Migliorare la capacità schiumogena e la qualità del latte pastorizzato utilizzando agenti antimicrobici del Pediococcus acidilactici
IN BREVE
La stabilità della schiuma nel latte pastorizzato è essenziale per la qualità delle bevande come il cappuccino. Tuttavia, la presenza di acidi grassi liberi, derivanti dall’attività dell’enzima lipasi prodotto da batteri psicrotrofi, compromette la capacità di schiumatura. Questo studio, pubblicato su Foods a febbraio 2025, mira a utilizzare il surnatante privo di cellule (CFS) di una coltura che produce batteriocina come conservante naturale contro i batteri psicrotrofi e sporigeni per migliorare la capacità e la stabilità della schiuma, e la qualità e la durata di conservazione del prodotto finale. Dopo la pastorizzazione, l’uso di CFS (15 mL/L) ha ridotto gli acidi grassi liberi, migliorando la stabilità della schiuma e prolungando la conservabilità fino a 14 giorni. Gli autori consigliano latte crudo con bassi acidi grassi liberi e trattamenti con batteriocine per una migliore qualità.
Introduzione
Le bevande in stile cappuccino sono sempre più popolari, con la schiuma di latte che rappresenta un elemento fondamentale per qualità, consistenza e aspetto. Tuttavia, diversi fattori, tra cui la composizione del latte, la lavorazione e gli additivi, influenzano la stabilità della schiuma. Inoltre, la qualità della schiuma varia stagionalmente a causa delle modifiche nelle frazioni di grassi e proteine, che alterano il rapporto caseina/proteine del siero.
Un fattore critico che incide negativamente sulla schiuma è la presenza di acidi grassi liberi (FFA), rilasciati dall’azione delle lipasi, enzimi presenti naturalmente nel latte o prodotti da batteri psicrotrofi. Questi batteri, proliferando durante la conservazione a freddo del latte crudo, generano lipasi termostabili capaci di idrolizzare i lipidi e aumentare il contenuto di FFA. L’accumulo di questi acidi compromette la qualità del latte, causando sapori rancidi, alterazioni sensoriali e una ridotta durata di conservazione. Inoltre, gli FFA destabilizzano i film proteici che circondano le bolle d’aria nella schiuma, riducendo la capacità schiumogena e accelerando il collasso della schiuma.
Il grasso del latte stesso può ostacolare la formazione della schiuma, ma la presenza di FFA peggiora ulteriormente la situazione, destabilizzando le bolle e limitando l’interazione tra le proteine e il processo di schiumatura. Ne consegue una schiuma meno stabile, con bolle più grandi e maggior tendenza al collasso e al drenaggio della fase liquida, acquosa e poco strutturata. Proteine del siero come β-lattoglobulina e α-lattoalbumina svolgono un ruolo chiave nella stabilizzazione della schiuma, ma la loro efficacia viene compromessa dall’interazione con gli FFA.
Per contrastare questi problemi, è possibile utilizzare conservanti naturali a base di batteriocine, prodotte da batteri lattici come Lactobacillus, Lactococcus e Pediococcus. Queste sostanze antimicrobiche inibiscono selettivamente la crescita dei batteri psicrotrofi, riducendo la produzione di FFA e migliorando la qualità del latte e delle sue proprietà schiumogene. L’uso di batteriocine come alternativa ai conservanti chimici contribuisce anche a prevenire la proteolisi e la formazione di peptidi amari, migliorando così il sapore e la stabilità del latte pastorizzato.
Materiali e metodi
I campioni di latte crudo sono stati raccolti da diversi allevamenti egiziani, mentre il ceppo Pediococcus acidilactici Ras-03 è stato isolato da un formaggio locale. La nisina (NISINPROQ) è un additivo naturale ottenuto da un produttore spagnolo.
Gli acidi grassi liberi sono stati misurati nei campioni di latte crudo e trattato. Il latte è stato trattato con diverse concentrazioni di CFS e conservato a 5°C, per poi essere analizzato per parametri microbiologici, acidi grassi liberi e schiuma. Dopo un trattamento termico a 75°C per 30 secondi, il latte è stato sottoposto a ulteriori analisi.
