SCIENZA E TECNICA LATTIERO-CASEARIA, 54 (3), 199-212 2003 * Corrispondenza ed estratti: [email protected]1 Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano. Via Kennedy 18, 42100 Reggio Emilia. 2 Dipartimento di Produzioni Animali, Biotecnologie Veterinarie, Qualità e Sicurezza degli Alimenti; Sezione di Scienze Zootecniche e Qualità delle Produzioni Animali. Università degli Studi. Via del Taglio 8, 43100 Parma. VARIAZIONE DELLA COMPOSIZIONE E ANDAMENTO DELLA PRO- TEOLISI DEL PARMIGIANO-REGGIANO NEL CORSO DELLA MATU- RAZIONE IN RIFERIMENTO AL PROFILO (CENTRO E PERIFERIA) DELLA FORMA G Panari 1 *, P Mariani 2 , A Summer 2 , R Guidetti 1 , M Pecorari 1 INTRODUZIONE La lunga maturazione, che deve durare almeno 12 mesi, ma che gene- ralmente si protrae fino a 2 anni, è uno degli elementi che caratterizzano il Parmigiano-Reggiano e gli conferiscono le sue qualità di pregio. I feno- meni biochimici che avvengono durante questo lungo periodo sono stati oggetto di studi e ricerche che hanno messo in luce le modificazioni che interessano i diversi componenti (carboidrati, proteine, grasso, etc...) Con il presente lavoro l’attenzione è stata focalizzata allo studio della evoluzione della maturazione nella porzione interna e in quella esterna della forma di Parmigiano-Reggiano. E’ noto infatti che la tecnologia di produzione e le dimensioni della forma determinano un diverso andamen- to dello sviluppo dei batteri lattici e della glicolisi fra il centro e la perife- ria. Da ciò deriva una distribuzione non uniforme delle attività enzimati- che, che si riflettono in una diversa evoluzione della proteolisi e della lipo- lisi, come hanno già messo in evidenza alcuni lavori [1,2]. La salatura, poi, dal momento che sono richiesti diversi mesi perché la distribuzione del sale diventi uniforme [3], costituisce un altro fattore che potrebbe influenzare l’andamento dei processi di maturazione all’interno della forma. Infine, la differenza di umidità tra le parti di formaggio vici- ne alla crosta e quelle centrali è facilmente rilevabile con l’analisi senso- riale. Una più approfondita conoscenza dell’evoluzione della maturazione, tenendo conto del profilo della forma di Parmigiano-Reggiano e dei gra- dienti esistenti, è importante per verificare dal punto di vista qualitativo e tecnologico il regolare svolgimento della maturazione. MATERIALI E METODI La ricerca è stata condotta su 52 forme di Parmigiano-Reggiano pro- dotte presso 28 caseifici rappresentativi dell’intera zona di produzione. Le forme sono state prelevate in modo da rispecchiare le principali fasi
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SCIENZA E TECNICA LATTIERO-CASEARIA, 54 (3), 199-212 2003
* Corrispondenza ed estratti: [email protected] Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano. Via Kennedy 18, 42100 Reggio Emilia.2 Dipartimento di Produzioni Animali, Biotecnologie Veterinarie, Qualità e Sicurezza degli
Alimenti; Sezione di Scienze Zootecniche e Qualità delle Produzioni Animali. Universitàdegli Studi. Via del Taglio 8, 43100 Parma.
VARIAZIONE DELLA COMPOSIZIONE E ANDAMENTO DELLA PRO-TEOLISI DEL PARMIGIANO-REGGIANO NEL CORSO DELLA MATU-RAZIONE IN RIFERIMENTO AL PROFILO (CENTRO E PERIFERIA)
DELLA FORMA
G Panari1*, P Mariani2, A Summer2, R Guidetti1, M Pecorari1
INTRODUZIONE
La lunga maturazione, che deve durare almeno 12 mesi, ma che gene-ralmente si protrae fino a 2 anni, è uno degli elementi che caratterizzanoil Parmigiano-Reggiano e gli conferiscono le sue qualità di pregio. I feno-meni biochimici che avvengono durante questo lungo periodo sono statioggetto di studi e ricerche che hanno messo in luce le modificazioni cheinteressano i diversi componenti (carboidrati, proteine, grasso, etc...)
