Colture lattiche contro i difetti gassosi del Cheddar: quali scegliere?

Introduzione

La formazione tardiva di gas rappresenta ancora oggi un problema importante e ricorrente nell’industria dei formaggi stagionati, in particolare nel Cheddar. Durante la stagionatura, i batteri lattici eterofermentativi non starter (NSLAB) possono utilizzare zuccheri residui e altri substrati fermentabili, producendo anidride carbonica (CO₂). L’accumulo di gas può provocare crepe, spaccature e rigonfiamenti della confezione, compromettendo la lavorabilità, l’aspetto e l’accettazione del prodotto e, nei casi più gravi, determinandone il declassamento commerciale.

Il problema può essere favorito dall’impiego di Streptococcus thermophilus come coltura starter, poiché questo microrganismo fermenta principalmente il glucosio del lattosio e lascia galattosio residuo, che può essere utilizzato da numerosi NSLAB eterofermentativi. Tra questi, i batteri produttori di gas (GP-NSLAB), come Paucilactobacillus wasatchensis, possono sopravvivere alla pastorizzazione o contaminare il formaggio durante la lavorazione, crescendo successivamente anche in condizioni di pH e salinità tipiche del Cheddar.

Le strategie tradizionali di controllo, come modificare la temperatura di stagionatura, aumentare l’intensità della pastorizzazione o eliminare alcuni substrati, possono tuttavia richiedere cambiamenti ai protocolli produttivi e aumentare i costi. Per questo motivo, una possibile alternativa consiste nell’impiego di colture lattiche bioprotettive, capaci di competere con i batteri produttori di gas consumando i substrati fermentabili disponibili. Studi precedenti hanno identificato colture aggiuntive in grado di ridurre in vitro la produzione di gas da parte di Pa. wasatchensis. La ricerca in oggetto, pubblicata a gennaio 2026 su Journal of Dairy Science, valuta quindi l’efficacia di quattro colture bioprotettive nel formaggio Cheddar e verifica se la loro capacità di limitare la formazione di gas sia generale o dipenda dalla specifica specie di GP-NSLAB presente.

Materiali e metodi

Per valutare l’efficacia protettiva di quattro colture lattiche aggiuntive (ALAB) contro i batteri lattici non starter produttori di gas (GP-NSLAB), è stato realizzato un esperimento su formaggio Cheddar secondo il disegno riportato in Figura 1.

Sono state prodotte dieci vasche di formaggio, due per ciascun ceppo ALAB e altre due di controllo, utilizzando colture starter a base di Streptococcus thermophilus e Lactococcus. I quattro ALAB selezionati, caratterizzati da metabolismo lattosio-negativo e galattosio-positivo, erano Lacticaseibacillus rhamnosus 20DK04, L. paracasei 20DK06, Pediococcus acidilactici 23F e Latilactobacillus curvatus WSU1.

Dopo la produzione e la pressatura iniziale, i blocchi di formaggio sono stati triturati e inoculati con quattro GP-NSLAB produttori di gas: Limosilactobacillus fermentum, Levilactobacillus brevis, Lentilactobacillus parabuchneri e Paucilactobacillus wasatchensis. Il formaggio è stato quindi nuovamente pressato, suddiviso in porzioni da 450 g e confezionato sottovuoto. I campioni sono stati conservati a 14 °C per 16 settimane, monitorando settimanalmente la produzione di gas attraverso l’allentamento delle confezioni e analizzando la composizione e la popolazione microbica del formaggio.

L’obiettivo era verificare se gli ALAB, selezionati per consumare il galattosio residuo senza interferire significativamente con l’acidificazione, fossero in grado di inibire la crescita e la produzione di CO₂ dei GP-NSLAB. La sperimentazione ha inoltre permesso di valutare se l’effetto bioprotettivo fosse generalizzabile oppure dipendesse dalla specifica combinazione tra coltura ALAB e batterio produttore di gas.

Risultati 

Composizione e caratteristiche microbiologiche del formaggio

La composizione dei formaggi prodotti con le diverse colture ALAB è risultata complessivamente comparabile. Sono state osservate alcune variazioni nei livelli di sale, umidità, grassi, pH e galattosio, ma solo l’umidità ha mostrato differenze statisticamente significative. I valori di pH, sale nell’umidità (S/M) e galattosio, importanti per la crescita dei microrganismi e per la produzione di gas, non sono invece risultati significativamente diversi tra i trattamenti.

