Effetti del caglio animale, della chimosina prodotta dalla fermentazione e dei coagulanti microbici sulle proprietà di coagulazione del latte bovino

Coagulanti a confronto: effetti su coagulazione e cagliata del latte

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15 Maggio, 2025
IN BREVE
Lo studio ha valutato l’effetto di otto coagulanti commerciali (animali, microbici e FPC, inclusa una variante bovina e una FPC di cammello) su latte bovino pastorizzato, testandoli a tre dosi (35, 50 e 65 IMCU/L). I risultati hanno mostrato differenze significative nei profili di coagulazione: il FPC di cammello è risultato il più rapido, seguito dalla variante bovina, mentre i coagulanti microbici hanno avuto i tempi più lenti. La dose ha influenzato linearmente la gelificazione e variamente altri parametri. Lo studio fornisce indicazioni pratiche per la scelta del coagulante e del dosaggio in base al tipo di formaggio da produrre.

Introduzione

I coagulanti enzimatici sono fondamentali nel processo di caseificazione, e storicamente il caglio animale – ottenuto dallo stomaco dei vitelli – è stato il principale agente utilizzato a questo scopo. Tuttavia, a partire dagli anni Sessanta, l’industria ha sviluppato valide alternative, in risposta a problematiche legate all’elevato costo di produzione del caglio tradizionale, alla limitata disponibilità di stomaci di vitello e alle crescenti preoccupazioni etiche per la macellazione di animali molto giovani.

Tra queste alternative si sono affermati i coagulanti microbici e, soprattutto, quelli fermentativi a base di chimosina (FPC), ottenuti tramite ingegneria genetica. Questi ultimi rappresentano oggi la scelta prevalente nei mercati anglosassoni, coprendo tra l’80% e il 90% del fabbisogno di coagulanti, grazie alla loro capacità di garantire rese elevate, buone proprietà organolettiche del formaggio e costi di produzione più contenuti.

Nonostante ciò, il caglio animale continua a essere utilizzato nella produzione di formaggi tradizionali e di Denominazione di Origine Protetta (DOP), soprattutto in Paesi come Italia, Francia e Spagna, dove il legame con la tradizione produttiva è forte e normato.

I coagulanti microbici, prodotti per fermentazione, rappresentano un’altra categoria di sostituti ampiamente disponibili e meno soggetti a fluttuazioni di mercato. Tuttavia, il loro impiego può causare fenomeni di eccessiva proteolisi, che compromettono le caratteristiche funzionali e sensoriali del formaggio. Malgrado questi limiti, risultano particolarmente adatti in alcune tecnologie casearie specifiche, come nei formaggi a pasta filata acidificata chimicamente, per via della loro ridotta ritenzione nella cagliata a pH bassi e della loro elevata sensibilità termica. Gli avanzamenti nel campo della genetica hanno inoltre permesso di ottimizzare i ceppi microbici usati nella produzione di questi enzimi, migliorandone l’efficienza.

Benché i coagulanti rappresentino un elemento chiave nella filiera lattiero-casearia, le informazioni sui loro effetti comparati sulle proprietà di coagulazione del latte (MCP) rimangono parziali. La letteratura esistente tende a concentrarsi su singoli coagulanti, spesso valutati in condizioni sperimentali variabili per tipologia di latte, temperatura o strumenti di misurazione.

Mancano ancora indagini sistematiche sugli effetti del tipo di coagulante su nuovi parametri tecnologici della coagulazione, come l’andamento temporale della consistenza della cagliata (CFₜ), rilevabile attraverso strumenti come il lattodinamografo. Questo dispositivo, oggi largamente utilizzato per l’analisi dell’MCP, consente infatti di ottenere informazioni dettagliate sulla dinamica di rassodamento della cagliata, ma le interazioni tra coagulante e tali proprietà non sono ancora del tutto comprese.