Esperti hanno valutato il latte per colore, sapore e odore utilizzando una scala edonistica per determinarne l’accettabilità. La schiuma è stata misurata dopo aver iniettato vapore nel latte, e ne è stata esaminata anche la stabilità.
Sono state condotte analisi fisico-chimiche del latte, tra cui la misurazione del pH, del contenuto proteico e di grassi. La qualità microbiologica del latte è stata esaminata attraverso la conta di microrganismi aerobici totali, psicrotrofi e batteri sporigeni.
Infine, l’esperimento ha seguito un disegno randomizzato e i dati sono stati analizzati tramite ANOVA e analisi delle componenti principali (PCA), con comparazioni post-hoc per confrontare i risultati.
Risultati
Analisi fisico-chimica, microbiologica e del sapore del latte crudo
Campioni di latte crudo sono stati raccolti da 15 allevamenti nel delta dell’Egitto. I dati fisico-chimici mostravano che il grasso variava tra 3,39% e 3,81%, la proteina tra 3,14% e 3,37%, e il pH tra 6,72 e 6,78 (Tabella 1). La conta dei microrganismi aerobici, psicrotrofi e mesofili sporigeni mostrava variazioni significative, con alcuni campioni che superavano i limiti di contaminazione microbiologica (Tabella 1).
Un’elevata conta batterica aerobica influiva negativamente sul sapore del latte, riducendo la freschezza. La presenza di microrganismi psicrotrofi, che proliferano a basse temperature, rappresenta un rischio per la qualità del latte anche dopo la pastorizzazione.
Tabella 1. Qualità fisico-chimica, microbiologica e sapore del latte crudo proveniente da singole aziende lattiero-casearie. FFA%: acidi grassi liberi % come acido oleico; TC: conteggio totale dei microrganismi, PS: microrganismi psicrotrofi, SF: batteri sporigeni. Le medie all’interno della stessa colonna con lettere in apice diverse (a–f) sono significativamente diverse ( p ≤ 0,05).
Effetto delle proprietà fisico-chimiche e degli acidi grassi liberi del latte crudo sulle proprietà schiumogene
La capacità di formazione della schiuma e la sua stabilità sono state influenzate dalla presenza di acidi grassi liberi (FFA), che variavano tra 2,94% e 10,06% (Tabella 2). Un aumento degli FFA riduceva significativamente la capacità di formazione della schiuma. Gli FFA, che derivano dalla lipolisi, sono negativamente correlati alla stabilità della schiuma, poiché diminuiscono la tensione superficiale e destabilizzano le bolle d’aria (Tabella 2).
Tabella 2. Effetto degli acidi grassi liberi del latte crudo proveniente da diversi allevamenti sulle proprietà schiumogene. FFA%: acidi grassi liberi % come acido oleico; le medie all’interno della stessa colonna con lettere in apice diverse (a–h) sono significativamente diverse ( p ≤ 0,05).
Effetto del surnatante acellulare di Pediococcus acidilactici selvatico sulla conta batterica del latte crudo e pastorizzato
Il trattamento con il surnatante acellulare di Pediococcus acidilactici (CFS) riduceva la conta di microrganismi aerobici e psicrotrofi (Figura 1).
Figura 1. Effetto del surnatante acellulare di Pediococcus acidilactici selvatico sulla qualità microbiologica del latte crudo e poi trattato termicamente. ( A ) Conteggio totale dei microrganismi, ( B ) microrganismi psicrotrofi e ( C ) batteri sporigeni.
Dopo 5 giorni di conservazione, il latte trattato con CFS presentava una diminuzione significativa della carica batterica rispetto al controllo. L’aggiunta di CFS portava a una riduzione della concentrazione di acidi grassi liberi, che aumentavano nel latte crudo di controllo (Tabella 3).
