Una nuova ricerca condotta dal Dipartimento di Food Science and Technology della Oregon State University per calcolare in che momento e in quali quantità si formano i batteri contaminanti durante la produzione di Cheddar tramite DMC.

INTRODUZIONE

Il Cheddar è prodotto in tutto il mondo ed è uno dei formaggi più consumati negli Stati Uniti. L’ecosistema microbiologico del formaggio è dinamico e spesso ha effetti sia positivi che negativi sulla qualità del formaggio. Il controllo dei batteri che hanno un effetto negativo sulla qualità o sulla salute è una sfida per i produttori, specialmente nelle produzioni su larga scala. Il latte utilizzato per produrre il formaggio può avere diversi ecosistemi microbiologici, comprendenti bassi livelli di Enterobacteriaceae, Pseudomonas, Acinetobacter, Bacillus e un’ampia gamma di altri batteri. La maggioranza di questi batteri è ridotta a un basso livello (1.69–2.18  cfu/mL) durante il trattamento termico del latte; ad ogni modo, su larga scala questo livello può rappresentare una fonte significativa di contaminazione dovuta alla capacità di produzione. In aggiunta, sub-popolazioni di batteri si possono stabilizzare in specifiche nicchie durante il processo, dove possono proliferare. Le soluzioni effettive per controllare l’ecosistema batterico nell’ambiente di produzione richiedono un riconoscimento delle fonti di contaminazione iniziale e che a queste sia assegnata la priorità. Le tabelle di produzione e la frequenza della sanificazione dovrebbero essere progettate in modo da diminuire una crescita considerevole della popolazione batterica, che può portare a problemi di salubrità e qualità degli alimenti, e da comprendere il controllo dei microrganismi indicatori (ad esempio i coliformi). Ad ogni modo, in modo ancor più perfetto, le fonti di questi batteri problematici verrebbero eliminate. Il trasportatore di drenaggio e maturazione (DMC) è una grande attrezzatura, totalmente chiusa, progettata per automatizzare il processo di realizzazione del Cheddar. La cagliata e il siero vengono pompati nella parte superiore del DMC e trascinati da una serie di 3 trasportatori mentre la cagliata acidifica, viene tirata e capovolta e il siero continua il drenaggio. La cagliata esce dal DMC dopo circa 90 min e viene formata, salata, pressata e confezionata prima di essere trasportata nella camera di stagionatura. Mentre la cagliata viene mossa e piegata la fermentazione è rapida, causando una diminuzione del pH e ulteriore fuoriuscita di siero. Nel momento in cui il prodotto esce dal DMC, il pH della cagliata corrisponde circa a 5.2. Questa riduzione di pH, insieme alla salatura inibisce la crescita di molti sottogruppi di batteri dopo la pressatura e la stagionatura. 

Una prima indagine nella rilevazione intermittente di coliformi nel Cheddar in un’azienda identificò una crescita di nicchia nel DMC. Dal momento in cui il siero e la cagliata entrano nel DMC lo starter dei batteri lattici è attivo ma riesce ad acidificare solo in piccola parte siero e cagliata. Perciò, la sezione di drenaggio ospita un ambiente più favorevole (37°C, pH 6.3) con un flusso costante di nutrienti per 18 h. I livelli di coliformi in questa sezione aumentano da meno di 1  cfu/mL fino a  5.04 log cfu/mL durante il corso di un giorno di produzione da 18 h. La sanificazione giornaliera riduce i livelli della carica iniziale. Ad ogni modo, il livello di coliformi aumenta nuovamente alla fine del giorno seguente. 