Con il presente lavoro l’attenzione è stata focalizzata allo studio dellaevoluzione della maturazione nella porzione interna e in quella esternadella forma di Parmigiano-Reggiano. E’ noto infatti che la tecnologia diproduzione e le dimensioni della forma determinano un diverso andamen-to dello sviluppo dei batteri lattici e della glicolisi fra il centro e la perife-ria. Da ciò deriva una distribuzione non uniforme delle attività enzimati-che, che si riflettono in una diversa evoluzione della proteolisi e della lipo-lisi, come hanno già messo in evidenza alcuni lavori [1,2].
La salatura, poi, dal momento che sono richiesti diversi mesi perché ladistribuzione del sale diventi uniforme [3], costituisce un altro fattore chepotrebbe influenzare l’andamento dei processi di maturazione all’internodella forma. Infine, la differenza di umidità tra le parti di formaggio vici-ne alla crosta e quelle centrali è facilmente rilevabile con l’analisi senso-riale.
Una più approfondita conoscenza dell’evoluzione della maturazione,tenendo conto del profilo della forma di Parmigiano-Reggiano e dei gra-dienti esistenti, è importante per verificare dal punto di vista qualitativoe tecnologico il regolare svolgimento della maturazione.
MATERIALI E METODI
La ricerca è stata condotta su 52 forme di Parmigiano-Reggiano pro-dotte presso 28 caseifici rappresentativi dell’intera zona di produzione.
Le forme sono state prelevate in modo da rispecchiare le principali fasi
dell’intero ciclo di stagionatura del formaggio, nonché i differenti periodistagionali di produzione e, più precisamente, sono state campionate 4forme per ciascuna delle seguenti età di stagionatura: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10,12, 15, 18 e 24 mesi. In aggiunta sono state prelevate 4 forme di 24-48 oredi età, per avere i dati relativi al formaggio appena fatto (zero mesi). Pertutte le forme, al momento del prelievo si è verificata la rispondenza airequisiti strutturali.
Da ciascuna forma sono state prelevate due porzioni con la classicaforma a cuneo (“punta”). Da una punta si è ottenuto un campione rap-presentativo del “centro”, tagliando un’aliquota a 10 cm dallo scalzo e a 7cm dal piatto; la parte rimanente, dopo aver tolto lo strato corrispondentedi crosta, è stata utilizzata come campione rappresentativo della “perife-ria” del formaggio. Queste modalità di campionamento sono state scelte alfine di ottenere parametri analitici di riferimento da utilizzare per la valu-tazione di formaggi in cui si siano manifestate fermentazioni anomale odifetti, che si presentano frequentemente localizzati in zone limitate nel-l’ambito dell’intero formaggio.
Dalla seconda punta, sempre dopo aver tolto la crosta, si è preparatoun campione rappresentativo dell’intera forma.
I tre campioni ottenuti sono stati grattugiati e conservati in congelato-re a -18°C fino al momento delle analisi.
Sui campioni sono state effettuate le seguenti determinazioni analiti-che:- sostanza secca mediante essiccazione in stufa a 102°C [4];- grasso secondo il metodo Gerber-Siegfeld [5];- cloruro di sodio per titolazione con AgNO3 [6];- azoto totale mediante il metodo di Kjeldahl;- pH mediante misura potenziometrica direttamente per infissione del-
l’elettrodo nella pasta;- separazione delle sostanze azotate secondo lo schema di frazionamen-
to proposto da Gripon et al. [7] e determinazione dell’azoto con il meto-do di Kjeldahl. Si sono così ottenuti i valori dell’azoto solubile a pH 4,4(NS), dell’azoto solubile in acido tricloroacetico 12% (NTCA) e dell’azo-to solubile in acido fosfotungstico (NPTA);
- azoto ammoniacale (N NH3), secondo Savini [5].Dalle frazioni azotate ottenute come descritto si sono ricavati i valori rela-tivi ai composti a più alto peso molecolare (N peptoni = NS – NTCA) e aipeptidi a basso peso molecolare insolubili in acido fosfotungstico (N pepti-di = NTCA – NPTA – N NH3).
RISULTATI E DISCUSSIONE
1) Composizione - Nella tabella 1 sono riportati i dati medi relativi allacomposizione dei campioni rappresentativi dell’intera forma, in funzionedel tempo di stagionatura. I valori sono coerenti con quelli riportati in let-
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teratura per il Parmigiano-Reggiano [8]. La variabilità riscontrata è con-frontabile con quella già verificata in altre ricerche che hanno avuto comeoggetto la composizione del Parmigiano-Reggiano ed è connessa alla arti-gianalità della produzione e alle modalità operative adottate dai singolicaseifici nell’ambito delle procedure stabilite dal Disciplinare diProduzione, soprattutto per quanto riguarda l’affioramento naturale delgrasso.
