Il prezzo elevato, le abitudini alimentari, le questioni etiche e religiose hanno incoraggiato lo sviluppo di agenti coagulanti del latte alternativi al caglio animale, come i coagulanti microbici o di derivazione vegetale.
L’efficienza dei processi di produzione del formaggio e la qualità dei prodotti risultanti sono determinati dalla composizione del latte e dalla sua capacità di coagulare dopo l’aggiunta di un agente coagulante. La valutazione delle proprietà essenziali associate al processo di coagulazione del latte possono essere valutate attraverso l’analisi lattodinamografica. In particolare vengono indagati: il tempo di coagulazione del caglio (RCT, min), che è il tempo tra l’aggiunta dell’agente coagulante e l’inizio della coagulazione, il tempo di rassodamento della cagliata (k 20, min), ovvero quello necessario per raggiungere 20 mm di compattezza, e la compattezza della cagliata (a 30, mm), che è la compattezza finale del coagulo 30 min dopo l’aggiunta dell’agente coagulante. In generale, RCT e k 20 più brevi e a 30 maggiore sono desiderati in quanto sono associati a un processo di coagulazione più efficiente e a una maggiore resa del formaggio, che a loro volta sono correlati a un adeguato contenuto di caseina del latte, calcio organico e basso numero di cellule somatiche.
Oltre al caglio animale
Il caglio di vitello copre solo il 20-30% della domanda mondiale di coagulanti del latte, con il 70-90% della produzione totale di formaggio negli Stati Uniti e nel Regno Unito che utilizza chimosina prodotta fermentata o chimosina geneticamente modificata.
Sono disponibili sul mercato diversi tipi di coagulanti del latte. In generale, la loro attività enzimatica è rivolta all’idrolisi del legame Phe 105 -Met 106 della κ-caseina, necessaria per indurre la sineresi del latte e la formazione della cagliata attraverso l’aggregazione delle micelle di caseina. In Italia, la produzione dei formaggi DOP più diffusi adotta il caglio di vitello, che contiene gli enzimi chimosina e pepsina. La produzione del caglio di vitello è caratterizzata da costi relativamente elevati e possibili preoccupazioni etiche, dovute al fatto che i vitelli vengono macellati in giovane età poiché il contenuto di chimosina diminuisce con la crescita dell’animale. Infine, vari fattori associati al caglio di vitello, come il prezzo elevato, le abitudini alimentari e/o questioni etiche (ad esempio, vegetariani e vegani) e preoccupazioni culturali e religiose hanno incoraggiato lo sviluppo di agenti coagulanti del latte alternativi, come i coagulanti microbici. In particolare, l’Aspergillus niger var. awamori e il Rhizomucor miehei vengono coltivati mediante fermentazione sommersa su substrati vegetali per produrre coagulanti alternativi al caglio di vitello.
Coagulanti microbici
L’adozione di coagulanti microbici può avere un’influenza significativa sullo sviluppo di ricercati sapori e consistenze di formaggio, che rappresentano in effetti un interessante campo di ricerca. Oltre al coagulante Miehei, sono utilizzati anche il coagulante Pusillus (Rhizomucor pusillus proteinase) e il coagulante Parasitica (Cryphonectria parasitica proteinase), che hanno una struttura tridimensionale simile alla chimosina. Il coagulante Miehei domina il mercato dei coagulanti microbici. I coagulanti microbici offrono un vantaggio nell’aderenza ai principi dietetici kosher, halal e vegetariani. Tuttavia, presentano degli svantaggi, tra cui bassa specificità, elevata stabilità termica, rapporto attività di coagulazione del latte (MCA)/attività proteolitica (PA) inferiore rispetto al caglio di vitello e una maggiore probabilità di conferire amarezza al formaggio. Ad esempio, il coagulante Parasitica, altamente proteolitico, è adatto solo per formaggi in cui la cagliata viene trattata termicamente a circa 55°C, garantendo l’inattivazione del coagulante prima della maturazione del formaggio. La chimosina geneticamente modificata può essere utilizzata insieme alla chimosina animale per soddisfare le richieste di mercato in termini di quantità e qualità. Il gene della chimosina può essere espresso in un ospite vegetale appropriato per produrre quantità maggiori e chimosina di qualità superiore rispetto a una fonte animale. Tuttavia, l’uso di organismi geneticamente modificati (OGM) nella loro produzione solleva preoccupazioni etiche relative all’accettazione da parte dei consumatori, ai requisiti di etichettatura e ai potenziali effetti a lungo termine sulla salute umana e sull’ambiente. Sebbene la chimosina ricombinante sia funzionalmente equivalente al caglio animale e offra vantaggi in termini di costi e coerenza, la sua accettazione e adozione sul mercato dipendono dall’affrontare queste preoccupazioni etiche e garantire una comunicazione trasparente con i consumatori. Attualmente, le rigide normative in alcuni paesi, tra cui l’Italia, riguardanti gli alimenti geneticamente modificati pongono sfide alla chimosina ricombinante.
