Eterofermentanti nella filiera del Grana
Gian Antonio Zapparoli – Rete Carpaneta (MN)1
Seminario Dairy DuPont Nutrition & Healt - 28 settembre 2017
Cosa sono gli eterofermentanti?
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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Gian Antonio Zapparoli
Batteri lattici
producono
omofermentanti: >90% acido lattico. Streptococchi etero facoltativi: >85% acido lattico
(lattato, ac. acetico, alcool etilico)
Lattobacilli eterofermentanti: circa 50% acido lattico, CO2 , acido acetico, alcool etilico.
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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Batteri lattici di interesse caseario
Genere Lactobacillus si divide in 3 gruppi: -lattobacilli omofermentanti � L. bulgaricus ☺ 40-50°C
� L. lactis ☺ 40-50°C
� L. acidophilus ☺ 40-50°C
� L. helveticus ☺ 40-50°C -lattobacilli eterofermentanti facoltativi � L. plantarum ☺ 37°C
� L. casei ☺ 37°C -lattobacilli eterofermentanti � L. brevis ☺ 37°C
� L. fermentum ☺ 37°C
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Eterofermentanti nella filiera del Grana
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Altre caratteristiche:
Gram+, immobili, asporigeni, anaerobi (facoltativi o aerotolleranti),pH ottimale di crescita 5,7 ± 0,2
(simili ai lattici omofermentanti)
Eterofermentanti nella filiera del Grana
OrigineEterofermentanti nella filiera del Grana
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Dai foraggi, in particolare se insilati,
dall’ambiente, dalla mungitura, dalla mammella,
dagli operatori, dai recipienti, ecc. e trovano nel
latte il terreno ideale per il loro sviluppo,
moltiplicandosi rapidamente.
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PERCENTUALI L. ETEROFERMENTANTI IN SIERI-INNESTO D A GRANA
n° caseificio alimentaz. lattici (A.S.) eteroferm. etero ferm.tipo ufc x ml MPN x ml %
1 L ins. mais 912.000.000 46.000 0,00502 L " 220.000.000 9.300 0,00423 L " 403.000.000 15.000 0,0037
media 511.666.667 23.433 0,0043
1 P ins. mais 520.000.000 4.600 0,00092 P " 340.000.000 2.400 0,00073 P " 421.000.000 2.100 0,00054 P " 212.000.000 4.600 0,00225 P " 220.000.000 4.600 0,00216 P " 240.000.000 290 0,00017 P " 704.000.000 11.000 0,00168 P " 144.000.000 11.000 0,00769 P " 920.000.000 46.000 0,0050
media 413.444.444 9.621 0,0023
1 S no ins. 142.000.000 430 0,00032 S " 243.000.000 36 0,00003 S " 418.000.000 430 0,00014 S " 944.000.000 30 0,00005 S " 250.000.000 270 0,00016 S " 11.000.000 30 0,00037 S " 50.000.000 92 0,0002
media 294.000.000 188 0,0001
1 I ins. mais sp. 138.000.000 240 0,00022 I " 280.000.000 430 0,00023 I " 715.000.000 930 0,00014 I " 325.000.000 1.100 0,00035 I " 456.000.000 2.400 0,00056 I " 600.000.000 2.400 0,00047 I " 715.000.000 2.400 0,00038 I " 400.000.000 30 0,00009 I " 600.000.000 950 0,0002
media 469.888.889 1.209 0,0003
casi
Percentuali di
eterofermentanti
in sieri-innesti da
Grana
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Gian Antonio Zapparoli
9
Ins. maissperim.
