Ridefinire la qualità del latte crudo per garantire prodotti lattiero-caseari di alta qualità

Introduzione

La composizione microbiologica del latte bovino crudo è stata ampiamente studiata nell’ultimo secolo. Si fa riferimento alla “qualità” microbiologica del latte crudo, spesso indicando bassi conteggi totali di batteri, ma anche bassi livelli di specifici gruppi batterici.

Nonostante l’uso comune di test microbiologici per valutare la qualità del latte crudo, essi fungono principalmente da indicatori delle condizioni in allevamento e non come indicatori delle caratteristiche dei prodotti finiti. E’ invece fondamentale sottolineare l’importanza di comprendere gli effetti dei contaminanti microbiologici del latte crudo sulla qualità dei prodotti caseari processati.

Due gruppi principali di contaminanti microbiologici del latte crudo influenzano la qualità dei prodotti caseari processati: batteri psicrofili e psicrotolleranti e batteri sporigeni. Concentrazioni elevate di questi batteri possono causare difetti nei prodotti finiti, come odori sgradevoli, alterazioni del sapore e problemi di consistenza.

In uno studio pubblicato sul Journal of Dairy Science a settembre 2023 gli autori propongono una ridefinizione della qualità del latte crudo, suggerendo un approccio che incorpora indicatori generali di qualità, test di troubleshooting e test specifici per valutare la presenza e i livelli di batteri influenti sulla qualità del prodotto finito. Infine, nello studio si discute la possibilità di sviluppare strumenti predittivi che integrino conoscenze sulle popolazioni microbiche del latte crudo e sulle pratiche gestionali in allevamento che influenzano la loro presenza e livello, al fine di garantire prodotti caseari di alta qualità lungo l’intera filiera dalla produzione al consumo.

Parametri microbiologici del latte crudo

Conteggio Totale Batterico: un indicatore generale della qualità microbiologica del latte crudo e delle pratiche di produzione igieniche

Pratiche di Produzione

Il conteggio totale dei batteri (TBC) è il parametroa più ampiamente utilizzato per valutare la qualità microbiologica del latte crudo e viene misurato negli Stati Uniti attraverso diversi metodi approvati, tra cui il conteggio standard delle colonie (SPC), il conteggio con ansa (PLC), Petrifilm (3M) conteggio aerobico, metodologie di citometria a flusso (ad esempio, Bactoscan, Foss Analytical) e altri (USPHS/FDA, 2019). Negli Stati Uniti, l’Ordinanza sul latte pastorizzato limita il conteggio batterico nel latte crudo di grado “A” a 100.000 cfu/mL per i produttori individuali o 300.000 cfu/mL per il latte crudo commisto (USPHS/FDA, 2019).

Tuttavia, i valori medi di TBC riportati di solito sono molto al di sotto di questi limiti regolamentari comuni. Ad esempio, uno studio in Canada ha riportato una media geometrica di TBC di 5.300 cfu/mL, con il 6% dei campioni sopra i 50.000 cfu/mL. I produttori sono incoraggiati a migliorare continuamente riducendo il TBC del latte crudo attraverso incentivi finanziari.

Le pratiche di gestione e le fonti di contaminazione batterica nel latte crudo sono estremamente importanti. La contaminazione può derivare dalla mammella stessa, soprattutto in presenza di infezioni batteriche attive. Mastite e altri fattori, come l’igiene durante la mungitura e la pulizia degli attrezzi, possono influenzare il TBC. L’igiene durante la gestione del latte crudo, compresa la corretta refrigerazione, è essenziale per prevenire l’aumento del TBC durante lo stoccaggio. Alcuni batteri, come Pseudomonas, possono causare aumenti significativi del TBC durante lo stoccaggio prolungato.

Sebbene il TBC sia un indicatore importante della qualità del latte crudo, presenta alcune limitazioni, come la mancanza di discriminazione tra diversi tipi di batteri. Studi basati su metodologie molecolari indipendenti dalla coltura hanno rivelato la presenza di batteri anaerobi obbligati che non sono valutati dai metodi standard. Nonostante ciò, il TBC rimane utile per valutare la qualità del latte crudo da una prospettiva di igiene e pratica gestionale.

