Formaggi a latte crudo a breve maturazione e problemi igienici: approfondimenti

su alcune produzioni tradizionali in relazione ai criteri normativi

DOMENICO CARMINATICRA - FLC

Centro di Ricerca per le Produzioni Foraggere e Lattiero Casearie - LODI

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeLTorino 21/09/2010 1II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

I formaggi a latte crudo sono considerati fra gli alimenti a maggior rischio igienico. L’uso di latte non pastorizzato e di pratiche casearie tradizionali (non utilizzo di innesti acidificanti; uso di caglio aziendale; impiego di materiali o ambienti di non facile sanificazione), accrescono i rischi igienici per questi formaggi.Nel caso di formaggi freschi/molli, il breve periodo di maturazione necessario per ottenere i caratteri di struttura e/o di freschezza del formaggio, non aiuta la naturale mortalità microbica.

Torino 21/09/2010 2II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Formaggi a breve stagionatura vs. stagionati si caratterizzano per: > umidità (diversa rottura del coagulo, assenza cottura) salatura breve minor calo peso > presenza residui lattosio e galattosio

→ formaggi maggiormente predisposti a modificazioni per sviluppo microbico e/o per attività enzimatiche di origine microbica, del caglio e di enzimi propri del latte

Piattaforma Europea FOOD FOR LIFE

Valorizzazione dei prodotti tradizionali, in particolare quelli che sono in grado di promuovere le zone rurali.

Aumentare la partecipazione delle PMI nella gestione dei processi per raggiungere elevati standard di qualità per i prodotti tradizionali al fine di accrescere la fiducia dei consumatori.

Migliorare le conoscenze per prevedere e monitorare i rischi biologici e chimici.

Formaggi a latte crudo sono ampiamente diffusi sul territorio nazionale.Importanti per l’economia e la salvaguardia di zone rurali.

Torino 21/09/2010 3II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Sistema Allerta Rapido Comunitario (RASFF)

dal 1997 a metà 2010

62 prodotti caseari italiani segnalati non conformi (nessuno espressamente a latte crudo) 55 L. monocytogenes 4 Salmonella 3 E. coli elevato

Torino 21/09/2010 4II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

3,6% 1,0% 0,7%

Stati Uniti 1998-2007190 episodi da prodotti lattiero caseari30% (57) da formaggi4,7% (9) da formaggi a latte crudo

Reg (CE) 1441/2007 (modifica 2073/05) Criteri microbiologici applicabili ai prodotti alimentari

I prodotti alimentari non devono contenere microrganismi patogeni, né loro tossine o metaboliti, in quantità tali da rappresentare un rischio inaccettabile per la salute umana.

Torino 21/09/2010 5

criteri di sicurezza: definiscono l’accettabilità di un prodotto e si applicano ai prodotti immessi sul mercato → assenza patogeni e tossine batteriche

Listeria monocytogenes Assente in 25 g (uscita azienda)

Salmonella spp. Assente in 25 g (sul mercato durante la conservazione)

Enterotossine stafilococciche Non rilevabili in 25 g (sul mercato durante la conservazione)

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

I prodotti studiati

formaggi Siciliani

a pasta filata e non (Provola, Primo sale, Pecorini, Vastedda) (65)

formaggi Lombardi

(Formaggella, Stracchino, Caciotta, Robiola, Pannerone) (56)

Le caratteristiche comuni

Artigianalità

Latte crudo di vacca, pecora o capra

Assenza di impiego di innesto

Stagionatura breve da 2 a 30 giorni

Torino 21/09/2010 6II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Requisiti igienici formaggi a latte crudo

Reg (CE) 1441/2007→ criteri di sicurezza: assenza patogeni e tossine batteriche

ricercati: Listeria monocytogenes

Salmonella spp. assenti

Escherichia coli O157:H7

Ricerca di enterotossine stafilococciche:

Negativa anche in presenza di 105 ufc/g

Nessuna garanzia di sicurezza in generale, tuttavia dato interessante pur nella sua limitatezza (circa 60 campioni).

Torino 21/09/2010 7II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Requisiti igienici formaggi a latte crudo

Reg (CE) 1441/2007criteri di igiene di processo: stafilococchi coagulasi pos. (m: 104, M: 105 ufc/g)

definiscono il funzionamento accettabile del processo di produzione. Non si applicano ai prodotti immessi sul mercato, fissano un valore indicativo di contaminazione al di sopra del quale sono necessarie misure correttive volte a mantenere l’igiene del processo .

