Formaggi a latte crudo a breve maturazione e problemi igienici: approfondimenti su alcune produzioni tradizionali in relazione ai criteri normativi DOMENICO CARMINATI CRA - FLC Centro di Ricerca per le Produzioni Foraggere e Lattiero Casearie - LODI Torino 21/09/2010 Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 1 1 1

Formaggi a breve stagionatura vs. stagionati si caratterizzano per: 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. 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 Torino 21/09/2010 Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 2 2 2

Piattaforma Europea FOOD FOR LIFE 3 Formaggi a latte crudo sono ampiamente diffusi sul territorio nazionale. Importanti per l’economia e la salvaguardia di zone rurali. 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. Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 3 3 3

Sistema Allerta Rapido Comunitario (RASFF) 4 Stati Uniti 1998-2007 190 episodi da prodotti lattiero caseari 30% (57) da formaggi 4,7% (9) da formaggi a latte crudo 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 3,6% 1,0% 0,7% Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 4 4 4

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. 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 Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 5 5 5

I prodotti studiati formaggi Siciliani 6 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 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 6 6 6

Requisiti igienici formaggi a latte crudo 7 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 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 7 7 7

Requisiti igienici formaggi a latte crudo Reg (CE) 1441/2007 criteri 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 . 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 6,5 x 106 21/30 < 105 Pannerone 1,5 x 102 3,5 x 103 24/26 < 102 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) Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 8 8

prima della scottatura  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 Formaggi siciliani con scottatura della cagliata > 104 ufc/g prima della scottatura 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 Formaggi siciliani a pasta filata > 105 ufc/g a fine maturazione cagliata Formaggio lombardo Pannerone > 104 ufc/g a inizio stufatura Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 9 9

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. 10 10

1111 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 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 11 11 11

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 12 12

Condizioni di scottatura applicate nella produzione di altri formaggi tradizionali Formaggio Massa del formaggio (kg) Temperatura del 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) 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 <3 IGP Standard (CE) Halloumi (Cipro) 0,25 90-96 30-60 Papademas & Robinson (1998) Malatya (Turchia) 3 Hayaloglu & Brechany 2007 Urfa Ozer et al. 2004 Baladi (Giordania) 86-100 Haddadin & Al-Tahiri (2010) Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 13 13

± QUANTITA’ DI CALORE DA DISSIPARE / ASSORBIRE La scottatura genera una diversificazione di temperatura tra zone esterne superficiali ed interno della cagliata variabili (C°) Cagliata (C°) Scotta ± QUANTITA’ DI CALORE DA DISSIPARE / ASSORBIRE Rapporto Superficie/Volume Conducibilità termica (k) della cagliata LENTO TRASFERIMENTO DI CALORE TRA CUORE E SUPERFICIE GRADIENTE TERMICO NELLA FORMA 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 14 14 14

Studio cinetiche microbiche in cagliate trattate a temperature diverse Produzione cagliate modello contenenti flore differenti, trattate a 63, 54, 45°C per ≠ tempi 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 Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 15 15

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) AMBIENTE (T∞ h) Parametri considerati k = conducibilità termica r = densità cp = calore specifico = diffusività termica T∞ = temperatura esterna h = coefficiente convettivo 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 Frecce rosse: conduzione Frecce azzurre: convezione 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. Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL

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. 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) centro sotto-crosta (1 cm) centro raffreddamento formaggio a 48°C in ambiente a 22°C raffreddamento cagliata a 51°C in ambiente a 21°C Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 17 17 17

Studio cinetiche di acidificazione in cagliata Effetto dell’acidificazione sul comportamento di microflore contaminanti Comportamento di 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. Torino 21/09/2010 18 18

Studio degli effetti di un particolare processo di stufatura Pannerone processo produttivo Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 19 19

Studio degli effetti di un particolare processo di stufatura g / 100 g pH Lattosio Ac. lattico Ac. acetico Ac. propionico Ac. butirrico Latte 6,60 5,13 Nd Cagliata (12 h) 6,05 1,32 0,67 0,04 0,02 Formaggio (4 g) 5,10 1,50 0,12 0,09 Formaggio (11 g) 5,70 0,23 0,18 0,76 Formaggio (30 g) 5,68 0,11 0,08 0,16 0,75 batteri propionici clostridi butirrici 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 20

Sensibilità all’acido butirrico pH 5,0 pH 5,5 30°C 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. SENSIBILITA PRESENZA Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 21 21

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

2323 Conclusioni 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 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 23 23 23

Dipartimento Ingegneria Industriale Università di Parma RINGRAZIAMENTI Barbara Bonvini Roberta Ghiglietti Salvatore Francolino CRA-FLC di Lodi Romina Iezzi Germano Mucchetti Dipartimento Ingegneria Industriale Università di Parma Torino 21/09/2010 II° Congresso Lattiero Caseario AITeL 24 24