Conteggio preliminare dopo l’incubazione: arricchimento di batteri psicrofili

Il conteggio PI ha una lunga storia di utilizzo nell’industria lattiero-casearia, con Johns (1958) che per primo ha suggerito l’uso di questo parametro in America del Nord. La procedura del PI prevede l’incubazione del latte crudo per 18 ore a 12,8°C, arricchendo così la presenza di batteri psicrofili, seguita dalla conta mediante il metodo SPC. Attualmente negli Stati Uniti non esistono requisiti normativi specifici per il conteggio PI, ma le linee guida suggeriscono generalmente che dovrebbe essere al di sotto di un determinato target (ad esempio, 50.000 cfu/mL) o al di sotto di un certo aumento (ad esempio, 3-4 volte) rispetto al valore SPC. Elevati conteggi PI sono spesso legati a pratiche di pulizia e igiene inadeguate nella produzione del latte.

I batteri rilevati dal metodo PI sono tipicamente dominati da batteri psicrofili o psicrotolleranti, poiché la procedura stessa arricchisce le popolazioni in grado di crescere a 12,8°C. I batteri più comuni identificati dai conteggi PI includono streptococchi, coliformi, Pseudomonas, e in misura minore, Staphylococcus e bacilli gram-positivi. Tuttavia, la diversità dei batteri coinvolti sembra essere più ampia di quanto comunemente si pensi.

Le limitazioni del conteggio PI derivano dal fatto che questo metodo mira a prevedere la qualità di conservazione del latte crudo in condizioni precarie specifiche, come lo stoccaggio prolungato a temperature elevate. Tuttavia, se le condizioni di stoccaggio e gestione sono gestite correttamente, i batteri rilevati dal conteggio PI non raggiungeranno livelli tali da influire sulla qualità del prodotto finito.

In definitiva, il conteggio PI è un indicatore della qualità del latte crudo in determinate condizioni di mancato rispetto delle normative, ma la sua correlazione con la qualità del prodotto finito è limitata. Un approccio più diretto potrebbe essere valutare il conteggio totale dei batteri immediatamente prima della lavorazione, per identificare livelli che consentirebbero la produzione di enzimi termo-stabili.

Conta dei Coliformi: indicatori di contaminazione fecale e ambientale

I coliformi sono un gruppo di batteri aerobi o anaerobi facoltativi, gram-negativi, non sporigeni, capaci di fermentare il lattosio producendo gas e acido entro 48 ore a 32-35°C. Utilizzati per oltre un secolo come indicatori di contaminazione fecale in acqua, i coliformi non sono strettamente associati solo alla contaminazione fecale, ma includono un ampio gruppo associato a fonti ambientali come acqua e vegetazione.

Il metodo standard per la conta di coliformi prevede l’uso di agar rosso violaceo biliare, con conferma tramite test di colonie tipiche per produzione di gas e acido in terreno di bile verde brillante. Tuttavia, l’uso diffuso di supporti costituiti da film disidratati (es. 3M Coliform Petrifilm) è dovuto alla semplicità del metodo. Negli Stati Uniti, la legislazione non stabilisce un limite normativo per i coliformi nel latte crudo, ma in California è fissato un limite di 750 cfu/mL. I coliformi sono valutati come indicatori di pratiche igieniche nella mungitura, e linee guida suggeriscono che il latte crudo di buona qualità non dovrebbe contenere più di 10 cfu/mL, mentre livelli tra 100 e 1.000 cfu/mL indicano scarsa igiene.

Fonti e pratiche gestionali associate a livelli elevati di coliformi possono includere igiene insufficiente durante la mungitura o contaminazione ambientale attraverso attrezzature scarsamente pulite o, occasionalmente, la presenza di mastiti da coliformi nella mandria. Livelli elevati di coliformi sono spesso associati a fattori igienici, come l’igiene delle zampe e la pulizia delle mammelle prima della mungitura. La persistenza di coliformi nel latte crudo può essere influenzata da fattori come la temperatura di lavaggio delle attrezzature e la qualità dell’acqua.

