Corso 1
Processi di Produzione
Modulo 2 Corso 3
Utilizzo Della Coltura Iniziale
Coltura Iniziale
In questo corso verranno fornite informazioni sulle proprietà e sull'utilizzo delle colture starter utilizzate nella produzione del formaggio.
Poiché il latte è un alimento deperibile, viene trasformato in alcuni prodotti per aumentarne la durata. Tra questi prodotti un posto importante occupa il formaggio. Il formaggio è prodotto con latte crudo o pastorizzato, a seconda della tecnologia. Ci sono alcuni inconvenienti nel consumare formaggio prodotto con latte crudo. Presenta rischi di varie infezioni e intossicazioni, in particolare malattie zoonotiche. Per questo motivo oggi il latte pastorizzato viene utilizzato nella produzione del formaggio negli impianti di lavorazione del latte.
Per ottenere prodotti lattiero-caseari sani e di qualità standard, è importante utilizzare latte di qualità e ottenuto in modo igienico. A questo scopo si ritiene necessario che il latte subisca un trattamento termico, cioè la pastorizzazione.
Funzioni di base delle colture starter:
- Formazione di acido lattico
- Decomposizione delle proteine
- Frammentazione dei grassi
- Creazione di composti di sapore e aroma
- Prevenire la formazione di batteri nocivi
Il processo di pastorizzazione distrugge i microrganismi dannosi e patogeni presenti nel latte che causano il deterioramento del prodotto. Con questo processo vengono inattivati la maggior parte dei batteri lattici che consentono la maturazione del formaggio durante la produzione del formaggio. In questo caso diventa difficile produrre il formaggio al livello desiderato. Inoltre, i batteri resistenti al calore che non possono essere attivati durante la pastorizzazione si moltiplicano nell'ambiente e causano diversi difetti nel formaggio.
Brevemente; Quando il latte pastorizzato viene utilizzato nella produzione del formaggio, è una necessità tecnologica aggiungere una coltura pura di batteri lattici distrutti durante la pastorizzazione per creare l'aroma e il sapore tipici del formaggio.
Inoltre, l'aggiunta di coltura starter è necessaria per raggiungere un certo livello di proteolisi e per tenere sotto controllo gli effetti di alcuni batteri indesiderati con le sue proprietà antimicrobiche.
Le colture iniziali possono essere definite come "microrganismi benefici aggiunti al latte per limitare lo sviluppo di microrganismi dannosi nel latte, per garantire la formazione di gusto, aroma e struttura specifici del prodotto e per ottenere sempre un prodotto dello stesso standard e qualità".
I fermenti lattici naturali si ottengono da latte crudo ad elevata qualità batteriologica, siero di latte formato durante la produzione o una miscela di siero di latte e lievito. Queste colture naturali furono utilizzate nella produzione del formaggio fino all'inizio del XX secolo.
Gli starter industriali vengano utilizzati al posto della coltura del lievito naturale nella produzione di molti formaggi in tutto il mondo per soddisfare la domanda desiderata e la produzione standard; Soprattutto nei paesi europei come Italia, Francia e Svizzera e in Sud America, la DOP (Protetta Denominazione di Origine – Origine Protetta) trova largo impiego nella produzione dei formaggi locali a indicazione geografica.
Oggi ci sono molti tipi di formaggio famosi prodotti con colture naturali. Minas, Parmigiano Reggiano, Grana Padano, Mozzarella, Emmental, Conte. Varietà come il Kars Kashar, prodotto nel nostro paese, sono alcuni di questi formaggi. I lattici naturali vengono prodotti quotidianamente negli stabilimenti di produzione del formaggio. Queste culture si formano a seguito di determinate condizioni applicate al latte crudo e al siero di latte (trattamento termico, temperatura di incubazione, pH, competizione e/o antagonismo). L'obiettivo è selezionare i ceppi più adatti alle condizioni desiderate.
La composizione microbiologica dei fermenti lattici naturali, le esperienze individuali e le diverse pratiche dei mastri nei caseifici nel processo di preparazione dei fermenti lattici, il latte crudo può anche variare a seconda delle differenze geografiche.
Nell'ottenimento delle colture naturali (per il siero di latte), viene generalmente utilizzato il siero ottenuto il giorno prima. Una parte di quest'acqua viene prelevata e lasciata riposare ad una temperatura (42-50°C) e per un tempo idonei (circa 18-24 ore) affinché i batteri in essa contenuti possano svilupparsi. Questa coltura è chiamata "coltura del siero di latte termofilo".