Un ulteriore limite degli studi esistenti è la carenza di analisi che considerino l’influenza della composizione del latte – in termini di grasso, proteine e caseina – sugli effetti dei coagulanti, nonostante sia noto che queste variabili condizionano fortemente la risposta coagulativa. Per colmare queste lacune, lo studio pubblicato su Journal of Dairy Science a maggio 2025, si è proposto di quantificare gli effetti di otto differenti coagulanti, applicati a tre livelli di dosaggio, sui parametri di coagulazione del latte e sulla consistenza della cagliata nel tempo, utilizzando campioni di latte commerciale e un approccio sperimentale sistematico.

Materiali e metodi

Progettazione sperimentale

Nel presente studio, 8 coagulanti (1 chimosina bovina naturale, 2 FPC bovine e 1 di cammello, 3 coagulanti microbici e 1 variante di FPC bovina) a 3 dosi (rispettivamente 35, 50 e 65 unità di coagulazione del latte internazionali [ IMCU ]/L; ISO-IDF 2007 ) sono stati valutati per i loro modelli di coagulazione in 8 lotti di latte pastorizzato, intero e non omogeneizzato.

Questi lotti, appartenenti a 3 diversi marchi commerciali (Dupont, Delaware, Stati Uniti; DSM, Maastricht, Paesi Bassi; e Chr. Hansen, Hörsholm, Danimarca), sono stati selezionati per rappresentare un’ampia variazione nella qualità e nella capacità di coagulazione del latte. In totale sono state eseguite 384 analisi della coagulazione (8 lotti di latte × 8 coagulanti × 3 dosi × 2 repliche) in 4 giorni, con 2 lotti di latte analizzati ogni giorno (96 analisi della coagulazione al giorno).

Tipi di coagulanti e caratteristiche principali

I coagulanti del latte utilizzati commercialmente provengono da una varietà di fonti, tra cui caglio animale, chimosina espressa in modo ricombinante, mucorpepsine e proteasi vegetali. La maggior parte degli enzimi coagulanti commerciali sono proteasi aspartiche e, più specificamente, scindono il legame Phe105 – Met106 del κ-CN del latte. Le principali caratteristiche dei coagulanti utilizzati in questo studio sono descritte di seguito.

Caglio animale

Il caglio animale viene tradizionalmente estratto dall’abomaso di giovani ruminanti, principalmente vitelli non svezzati. Il caglio contiene chimosina (che naturalmente contiene 3 varianti: A, B e C) e pepsina in frazioni che variano a seconda dell’età dell’animale macellato e della sua dieta. In questo studio, il caglio animale (chiamato di seguito TR bovino, coagulante A ) era composto per l’80% da chimosina e per il 20% da pepsina di origine bovina, con un’attività coagulante di 210 IMCU/mL.

FPC

La versione ricombinante della chimosina di vitello è nota come FPC. Questo tipo di coagulante contiene chimosina con sequenza proteica identica alla chimosina B di origine animale, ma è prodotto tramite fermentazione da un microrganismo ospite eterologo (ad esempio, Escherichia coli , Aspergillus niger , Kluyveromyces lactis o Trichoderma reesei ) che esprime il gene per l’enzima. A differenza del caglio animale, l’FPC è privo di pepsina e altri componenti residui. In questo studio, 2 prodotti FPC sono stati espressi da A. niger e T. reesei, con attività coagulante di 200 IMCU/mL ( FPC bovina, coagulante B ) e 700 IMCU/mL ( FPC bovina, coagulante C ), rispettivamente.

Un interessante progresso verso la sostituzione del caglio animale è lo sviluppo di chimosina eterologa da cammelli ( Camelus dromedarius ) espressa in A. niger. La chimosina di cammello ha un rapporto 7 volte superiore tra attività di coagulazione del latte bovino e attività proteolitica generale ( rapporto C/P ) rispetto alla chimosina di vitello. Nel presente studio, la FPC di cammello ( FPC di cammello, coagulante G ) condivide circa l’87% della sua identità di sequenza con la chimosina bovina e presenta una maggiore stabilità rispetto alle variazioni di pH e temperatura.