Coagulanti vegetali
Un’altra possibile alternativa al caglio di vitello sono i coagulanti vegetali. Negli ultimi anni è aumentata la richiesta di formaggi prodotti con coagulanti vegetali. Sono già stati condotti alcuni studi che descrivono l’uso di estratti vegetali per la produzione di formaggi, come il formaggio mozzarella (Actinidia chinensis, estratto di kiwi), il formaggio cheddar (Silybum marianum, estratto di fiori di cardo mariano) e il formaggio tipo Camembert (Cynara cardunculus L., estratto di fiori di cardo). Cynara cardunculus L. è ampiamente utilizzato nella produzione di formaggi DOP, principalmente in paesi come Portogallo e Spagna. Le proteasi presenti nelle piante del genere Cynara possono essere utilizzate come fonte vegetale per la produzione di diversi tipi di formaggi. Ciò avviene perché queste proteasi sono attive nella coagulazione del latte. Tuttavia, la chimosina durante la coagulazione del latte è altamente specifica nel separare il legame Phe 105 -Met 106 dalla κ-caseina, mentre le proteasi presenti nella Cynara hanno una specificità molto più ampia. Ciò si traduce in un’ampia idrolisi della κ-caseina, che produce formaggi morbidi, dalla consistenza burrosa e dal sapore unico. L’impiego di coagulanti vegetali a livello industriale è ancora limitato, soprattutto a causa dei sapori amari che ne derivano nei formaggi stagionati. In generale, il principale svantaggio della maggior parte dei coagulanti vegetali è proprio lo sviluppo del sapore amaro e la comparsa di difetti di consistenza durante la maturazione del formaggio. Un gruppo di ricercatori italiani ha pubblicato uno studio per valutare gli “Effetti del caglio di vitello e dei coagulanti microbici e vegetali sulle proprietà reologiche del latte destinato alla produzione del formaggio Grana Padano DOP”, misurate attraverso l’analisi lattodinamografica (“Effects of calf rennet, and microbial and plant coagulants on rheological properties of milk for Grana Padano PDO cheese production”, International Dairy Journal, Volume 149, febbraio 2024). Dalle conclusioni tratte dagli autori, il caglio di vitello ha mostrato i migliori risultati in termini di prestazioni di coagulazione. I risultati suggeriscono anche che l’uso di coagulanti microbici e vegetali a diluizioni leggermente inferiori non ostacola significativamente il modello di coagulazione del latte. Ciò può trovare vantaggi nel risparmio sui costi e nella riduzione della comparsa di sapori amari quando i coagulanti vegetali vengono adottati per la produzione di formaggio stagionato. Altri studi hanno evidenziato l’efficacia dell’uso del coagulante del fiore di carciofo nella produzione di formaggi dalla consistenza pastosa.
La resa del formaggio è uno degli aspetti principali dell’economia e della redditività delle industrie lattiero-casearie. Sulla resa casearia, gli studi attualmente disponibili sono contrastanti: alcuni studi riportano che il formaggio prodotto con coagulanti vegetali ha rese inferiori rispetto a quello prodotto con caglio animale; altri invece affermano che il lattice di fico e gli estratti di Cynara hanno rese di formaggio più elevate rispetto alla chimosina. Per ridurre la variabilità nella composizione di questi coagulanti vegetali, i ricercatori si stanno concentrando sull’applicazione di tecniche di estrazione/purificazione come il “salting out” (ovvero la precipitazione delle proteine in soluzione aggiungendo solfato di ammonio) abbinate a metodi cromatografici (per la successiva purificazione dell’enzima desiderato). Una potenziale strategia per migliorare l’utilizzo industriale dei coagulanti vegetali è quella di impiegare colture batteriche aggiuntive che possiedono aminopeptidasi specifiche, in grado di idrolizzare l’amaro.
Stefania Milanello Esperta in tecnologie alimentari e divulgatrice scientifica