Torino 21/09/2010 8II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

I livelli più elevati di stafilococchi coagulasi positivi non sono risultati correlati né con la presenza di tossine, né con elevati livelli di E. coli (origine di contaminazione diversa)

formaggi media minimo massimo

siciliani 1,2 x 103 5,0 x 100 4,1 x 104 63/65 < 104

lombardi altri 4,3 x 105 5,0 x 100 6,5 x 106 21/30 < 105

Pannerone 1,5 x 102 5,0 x 100 3,5 x 103 24/26 < 102

criteri di igiene di processo: stafilococchi coagulasi positivi (m: 104, M: 105 ufc/g)

riferito alla fase del processo di lavorazione in cui si prevede che il numero sia il più alto

Torino 21/09/2010 9II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Miglioramento condizioni igieniche in produzione e/o valutazione materia prima. Per valori > 105 ufc/g la partita di formaggio deve essere sottoposta alle prove sulle enterotossine stafilococciche

0,01,02,03,04,05,06,0

lattecagliata pre-

filatura cagliata dopo filatura formaggio

dopo sale formaggio p.v.

Formaggi siciliani a pasta filata > 105 ufc/g a fine maturazione cagliata

0,01,02,03,04,05,0

latte

cagliata pre-scottatura cagliata dopo

sale formaggio p.v.

Formaggi siciliani con scottatura della cagliata > 104 ufc/g prima della scottatura della cagliata

0,01,02,03,04,05,06,0

latteCagliata 1 g

2 gg 3 gg

4 gg 8 gg

15 gg

Formaggio lombardo Pannerone > 104 ufc/g a inizio stufatura

Reg (CE) 1441/2007 (2073/05)

Riferimento all’analisi dei rischi e alla necessità di analizzare il processo per individuare e controllare le fasi che possono portare un pericolo oltre i limiti ammessi. Per garantire la sicurezza igienica è pertanto necessario comprendere a fondo i processi, se si vuole provare a salvaguardare anche questi formaggi tradizionali, riducendo i rischio associabili al loro consumo.

Art.3. - punto 2. Se necessario, gli O.S.A. effettuano studi, in conformità all’all. II, per verificare se i criteri sono rispettati per l’intera durata del periodo di conservabilità.

All. II - .... studi ulteriori possono comprendere:— modelli matematici predittivi stabiliti per il prodotto alimentare in esame, utilizzando fattori critici di sviluppo o di sopravvivenza per i microrganismi in questione presenti nel prodotto,— prove per determinare la capacità dei microrganismi in questione, debitamente inoculati, di svilupparsi o sopravvivere nel prodotto in diverse condizioni di conservazione ragionevolmente prevedibili,— studi per valutare lo sviluppo o la sopravvivenza dei microrganismi in questione che possono essere presenti nel prodotto durante il periodo di conservabilità, in condizioni ragionevolmente prevedibili di distribuzione, conservazione e uso.

Non basta analizzare il prodotto finito. Studiare i processi per capire dove/come intervenire per risolvere i problemi.

Individuare le fasi di processo migliorabili per valorizzare i prodotti nel rispetto delle pratiche produttive tradizionali ed implementarne la sicurezza.

Studi pilota in condizioni di laboratorio e di caseificio sperimentale finalizzati a comprendere il ruolo di:

Scottatura

Acidificazione

Stufatura

Torino 21/09/2010 11II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 12

La pratica della scottatura nel caseificio Siciliano

Immersione della forma nel siero residuo della lavorazione della Ricotta Applicata indifferentemente nella produzione di formaggi a breve,

media o lunga stagionatura. Grande variabilità di applicazione (forme di numero e dimensioni

diverse), rapporti variabili tra formaggio e volume di siero. Gestione non controllata delle condizioni di temperatura (ambiente e

della scotta).

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 13

Formaggio Massa del formaggio

(kg)

Temperaturadel fluido

(°C)

Durata (min)

Pecorino Siciliano

2-12 60-90 120-180 Giudici et al. (1997)Patti et al. (1984)

Piacentinu Ennese (Sicilia)

3,5-4,5 78 180 Fallico et al. (2007)

Pecorino Foggiano

Nd 80-85 2-3 Santillo et al. (2007)

Canestrato Pugliese

3-7 80 0,5 Albenzio et al. (2001)

Pecorino Filiano(Basilicata)

2,5-5 90 < 15 DOP standard (CE)

Canestrato Moliterno (Molise) 2-5,5 90 <3 IGP Standard (CE)

Halloumi (Cipro)

0,25 90-96 30-60 Papademas & Robinson (1998)

Malatya(Turchia)

0,25 60-90 3 Hayaloglu & Brechany 2007

Urfa (Turchia)

0,25 90 3 Ozer et al. 2004

Baladi(Giordania)