Nella figura 1 sono rappresentate le medie dei dati relativi all’umiditàdella porzione interna e della porzione esterna della forma in funzione deltempo di stagionatura. Durante la maturazione, mentre l’umidità com-plessiva della forma si riduce regolarmente, permane una differenzaapprezzabile tra il centro e la periferia: all’interno la forma risulta semprepiù umida rispetto alla porzione esterna, mediamente di circa 2 unità per-centuali. Questo gradiente è già presente nelle forme di un mese, imme-diatamente dopo l’uscita dalla salamoia, e si mantiene praticamentecostante fino a 24 mesi. Gli intervalli di confidenza riportati nella figura 1testimoniano che le medie relative al centro e quelle relative alla periferiadella forma differiscono in modo statisticamente significativo (P<0,01) per
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Figura 1 - Evoluzione dell’umidità alla periferia e al centro della forma diParmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura (medie ± deviazione standard).Figure 1 - Evolution of the moisture in the outer part (Periphery) and in the innerpart (Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean ± stan-dard deviation).
tutte le classi di età.La distribuzione non uniforme dell’umidità spiega anche le differenze
riscontrate fra i contenuti di grasso (Fig. 2a) e di proteine (Fig. 2b) riferitial formaggio tal quale. I corrispondenti valori riferiti alla sostanza seccasono invece praticamente uguali (Figg. 2c e 2d).
Il sale che penetra nella forma di Parmigiano-Reggiano durante la
salatura diffonde gradualmente nella pasta secondo meccanismi già noti[3]. I dati ottenuti confermano che occorrono normalmente circa 10 mesiper raggiungere l’uniformità, anche se il tempo necessario può essere tal-volta anche superiore, come testimonia uno dei campioni con 15 mesi distagionatura, per il quale è stata rilevata una differenza apprezzabile delcontenuto di sale (0,2 g/100g) fra il centro e la periferia.
Le medie dei valori di pH misurati nella porzione interna e nella por-
Figura 2 - Contenuto di grasso e di proteine alla periferia e al centro della formadi Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura. I valori sono espressi sul for-maggio tal quale (tq) o sulla sostanza secca (ss).Figure 2 - Fat and protein in the outer part (Periphery) and in the inner part(Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean values). Thevalues are expressed as g/100 g of cheese and g/100 g of dry matter (DM).
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zione esterna non mostrano differenze statisticamente significative a nes-suna età (Fig. 3), anche se, osservando i valori misurati nei singoli cam-pioni di formaggio, il centro ha generalmente un pH più elevato rispettoalla periferia. I dati ottenuti sembrano inoltre confermare che nel corsodella maturazione il pH raggiunge un massimo intorno al 6° mese dimaturazione [9]. Successivamente si stabilisce un equilibrio, che è il risul-tato degli effetti contrapposti della proteolisi, da cui si produce ammonia-ca, e della lipolisi, che invece porta alla liberazione di acidi grassi.
2) Proteolisi - Nella tabella 2 sono riportate le medie dei valori delle fra-
zioni azotate determinate sui campioni rappresentativi della forma interae la loro ripartizione rispetto all’azoto totale e all’azoto solubile.L’evoluzione della proteolisi è coerente con i dati riportati in letteratura[10, 11]. L’azoto solubile aumenta rapidamente nel corso del primo anno distagionatura, mentre nel secondo anno la velocità di accumulo è sensibil-mente inferiore. La ricerca conferma, inoltre, che all’inizio della matura-zione le frazioni a più alto peso molecolare, insolubili in TCA 12% (N pep-
Figura 3 - Evoluzione del pH alla periferia e al centro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura.Figure 3 - Evolution of pH in the outer part (Periphery) and in the inner part(Centre) of the wheels of Parmigiano-Reggiano during ripening (mean values).
toni) rappresentano una quota importante dell’azoto solubile e che la loroincidenza diminuisce nei primi mesi fino a stabilizzarsi su valori pari acirca il 10% dell’azoto solubile. A partire da 6-8 mesi di stagionatura gliamminoacidi e i piccoli petidi (NPTA) rappresentano la quota preponde-rante (2/3 circa) e la ripartizione delle diverse frazioni dell’azoto solubileresta praticamente costante fino al termine della stagionatura. Fa ecce-zione l’ammoniaca, la cui percentuale, riferita all’azoto solubile, tende adaumentare, anche se resta sempre a livelli moderati.