Oltre alle colture di siero di latte naturale, i produttori di formaggio utilizzano occasionalmente latticini naturali preparati con latte. Le colture derivate dal latte vengono utilizzate principalmente nella produzione di formaggi a pasta molle e semidura.
Adottato periodicamente secondo criteri igienici, viene sottoposto a trattamento termico a 60 - 65 gradi per 10 - 15 minuti e poi portato a 45 gradi. Successivamente, il latte viene acidificato mediante incubazione alla stessa temperatura.
La microflora lattica termofila (in particolare S. thermophilus) nella flora propria del latte, cioè la coltura, si arricchisce.
Quando l'acidità del latte raggiunge lo 0,4 - 0,5% di acido lattico (dopo circa 5-6 ore), l'incubazione viene terminata e la cagliata risultante viene aggiunta al latte caseario che verrà lavorato il giorno successivo. Mozzarella, Caciocavallo, Asiago, Montasio sono prodotti con fermenti lattici naturali.
La combinazione di siero di latte e rennina si tratta di una coltura ad elevata acidità (1,25 - 1,35% di acido lattico) ottenuta mantenendo per un po' il siero di latte essiccato di vitello nel siero di latte bollito. Queste colture vengono utilizzate nella produzione di formaggi di tipo svizzero come la Gruviera e l'Emmental.
Questo metodo è preferito soprattutto dalle piccole imprese. Questi tipi di colture sono generalmente termofile ed eterofermentanti. I ceppi di lattobacilli sono più dominanti. Queste colture sono anche chiamate "Culture non identificate" perché contengono una varietà di specie o ceppi e la loro miscela non è completamente nota.
Nella produzione del formaggio bianco, Lc. lactis ssp. lactis, Lc. lactis ssp. cremoris, Lc. lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, Str. thermophilus, Lb. amoris, Lb. casei, Lb. plantarum, Lb. helveticus combinazioni viene utilizzato. Questi batteri sono resistenti al sale e sono obbligatori nelle produzioni alternative.
Nella produzione della maggior parte dei formaggi senza fermentazione preventiva, in ogni varietà di formaggio viene selezionato uno speciale ceppo di batteri lattici acidi. Lo scopo di queste culture è iniziare la formazione di acido lattico nel latte.
Nella produzione del formaggio, i batteri dell'acido propionico (Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii), muffe (Penicilium camemberti, P. Roqueforti) e lieviti vengono utilizzati come colture. Per questo motivo, queste culture contenenti ceppi specifici di microrganismi vengono chiamate "culture pure".
Lo scopo principale delle colture starter è la produzione di acido lattico:
Attraverso i batteri presenti nelle colture starter, viene prodotto acido lattico che facilita la coagulazione del latte con il caglio e, soprattutto, permette una facile separazione del siero dall'acqua del coagulo.
Inoltre, aiuta a prevenire lo sviluppo di microrganismi indesiderati nel formaggio, prolungando la sua durata di conservazione. L'uso corretto delle colture starter consente di ottenere nei formaggi la struttura, il gusto e l'aroma desiderati.
Aumentando il livello di acido lattico nel latte, aumenta anche la quantità di calcio e renina trattenuti nella cagliata. Durante l'attività delle colture starter si formano sostanze gustative e aromatiche come acido lattico, acido acetico, amminoacidi, acidi grassi, aldeidi, chetoni, alcoli e lattoni.
Le colture starter vengono prodotte quando mostrano uno sviluppo ottimale. A seconda della temperatura, dei ceppi di microrganismi (misti, singoli) contenuti e della loro forma commerciale (liquido, polvere, congelato), vengono raggruppate.
Oltre a queste colture commerciali, in molti paesi, in particolare Italia, Francia, Svizzera e Grecia, viene utilizzata anche una cultura naturale preparata dal siero di latte o dal latte crudo. Queste culture naturali vengono chiamate "coltura del succo di formaggio".
Il latte destinato alla trasformazione in formaggio, dopo la lavorazione termica (pastorizzazione), deve essere portato ad un certo livello di acidità (mediamente pH 6,3-6,5) prima di procedere alla fase di coagulazione.