Coagulanti microbici

I coagulanti microbici sono ampiamente utilizzati nella produzione casearia commerciale negli Stati Uniti e in Europa fin dagli anni ’60. Questi coagulanti si basano sulla proteinasi aspartica (mucorpepsina) prodotta tramite fermentazione da un microrganismo naturale senza manipolazione genetica.

Tre specie principali sono state identificate per la produzione su larga scala, ovvero Rhizomucor miehei , Rhizomucor pusillus e Cryphonectria parasitica. Tra queste 3, R. miehei è predominante. Le proteasi microbiche sono simili alla chimosina nella loro specificità per k-CN, ma inducono livelli più elevati di attività proteolitica aspecifica della caseina durante la produzione del formaggio. In questo studio, la proteasi aspartica dei 3 prodotti coagulanti microbici è stata prodotta da R. miehei, differendo solo per quanto riguarda il processo di purificazione e la formulazione per avere un’attività coagulante rispettivamente di 200 ( coagulante D ), 220 ( coagulante E ) e 750 (coagulante F ) IMCU/mL.

Variante FPC bovina

La produzione di questo coagulante prevede l’utilizzo di un ceppo ospite eterologo per esprimere varianti di chimosina bovina con sequenze AA modificate per migliorare la loro attività coagulante specifica e ridurre l’attività proteolitica. Kluyveromyces lactis è comunemente utilizzato per FPC bovino e la chimosina espressa dimostra un’attività specifica più elevata rispetto al caglio tradizionale. La variante FPC (chiamata di seguito VAR bovino, coagulante H ) è stata ottenuta modificando K. lactis per esprimere una variante di chimosina bovina con un elevato rapporto C/P e un’attività coagulante di 620 IMCU/mL.

Analisi dei campioni di latte

Composizione del latte

Tutte le analisi sono state eseguite presso il laboratorio MilCa del Dipartimento di Scienze Veterinarie dell’Università di Parma (Parma, Italia) entro 4 ore dalla raccolta. Da ciascun lotto di latte è stata prelevata un’aliquota di 20 mL senza conservanti per eseguire le analisi di grasso, proteine, caseina, lattosio, TS e urea del latte in duplicato utilizzando un analizzatore a infrarossi MilkoScan FT3 (Foss Electric A/S) calibrato secondo i seguenti metodi analitici: ISO 1211/IDF per il grasso ( ISO-IDF, 2010a ), ISO 8968–2/IDF per le proteine ​​( ISO-IDF, 2014 ) e ISO 26462/IDF 214 ( ISO-IDF, 2010c ) per il lattosio. Il pH del latte e i cloruri sono stati analizzati in duplicato per ciascun lotto di latte utilizzando un titolatore automatico Titralab AT1000 (Hach Lange, Loveland, CO).

MCP tradizionale

Da ciascun lotto, un’aliquota di 480 mL è stata utilizzata per determinare i parametri t di MCP e CF in duplicato per tutti i coagulanti e le dosi (8 coagulanti × 3 dosi × 2 repliche × 10 mL di latte). Le proprietà di coagulazione del latte sono state misurate per 90 minuti utilizzando 2 lattodinamografi meccanici (Lattodinamografo, MA.PE. System, Firenze, Italia) con calibrazione del pendolo, una componente meccanica del lattodinamografo, effettuata prima di ogni sessione della prova.

Per ogni replica, 10 mL di latte, riscaldato a 35 °C, sono stati miscelati con 200 μL di soluzione coagulante, preparata in base all’attività enzimatica del coagulante (IMCU/mL) e alla dose. Le misurazioni tradizionali a punto singolo (tempo di coagulazione del caglio [RCT , min], tempo di rassodamento della cagliata fino a 20 mm CF [ k 20 , min], e CF registrato 30, 45, 60 e 90 min [a 30, a 45, a 60 e a 90, rispettivamente, dopo l’aggiunta del caglio]) di ciascun campione di latte sono state ottenute direttamente dagli strumenti. È stato inoltre estratto un file di dati dei 360 valori CF (1 ogni 15 s per i 90 min del test) per ciascuna replica.