L’evoluzione della proteolisi nelle diverse porzioni della forma diParmigiano-Reggiano è mostrata nella figura 4, che riporta le medie deicoefficienti di maturazione (NS/NT), valutati al centro e alla periferia. Ledue curve appaiono quasi sovrapposte e questo si osserva anche nei trac-ciati relativi alle altre frazioni azotate solubili, espresse rispetto all’azotototale.
Per una valutazione più puntuale degli andamenti è opportuno esami-
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Figura 4 - Evoluzione del coefficiente di maturazione (NS/NT) alla periferia e alcentro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della stagionatura.Figure 4 - Evolution of Soluble Nitrogen, expressed with regard to Total Nitrogen,in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels ofParmigiano-Reggiano during ripening (mean values).
nare, nel loro insieme, i dati ottenuti dalle analisi dei singoli campioni, chesono riportati nella tabella 3. Si può osservare che:- le differenze tra il centro e la periferia del Parmigiano-Reggiano non
vanno sempre nella stessa direzione: in alcuni casi la proteolisi è supe-riore al centro, in altri casi, invece, è superiore alla periferia;
- le differenze sono generalmente molto modeste, se confrontate con levariazioni che si hanno nel corso della stagionatura e con la variabilitàche esiste tra i campioni che hanno la stessa età;
- nelle fasi iniziali della stagionatura prevalgono i casi in cui la proteoli-si è maggiore alla periferia, mentre dopo il 5°-6° mese sono più nume-rosi i casi in cui la proteolisi è maggiore al centro della forma.Nella tabella 3 sono riportati anche i valori della frazione solubile a basso
peso molecolare e si può rilevare che all’inizio della maturazione, fino al 5°mese, NPTA è sempre superiore alla periferia rispetto al centro. In questafase la proteolisi sembra riflettere le modalità di sviluppo dei batteri latticitermofili, apportati con il siero-innesto, nelle ore immediatamente successi-ve alla caseificazione: alla periferia l’acidificazione è più rapida e il numerodi batteri lattici raggiunge valori superiori rispetto a quello che avviene alcentro (12). Questo si riflette sulla quantità di enzimi proteolitici rilasciatinella pasta del formaggio dopo la lisi dei batteri lattici e spiega un più rapi-do accumulo di amminoacidi e piccoli peptidi alla periferia.
A partire dal 6° mese il quadro si presenta più differenziato; ciò fa sup-porre che intervengono anche altri fattori, quali la diffusione del sale, cheè presente in quantità superiore alla periferia e che influenza l’attivitàdegli enzimi proteolitici, e lo sviluppo della flora lattica mesofila, cheaumenta fino al 5° mese [13] e che apporta il suo contributo di enzimi. Ilrisultato è che le differenze tra centro e periferia tendono a diminuire e invari casi si osserva una inversione del segno.
Queste considerazioni spiegano anche l’andamento opposto dei prodot-ti insolubili in TCA 12% (N peptoni). Questi composti all’inizio della matu-razione sono presenti in quantità superiore al centro, dove, presumibil-mente, la quantità delle peptidasi prodotte dai batteri lattici è inferiore,mentre successivamente la ripartizione tra il centro e la periferia apparepiù casuale.
Applicando il test di Student, per dati appaiati, risulta che il più altolivello di NPTA alla periferia e di N-peptoni al centro è statisticamentesignificativo dal 1° al 5° mese di stagionatura (P<0,05).
Per quanto riguarda invece la distribuzione dell’N NH3, della frazioneN peptidi e dell’indice di deamminazione (NH3/NPTA) nelle diverse por-zioni della forma di Parmigiano-Reggiano gli andamenti appaiono piùcasuali nel corso dell’intera stagionatura e riflettono probabilmente lacomplessità dei sistemi enzimatici (peptidasi e deaminasi) di cui sonodotati i batteri lattici e la loro variabilità.
Questa situazione è sintetizzata nella figura 5 dove viene riportata l’e-
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voluzione delle frazioni azotate riferite all’azoto solubile. Al centro dellaforma la frazione N peptoni (Fig. 5a) ha una incidenza maggiore nei primimesi di stagionatura; successivamente, a partire dall’8° mese, tra centro eperiferia della forma non si osservano differenze apprezzabili circa ladistribuzione delle diverse componenti dell’azoto solubile.
CONCLUSIONI
I risultati della ricerca contribuiscono a migliorare le conoscenze sul-l’andamento della maturazione del Parmigiano-Reggiano. I dati ottenutimettono in luce la complessità dei processi che avvengono nel corso dellastagionatura e chiamano in causa una molteplicità di fattori, su alcuni deiquali sono nesessarie ulteriori indagini.