0,25 86-100 2-3 Haddadin & Al-Tahiri (2010)

Condizioni di scottatura applicate nella produzione di altri formaggi tradizionali

(C°) Cagliata (C°) Scotta

Rapporto Superficie/Volume

Conducibilità termica (k) della cagliata

± QUANTITA’ DI CALORE DA DISSIPARE / ASSORBIRE

LENTO TRASFERIMENTO DI CALORE TRA CUORE E

SUPERFICIE

GRADIENTE TERMICO

NELLA FORMA

La scottatura genera una diversificazione di temperatura tra zone esterne superficiali ed interno della cagliata

variabili

Torino 21/09/2010 14

EFFETTI DESIDERATI aumentare permeabilità alla superficie

della forma facilitare spurgo favorire crescita flora lattica e ridurre

flora contaminante (pastorizzazione superficiale)

migliorare aspetto della forma

EFFETTI INDESIDERATI arresto della fermentazione lattica condizioni favorevoli per la crescita di flora

microbica contaminante termoresistente rischio insorgenza difetti (gonfiori) rischi igienici

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 15

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 5 10 15 20

cari

ca m

icro

bica

(log

UFC

/g)

durata del trattamento (minuti)

Comportamento in cagliata a 63 °C

L plantarum

L helveticus

S thermophilus

S aureus

E coli

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0 60 120 180 240

cari

ca m

icro

bica

(log

UFC

/g)

durata del trattamento (minuti)

Comportamento a 54 °C

L plantarum

L helveticus

S thermophilus

S aureus

E coli

a secondo delle temperature raggiunte nei vari punti e dei rapporti quali/quantitativi fra le microflore zone

conseguenze positive sviluppo flora lattica distruzione di flore indesiderate

conseguenze negative arresto/rallentamento fermentazione lattica sopravvivenza/sviluppo flore contaminanti

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

cari

ca m

icro

bica

(log

UFC

/g)

durata del trattamento (ore)

Comportamento a 45 °C

L. plantarum

L. helveticus

S.thermophilus

S. aureus

E. coli

Studio cinetiche microbiche in cagliate trattate a temperature diverse

Produzione cagliate modello contenenti flore differenti, trattate a 63, 54, 45°C per ≠ tempi

II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

AMBIENTE (T∞ h)Parametri consideratik = conducibilità termicar = densitàcp = calore specifico = diffusività termicaT∞ = temperatura esternah = coefficiente convettivo

Torino 21/09/2010 16

Studio dello scambio di calore della cagliata per sviluppare modelli in grado di prevedere le modificazioni di temperatura

I meccanismi di scambio termico oggetto di studio sono stati la conduzione (per solidi come cagliata, stampo, ecc.) e la convezione (per fluidi come scotta o aria)

Approssimazioni adottate temperature cagliata, mezzo uniformi (no nelle condizioni reali) parametri caratteristici della matrice (cp, k) costanti riduzione dimensioni non simulati rivoltamenti forma non considerati

Il modello di previsione finora sviluppato non si è dimostrato efficace per prevedere l’evoluzione della temperatura durante la scottatura. I dati teorici non descrivevano con sufficiente coerenza i dati sperimentali.

25

30

35

40

45

50A1

B1

C1

A3

B3

C3

A6

B6

C6

A9

B9

C9

t0 t1 t2 t3

Studio dello scambio di calore della cagliata per sviluppare modelli in grado di prevedere le modificazioni di temperatura

È stato invece sviluppato un modello predittivo capace di descrivere lo scambio di calore in cagliata e formaggio durante il raffreddamento.

Torino 21/09/2010 17II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

20

25

30

35

40

45

50

0 120 240 360 480 600 720 840 960Time (min)

Tem

pera

ture

(°C

)

20

25

30

35

40

45

50

0 120 240 360 480 600 720 840 960

Time (min)

Tem

per

atu

re (

°C)

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

0 60 120 180 240 300

Time (min)

Tem

per

atu

re (

°C)

raffreddamento formaggio a 48°C in ambiente a 22°C

sotto-crosta (1 cm)centro

raffreddamento cagliata a 51°C in ambiente a 21°C

centro

Simulazione forma di 9 kg posta a 24°C: (1) inizio, (2) dopo 2 ore e ½ , (3) dopo 5 ore

Il modello (--------) è stato validato dal confronto con dati sperimentali (--------). Per poter prevedere gli andamenti di temperatura in una cagliata/formaggio e quindi predire gli effetti sui microrganismi (distruzione/sopravvivenza/crescita)