I coliformi sono un gruppo diversificato di batteri, principalmente nella famiglia Enterobacteriaceae, con generi comuni come Citrobacter, Enterobacter, Escherichia e Klebsiella. Molti di questi batteri sono associati a contaminazione ambientale, e solo Escherichia coli è prevalentemente associato alla contaminazione fecale. Elevati livelli di coliformi nel latte crudo indicano solitamente una cattiva igiene delle vacche, della mungitura o delle attrezzature, ma la loro capacità di influenzare la qualità del prodotto finito dipende dalle condizioni che consentono loro di produrre enzimi termo-stabili.

In sintesi, il conteggio dei coliformi è un indicatore di igiene nel latte crudo, ma la sua rilevanza sulla qualità del prodotto finito è legata alla possibilità che questi batteri raggiungano livelli critici durante il processo di conservazione.

Conteggio di Pastorizzazione in Laboratorio: una misura dei batteri termoresistenti

Il metodo LPC (Low Plate Count) risale ai primi anni del XX secolo, quando i batteriologi studiarono la presenza di batteri termoresistenti nel latte crudo e la loro capacità di sopravvivere ai trattamenti di pastorizzazione, in particolare alla pastorizzazione a bassa temperatura e lunga durata. Questo metodo prevede il trattamento termico del latte crudo a 62,8°C per 30 minuti per eliminare i batteri sensibili al calore, seguito dalla conta utilizzando il metodo delle colonie standard (SPC).

Analogamente ai parametri PI e CC, negli Stati Uniti non esistono limiti normativi per l’LPC nel latte crudo, ma questo parametro è spesso utilizzato come componente dei programmi di qualità del produttore. In generale, si raccomanda che l’LPC sia inferiore a 100 cfu/mL come indicazione di latte di alta qualità e che livelli superiori a 200 cfu/mL siano un segnale di scarsa igiene delle attrezzature.

L’elevato LPC, superiore alle linee guida sopra descritte (ossia >200 cfu/mL), è generalmente associato a scarsa pulizia e igiene delle attrezzature. Queste associazioni risalgono alle prime pubblicazioni sull’uso dell’LPC per identificare popolazioni di batteri capaci di sopravvivere alla pastorizzazione. Studi del 1940 descrivono la presenza di batteri termoresistenti nel latte pastorizzato a causa di superfici di contatto del latte sterilizzate in modo insufficiente, contenitori sporchi e cura impropria di attrezzature e utensili.

Va notato che la definizione di un basso LPC in questo studio del 1940 è di 5.000 cfu/mL, quasi due ordini di grandezza più alta rispetto alle raccomandazioni attuali per i limiti di LPC per il latte di buona qualità. Tuttavia, la ricerca attuale conferma che l’igiene delle attrezzature è di particolare importanza per i livelli di LPC nel latte crudo. Studi recenti hanno valutato l’associazione tra LPC nel latte crudo e i fattori di rischio aziendali, segnalando che temperature più elevate utilizzate durante la pulizia delle attrezzature, una concentrazione elevata di cloro, uno “slug score” elevato (indicante una pulizia fisica sufficiente della tubazione) e l’uso di addolcitore d’acqua sono tutti fattori determinanti per ridurre l’LPC elevato.

Gli studi sugli LPC indicano che le popolazioni prevalenti consistono principalmente in streptococchi, micrococcaceae, batteri corineiformi, bacilli aerobici sporigeni e occasionalmente bacilli gram-negativi. Tuttavia, la proporzione di questi batteri varia considerevolmente tra i fornitori di latte crudo.

Le limitazioni del metodo LPC includono problemi metodologici e di interpretazione. Dal punto di vista metodologico, si consiglia l’uso dell’agar SPC per la colata, ma molti laboratori contemporanei preferiscono supporti costituiti da film disidratati come 3M Petrifilm, che sono più pratici. Esistono differenze tra i due metodi, ma le variazioni sembrano essere limitate, specialmente per il latte naturalmente contaminato.