La ricerca conferma l’esistenza, all’interno delle forme di formaggio, di
Figura 5 - Distribuzione delle frazioni azotate riferite all’azoto solubile (NS=100)alla periferia e al centro della forma di Parmigiano-Reggiano nel corso della sta-gionatura.Figure 5 - Nitrogen fractions, expressed with respect to Soluble Nitrogen (NS=100)in the outer part (Periphery) and in the inner part (Centre) of the wheels ofParmigiano-Reggiano during ripening (mean values).
gradienti compositivi che si mantengono nel corso dell’intera stagionatu-ra, come nel caso dell’umidità, mentre per quanto riguarda la proteolisi gliandamenti che si desumono dalla valutazione con metodi chimici delle fra-zioni azotate nelle diverse porzioni della forma si discostano in misuramodesta e appaiono meno univoci.
La ricerca, come è stato detto, nasceva anche dall’intento di ottenereparametri idonei alla valutazione qualitativa e tecnologica della correttamaturazione del Parmigiano-Reggiano. Si sta verificando la possibilità diapplicare i “valori di normalità”, definiti sulla scorta dei risultati ottenuti,per lo studio della regolarità dei processi di maturazione del formaggio enel rilevamento delle cause delle alterazioni che possono, talvolta, com-prometterne la riuscita e si può già dire che essi forniscono elementi utiliper capire ed affrontare alcune problematiche che si presentano nellarealtà pratica del caseificio.
RIASSUNTO - Con il presente lavoro si è voluto studiare l’evoluzione dellamaturazione del Parmigiano-Reggiano, tenendo conto dei gradienti chimi-co-fisici e compositivi che si stabiliscono nella forma per il suo peso e le suedimensioni. A tal fine i campioni provenienti da 52 forme di formaggiosono stati sezionati in modo da ottenere una porzione rappresentativadella zona centrale e una porzione rappresentativa della zona perifericadella forma. Le analisi hanno messo in luce che nel corso dell’intera matu-razione permane un gradiente di umidità tra il centro e la periferia dellaforma di Parmigiano-Reggiano, pari a circa 2 unità percentuali. I valoridel grasso e della proteina, riferite a sostanza secca, risultano inveceuniformi. Per quanto riguarda la proteolisi le differenze tra il centro e laperiferia della forma sono molto modeste e non vanno sempre nella stessadirezione. In particolare si è rilevato che nei primi mesi di stagionaturanella porzione centrale i composti azotati a basso peso molecolare (azotosolubile in acido fosfotungstico) sono presenti in quantità minore e quellia più alto peso molecolare (azoto insolubile in acido tricloracetico 12%)sono presenti in misura superiore rispetto alla periferia della forma. Apartire dal 6° mese di stagionatura le differenze diminuiscono e, in molticasi, si è osservato un’inversione del segno. La distribuzione delle altrefrazioni (peptidi e ammoniaca) è risultata casuale nell’arco dell’interamaturazione.Parole chiave: Parmigiano-Reggiano, maturazione, composizione, proteoli-si
ABSTRACT - Change of the composition and evolution of the proteolysis ofParmigiano-Reggiano cheese during ripening as regards the shape (outerand inner part) of the wheel. - The evolution of the ripening of Parmigiano-Reggiano was studied by analysing the outer part and the inner part
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taken from 52 wheels. During all the ripening, lasting up to 24 months, asignificative difference was detected between the centre and the peripheryof the cheese. Instead fat and protein, expressed on dry matter, showed anuniform distribution in the mass. With regard to proteolysis, the differen-ces between the inner and the outer part of the cheese resulted very lowand showed opposite signs. In particular during the first months of matu-ring, in the inner part nitrogen compounds with low molecular weight(nitrogen soluble in phosphotungstic acid) were in greater amount, whilethe compounds with high molecular weight (nitrogen insoluble in trichlo-roacetic acid 12%) were in lower amount compared to the outer part. Then,beginning about from the sixth month of ripening, the differences decrea-sed and, in some cases, the sign was inverted. The distribution of the othernitrogen fraction (peptides and ammonia) appeared casual during thewhole ripening.Keywords: Parmigiano-Reggiano cheese, ripening, composition, proteolysis
Ringraziamenti: Relazione al convegno AITeL (Parma, 29-10-2002) raccol-ta negli Atti editi a cura del Consorzio Formaggio Parmigiano-Reggiano.La ricerca è stata condotta con la collaborazione del CRPA - Reggio Emiliae con il supporto finanziario della Regione Emilia-Romagna.
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Lavoro ricevuto il 12-02-2002 ed accettato il 16-04-2003212