Torino 21/09/2010 18

Effetto dell’acidificazione sul comportamento di microflore contaminanti 4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

pH

ore

acidificazione cagliata a 25°C

senza

con

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

2 6 24 2 6 24incr

emen

to d

i car

ica (lo

g UF

C/g)

ore

comportamento in cagliata a 25°C

E. coli S. aureus

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20ore

acidificazione cagliata a 32°C

senza

con

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

3 6 24 3 6 24

incr

emen

to d

i car

ica

(log

UFC

/g)

ore

comportamento in cagliata a 32°C

S. aureusE. coli

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

pH

ore

acidificazione cagliata a 38°C

senza

con

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

2 6 24 2 6 24

Incr

emen

to d

i car

ica

(log

UFC

/g)

ore

comportamento in cagliata a 38°C

S. aureusE. coli

Comportamentodi E. coli e S. aureus in cagliate modello prodotte con latte crudo senza e con aggiunta di starter termofilo, a 3 ≠ temperature.

= senza innesto; = con innesto.

Studio cinetiche di acidificazione in cagliata

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 19

Studio degli effetti di un particolare processo di stufatura

Panneroneprocesso produttivo

Figura 1) Evoluzione della temperatura durante la produzione di Pannerone

05

101520253035

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216

ore

°C

ambiente formaggio

Figura 2) Evoluzione del pH durante la produzione di Pannerone.

4

5

6

7

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216

ore

pH

g / 100 g

pH Lattosio Ac. lattico

Ac. acetico

Ac. propionico

Ac. butirrico

Latte 6,60 5,13 Nd Nd Nd Nd

Cagliata (12 h) 6,05 1,32 0,67 0,04 Nd 0,02

Formaggio (4 g) 5,10 Nd 1,50 0,12 0,02 0,09

Formaggio (11 g) 5,70 Nd 0,23 0,04 0,18 0,76

Formaggio (30 g) 5,68 Nd 0,11 0,08 0,16 0,75

0,01,02,03,04,05,06,0

latteCagliata 1 g

2 gg 3 gg

4 gg 8 gg

15 gg

Studio degli effetti di un particolare processo di stufatura

batteri propionici

clostridibutirrici

Latte 3 x 101 9 x 100

Formaggio 4 gg 7 x 103 2 x 101

Formaggio 11 gg 9 x 105 2 x 104

Formaggio 30 gg 5 x 105 3 x 104

S. aureus

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 5 7

log

ufc

/ ml

giorni

E. coli

5,5

5,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 5 7

log

ufc

/ ml

giorni

H. alveii

5,5

5,0

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 21

Sensibilità all’acido butirricopH 5,0pH 5,530°C

SENSIBILITA

PRESENZA

Lo studio del prodotto e del processo ha evidenziato:

caratteristiche compositive particolari fase di processo (stufatura prolungata a temperatura elevata ) decisiva possibile ruolo di regolazione del comportamento microbico riduzione stafilococchi coag. pos.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 5 7

log

ufc

/ ml

giorni

S. aureus

5,5

5,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0 5 7

log

ufc

/ ml

giorni

L. monocytogenes

5,5

5,0

Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 22

Conclusioni

Formaggi a latte crudo a breve stagionatura sono in genere ottenuti secondo modalità tradizionali rimaste sostanzialmente invariate e difficilmente modificabili senza alterare le caratteristiche del prodotto.

L’assenza di controllo di parametri tecnologici – cicli termici e di spurgo del siero – rende difficile gestire in modo riproducibile la microflora del latte crudo.

Per molti formaggi l’impiego di un innesto adatto al processo potrebbe aiutare nel controllo di flore contaminanti, riducendo le difettosità e migliorando l’igiene dei prodotti.

Valutare vantaggi e svantaggi tra riduzione di eccessiva variabilità e mantenimento di una caratteristiche “accettabili” → possibili modifiche del prodotto

La produzione di formaggi a latte crudo a breve stagionatura rappresenta una opportunità per piccoli produttori.

Tale opportunità non è esente da rischi, in quanto la sicurezza di questi prodotti non può essere garantita.

Acquisire la consapevolezza che non è sufficiente solo la qualità della materia prima o l’adeguatezza di strutture e attrezzature, ma che è importante capire l’origine dei problemi e comprendere cosa accade in ogni fase della trasformazione, può aiutare a ridurre i rischi igienici ed a valorizzare questi prodotti.

Torino 21/09/2010 23II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

Conclusioni

RINGRAZIAMENTI

Barbara Bonvini

Roberta Ghiglietti

Salvatore Francolino

CRA-FLC di Lodi

Romina Iezzi

Germano Mucchetti

Dipartimento Ingegneria Industriale Università di Parma

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