Dal punto di vista dell’interpretazione, spesso si misconosce che l’LPC rappresenti popolazioni di batteri termoresistenti capaci di sopravvivere alla pastorizzazione. Questo è vero solo per la pastorizzazione a bassa temperatura e lunga durata, non per la pastorizzazione rapida ad alta temperatura. L’LPC non è un proxy affidabile per le popolazioni di spore nel latte crudo. In conclusione, sebbene i batteri termoresistenti non sporigeni non siano determinanti per la qualità dei prodotti caseari lavorati nella maggior parte dei casi, possono rappresentare importanti batteri lattici non starter, specialmente nei formaggi prodotti con latte crudo.

Batteri Sporigeni: contaminanti a bassi livelli che contribuiscono alla qualità dei prodotti lattiero-caseari

L’ultimo parametro microbiologico del latte crudo che è stato affrontato in questo articolo è il conteggio delle spore. In generale, questo parametro viene utilizzato meno frequentemente per monitorare la qualità del latte crudo rispetto agli altri discussi qui, e, infatti, chiamarlo un parametro è fuorviante, poiché i batteri sporigeni sono diversi e hanno effetti vari sulla qualità del prodotto finito; pertanto, vengono utilizzati diversi metodi per quantificare diversi tipi di sporeformatori. I principali gruppi di batteri sporigeni monitorati nel latte crudo sono (1) sporigeni psicrotolleranti (ad esempio, Paenibacillus spp.), che causano deterioramento del latte alimentare; (2) sporigeni mesofili e termofili (ad esempio, Bacillus licheniformis), che contribuiscono ai livelli di spore nei latti in polvere; e (3) batteri anaerobici acido-butirrici (ad esempio, Clostridium tyrobutyrricum), che causano difetti di gonfiore tardivo in alcuni tipi di formaggio.

I metodi utilizzati per rilevare ciascuno di questi gruppi includono l’applicazione di un trattamento termico iniziale per eliminare tutte le cellule vegetative nel campione, compresi altri batteri termoresistenti (ad esempio, Micrococcus) e batteri sporigeni che non sono in forma di spora, seguito da metodi di enumerazione selettiva che consentono la crescita del gruppo di interesse.

Attualmente negli Stati Uniti non esistono limiti normativi per il conteggio delle spore nel latte crudo, e il suo monitoraggio è principalmente eseguito dai produttori che desiderano controllare la qualità del prodotto finito o il deterioramento originato dalle spore nel latte crudo. A differenza degli altri parametri batteriologici descritti in precedenza, non esistono linee guida generalmente accettate per i limiti di spore nel latte di massa, ad eccezione di un limite di 3,0 log spore/L (1.000 spore/L o 1 spora/mL) per le spore di batteri acido-butirrici suggerito da Vissers et al. (2006) per prevenire il difetto di gonfiore tardivo nei formaggi. I livelli di spore nel latte crudo sono segnalati come molto bassi, contribuendo alle limitazioni di questo metodo.

Diverse pubblicazioni hanno dimostrato il ruolo che le pratiche e i fattori di gestione aziendale giocano nei livelli di batteri sporigeni presenti nel latte crudo di massa. Questi possono essere ampiamente categorizzati come (1) area di stabulazione e tipologie di lettiere, (2) pratiche di routine di mungitura, (3) fattori legati alle vacche e (4) fattori alimentari.

Ad esempio, è stato dimostrato che il materiale della lettiera è legato alla presenza di spore nel latte crudo di massa; il livello di spore nel materiale della lettiera è infatti direttamente associato al conteggio delle spore psicrotolleranti e mesofili nel latte crudo. Diversi studi hanno suggerito che la routine di mungitura può influenzare i livelli di spore nel latte crudo di massa, il che potrebbe essere dovuto all’efficacia delle diverse pratiche nel rimuovere i residui (ad esempio, letame, materiale della lettiera) dalle estremità delle mammelle.

