Il viaggio del sale nella matrice caseinica

Introduzione

La diffusione del cloruro di sodio (NaCl) costituisce un processo fondamentale nella tecnologia casearia, in quanto il contenuto salino influenza direttamente lo sviluppo della microflora, l’attività enzimatica e le trasformazioni biochimiche che avvengono durante la maturazione del formaggio. Una comprensione approfondita dei meccanismi di trasporto del sale all’interno della matrice caseinica risulta, pertanto, essenziale per l’ottimizzazione dei processi produttivi e per il controllo delle caratteristiche qualitative del prodotto finale. In questo contesto, uno studio, pubblicato in questi giorni sul Journal of Dairy Science, ha analizzato l’effetto di alcune variabili critiche — pH, contenuto lipidico, concentrazione di calcio e temperatura — sulla diffusione del NaCl in un sistema modello costituito da concentrato di caseina micellare (MCC) gelificato mediante caglio. Parallelamente, è stata valutata la possibilità di utilizzare il siero di latte salato, sottoprodotto della produzione di formaggi tipo Cheddar, come alternativa alla salamoia convenzionale, con l’obiettivo di ridurre l’impatto ambientale associato al suo elevato contenuto salino e organico.

Materiali e metodi

Il sistema modello è stato preparato a partire da un concentrato di caseina micellare ottenuto mediante microfiltrazione di latte scremato e successivamente concentrato tramite evaporazione fino a raggiungere un contenuto proteico del 20% (p/p). La gelificazione è stata indotta mediante aggiunta di chimosina (40 µL/mL), seguita da incubazione a temperatura ambiente per 30 minuti, al fine di ottenere una matrice proteica tridimensionale stabile. L’approccio sperimentale ha previsto un disegno fattoriale completo, volto a investigare in modo sistematico l’effetto combinato delle variabili di interesse. In particolare, sono stati modulati la concentrazione di calcio (0–1% p/p, mediante aggiunta di CaCl₂), il grado di acidificazione (0–2% p/p di glucono-δ-lattone, GDL), il contenuto di grasso (fino a un rapporto proteina:grasso di 1:0,66) e la temperatura di salatura (20, 30 e 40 °C), per un totale di 81 condizioni sperimentali. I campioni, preparati in forma cilindrica (25 mm di diametro e 25 mm di altezza), sono stati immersi per 60 minuti in due differenti mezzi di salatura: siero di latte salato (contenente 8,6% di NaCl) e salamoia standard di riferimento. Durante il trattamento è stata mantenuta un’agitazione costante, al fine di garantire condizioni di trasferimento di massa uniformi e riproducibili. La diffusività del NaCl all’interno della matrice è stata determinata mediante modellazione matematica basata sulla seconda legge di Fick in regime non stazionario. Le proprietà strutturali e meccaniche dei campioni sono state inoltre caratterizzate mediante un approccio integrato che ha incluso analisi del profilo di consistenza (TPA), microscopia elettronica a scansione (SEM), microscopia confocale laser (CLSM) e spettroscopia FTIR, consentendo di correlare i parametri diffusivi con l’organizzazione microstrutturale del sistema.

Risultati 

I coefficienti di diffusione apparente (D) del NaCl sono risultati compresi tra 3,1×10⁻⁹ e 8,5×10⁻⁹ m²/s, evidenziando una dipendenza significativa (P < 0,05) dalla concentrazione di calcio e dalla temperatura di salatura. L’aggiunta di calcio (fino all’1% p/p di CaCl₂) ha determinato un incremento della diffusività del sale. Le osservazioni mediante microscopia elettronica hanno evidenziato che il calcio favorisce la formazione di una rete caseinica più compatta, continua e meccanicamente resistente. Tale organizzazione strutturale, pur riducendo la porosità macroscopica, migliora la connettività dei percorsi diffusivi e facilita il trasporto ionico attraverso una maggiore coesione della matrice. Al contrario, un elevato contenuto lipidico (≈10% p/p) ha comportato una riduzione della diffusione del NaCl. I globuli di grasso agiscono infatti come ostacoli fisici alla migrazione degli ioni, aumentando la tortuosità dei percorsi diffusivi e riducendo la frazione di fase acquosa disponibile per il trasporto. L’analisi FTIR ha mostrato che i campioni caratterizzati da maggiore diffusività presentano una più elevata organizzazione delle strutture secondarie proteiche (α-eliche e foglietti β) e una maggiore densità di legami idrogeno. Questo risultato suggerisce che una matrice proteica più ordinata e strutturalmente stabile favorisca l’assorbimento e la mobilità del soluto.

Conclusioni

I risultati ottenuti indicano che la temperatura di 30 °C rappresenta la condizione ottimale per la diffusione del NaCl nel sistema modello considerato. Tale comportamento deriva da un equilibrio tra fenomeni opposti: a basse temperature (20 °C), l’elevata viscosità della fase acquosa limita la mobilità ionica e l’espulsione del siero; a temperature più elevate (40 °C), l’intensificazione delle interazioni idrofobiche tra le proteine induce una contrazione della matrice caseinica, ostacolando il trasporto diffusivo. Inoltre, la fusione della fase lipidica può determinare la formazione di un film superficiale che riduce lo scambio di massa. Per quanto riguarda il mezzo di salatura, il siero di latte salato si è dimostrato meno efficace rispetto alla salamoia convenzionale. Questo comportamento è attribuibile alla sua composizione complessa: la presenza di lattosio e cloruro di potassio (KCl) determina un aumento sia della pressione osmotica sia della viscosità del mezzo. L’incremento della pressione osmotica riduce il gradiente di attività dell’acqua, mentre la maggiore viscosità limita la mobilità degli ioni Na⁺ e Cl⁻ e compromette la continuità dei percorsi diffusivi nella matrice proteica. In conclusione, sebbene il riutilizzo del siero salato rappresenti una strategia promettente in termini di sostenibilità ambientale, le sue proprietà fisico-chimiche ne limitano l’efficacia nei processi di salatura convenzionali, rendendo necessari ulteriori interventi di ottimizzazione per un’applicazione industriale su larga scala.

La presente  sinossi è liberamente tratta dall’articolo:”Understanding salt diffusion in dairy-based systems: A model approach using rennet-coagulated micellar casein concentrates” V. Weerasingha A.L. Kelly J.J. Sheehan A. Alehosseini  Journal of Dairy Science, Volume 109, Issue 4, 2026. Pages 3337-3352 DOI: 10.3168/jds.2025-27626