Nei coaguli acidi, il valore di acidità del latte viene portato ai seguenti livelli di pH (da 4,6 a 6,0 pH). Dopo essere stato preparato e fermentato, il latte viene portato a temperatura (28-34 ºC) e viene aggiunta una cultura starter.
Il trattamento termico non è un'applicazione che standardizza la qualità batteriologica del latte per la produzione di formaggio. Durante il trattamento termico, alcuni batteri utili alla maturazione del formaggio scompaiono e alcuni enzimi diventano inattivi. In questo caso, diventa obbligatorio aggiungere una cultura starter al latte dopo il trattamento termico.
Il contenuto delle colture starter utilizzate nella produzione del formaggio varia a seconda del tipo di formaggio. Ci sono differenze tra le funzioni delle culture, quindi ogni tipo di formaggio richiede combinazioni speciali. Ad esempio, nella produzione del formaggio bianco, le colture starter utilizzate sono Str. lactis, Lb. casei, Lb. plantarum, Lb. brevis, creando combinazioni batteriche specifiche per la preparazione delle culture del formaggio.
I tassi di formazione di acido delle combinazioni batteriche nelle colture starter possono variare (lento, medio e veloce). Nella produzione di formaggi a pasta dura e semidura si utilizzano colture a lenta formazione di acido, mentre nella produzione di formaggi a pasta molle si utilizzano colture a rapida formazione di acido.
Il controllo della quantità di coltura starter aggiunta al latte viene effettuato in base alla velocità e al livello di formazione dell'acido. Ad esempio, nella produzione di formaggi a pasta dura e semidura, la quantità di coltura starter utilizzata varia dallo 0,2% all'1,0%, mentre nella produzione di formaggi a pasta molle questo tasso può arrivare fino al 2,0%.
Tipi Di Colture Iniziali
Le colture starter sono raggruppate in base alle loro temperature di crescita ottimali, ai ceppi di microrganismi che contengono, ai metaboliti che formano e alle loro forme commerciali.
Colture utilizzate nell'industria lattiero-casearia:
Sarebbe opportuno dividerle in 3 gruppi: coltura batterica, coltura di muffe e colture miste batteri + lieviti.
Colture mesofile:
Le temperature di sviluppo sono comprese tra 18 e 30 gradi. Non si sviluppano a temperature superiori a 45 gradi. Queste colture vengono utilizzate nella produzione di formaggi freschi consumati senza maturazione, formaggi a pasta semidura e dura, nella produzione di panna acida, burro e varie bevande fermentate. I batteri starter mesofili appartengono ai generi Streptococcus e Leuconostoc.
Colture termofile:
Vengono utilizzate nella produzione di formaggi a pasta dura e semidura, come il formaggio Emmental, che richiedono una cottura ad alta temperatura.
Colture utilizzate nella produzione del formaggio
Microrganismi
Culture Mesofile
- Streptococcus lactis
- Streptococcus cremoris
- Streptococcus iacetilactis
- Streptococcus durans
- Leucomostoc cremoris
- Leucomostoc dextranicum
Culture Termofile
- Streptococcus thermophilus
- Lactobacillus bulgaris
- Lactobacillus lactis
- Lactobacillus helveticus
- Lactobacillus acidophilus
Colture Per La Maturazione Del Formaggio
- Brevibacterum linens vd.
- Propionibacterium freudenreichii
- Lactobacillus casei
Culture Miste
- Penicillium camemberti
- Penicillium glaucum
- Penicillium camemberti
- Penicillium candidan
- Penicillium caseicolum
Culture Miste Batteri-Muffe
- S. Lactis
- Lactobacillus brevis
- Candida kefir
- Torulopsis türleri
Temperatura Di Sviluppo Ottimale
Culture Mesofile
- 28-32
- 22-30
- 28-32
- 18-25
- -25
- -25
Culture Termofile
- 38-40
- 40-45
- 40-45
- 42
- -37
Colture Per La Maturazione Del Formaggio
- 20-30
- 13-45
- -30
Culture Miste
- -25
- -25
- 20-22
- 20-22
- 20-22
Culture Miste Batteri-Muffe
- 18-20
Prodotti Utilizzati
Culture Mesofile
- Burro, latticello, bevande E vari formaggi
Culture Termofile
- Yogurt, bioyogurt e una varietà di cagliata bollita formaggi.