Modellazione del rassodamento della cagliata nel tempo

In questo studio è stato utilizzato il modello a 3 parametri con l’obiettivo di utilizzare tutti i dati e fornire caratteristiche più informative rispetto al tradizionale MCP. Il modello testato è stato:

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dove CFt è la consistenza della cagliata al tempo t (mm); CFP indica il valore potenziale asintotico di CF a un tempo infinito (mm); k CF è la costante di velocità istantanea di solidificazione della cagliata (%/min); e RCT eq è l’RCT stimato dall’equazione CFt utilizzando tutti i punti dati (min). Il CFP è concettualmente indipendente dalla durata del test e non è intrinsecamente dipendente dall’RCT (a differenza di a 30 ). Il parametro kCF caratterizza la forma della curva dall’inizio della gelificazione del latte a un tempo infinito e differisce da k20 poiché incorpora tutte le informazioni disponibili.
Inoltre, quando un’equazione viene ottenuta dai dati di una replica, è anche facile estrarre altri MCP tradizionali, come il valore massimo di CF (a max, mm) raggiunto in un momento specifico (t max , min), dal modello di coagulazione risultante.

Analisi statistica

I dati relativi alla consistenza della cagliata (CF) sono stati analizzati con modelli di regressione non lineare (PROC NLIN, SAS) e modelli misti (PROC MIXED), escludendo i dati a 30 minuti per gelificazione tardiva. Il modello includeva effetti fissi (tipo e dose di coagulante, interazione, strumento, pendolo, contenuto di grasso e caseina) e un effetto casuale del giorno. Sono stati stimati contrasti ortogonali tra il caglio bovino e gli altri coagulanti (FPC bovino, R. miehei, FPC di cammello, VAR bovino), nonché effetti lineari e quadratici della dose e delle sue interazioni con ciascun coagulante.

Risultati e discussione

Composizione del latte e caratteristiche della coagulazione

Nel presente studio sono state analizzate le caratteristiche qualitative del latte e i parametri di coagulazione, evidenziando una variabilità marcata tra i campioni, in particolare nella fase iniziale della coagulazione. I valori medi dei parametri qualitativi del latte erano coerenti con quanto già osservato in precedenti analisi su campioni raccolti da mandrie italiane e da prodotti del mercato al dettaglio. La coagulazione ha mostrato una variabilità ampia (coefficiente di variazione tra 9% e 64%), simile a quella descritta da altri studi su latte bovino, ma in questo caso attribuibile principalmente agli effetti del tipo e della dose di coagulante, piuttosto che a fattori animali come razza o stadio di lattazione (tabella 1).

Il modello statistico utilizzato ha incluso grasso e caseina come covariate lineari, confermando il loro ruolo determinante sulla coagulazione. In particolare, la caseina è risultata correlata con i tratti associati al potenziale di consistenza finale della cagliata, mentre il grasso ha mostrato effetti significativi su tutti i parametri considerati. L’effetto del rapporto tra enzima e substrato, ben noto in letteratura, è stato confermato: il tipo di coagulante e la sua concentrazione hanno influenzato significativamente quasi tutte le variabili di coagulazione. A differenza di studi precedenti in cui dosi diverse erano applicate per ogni coagulante, in questo lavoro sono state utilizzate dosi standardizzate (35, 50 e 65 IMCU/L di latte) per permettere un confronto diretto tra i diversi enzimi.

Nel modello statistico sono stati inoltre inclusi variabili strumentali come il tipo di pendolo, lo strumento di misura, il giorno dell’analisi e la sessione sperimentale, così da controllare eventuali fonti di variabilità tecnica. È emerso che lo strumento e il pendolo influenzano in particolare i parametri relativi alla fase avanzata della coagulazione (es. amax, kCF, CFP), confermando una minore ripetibilità dell’analisi lattodinamografica in questa fase, come già rilevato in letteratura. Al contrario, fattori legati all’operatore, come la replica o la sessione, non hanno mostrato effetti significativi, suggerendo una buona standardizzazione delle procedure sperimentali (tabella 2).