Per quanto riguarda la caratterizzazione dei batteri sporigeni presenti nel latte crudo di massa, i generi principali segnalati includono Bacillus, Paenibacillus, Clostridium, Brevibacillus, Lysinibacillus, Sporosarcina, Ureibacillus, Viridibacillus, Oceanobacillus e altri. Diverse relazioni suggeriscono che il batterio sporigeno più prevalente nel latte crudo è il Bacillus licheniformis, un anaerobo facoltativo con una vasta gamma di temperature di crescita. I membri del gruppo Bacillus cereus, che include sia patogeni (ad esempio, Bacillus cereus sensu stricto) che organismi dannosi per il latte (ad esempio, Bacillus weihenstephanensis), sono anch’essi comuni contaminanti nel latte crudo di massa, rappresentando rischi di deterioramento e potenziale trasmissione di malattie nei prodotti caseari. Altri generi di Bacillus identificati nel latte crudo includono Bacillus clausii, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis e altri. Paenibacillus domina i taxa sporigeni psicrotolleranti presenti nel latte crudo, ma altri generi presenti nel latte crudo sono stati segnalati per crescere a basse temperature, compresi Bacillus weihenstephanensis e Viridibacillus spp.

Le principali limitazioni del monitoraggio del latte crudo per i batteri sporigeni sono legate alla loro presenza a concentrazioni molto basse, spesso al di sotto di 1 cfu/mL, che è il limite di rilevamento della maggior parte dei metodi microbiologici tradizionali. In risposta, vengono utilizzati metodi che stimano concentrazioni a basso livello di spore (ossia, MPN) per i batteri acido-butirrici e sono stati descritti per le spore psicrotolleranti; tuttavia, questi metodi sono lenti e noiosi e richiedono molto spazio e attrezzature di laboratorio, il che rappresenta una barriera all’uso routinario.

A causa dei bassi livelli di contaminazione e delle sfide metodologiche associate alla quantificazione di contaminanti a basso livello, l’associazione tra il conteggio delle spore del latte crudo e la qualità del prodotto finito è bassa. Va notato che attualmente non esistono linee guida ben stabilite per i limiti di spore aerobiche nel latte crudo, limitando la facilità di interpretazione di questo parametro per gli operatori del settore lattiero-caseario.

Definire la qualità microbiologica del latte crudo dal punto di vista della qualità del prodotto finito: un approccio a 3 livelli

Ogni parametro microbiologico discusso ha vantaggi e limitazioni per identificare e definire la qualità del latte crudo. Tuttavia, è stato dimostrato che questi vari parametri sono spesso significativamente associati tra loro e con altre misure non microbiologiche di qualità, in particolare con il conteggio delle cellule somatiche (SCC) del latte di massa. Ad esempio, è stato riportato che il latte crudo di massa con bassi conteggi delle colonie (SPC) (<5.000 cfu/mL) aveva anche un SCC (<200.000 cellule/mL), un PI (<10.000 cfu/mL), un LPC (<100 cfu/mL) e altre misure batteriche di qualità significativamente più basse. Allo stesso modo, è stato riscontrato che un aumento del conteggio totale delle colonie (TBC) era 6,3 volte più probabile per il latte crudo di massa con un SCC elevato, e 1,3 volte più probabile per il latte crudo massa con un LPC elevato. E’ stato notato inoltre che le probabilità di un aumento del TBC salgono del 2,4% per ogni incremento di 10.000 cellule/mL nel latte crudo di massa.

Diverse pubblicazioni e linee guida dell’industria suggeriscono che un latte crudo di alta qualità dovrebbe avere un TBC non superiore a 5.000 cfu/mL, che solitamente sarebbe un indicatore di un’implementazione completa dell’igiene e della gestione aziendale. Tuttavia, nonostante i suoi limiti, il TBC è proposto come un indicatore chiave della qualità microbiologica generale del latte crudo. Si suggerisce che il TBC dovrebbe essere utilizzato come test per valutare il “controllo del processo”, con la raccomandazione di utilizzarlo frequentemente (idealmente per ogni carico di latte) per verificare i processi e i parametri in azienda. Si suggerisce anche che, oltre al TBC, altri test microbiologici dovrebbero essere utilizzati in due modi: (1) monitorare i parametri che influenzano direttamente il prodotto finito e (2) risolvere le cause del TBC elevato.

