IN BREVE

Questo studio ha confrontato le dinamiche di coagulazione del latte di pecora utilizzando due coagulanti: l’estratto di fiori di cardo (Cynara cardunculus L.) e la chimosina commerciale, su latte proveniente da quattro aziende agricole del Baixo Alentejo, Portogallo. La composizione del latte è stata analizzata con MilkoScan 133B e il tempo di coagulazione (MCT) misurato secondo ISO 23058/IDF 199:2006 con modifiche. L’Optigraph è stato usato per valutare la cinetica e le proprietà tecnologiche della cagliata. Il tipo di coagulante ha influenzato significativamente la coagulazione: campioni con proteine più elevate hanno mostrato tempi di coagulazione più lunghi e cagliate più sode. L’estratto di cardo ha causato una maggiore variabilità rispetto alla chimosina, con inizio ritardato della coagulazione, minore compattezza e maggiore eterogeneità nella cinetica enzimatica. L’estratto, pur tradizionale, genera maggiore variabilità rispetto all’effetto costante della chimosina.

Introduzione

Un enzima alimentare è una proteina di origine vegetale, animale o microbica, inclusi quelli ottenuti tramite fermentazione, che catalizza reazioni biochimiche specifiche e viene utilizzato per scopi tecnologici nella produzione, lavorazione o conservazione degli alimenti.

Il caglio di vitello, tradizionalmente impiegato nella coagulazione del latte per la produzione casearia, è sempre meno disponibile e comporta costi elevati, portando alla ricerca di alternative enzimatiche. Tra queste troviamo l’estratto di fiori di Cynara cardunculus L., storicamente utilizzato per la produzione di formaggi tradizionali, specialmente in Portogallo e Spagna, dove il suo uso è obbligatorio per alcuni formaggi a Denominazione di Origine Protetta (DOP).

Le cardosine presenti nei fiori di cardo sono proteasi aspartiche che agiscono sulla κ-caseina, destabilizzando il sistema colloidale del latte e favorendo la formazione della cagliata. La cardosina A è più specifica e meno proteolitica, con un’azione simile alla chimosina, mentre la cardosina B è più proteolitica e meno specifica.

Le diverse attività delle cardosine influiscono sulla struttura e sulle proprietà sensoriali del formaggio, distinguendosi dal comportamento più costante della chimosina. L’obiettivo principale di questo articolo pubblicato su Dairy a maggio 2024, è confrontare l’efficacia di due coagulanti, l’estratto di Cynara cardunculus L. e la chimosina commerciale, nella coagulazione del latte di pecora.

Lo studio ha utilizzato campioni di latte provenienti dal Baixo Alentejo, in Portogallo, per valutare le dinamiche di coagulazione mediante il tempo di coagulazione del latte (MCT) e strumenti avanzati come l’Optigraph. Comprendere l’efficacia dei coagulanti vegetali è fondamentale per l’industria casearia, in quanto l’aumento della varietà di enzimi sul mercato richiede metodi standardizzati per valutare la loro capacità coagulante.

Materiali e metodi

Campionamento del latte
Tra marzo e maggio 2022, sono stati raccolti campioni di latte crudo di pecora da quattro aziende agricole nel Baixo Alentejo, Portogallo meridionale (Al, Ha, Vg e Ch). Sei campioni per ogni origine (24 campioni totali) sono stati prelevati dai serbatoi del latte di massa, agitati per 10 minuti e raccolti in contenitori sterili a 4 °C. Per motivi logistici, i campioni sono stati congelati a -80 °C fino all’analisi.

Preparazione del coagulante vegetale: estratto di fiori di cardo
È stato utilizzato un estratto di fiori di Cynara cardunculus L. raccolto a Viseu, Portogallo, nel 2021 (genotipo 5MA). L’attività di coagulazione del latte (MCA) è stata misurata secondo ISO 23058/IDF 199:2006, risultando in 42 IMCU/g. L’estrazione è stata ottimizzata in laboratorio macerando 2 g di pistilli in tampone acetato di sodio a pH 5,5.