Tabella 1 – Statistiche descrittive per la qualità del latte e le proprietà di coagulazione. 1- a30 (a45, a60, a90 ) = consistenza della cagliata 30 (45, 60, 90) min dopo l’aggiunta del caglio; a max = consistenza massima della cagliata raggiunta entro 90 min; CF P = consistenza potenziale asintotica della cagliata; k 20 = intervallo di tempo tra la gelificazione e il raggiungimento di una consistenza della cagliata di 20 mm; k CF = costante di velocità istantanea di rassodamento della cagliata; RCT = tempo di gelificazione del caglio misurato; RCT eq = tempo di coagulazione del caglio stimato mediante modellazione CF t ; t max = tempo al raggiungimento di a max . 2- N = numero di analisi.

Tabella 2 – Risultati dell’ANOVA (valori F e significatività per gli effetti fissi) per le proprietà di coagulazione del latte tradizionali e modellate. 1- a 45 (a60, a90 ) = consistenza della cagliata 45 (60, 90) min dopo l’aggiunta del caglio; a max = consistenza massima della cagliata raggiunta entro 90 min; CF P = consistenza potenziale asintotica della cagliata; IMCU = unità internazionali di coagulazione del latte; k 20 = intervallo di tempo tra la gelificazione e il raggiungimento di una consistenza della cagliata di 20 mm; k CF = costante di velocità istantanea di rassodamento della cagliata; RCT = tempo di gelificazione del caglio misurato; RCT eq = tempo di coagulazione del caglio stimato mediante modellazione CF t ; RMS = radice quadratica media per giorno (sessione) e residuo (effetto casuale); t max = tempo al raggiungimento di a max . * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001.

Effetti del tipo di coagulante sui parametri MCP e CFt

Caglio animale

La chimosina tradizionale estratta dallo stomaco di vitelli non svezzati (indicata come TR bovino) ha mostrato un comportamento intermedio in termini di coagulazione del latte, con un tempo di gelificazione di circa 25 minuti, una velocità di rassodamento della cagliata pari al 7,5%/min e una consistenza finale (CF) di circa 48 mm a 90 minuti. Rispetto ai coagulanti innovativi come la chimosina ricombinante (FPC bovina e Camel FPC), il TR bovino ha evidenziato un processo di coagulazione più lento, con ritardi significativi nei tempi di inizio della gelificazione (RCT e RCT eq), nella fase di rassodamento (kₐ₀), e valori inferiori di consistenza della cagliata sia a 45 che a 60 minuti (figura 1).

In particolare, rispetto al FPC bovino, il TR bovino ha mostrato una gelificazione ritardata di circa 3 minuti, un k₂₀ più lento (+1 min) e una minore velocità di rassodamento (-1% kCF), mentre il confronto con il FPC di cammello ha rivelato differenze ancora più marcate: +6 minuti di RCT, +2 minuti k₂₀, −2% kCF e consistenze inferiori fino a 7 mm a 45 minuti (tabella 3). Queste differenze sono coerenti con quanto riportato in letteratura: il Camel FPC, infatti, possiede un’attività coagulante circa 7 volte superiore rispetto alla chimosina bovina e una proteolisi meno estesa, con un rapporto coagulazione/proteolisi (C/P) favorevole (6,8), grazie alla sua elevata specificità per il legame κ-caseinico Phe105–Met106. Questi dati confermano la maggiore efficienza e selettività dei coagulanti fermentativi moderni rispetto al caglio animale tradizionale.

chimosina

Figura 1 – Modello di consistenza della cagliata modellata dopo l’aggiunta di caglio ai campioni di latte in base al tipo di coagulante (TR bovino [A] = chimosina bovina naturale; FPC bovino [B, C] = chimosina prodotta dalla fermentazione bovina; Rhizomucor miehei [D, E, F] = coagulante microbico prodotto dalla fermentazione utilizzando R. miehei ; FPC di cammello [G] = chimosina prodotta dalla fermentazione del cammello; VAR bovino [H] = variante della chimosina prodotta dalla fermentazione bovina).