Ins. mais MN
Ins. mais CR
No insilato
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
4,000
4,500
1
300
4300
2300
100
SIERO-INNESTO: ETEROFERMENTANTI / 100.000.000 LATTICI TOTALI
Eterofermentanti nella filiera del Grana
L
P
Effetti caseari
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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Fermentazione da eterolattici - forma stagionata
Foto Gian Antonio Zapparoli
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Fermentazione da eterolattici - forma fuori sale
Foto Gian Antonio Zapparoli
12
Fermentazione da eterolattici - forma di 4 mesi
Foto Gian Antonio Zapparoli
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Fermentazione da eterolattici - forma di 9 mesi
Foto Gian Antonio Zapparoli14
alterazioni organolettiche
Fermentazione tardiva da eterolattici
Foto Gian Antonio Zapparoli
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Flora lattica primaria dal siero-innesto
Tempo di stagionatura mesi
N°
latti
ci v
ivi
Flora lattica secondaria dal latte
180 126 24
Andamento flora lattica in formaggio grana
cross over
Flora lattica eterofermentante
Gian Antonio Zapparoli
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Formaggi con difetto, all’analisi LH-PCR (Length Heterogeneity-
Polimerase Chain Reaction), hanno evidenziato la presenza di:
•L.fermentum
•L.brevis
•L.bifermentans
Eterofermentanti nella filiera del Grana
**
*
(1)(2)
(2)
(1)
**
*
(1)(2)
(2)
(1)
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A) Strategie per il controllo degli eterofermentanti presso la stalla
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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• Qualità, quantità e tipo di insilati impiegati.
• Desilamento dopo almeno 90 giorni.
• Igiene di mungitura.
• Tipologia e gestione della lettiera.
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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A) Strategie per il controllo degli eterofermentanti presso la stalla
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L H L H L H L H L H L H
22 17 22 17 22 28 22 28 24 26 24 26
n. forme100
L1
n. 50
L0
n. 50
L1 L0
n. 50 n. 50
L1 L0
n. forme 78
n. 39 n. 39
n. forme 100
2° PERIODO (L-FS)1° PERIODO (S-STD) 3° PERIODO (S-INN)
Schema complessivo e n° forme prodotte
• 278 forme totali• 139 L1 (con lisozima)• 139 L0 (senza Lisozima)• 136 L (g/c basso)• 142 H (g/c alto)
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Dal progetto GP Lfree - Produzione di Grana Padano se nza Lisozima
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Risultati caseariEterofermentanti nelle feci - MPN/g
TesiSilomais-STD
38-40 % s.s.
Loiessa -FS
63-64 % s.s.
Silomais-INN.
43-44 % s.s.
Periodo05-06-12
13-07-12
6-11-12
30-11-12
11-02-13
08-03-13
Sett. 1 10.500 220.000 541.000
Sett. 2 8.770 1.476.667 2.531.667
Sett. 3 385.837 3.073.333 4.835.000
Sett. 4 11.383 2.315.000 8.821.667
Sett .5 3.006
Sett. 6 23.867
MEDIA 73.894 1.771.250 4.182.333
% forme con difetto
NO Lis. 5,1 8,0 44,0
SI Lis 7,7 12,0 56,0Gian Antonio Zapparoli
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Risultati caseari
TesiSenza Lisozima Con Lisozima
N. casi % N. casi %
Silomais Standard2/39 5,1 3/39 7,7
Loiessa Fieno Silo 4/50 8,0 6/50 12,0
Silomais Innovativo22/50 44,0 28/50 56,0
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Difetto di micro-occhiatura (da eterofermentanti)
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…il terzo modulo con insilato innovativo al 43-44% s.s., ammassato in una nuova trincea di dimensioni più contenute (8.5 m), con desilamenti di 1.8-1.9 t/d ed avanzamenti del fronte di taglio di circa 16 cm/d, avrebbe dovuto dare i migliori risultati microbiologici assoluti nella filiera insilato-latte-formaggio; invece, molto probabilmente per la scarsità di zuccheri solubili in rapporto all’umidità di stocchi, foglie e brattee, si è verificata una fermentazione lattica “anomala” e/o una degradazione aerobica, evidenziata in parte dall’innalzamento della T° dell’insilato consumato, per altro a fine inverno. Questo insilato ha caratterizzato la filiera non tanto per lo sviluppo dei clostridi, quanto per quello dei lattici eterofermentanti.