Complessivamente, questo approccio a tre livelli per identificare un latte crudo di alta qualità attraverso l’uso strategico di parametri di test microbiologici, renderebbe la gestione dell’allevamento più efficiente con migliori risultati per gli operatori del settore lattiero-caseario, e potrebbe essere utilizzato come base per stabilire un programma di controllo qualità per il latte crudo.

Applicare strumenti basati sui dati e sul rischio per garantire la qualità microbiologica del latte crudo per una performance ottimale del prodotto finito

Oltre all’approccio di test microbiologico al latte crudo qui delineato, l’industria lattiero-casearia dovrebbero adottare strumenti predittivi che consentano l’integrazione dei dati lungo tutto il continuum. La ricerca discussa in questa rassegna rivela una considerevole sovrapposizione nei fattori di rischio in azienda per diversi parametri microbiologici del latte crudo. Sfruttare la ricerca su questi fattori comuni sarà essenziale per passare da un sistema basato esclusivamente su test, che è prevalentemente utilizzato nell’industria lattiero-casearia odierna, a un sistema su tutta l’azienda, basato sui rischi, in cui le pratiche di gestione aziendale e i dati dei test sono abbinati per ridurre proattivamente la probabilità di eventi avversi legati alla qualità microbiologica del latte crudo e alla qualità del prodotto finito risultante.

Nonostante alcune limitazioni, lo sviluppo di strumenti di supporto decisionale basati sui dati e basati sui rischi applicati alla qualità microbiologica del latte crudo, integrati lungo la filiera, dalla produzione alla trasformazione, ha il potenziale per rivoluzionare il modo in cui si definisce la qualità del latte crudo. Ulteriori sforzi interdisciplinari dovrebbero essere compiuti per garantire un’ampia adozione e implementazione di questi strumenti in futuro. Ad esempio, cooperative e trasformatori potrebbero utilizzare dei modelli per stabilire livelli target per misure direttamente legate alla qualità del prodotto finito e all’efficienza di conversione (ad esempio, conteggi di BAB, conteggi di spore psicrotoleranti), con premi associati. Questo approccio consentirebbe di mirare strategicamente a pratiche specifiche in azienda per garantire una produzione coerente di latte crudo che rispetti le specifiche, e la verifica successiva di questo approccio attraverso il monitoraggio periodico a bassa frequenza di parametri rilevanti (ad esempio, conteggi di BAB) abbinato a un frequente monitoraggio del controllo del processo (cioè, test TBC) su ogni carico di latte.

Conclusioni

Le popolazioni batteriche nel latte crudo svolgono un ruolo importante nella qualità dei prodotti lattiero-caseari lavorati. Tuttavia, come discusso in questa rassegna, i parametri attualmente utilizzati per valutare la qualità microbiologica del latte crudo hanno varie capacità di informare gli interessati sulle loro potenziali implicazioni per la qualità del prodotto finito.

Il futuro della determinazione della qualità del latte crudo dovrebbe concentrarsi su un approccio globale che riconosca i fattori di rischio microbiologici nelle diverse fasi del processo produttivo e sulla transizione da un sistema reattivo basato sui test dell’attuale industria lattiero-casearia a un sistema predittivo basato sui rischi. Ciò richiede l’uso standard di un indicatore microbiologico appropriato, vale a dire il TBC, il monitoraggio periodico dei parametri microbici che influenzano direttamente la qualità del prodotto finito, l’uso di test di risoluzione dei problemi quando il test di controllo del processo non è conforme, e l’attuazione di strumenti integrati di supporto decisionale che forniranno ai produttori le indicazioni necessarie per produrre latte crudo di alta qualità destinato alla trasformazione in prodotti lattiero-caseari finiti di alta qualità. Questo approccio richiederà la collaborazione degli interessati lungo tutta la filiera, dalla produzione alla trasformazione, dalle agenzie regolatorie e dalle istituzioni accademiche.

Fonte: J. Dairy Sci. 106:1502–1517. Invited review: Redefining raw milk quality—Evaluation of raw milk microbiological parameters to ensure high-quality processed dairy products. N. H. Martin, R. L. Evanowski, and M. Wiedmann. https://doi.org/10.3168/jds.2022-22416