Tabella 3 – Effetto del coagulante (LSM, valori F e significatività dei contrasti) sulle proprietà di coagulazione del latte tradizionali e modellate. 1 – a45 (a60, a90 ) = consistenza della cagliata 45 (60, 90) min dopo l’aggiunta del caglio; a max = consistenza massima della cagliata raggiunta entro 90 min; CF P = consistenza potenziale asintotica della cagliata; k 20 = intervallo di tempo tra la gelificazione e il raggiungimento di una consistenza della cagliata di 20 mm; k CF = costante di velocità istantanea di rassodamento della cagliata; RCT = tempo di gelificazione del caglio misurato; RCT eq = tempo di coagulazione del caglio stimato mediante modellazione CF t ; t max = tempo al raggiungimento di a max . 2 -TR bovino (A) = chimosina bovina naturale; FPC bovino (B, C) = chimosina prodotta tramite fermentazione bovina; Rhizomucor miehei (D, E, F) = coagulante microbico prodotto tramite fermentazione utilizzando Rhizomucor miehei ; FPC di cammello (G) = chimosina prodotta tramite fermentazione di cammello; VAR bovino (H) = variante della chimosina prodotta tramite fermentazione bovina. * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001.

Il confronto tra diversi coagulanti ha evidenziato differenze marcate nei modelli di coagulazione del latte. Rispetto ai coagulanti ottenuti da Rhizomucor miehei, il caglio tradizionale bovino (TR bovino) ha mostrato una coagulazione significativamente più rapida, con una riduzione di 6 minuti nel tempo di gelificazione, 4 minuti nel tempo k₂₀, un incremento del 2% nella velocità di rassodamento della cagliata (kCF) e consistenze superiori della cagliata fino a +8 mm a 45 minuti. Inoltre, il massimo della consistenza (aₘₐₓ) è stato raggiunto 3 minuti prima e con un valore più alto rispetto a R. miehei. Nonostante la somiglianza strutturale con la chimosina bovina, i coagulanti R. miehei presentano un rapporto coagulazione/proteolisi (C/P) molto sfavorevole (0,13), dovuto a un’attività coagulante bassa (19%) e a un’intensa attività proteolitica (149%) rispetto alla chimosina bovina, il che compromette le proprietà funzionali della cagliata.

Confrontando (tabella 3) invece il TR bovino con la variante bovina fermentativa (Bovine VAR), emerge che quest’ultima offre prestazioni superiori: il latte trattato con TR bovino ha mostrato una coagulazione ritardata (+4 minuti RCT), un rassodamento più lento (+2 minuti k₂₀), una minore velocità di rassodamento (−2% kCF) e consistenze inferiori della cagliata a 45 e 60 minuti (−7 mm e −4 mm), oltre a un ritardo nel raggiungimento del massimo di consistenza (+5 minuti tₘₐₓ). Tali differenze erano prevedibili, poiché Bovine VAR è stato progettato per avere una maggiore efficienza, con un rapporto C/P simile a quello della chimosina di cammello (Camel FPC), noto per le sue elevate prestazioni. Infatti, sia Bovine VAR che Camel FPC hanno mostrato una capacità di rassodamento del latte superiore a quella del Bovine FPC standard, confermando l’efficacia delle nuove formulazioni fermentative nella caseificazione.

Variante FPC bovina

La chimosina ricombinante (FPC) è oggi preferita rispetto a quella animale per motivi etici, religiosi e per il suo impatto positivo sulla resa e sulla qualità del formaggio. Studi precedenti non hanno evidenziato differenze significative nella resa casearia tra TR bovino e FPC bovina. Tuttavia, nel presente studio, i coagulanti FPC bovini hanno mostrato una coagulazione più lenta rispetto a FPC di cammello, con +2 min di RCT, +1 min di k₂₀, -2%/min di kCF e +5 min per il raggiungimento di tₘₐₓ. La FPC di cammello ha quindi mostrato il processo di coagulazione più rapido, attribuibile alla sua elevata affinità per la κ-caseina bovina (κ-CN), legata a specifiche caratteristiche strutturali dell’enzima.