Preparazione della chimosina commerciale
È stata usata chimosina commerciale Maxiren® 180 (DSM-Firmenich, Paesi Bassi) con attività coagulante di ≥180 IMCU/mL. La soluzione madre è stata diluita in rapporto 1:50 per ottenere un volume di 50 mL.

Analisi della composizione del latte
I campioni di latte sono stati analizzati a 20 °C per acidità (AOAC 947.05) e pH (Metrohm 713). La composizione (grassi, proteine, lattosio) è stata determinata con MilkoScan 133B calibrato con standard IDF.

Determinazione del tempo di coagulazione del latte (MCT)
L’MCT è stato determinato seguendo ISO 23058/IDF 199:2006 con modifiche per l’uso di latte di pecora. Ogni test è stato condotto con 25 mL di latte a 32 °C e 0,5 mL di coagulante, miscelato e monitorato visivamente per il primo segno di flocculazione (Figura 1).

Monitoraggio della coagulazione enzimatica
L’Optigraph è stato utilizzato per monitorare l’aggregazione micellare del latte mediante attenuazione del segnale infrarosso. I parametri analizzati includevano il tempo di coagulazione (R), la velocità di aggregazione micellare (0K20) e le misure di compattezza del coagulo (A20, A40).

Cinetica della coagulazione dell’Optigraph
La cinetica è stata monitorata per 60 minuti con misurazioni a intervalli regolari. I dati sono stati registrati per ciascuna origine del latte con un totale di 32 punti dati per analisi comparativa.

Analisi statistica
I dati sperimentali (n=6 per origine) sono stati analizzati con ANOVA e test di Scheffé (p<0,05). La correlazione tra MCT, composizione del latte e parametri Optigraph è stata valutata con il test di Pearson.

Risultati e discussione

Valutazione della composizione del latte e delle proprietà tecnologiche
La composizione del latte è stata valutata mediante la Tabella 1, che riassume i risultati ottenuti per le diverse fonti di latte (Al, Ha, Vg e Ch). Vg mostra valori leggermente inferiori di acidità, grassi, proteine, lattosio, solidi totali (TS) e contenuti NFS, probabilmente a causa di differenze genetiche, pratiche di mungitura e alimentazione, e altri fattori ambientali. Questi risultati sono coerenti con Roseiro et al., che hanno studiato il latte di pecora nella regione DOP Serpa.

Tabella 1. Caratterizzazione riassuntiva, valori medi (deviazione standard) dei campioni utilizzati nello studio per le diverse fonti di latte (Al, Ha, Vg e Ch). Le medie nella stessa riga contrassegnate con lettere diverse sono significativamente diverse (p < 0,05, n = 6, test di Scheffé).

Il contenuto di grassi non differisce significativamente tra le fonti di latte, mentre il contenuto proteico del latte Ha è significativamente più alto rispetto a Vg, ciò influenza i tempi di coagulazione e la consistenza della cagliata. Un maggiore contenuto di grassi migliora generalmente le proprietà di coagulazione, mentre un elevato contenuto proteico ritarda il tempo di coagulazione e aumenta la consistenza della cagliata.

Tabella 2. Medie delle proprietà tecnologiche valutate per l’estratto di fiori di cardo e una chimosina commerciale applicata a ciascuna fonte di latte. Le medie senza una lettera comune in apice nella stessa colonna per ciascun parametro differiscono significativamente (p < 0,05, n = 6, test di Scheffé). MCT: tempo di coagulazione del latte; R: tempo di coagulazione; AR e A2R: compattezza della cagliata dopo due e tre volte il tempo di coagulazione (R) dopo l’aggiunta del coagulante, rispettivamente; A20 e A40: compattezza della cagliata a 20 min e 40 min, rispettivamente, dopo l’aggiunta del coagulante; 0K20: velocità di aggregazione micellare, misurata come tempo per raggiungere una compattezza standard del coagulo; s: secondi; V: volt.

I dati Optigraph nella Tabella 2 mostrano che il tempo di coagulazione (R), il tasso di compattezza della cagliata (0K20) e la consistenza dopo 20 e 40 minuti (A20 e A40) variano tra fonti di latte e coagulanti. La chimosina commerciale mostra una maggiore coerenza rispetto all’estratto di cardo, probabilmente per la sua attività enzimatica controllata. Il latte coagulato con estratto di cardo presenta un ritardo nell’inizio della flocculazione rispetto alla chimosina.