Colture Per La Maturazione Del Formaggio
- formaggi vari, Emmental , formaggi a pasta dura e semidura
Culture Miste
- Roquefort , Edelpilz ecc. formaggi
Culture Miste Batteri-Muffe
- Kefir
Tutte le colture starter vengono utilizzate per contribuire alla maturazione del formaggio.
Le colture starter vendute sul mercato come colture rosse non possono essere propagate nei caseifici a causa della loro tecnologia. Viene acquistato commercialmente e aggiunto direttamente al latte. Tuttavia, viene diluito in una certa misura e aggiunto al latte. I batteri dell'acido propionico, essendo preparati in forma altamente concentrata, si utilizzano direttamente in caseificio senza necessità di moltiplicazione. Circa 25 ml per 5000 litri di latte sono sufficienti.
Culture di muffe:
Le colture di muffe sono multicellulari e negli alimenti hanno effetti sia positivi che negativi. Creano nuovi composti scomponendo proteine, grassi e carboidrati negli alimenti con gli enzimi che producono. Per questo motivo provocano cambiamenti nel gusto, nell’odore e nelle proprietà strutturali degli alimenti. Ad esempio, i funghi commestibili sono tipi avanzati di muffe. Poiché crescono generalmente in ambienti ossigenati, si trovano sulla superficie esterna degli alimenti.
La specie di muffa più comunemente utilizzata come coltura pura nella tecnologia del formaggio sono: Penicillium camemberti, P. candidum, P. caseicolum e P. roqueforti. I primi tre si sviluppano sulla superficie esterna di vari formaggi a pasta molle. In alcuni caseifici queste tre colture di muffe vengono aggiunte ulteriormente alla salamoia. Tuttavia, prima di aggiungerla alla salamoia, la coltura della muffa deve essere germinata nell'ambiente esterno.
P. roqueforti (muffa blu-verde):
Queste muffe non sono riproducibili nel caseificio. Si ottengono dal produttore della coltura e vengono utilizzate nella produzione del formaggio aggiungendole al latte. La loro concentrazione è ridotta in 1000 litri di latte. Affinché questa muffa si possa sviluppare nel formaggio, è necessario creare dei canali d'aria nella cagliata. Per ottenere il gusto e l'aroma desiderati dal formaggio contenente questa coltura di muffe, la temperatura di maturazione deve essere compresa tra gli 11-14 gradi.
Il periodo di maturazione deve essere terminato in tempo. Se il tempo è troppo lungo, gli acidi grassi e i metilchetoni formati aumenteranno, il che potrebbe causare la formazione di odori e aromi indesiderati.
Colture iniziali commerciali:
Queste sono disponibili sul mercato in forma liquida e in polvere.
La forma in polvere è sul mercato
- Coltura in polvere illuminata a spruzzo
- Coltura in polvere congelata
- Coltura concentrata congelata
- Coltura super surgelata
- Super surgelato Sono culture concentrate
1. Cultura commerciale liquida:
Delle colture iniziali, furono create per la prima volta le colture liquide. Queste forme furono utilizzate con successo fino all'inizio degli anni '60. I batteri determinati vengono piantati nel latte sterile preparato e sterilizzati. Il latte viene lasciato incubare in condizioni adeguate. Queste colture sono colpite da un'acidificazione eccessiva e possono quindi perdere la loro vitalità durante la conservazione. Per evitare ciò, la perdita di vitalità può essere ridotta aggiungendo carbonato di calcio al latte sterile, ma non può essere prevenuta completamente.
La coltura risultante è stata immediatamente raffreddata e miscelata in diversi volumi. Viene posto in bottiglie sterili e pulite e inviato agli allevamenti in apposite confezioni. Questi batteri trasportati devono essere conservati a +4ºC per evitare che perdano la loro attività. Le colture liquide sono facili da usare e hanno un costo contenuto.
Nonostante questi vantaggi, la breve durata di conservazione delle colture liquide è lo svantaggio più importante di questo tipo di coltura. Il periodo durante il quale la coltura rimane attiva può variare da pochi giorni a poche settimane. Ma queste culture sono anche soggette a contaminazione e suscettibili alle infezioni da fagi. Sia nel nostro Paese che nel mondo, le colture liquide sono state sostituite da colture in polvere e congelate.