Tabella 3. Effetto del surnatante privo di cellule di Pediococcus acidilactici selvatico sugli acidi grassi liberi (%) del grasso del latte come acido oleico del latte crudo e poi trattato termicamente. Controllo: latte senza additivi; CFS: surnatante privo di cellule, aggiunto a diverse concentrazioni di 5, 10 e 15 mL/mL. Le medie all’interno della stessa colonna con diverse lettere in apice (a–c) sono significativamente diverse ( p ≤ 0,05).
Effetto del surnatante acellulare di Pediococcus acidilactici selvatico sulla capacità schiumogena e sulla stabilità del latte crudo e trattato termicamente
L’aggiunta di CFS ha migliorato la stabilità della schiuma e la capacità di formazione della schiuma, riducendo la concentrazione di FFA e migliorando la qualità fisica del latte (Tabella 4). L’inibizione dei microrganismi e dei batteri psicrotrofi ha contribuito indirettamente a migliorare la capacità di schiuma del latte, riducendo i deterioramenti causati dalla lipolisi e proteolisi.
Tabella 5. Effetto del surnatante acellulare di Pediococcus acidilactici selvatico e della nisina sul pH e sul sapore del latte crudo e successivamente trattato termicamente. Le medie all’interno della stessa riga con lettere in apice diverse (a–e) sono significativamente diverse ( p ≤ 0,05).
Effetto del surnatante acellulare di Pediococcus acidilactici selvatico e della nisina sul pH e sul sapore del latte crudo e trattato termicamente
L’aggiunta di CFS ha causato una riduzione del pH del latte, mentre la nisina non ha mostrato alcun effetto significativo. Il pH è diminuito più rapidamente nel latte di controllo, mentre il trattamento con nisina e CFS ha rallentato questo processo (Tabella 5). Sebbene il CFS abbia migliorato la qualità microbiologica, il sapore del latte è stato influenzato negativamente dalla sua presenza, con un punteggio di sapore inferiore rispetto ai campioni senza CFS (Tabella 5).
Conclusioni
La produzione di latte con elevata capacità di produzione di schiuma e stabilità per scopi specifici, in particolare la preparazione di cappuccini e bevande correlate, è attualmente uno degli usi tecnologici più significativi. I risultati dello studio supportano il fatto che la quantità di acidi grassi liberi nel latte e la sua capacità di schiumatura sono strettamente e inversamente correlate.
Non c’era alcuna correlazione significativa tra il contenuto microbico e gli acidi grassi liberi in alcuni campioni di latte crudo, anche se alcuni campioni di latte crudo con alti livelli di acidi grassi avevano anche un alto contenuto microbico. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il latte crudo ha un alto contenuto di enzima lipasi e una bassa conta microbica.
L’aggiunta del surnatante privo di cellule del Pediococcus acidilactici ha ridotto l’attività microbica.
Questo studio consiglia di pastorizzare rapidamente il latte crudo alla temperatura e al tempo raccomandati (75 °C per 30 s) per sopprimere l’attività dell’enzima lipasi e dei microrganismi che degradano i grassi e ridurre il livello di acidi grassi liberi prodotti da alcuni microrganismi, il che aumenta la capacità di schiumatura.
Inoltre, l’aggiunta del supernatante privo di cellule “batteriocina” migliora il sapore riducendo l’attività batterica nel latte e l’amarezza.
Poiché il sapore è stato influenzato dall’aggiunta di CFS ma c’è stata una significativa riduzione dei microrganismi psicrotrofi che migliora le proprietà schiumogene, sono previsti ulteriori lavori per produrre la batteriocina del Pediococcus acidilactici selvatico per l’applicazione nell’industria alimentare.
Tratto da: “Improving Foaming Properties and Quality of Pasteurized Milk Using Antimicrobial Agents from Wild Pediococcus acidilactici” di Sameh Awad, , Abeer I. M. EL-Sayed, Dina Amer, Dalia Atef, Mona Ashraf, Jianquan Kan, Muying Du and Khaled Elsaadany. Foods 2025, 14, 641, https://doi.org/10.3390/foods14040641.
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