a₃₀ = 45,13 mm).

• Rhizomucor miehei ha evidenziato il tempo di coagulazione più rapido (RCT = 8,62 min), ma anche il rassodamento più lento (k₂₀ = 3,44 min).

• Cynara cardunculus ha avuto risultati intermedi con RCT = 11,21 min, k₂₀ = 3,22 min e a₃₀ = 47,20 mm. Rispetto al caglio di vitello, la coagulazione è iniziata in media 1,58 minuti più tardi (differenza significativa, P < 0,05).

I risultati confermano che il tipo di coagulante influisce in modo marcato sulla velocità e qualità della coagulazione, con il caglio di vitello che rimane il riferimento in termini di efficienza.

Effetto della diluizione

Fig. 2. Medie dei minimi quadrati di A) tempo di coagulazione del caglio (RCT, min), B) tempo di rassodamento della cagliata (k 20, min) e C) compattezza della cagliata (a 30 , mm) per diverse diluizioni del coagulante (−30%, −20%, −10%, riferimento, +10%, +20% e +30% IMCU L −1 di latte). Lettere diverse indicano stime significativamente diverse ( P <0,05).

La Figura 2 mostra come le proprietà di coagulazione del latte variano al variare della diluizione del coagulante:

• RCT (tempo di coagulazione) è diminuito in modo lineare all’aumentare della concentrazione del coagulante (R² = 0,97), passando da 14,43 min alla diluizione più bassa (−30%) a 8,29 min alla diluizione più alta (+30%). Questo andamento conferma quanto osservato in precedenti studi (es. Landfeld et al., 2002).

• Anche k₂₀ (tempo di rassodamento della cagliata) ha seguito una tendenza decrescente (R² = 0,81), ma con un plateau nelle diluizioni più alte (+10%, +20%, +30%), suggerendo un effetto meno marcato oltre un certo livello di coagulante.

• Al contrario, a₃₀ (consistenza della cagliata) ha mostrato un aumento con la concentrazione del coagulante fino al valore di riferimento (49,94 mm), partendo da 41,65 mm alla diluizione −30%, ma con un andamento irregolare oltre tale punto (R² = 0,41).

In sintesi, l’aumento del dosaggio del coagulante migliora la velocità e la qualità della coagulazione fino a un certo livello, oltre il quale l’effetto tende a stabilizzarsi o a diventare meno prevedibile.

 Interazione tra coagulante e diluizione

Le medie dei minimi quadrati delle proprietà di coagulazione del latte (RCT, k20 e a30) per l’interazione tra coagulante e diluizione mostrano che, per il tempo di coagulazione (RCT), il caglio di vitello presenta differenze significative tra la diluizione di riferimento e quella ridotta del 10%, con un aumento del tempo da 9,20 a 10,52 minuti. Al contrario, per i coagulanti alternativi come Aspergillus niger var. awamori, Rhizomucor miehei e Cynara cardunculus, non si osservano differenze significative in RCT tra queste due diluizioni.

Anche il tempo di rassodamento della cagliata (k20) risulta simile tra la diluizione di riferimento e quella al -10% per tutti i coagulanti testati. Per quanto riguarda la consistenza della cagliata (a30), solo Cynara cardunculus mostra una differenza significativa tra la diluizione di riferimento e quella al -10%.

Nel complesso, questi risultati indicano che l’uso di coagulanti alternativi a diluizioni leggermente inferiori non modifica in modo significativo le proprietà di coagulazione, consentendo potenziali risparmi sui costi e un minor impatto sul sapore dei prodotti caseari stagionati. Come previsto, tutti i coagulanti mostrano una coagulazione migliorata alla massima concentrazione (+30%). Alla diluizione di riferimento, il caglio di vitello e Rhizomucor miehei si distinguono per le migliori prestazioni in termini di tempo di coagulazione.

È importante sottolineare che, in condizioni sperimentali simili, le differenze osservate tra coagulanti a pari concentrazione sono probabilmente dovute alla diversa affinità enzimatica verso la frazione di caseina, maggiore per la chimosina bovina rispetto agli enzimi di origine alternativa. Ad esempio, anche se la cardosina B presente nel coagulante vegetale ha un’attività specifica elevata, l’attività complessiva di questi coagulanti vegetali è molto inferiore rispetto a quella della chimosina.

Conclusioni