Confrontando tutti i coagulanti, FPC di cammello e FPC bovina hanno mostrato una coagulazione più efficiente rispetto a quelli da Rhizomucor miehei, con valori superiori di kCF e CF entro i primi 30 minuti. Tuttavia, al termine dell’analisi lattodinamografica (a 90 minuti), le differenze tra i coagulanti si sono attenuate, come evidenziato anche dal parametro CFₚ, più influenzato dalle caratteristiche del latte che dall’enzima coagulante.

Il coagulante VAR bovino ha mostrato performance superiori rispetto alla FPC bovina, con tempi di coagulazione più brevi, maggiore velocità di rassodamento e CF più elevati. Questo risultato era atteso, dato che VAR bovino è stato sviluppato per ottimizzare la specificità verso la κ-CN, come già osservato nel Camel FPC.

Coagulanti microbici

Per quanto riguarda i coagulanti microbici, R. miehei è tra i più utilizzati da decenni. Nonostante i miglioramenti tecnologici nel suo impiego, questi coagulanti presentano un’attività proteolitica molto elevata rispetto alla chimosina bovina, influenzando negativamente sia la resa che la maturazione del formaggio. Nello studio, i coagulanti D, E e F (tutti da R. miehei) hanno mostrato i modelli di coagulazione più lenti (+10–12 min RCT, +5–6 min k₂₀, -3–4%/min kCF), con valori CF costantemente inferiori durante tutta l’analisi e tₘₐₓ ritardato fino a 10 minuti rispetto a FPC di cammello. Questi dati indicano una limitata efficacia di R. miehei, suggerendo la necessità di dosi più elevate, soprattutto nei formaggi stagionati.

Effetti di IMCU e coagulante × IMCU

L’effetto della dose di coagulante (IMCU/L) ha mostrato un’influenza significativa su quasi tutti i parametri di coagulazione (eccetto CFₚ). Dosi più elevate (65 IMCU/L) hanno ridotto RCT, RCTeq, k₂₀ e aumentato kCF, mentre dosi più basse (35 IMCU/L) hanno determinato una coagulazione più lenta e un CF inferiore. La risposta non è sempre stata lineare: le variazioni più marcate si sono osservate tra 35 e 50 IMCU/L, suggerendo un comportamento non proporzionale dei parametri con l’aumentare della dose, in linea con osservazioni precedenti su altri coagulanti.

Figura 2 – Modello di consistenza della cagliata dopo l’aggiunta di caglio ai campioni di latte in base alla concentrazione del coagulante nel latte (rispettivamente 35 [linea tratteggiata], 50 [linea tratteggiata] e 65 [linea continua] IMCU/L).

Tabella 4 – Effetto della concentrazione del coagulante (LSM, valori F e significatività dei contrasti) nel latte sulle proprietà di coagulazione del latte tradizionali e modellate. 1 – a30 (a45 , a60, a90 ) = consistenza della cagliata 30 (45, 60, 90) min dopo l’aggiunta del caglio; a max = consistenza massima della cagliata raggiunta entro 90 min; CF P = consistenza potenziale asintotica della cagliata; IMCU = unità internazionali di coagulazione del latte; k 20 = intervallo di tempo tra la gelificazione e il raggiungimento di una consistenza della cagliata di 20 mm; kCF = costante di velocità istantanea di rassodamento della cagliata; RCT = tempo di gelificazione del caglio misurato; RCT eq = tempo di coagulazione del caglio stimato mediante modellazione CF t ; t max = tempo al raggiungimento di a max . * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001.

I modelli di coagulazione variavano a seconda dei coagulanti e delle dosi nel latte (figura 3). La letteratura mostra che il rassodamento della cagliata è largamente influenzato dal tipo di caglio utilizzato: il TR bovino aumenta la forza del gel più rapidamente di R. miehei a causa delle differenze nell’entità o nella specificità, o entrambe, della proteolisi durante la fase enzimatica della coagulazione del caglio.