2. Colture commerciali essiccate:
Le colture starter essiccate hanno prodotto "colture starter in polvere" preferendo il "metodo di essiccazione", che è il più antico metodo di conservazione delle colture conosciuto, invece delle colture liquide a causa di alcuni problemi di utilizzo.
Il metodo di “essiccazione a spruzzo” è più economico ed efficiente rispetto al metodo di liofilizzazione grazie al suo basso costo energetico. Inoltre, la continuità del processo di essiccazione e la capacità di essiccare ad alta velocità sono altri vantaggi del metodo. Tuttavia, a causa dell'elevato tasso di sopravvivenza dei microrganismi durante l'essiccazione e della perdita di attività in fermentazione, è un metodo meno preferito rispetto al metodo della liofilizzazione, considerando la minore stabilità durante la conservazione nelle colture e le difficoltà di reidratazione del prodotto.
3. Colture liofilizzate:
Mentre le colture preparate con questo metodo vengono confezionate, l'aria nella confezione viene completamente rimossa e nella confezione viene introdotto gas inerte. Il contenuto di acqua è molto basso in queste colture. Pertanto, i microrganismi possono mantenere la loro vitalità per lungo tempo.
4. Colture starter congelate:
Si ottengono congelando le colture liquide a basse temperature come -40°C, −80°C, −196°C. La vitalità e la durabilità delle cellule di lievito sono elevate nelle colture congelate. È inoltre possibile aggiungere agenti crioprotettivi alla coltura liquida per mantenere a lungo la vitalità e l'attività dei batteri.
5. Colture congelate concentrate:
Vengono prodotte centrifugando colture pure attive in condizioni asettiche e quindi immergendo la coltura liquida, il cui rapporto di concentrazione è aumentato, in azoto liquido a -196 °C e congelandola. Poiché la concentrazione delle colture concentrate congelate è maggiore, può essere aggiunta direttamente al latte per essere utilizzata nella produzione del formaggio. Sono più stabili e più facili da usare rispetto alle colture congelate. Tuttavia, poiché le colture sono congelate in azoto liquido, è difficile conservarle e trasportarle ed è costoso per le aziende.
Soprattutto gli estratti ottenuti dai fiori di carciofo e canguro vengono utilizzati principalmente in alcune aziende familiari e fattorie in Italia, Francia, Spagna e Portogallo per produrre formaggi locali con latte di pecora e capra.
Caglio
Nella fermentazione del latte vengono utilizzati enzimi ottenuti da fonti vegetali, animali e microbiche.
1. Enzimi di origine vegetale:
È noto da tempo che alcuni estratti di varie parti di piante come radici, steli, foglie, fiori, semi e frutti coagulano il latte. La linfa del fico è conosciuta fin dall'antichità. Alcune di queste piante includono: carciofo, canguro, bardana, gelsomino selvatico, ibisco, fico, erba yogurt, ambrosia, ranuncolo, ortica, euforbia, achillea, ananas, papaia, semi di ricino, ecc. Questi estratti venivano utilizzati principalmente nella produzione casearia tradizionale. Non sono stati preferiti nelle grandi imprese a causa degli effetti negativi in termini di efficienza e qualità sensoriale.
2. Lieviti di origine animale - Enzimi, Enzima Rennina:
Nella tecnologia casearia, si ottiene per estrazione dallo stomaco di neonati in età di allattamento di animali ruminanti. La rennina è anche conosciuta come chimosina. Il lievito Şirden (rennina) contiene generalmente l'88-94% di chimosina e il 6-12% di pepsina.
Miscele pepsina-chimosina:
Ottenute da bovini, suini, ovini e polli. Si ottiene dalle cellule della mucosa nella parte inferiore dello stomaco di questi animali.
Caglio di capretto e agnello:
Viene estratto dallo stomaco di pecora e di capra. È utilizzato in alcuni particolari formaggi locali a base di latte di pecora e capra. Conferisce ai formaggi un gusto particolare, gradevole e piccante. È impiegato nella produzione di formaggi locali italiani come pecorino e provolone.
3. Cagli microbici:
Con l’aumento della domanda di produzione di formaggio nel mondo, è cresciuta anche la necessità di caglio. A causa della diminuzione della macellazione dei vitelli, sono state condotte ricerche su diversi coagulanti enzimatici al posto del lievito di origine animale. I cagli microbici sono ampiamente utilizzati perché economici e con una qualità vicina a quella del lievito shirden.