Un’ulteriore campionatura nell’ambiente industriale ha identificato 2 potenziali fonti di coliformi nel sistema di produzione. Bassi livelli di coliformi (<1 cfu/mL) sono presenti nel latte dopo il trattamento termico e persistono a un basso livello sulle superifici di contatto dell’alimento nel DMC dopo la sanificazione. Per sostenere la decisione industriale di ridurre i livelli di batteri non starter è importante dimostrare se la fonte di batteri può contribuire all’alta densità di cellule nel DMC durante il periodo di produzione. La complessità di avere molteplici fonti non starter ha reso più o meno impossibile determinare il loro contributo all’ecosistema. Perciò, è stato necessario un sistema alternativo per determinare se i bassi livelli naturalmente presenti, dei batteri non starter, possano crescere fino a raggiungere un’elevata densità cellulare in un turno di produzione (18 h).

L’obiettivo principale dello studio è stato quello di determinare se bassi livelli di batteri contaminanti nel siero possano aumentare fino ai livelli osservati su scala commerciale in un sistema a flusso di siero continuo simile al DMC. Il secondo obiettivo è stato quello di determinare se l’adesione dei batteri avviene su superfici con materiali caratteristici entro un arco temporale di 18 h.

ABSTRACT

La produzione industriale di Cheddar utilizza un sistema automatico e di produzione continua che fornisce condizioni favorevoli allo sviluppo di specifiche sub-popolazioni di batteri indesiderati, durante alcuni tratti del sistema. Il trasportatore di drenaggio e maturazione (DMC) separa la cagliata dal siero sul primo nastro drenante e permette il processo di cheddaring nella sezione seguente. In uno studio precedente abbiamo dimostrato che i batteri coliformi aumentano nella sezione di drenaggio del DMC (pH 6,0-6,3 a 36°C) su un turno di produzione ordinaria di 18 h e può portare a percettibili coliformi nel prodotto finito. Il campionamento nello stabilimento indicava due fonti con livello di coliformi basso: siero sub-pastorizzato e cagliata all’inizio dell’entrata nel DMC e le superfici del DMC dopo la sanificazione. La riduzione di queste fonti richiederebbe differenti approcci. L’obiettivo di questo studio è di capire se i naturalmente bassi livelli di coliformi nel siero possano aumentare nel grande volume finale e attaccare le differenti superfici dei materiali entro le 18 h. Una riproduzione su scala del laboratorio è stata creata per simulare le condizioni di drenaggio iniziale del DMC e consisteva in un passaggio singolo, siero naturalmente contaminato (pH 6,3 a 35°C) che sgorgava attraverso un bireattore (1.11 L/h) che conteneva ritagli di superfici diverse trovati nel DMC (acciaio inossidabile e prolipropilene). Il serio all’interno della camera del bioreattore e i ritagli di superficie sono stati enumerati per sotto popolazioni di batteri su terreni selettivi e per batteri planctonici e adesivi, rispettivamente a 0, 12, 15 e 18 h. I batteri isolati sono stati identificati tramite il sequenziamento di 16S rDNA. I batteri non starter presenti a 0 h nel siero comprendevano: coliformi (Enterobacter), Pseudomonas,e  Acinetobacter (rispettivamente 0.80, 2.55, e 2.32  log cfu/mL), ognuno dei quali cresceva significativamente dopo 18 h nel siero (6.18, 7.00, and 5.89 log cfu/mL) e sui ritagli di superficie (rispettivamente 5.20, 6.85, and 5.29 log cfu/cm2 ) nel sistema a flusso continuo. La scansione al microscopio elettrico ha confermato l’adesione batterica a entrambe le superfici, con uno sviluppo precoce di biofilm evidente sui ritagli di propilene entro le 18 h. I risultati da questo studio su laboratorio in scala hanno dimostrato che i livelli di coliformi relativamente bassi all’entrata del DMC nel siero possono replicarsi all’interno della sezione di drenaggio del DMC fino ai livelli riscontrati nell’ambiente di produzione industriale.

Growth potential and biofilm development of nonstarter bacteria on surfaces exposed to a continuous whey stream

Autori: B. Selover & J.G. Waite-Cusic 

Department of Food Science and Technology, Oregon State University, Corvallis

J. Dairy Sci. – 1 giugno 2021

DOI: doi.org/10.3168/jds.2020-19837

 

 

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