Figura 3 – Modello di consistenza della cagliata dopo l’aggiunta di caglio ai campioni di latte in base all’interazione tra il tipo di coagulante (TR bovino [A] = chimosina bovina naturale; FPC bovino [B, C] = chimosina prodotta dalla fermentazione bovina; Rhizomucor miehei [D, E, F] = coagulante microbico prodotto dalla fermentazione utilizzando R. miehei ; FPC di cammello [G] = chimosina prodotta dalla fermentazione di cammello; VAR bovino [H] = variante della chimosina prodotta dalla fermentazione bovina) e la sua concentrazione nel latte (rispettivamente 35, 50 e 65 IMCU/L).

La figura 3 illustra chiaramente che le differenze nei tratti della coagulazione erano più pronunciate tra i diversi tipi di coagulanti rispetto allo stesso gruppo. Nello specifico, i modelli di coagulazione all’interno del gruppo FPC bovino erano relativamente simili (figure 3b e 3c). Nel caso dei 3 coagulanti R. miehei, sono stati osservati anche modelli uniformi (figure 3d–f ). Tuttavia, differivano significativamente dagli altri gruppi di coagulanti. In particolare, hanno mostrato comportamenti distinti, in particolare in termini di velocità di rassodamento della cagliata (ovvero, k CF inferiore ), con differenze più pronunciate alle dosi di 35 e 50 IMCU/L.

Sebbene i coagulanti R. miehei prendano di mira anche il legame Phe105-Met106, tendono ad avere un’attività proteolitica leggermente più ampia. Ciò significa che, sebbene siano efficaci, possono anche scindere altri legami nelle proteine ​​del latte, il che può portare a differenze nel modello di coagulazione, in particolare a concentrazioni enzimatiche inferiori. Al contrario, Camel FPC ha dimostrato un profilo di coagulazione simile a quello del VAR bovino (figure 3g e 3h), evidenziandone l’efficacia e la costanza nelle prestazioni di coagulazione.

Questa scoperta sottolinea gli effetti del tipo di coagulante sul processo di coagulazione, con Camel FPC che funge da alternativa favorevole ai tradizionali coagulanti bovini e offre potenzialmente cinetiche alternative nella produzione di formaggio. I risultati in termini di interazione tra coagulante e dosaggio suggeriscono che la selezione del tipo di coagulante, del dosaggio e delle condizioni appropriate può influenzare significativamente l’efficienza della coagulazione e la qualità del modello di coagulazione, che sono cruciali per ottimizzare il processo di produzione del formaggio e possono ridurre la perdita di nutrienti nel siero.

Conclusioni

Questo studio evidenzia differenze significative nel comportamento della coagulazione a seconda dei vari coagulanti e dosaggi, con implicazioni per la produzione di formaggio. La variabilità osservata nelle caratteristiche della coagulazione, correlata al tipo e al dosaggio del coagulante, sottolinea l’importanza di selezionare coagulanti appropriati per una qualità ottimale del formaggio. Le chimosine ricombinanti come la CamelFPC , così come la BovineVAR , hanno mostrato prestazioni superiori nella gelificazione e nel rassodamento della cagliata rispetto ai coagulanti Bovine TR e R. miehei , grazie alla loro capacità catalitica.

Sebbene gli aumenti lineari della dose di coagulante abbiano portato a cambiamenti piuttosto semplici e prevedibili nelle caratteristiche della coagulazione, gli effetti quadratici hanno rivelato che gli aggiustamenti della dose devono essere gestiti con attenzione per evitare prestazioni di coagulazione subottimali.

Questi risultati confermano la necessità di una corretta selezione e dosaggio del coagulante per garantire un’efficienza elevata e costante nel processo di produzione del formaggio e sottolineano la necessità di ulteriori ricerche per quantificare gli effetti del coagulante e del dosaggio sulla resa del formaggio, sul recupero dei nutrienti del latte nella cagliata e sulla maturazione del formaggio.

Fonte: “Effects of animal rennet, fermentation-produced chymosin, and microbial coagulants on bovine milk coagulation properties”, GiorgiaStocco, Dario Casali et al. Journal of Dairy Science Vol. 108 No. 5, 2025. https://doi.org/10.3168/jds.2024-26167.

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