Durante le 16 settimane di conservazione, le colture starter hanno mostrato una generale diminuzione. Streptococcus thermophilus è passato complessivamente da circa 10⁸ a 10⁷ ufc/g, mentre nei formaggi contenenti Latilactobacillus curvatus WSU1 la riduzione è stata maggiore, raggiungendo circa 10⁶ ufc/g alla settimana 16. Per i lattococchi mesofili si è osservata una riduzione analoga, da circa 10⁸ a 10⁷ ufc/g, ma senza differenze significative associate alle colture ALAB.

Figura 2 (sinistra) – Numero di colture starter termofile di Streptococcus thermophilus nel formaggio Cheddar con aggiunta di colture bioprotettive di ALAB Lacticaseibacillus rhamnosus 20DK04, Lacticaseibacillus paracasei 20DK06, Pediococcus acidilactici 23F o Latilactobacillus curvatus WSU1, ma senza aggiunta di GP-NSLAB, a 1, 8 e 16 settimane di conservazione a 14 °C.

Figura 3 (destra) – Numero di colture starter di Lactococcus mesofili nel formaggio Cheddar prodotto con colture ALAB bioprotettive Lacticaseibacillus rhamnosus 20DK04, Lacticaseibacillus paracasei 20DK06, Pediococcus acidilactici 23F o Latilactobacillus curvatus WSU1, ma senza aggiunta di GP-NSLAB, a 1, 8 e 16 settimane di conservazione a 14 °C. 

Tutte le colture ALAB sono risultate vitali durante la conservazione. Dopo una concentrazione iniziale di circa 10⁷ ufc/g di latte, i batteri hanno raggiunto circa 10⁸ ufc/g nel formaggio alla prima settimana e si sono mantenuti intorno a 10⁷ ufc/g alla settimana 16. La presenza dei GP-NSLAB non ha modificato significativamente la sopravvivenza delle colture bioprotettive.

Nei formaggi di controllo non inoculati con GP-NSLAB, questi microrganismi sono risultati generalmente non rilevabili. L’eccezione è stata rappresentata dai formaggi contenenti Lat. curvatus WSU1, nei quali i GP-NSLAB hanno raggiunto circa 10² ufc/g alla settimana 8 e 10³ ufc/g alla settimana 16. Nei formaggi inoculati, la crescita dei GP-NSLAB è risultata variabile in funzione della combinazione tra il batterio produttore di gas e la coltura ALAB. In generale, la popolazione microbica è aumentata durante la conservazione, raggiungendo spesso circa 10⁵ ufc/g dopo 16 settimane.

Produzione di gas e attività bioprotettiva

Nei formaggi contenenti soltanto ALAB, ma privi di GP-NSLAB, non è stato osservato alcun allentamento delle confezioni. La produzione di gas è risultata invece fortemente dipendente dal ceppo inoculato. Levilactobacillus brevis 277-1 ha prodotto la maggiore quantità di gas, seguito da Paucilactobacillus wasatchensis WDC04 e Lentilactobacillus parabuchneri CC01, mentre Limosilactobacillus fermentum 305-1 ha mostrato la produzione più bassa.

La produzione di gas da parte di Lev. brevis 277-1 (A) è stata molto rapida e tutte le confezioni hanno superato la soglia del 15%. Pediococcus acidilactici 23F e Lat. curvatus WSU1 hanno tuttavia rallentato maggiormente il processo, mentre le due colture di Lacticaseibacillus hanno avuto un effetto limitato.

Figura 4 – Produzione di gas (rappresentata come percentuale dell’altezza del sacchetto) di formaggio Cheddar confezionato sottovuoto inoculato con (A) Levilactobacillus brevis 277-1, (B) Limosilactobacillus fermentum305-1, (C) Lentilactobacillus parabuchneri CC01 o (D) Paucilactobacillus wasatchensis WDC04, e prodotto con colture aggiuntive Lacticaseibacillus rhamnosus 20DK04, Lacticaseibacillus paracasei 20DK06,  Pediococcus acidilactici 23F o Latilactobacillus curvatus durante la conservazione a 14 °C. Al 10% la confezione appariva allentata al tatto e al 15% la confezione appariva gonfia rispetto al blocco di formaggio e sarebbe stata percepibile dai consumatori. Controllo = formaggio prodotto senza aggiunta di ALAB.

Limosilactobacillus fermentum 305-1 (B) ha prodotto quantità di gas molto ridotte: nessuna confezione ha raggiunto la soglia del 10%. Tuttavia, Lat. curvatus WSU1 ha apparentemente stimolato la produzione di gas, che è risultata circa doppia rispetto al controllo.