Tabella 3. Analisi della correlazione di Pearson (r) tra MCT e composizione del latte rispetto ai parametri Optigraph (n = 48). * Correlazioni significative marcate (0,001< p < 0,05) e ** correlazioni fortemente significative ( p < 0,001).

L’analisi di correlazione di Pearson (Tabella 3) evidenzia correlazioni significative tra MCT e parametri Optigraph. Il contenuto proteico mostra una correlazione positiva con R e negativa con 0K20, indicando che un contenuto proteico elevato ritarda la coagulazione e produce cagliate più sode. Anche il contenuto di grassi ritarda il tempo di coagulazione, mentre i solidi totali mostrano comportamenti simili alle proteine.

Monitoraggio della cinetica della coagulazione
La cinetica della coagulazione (Figura 1) è stata analizzata con dati Optigraph per un periodo di 60 minuti. La chimosina commerciale presenta una coagulazione più rapida rispetto all’estratto di cardo, con cagliate più sode e consistenti.

Figura 1. Output della cinetica di coagulazione Optigraph che confronta l’estratto di Cynara cardunculus L. e la chimosina commerciale tra diverse origini del latte (Al, Vg, Ha e Ch): misurazioni della compattezza della cagliata (V) rispetto al tempo di coagulazione (min). Le barre di errore indicano la deviazione standard.

Alla misurazione della consistenza a 30 minuti, la chimosina mostra una coerenza nei valori di circa 10-10,5 V, mentre l’estratto di cardo varia tra 7 e 9,5 V. Alla fine del test, la chimosina raggiunge una consistenza di picco più alta (19 V) rispetto all’estratto di cardo (15-19 V). Questa differenza è attribuita alla maggiore specificità della chimosina per le caseine del latte.

Studi precedenti supportano questi risultati, evidenziando che la chimosina produce cagliate con maggiore consistenza rispetto all’estratto di cardo, il quale mostra attività enzimatica meno specifica. La consistenza della cagliata è influenzata anche dall’attività proteolitica, che colpisce non solo la caseina, ma anche altre proteine del latte.

Conceição et al. e Liburdi et al. hanno dimostrato che la chimosina influisce sulla proteolisi del formaggio, mentre gli estratti di cardo producono cagliate con caratteristiche simili, ma con minore consistenza. L’efficacia della coagulazione dipende quindi dal tipo di coagulante utilizzato.

Conclusioni

Questo studio dimostra che il tipo di coagulante influenza le proprietà di coagulazione del latte di pecora. L’estratto di fiori di cardo introduce una maggiore variabilità nelle proprietà di coagulazione rispetto al caglio di chimosina commerciale. L’analisi di Pearson ha suggerito che i campioni con un contenuto proteico più elevato hanno mostrato tempi di coagulazione ritardati ma hanno prodotto cagliate più sode.

Nello specifico, l’uso dell’estratto di fiori di cardo ha introdotto un inizio di coagulazione più tardivo, una minore compattezza e una maggiore variabilità nel profilo cinetico della coagulazione enzimatica rispetto alle cagliate prodotte con chimosina commerciale.

Queste intuizioni possono consentire ai produttori di formaggio di ottimizzare il processo di produzione. Inoltre, questa ricerca contribuisce ad ampliare la gamma di alternative al caglio nel settore lattiero-caseario, rispondendo alla crescente domanda di prodotti e ingredienti di origine vegetale.

Si raccomandano ulteriori ricerche per valutare le prestazioni di questi coagulanti in scenari pratici di produzione del formaggio. Tali studi potrebbero fornire dati complementari per migliorare le qualità sensoriali del formaggio, assicurando che il prodotto finale soddisfi gli standard di accettabilità del consumatore.

Tratto da: “Comparative Study of Coagulation Dynamics: Cardoon Flower Extract vs. Chymosin”, Sandra Gomes, Ivanilda Pina, Jaime Fernandes, João Dias, Fernando Reboredo, António P. L. Martins, Nuno Alvarenga. Dairy 2024, 5, 817–827. https://doi.org/10.3390/dairy5040059.