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Figura 1. Cariche di lieviti (log ufc/g), sul fronte del silo (G. Borreani)
Figura 2. pH sul fronte del silo (G. Borreani)
B) Strategie per il controllo degli eterofermentanti presso il caseificio
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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1. Corrette modalità di affioramento.
2. Igiene e sanitizzazione giornaliera degli impianti latte.
3. Appropriate curve di fermentazione per il siero-innesto.
4. Fermentiere con raffreddamento finale ad acqua gelida.
5. Controllo dello sviluppo dell’acidità finale dell’innesto.
6. Sanificazione giornaliera delle fermentiere.
7. Corretta discesa del pH delle cagliate nelle prime ore.
8. Controllo degli eventuali zuccheri residui.
9. Modulazione T° finale di cottura in funzione del pHdelle cagliate.
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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Gian Antonio Zapparoli
B) Strategie per il controllo degli eterofermentanti presso il caseificio
1) Corrette modalità di affioramento
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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2) Igiene e sanitizzazione giornaliera degli impianti latte
(comprese le cisterne di trasporto) con soda e acido.
Eterofermentanti nella filiera del Grana
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29Superficie di acciaio inox a forte ingrandimento Gian Antonio Zapparoli
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Proteine Fosfati, carbonati
Grassi
Superficie
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BIOFILM
I biofilm possono essere composti da una popolazione microbica sviluppatasi da una singola specie o da una comunità costituita da varie specie microbiche che possono provenire da diverse superfici biotiche.
I biofilm si compongono:per il 15% di cellule microbicheper l’85% di materiale residuale.
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1) L’inizio della formazione del biofilm è caratterizzato dall’interazione della cellula con la superficie a contatto.
2) Una volta che la cellula ha aderito alla superficie, il biofilmcomincia a maturare con la produzione di una matrice extracellulare che generalmente contribuisce all’architettura della comunità.
biofilm a torre e a fungoGian Antonio Zapparoli
Eterofermentanti nella filiera del Grana
Fermentiere per siero-innesto
Siero -innesto
Eterofermentanti nella filiera del Grana
3) Appropriate curve di fermentazione per il siero-i nnesto.
4) Fermentiere con raffreddamento finale ad acqua g elida.
5) Controllo dello sviluppo dell’acidità finale del l’innesto.
6) Sanificazione giornaliera delle fermentiere.
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Siero -innesto
35
10,0
12,5
15,0
17,5
20,0
22,5
25,0
27,5
30,0
32,5
35,0
37,5
40,0
42,5
45,0
47,5
50,0
52,5
55,0
09.25 10.25 11.25 12.25 13.25 14.25 15.25 16.25 17.25 18.25 19.25 20.25 21.25 22.25 23.25 00.25 01.25 02.25 03.25 04.25 05.25 06.25
o re
3,00
3,25
3,50
3,75
4,00
4,25
4,50
4,75
5,00
5,25
5,50
5,75
6,00
6,25
6,50
temperatura °C Ph
Programma di raffreddamento pilotato per la fermentazione
di siero-innesto per formaggio grana (esempio)3) - 4)
Gian Antonio Zapparoli
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
28.0
29.0
30.0
31.0
32.0
33.0
34.0
35.0
36.0
37.0
1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221
MP
N e
tero
ferm
enta
nti x
ml
acid
ità °
SH
/50
n° casi
Correlazione tra eterofermentanti e acidità del sier o-innesto
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5) Controllo dello sviluppo dell’acidità finale del l’ innesto
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37Autore: Gian Antonio Zapparoli
Sfruttare la ‘‘ bio-competizione’’
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6) Sanificazione giornaliera delle fermentiere.