Nel caso di Lentilactobacillus parabuchneri CC01 (C), tre colture ALAB — Lcb. rhamnosus 20DK04, P. acidilactici 23F e Lat. curvatus WSU1 — hanno ridotto la produzione di gas. Al contrario, Lcb. paracasei 20DK06 ha mostrato un effetto sfavorevole, con una maggiore produzione di gas e il raggiungimento della soglia del 15% entro la settimana 16.

La risposta più variabile è stata osservata con Paucilactobacillus wasatchensis WDC04 (D). Lcb. rhamnosus 20DK04 e Lcb. paracasei 20DK06 hanno ridotto la produzione di gas, con quest’ultima coltura che non ha raggiunto la soglia del 10% durante le 16 settimane. Al contrario, Lat. curvatus WSU1 ha leggermente stimolato la produzione di gas, mentre P. acidilactici 23F ha determinato l’effetto più sfavorevole, raggiungendo il 15% già alla settimana 10.

Nel complesso, i risultati mostrano che l’efficacia delle colture ALAB non è generalizzabile, ma dipende strettamente dal ceppo di GP-NSLAB presente. Alcune colture hanno quindi mostrato un chiaro effetto bioprotettivo, mentre altre hanno avuto un effetto nullo o hanno addirittura stimolato la produzione di gas.

Discussione

Colture starter e ALAB

Poiché i formaggi presentavano valori simili di S/M, pH e galattosio residuo, le differenze nella crescita microbica sono state attribuite principalmente alle interazioni tra i microrganismi. Le colture starter hanno mostrato il previsto declino durante la conservazione, senza effetti significativi da parte degli ALAB. Latilactobacillus curvatus WSU1 ha tuttavia determinato una maggiore riduzione di Streptococcus thermophilus, suggerendo una possibile interazione inibitoria. Le colture ALAB sono sopravvissute bene per 16 settimane, confermando la loro capacità di adattarsi alle condizioni della stagionatura.

Produzione di gas

La produzione di gas è risultata variabile anche tra confezioni dello stesso lotto. In assenza di ALAB, l’intensità è stata maggiore con Levilactobacillus brevis, seguita da Lentilactobacillus parabuchneri, Paucilactobacillus wasatchensis e Limosilactobacillus fermentum. L’effetto delle colture bioprotettive è risultato specifico della combinazione ALAB-GP-NSLAB: alcune hanno inibito la produzione di gas, altre l’hanno stimolata. Pertanto, una coltura efficace contro un batterio produttore di gas può risultare inefficace o controproducente contro un altro. La scelta dell’ALAB deve quindi basarsi sull’identificazione del microrganismo responsabile del difetto.

Conclusioni

Questo studio ha dimostrato che, anche quando il formaggio Cheddar veniva intenzionalmente inoculato con GP-NSLAB eterofermentativi noti, la produzione di gas risultava incoerente tra i blocchi confezionati, evidenziando la difficoltà di identificare l’agente causale dei difetti di gas indesiderati e suggerendo che ulteriori fattori microbici o ambientali influenzano la formazione di gas durante la stagionatura. Tra i GP-NSLAB testati, Levilactobacillus brevis 227-1 ha prodotto gas più rapidamente e in modo più esteso, seguito da Lentilactobacillus parabuchneri CC01, Paucilactobacillus wasatchensis WDC04 e Limosilactobacillus fermentum 305-1.

Alcuni batteri lattici aggiunti hanno ridotto la produzione di gas, con Lacticaseibacillus paracasei 20DK06 che ha mostrato la più forte inibizione di P. wasatchensis WDC04. Tuttavia, alcuni aggiunti hanno aumentato la produzione di gas, come osservato con Pediococcus acidilactici 23F. Questa ricerca evidenzia la necessità di identificare i batteri lattici non starter (NSLAB) produttori di gas prima di selezionare le colture di batteri lattici attivi (ALAB) per l’inibizione della produzione di gas. Senza tale conoscenza, l’utilizzo di colture di ALAB nella produzione di formaggio può rappresentare un ulteriore fattore di rischio che favorisce una produzione indesiderata di gas.

Fonte: “The use of lactic acid bacteria adjunct cultures to decrease the incidence of gas defects in Cheddar cheese production”, Rhees T. Crompton, Donald J. McMahon, and Taylor S. Oberg. Journal of Dairy Science Vol. 109 No. 7, 2026. https://doi.org/10.3168/jds.2025-27318.

Autore: Elisabetta Simonetti