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a) Schiumogeni con monoprodottob) Programma standard soda/acido
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Potenziale inquinamento del siero e delle cagliatederivante dalle tele non sanitizzate
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Igiene generale del caseificio
7) Corretta discesa del pH delle cagliate nelle pri me ore
Eterofermentanti nella filiera del Grana
CURVA ANDAMENTO pH E FORMAZIONE ACIDO LATTICO IN FO RMAGGIO GRANA (misurazione pH a 12 cm)
5,00
5,05
5,10
5,15
5,20
5,25
5,30
5,35
5,40
5,45
5,50
5,55
5,60
5,65
5,70
5,75
5,80
5,85
5,90
5,95
6,00
6,05
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ore
pH
ACIDO LATTICO LATTATO DI CALCIO
40
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zuccheri > lattasi > GL+GA > ac.lattico > liberazione del calcio > formazione di lattato di calcio
8) Controllo degli eventuali zuccheri residui (GL e GA)
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centro forma
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LATTOSIO (disaccaride)
GLUCOSIO
GALATTOSIO
DOPO 24 ORE
0,02%
0,1%
tracce
1% tracce
tracce
DOPO 48 ORE DOPO 72 ORE
FORMAGGIO GRANA: ZUCCHERI RESIDUI NELLA CAGLIATA
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8)
9) Modulazione T° finale di cottura in funzione del pH delle cagliate
Eterofermentanti nella filiera del Grana
Rapporto pH/T°cottura in formaggio Parmigiano-Reggiano
43,8
43,3
43,8
42,9
43,5
42,8
43,7
43,3
43,6
43,4 43,4
43,6
5,47
5,29
5,43
5,21
5,39
5,13
5,33
5,22
5,28
5,24 5,25
5,34
42,7
42,8
42,9
43
43,1
43,2
43,3
43,4
43,5
43,6
43,7
43,8
43,9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Caldaia N°
Tem
pera
tura
°R
4,964,985,005,025,045,065,085,105,125,145,165,185,205,225,245,265,285,305,325,345,365,385,405,425,445,465,485,50
pH
Temperatura cottura °R pH a 6,30 ore
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Eterofermentanti nella filiera del Grana
In laboratorio
Eterofermentanti nella filiera del Grana
In laboratorio
CAMPIONIETEROFERMENTANTI - MPN/ml
+30°C +37°C +44°C +52°C
SIERO INNESTO N°22 7.200 11.000 30 <30
SIERO INNESTO N°27 <30 30 <30 <30
SIERO INNESTO N°52 30 92 <30 <30
SIERO INNESTO N°54 <30 30 <30 <30
SIERO INNESTO N°62 280 1.100 30 <30
MRS brodo e conteggio MPN - analisi in doppio - incub azione per 5 gg45
Gian Antonio Zapparoli
1,100
1,500
30 100
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1,100
1,200
1,300
1,400
1,500
1,600
+30°C +37°C +44°C +52°C
Ete
ro M
PN
/ m
l
Temperatura incubazione
Sviluppo di eterofermentanti a diverse temperature di incubazioneMRS brodo e conteggio MPN - analisi in doppio - incub azione per 5 gg
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Gian Antonio Zapparoli
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CONTROLLI ANALITICI
•Carica Batterica Totale•Coliformi•Eterofermentanti•Tamponi di superficie•Cellule per val. affioramento
MATRICI
•Latte stalla - arrivo- p.screm. - caldaia•Siero-innesto•Acqua caseificio
•Acqua di risciacquo
ISPEZIONI
•Visive•Con sonde video •Smontaggio periodico parti di impianto (es. tubazioni e scambiatori)
CONTROLLI E VERIFICHE
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•Utilizzo preferenziale di insilato di mais al giusto stadio di maturazione
•Corrette e regolari metodiche di insilamento e desilamento
•Desilamento dopo almeno 90 giorni
•Fronte di taglio preferibilmente stretto•Eliminazione dei primi 40 cm di insilato “alto”
e dei 30-40 cm sui fianchi della trincea
•Tipologia e gestione della lettiera•Ottimizzazione delle tecniche per l’igiene di allevamento e mungitura
•Controllo igienico degli impianti di raccolta e stoccaggio del latte
•Ottimizzazione delle tecniche di affioramento e igiene degli impianti•Ottimizzazione delle caratteristiche del siero-innesto
•Ottimizzazione delle tecniche di trasformazione casearia
LIVELLO AGRONOMICO
LIVELLO ZOOTECNICO
LIVELLO CASEARIO
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Grazie e buon lavoro a tutti!