Formaggi di bufala: caglio di vitello e caglio vegetale a confronto

Introduzione

Il formaggio, un gel proteico nutriente, richiede coagulanti per formare la sua struttura e conferire sapore e valore nutrizionale. Il caglio di vitello tradizionale, un’aspartato proteasi estratta dallo stomaco dei ruminanti, è ampiamente usato, ma la crescente domanda e i limiti nella sua disponibilità hanno spinto alla ricerca di alternative. I coagulanti vegetali, grazie alla loro disponibilità e costo contenuto, stanno emergendo come valide opzioni. Tra questi, enzimi derivati da piante come zenzero, kiwi e melone hanno mostrato promettenti capacità coagulanti, e alcune opzioni vegetali, come papaya e ananas, sono già commercializzate.

In questo contesto, i semi di Moringa oleifera si distinguono per la loro principale componente funzionale, l’endopeptidasi aspartica, che agisce su siti specifici della κ-caseina, diversi rispetto al caglio di vitello, influenzando il processo di formazione della cagliata e il profilo sensoriale del formaggio. Studi preliminari hanno mostrato che il formaggio ottenuto con M. oleifera offre un sapore più intenso rispetto a quello tradizionale, ma sono necessarie ulteriori indagini per ottimizzarne l’uso.

Questo studio ha confrontato l’effetto del coagulante di M. oleifera e con quello del caglio di vitello nella produzione di formaggio fresco di latte di bufala. Sono stati valutati composizione, consistenza, microstruttura, reologia e profilo aromatico, fornendo una base teorica per l’uso di questo coagulante vegetale nella produzione di formaggi di alta qualità.

Materiali e metodi

I materiali utilizzati per lo studio includono semi di Moringa oleifera, latte di bufala, caglio di vitello e acido citrico alimentare, forniti rispettivamente da Yunnan Tianyou Technology Development Co. Ltd., Yunnan Tengchong Ai Ai Mo La Niu Dairy Co. Ltd., Zhejiang Tianhe Food Biotechnology Co. Ltd. e Weifang Yingxuan Industrial Co. Ltd., tutti localizzati in Cina. I reagenti utilizzati erano di grado analitico.

Preparazione del coagulante di M. oleifera
Il coagulante è stato preparato secondo un metodo di estrazione con solfato di ammonio. Semi uniformi sono stati selezionati, puliti e macinati. La polvere ottenuta è stata miscelata con NaCl (0,3 mol/L) e agitata a 30°C per 30 minuti con pH regolato a 7,15. Dopo centrifugazione, l’estratto grezzo è stato dializzato e liofilizzato, ottenendo un coagulante con 16,225 mg/mL di proteine e attività coagulante di 13,85 SU/mg. Il coagulante è stato conservato a -20°C.

Produzione del formaggio
Il latte di bufala è stato omogeneizzato a 20 MPa per 20 minuti e pastorizzato a 71–75°C per 15 secondi. Il pH è stato regolato tra 5,4 e 5,7 con acido citrico e, dopo 10 minuti di riposo, è stato aggiunto il coagulante di M. oleifera o il caglio di vitello (0,05%–0,25%). La cagliata è stata tagliata in cubetti, riscaldata a 42°C e agitata per un’ora per separare il siero. I granuli di cagliata sono stati sbollentati in salamoia al 2%-3% a 70–90°C, ripetendo il processo due volte.

Determinazione delle caratteristiche del formaggio

• Composizione chimica: il contenuto di ceneri, grassi, proteine e umidità è stato determinato utilizzando standard nazionali cinesi.
• Rilascio di olio libero: i campioni sono stati riscaldati a 100°C per 30 minuti e il diametro dei cerchi d’olio rilasciato su carta da filtro è stato misurato.
• Fusibilità: i dischi di formaggio sono stati riscaldati a 100°C per un’ora e il diametro medio è stato calcolato.
• Elasticità: i campioni riscaldati a 232°C sono stati testati per l’altezza del filo fuso misurato con un righello.
• Consistenza: misurata con un analizzatore di consistenza, includendo masticabilità, resilienza ed elasticità.
• Reologia: test effettuati con un reometro per misurare i moduli viscoelastici e la viscosità.

Analisi microstrutturale e chimica

• Microstruttura: Analizzata con microscopia elettronica a scansione dopo preparazione con glutaraldeide e disidratazione.
• Profilo chimico:
  • Amminoacidi liberi: determinati tramite analizzatore di amminoacidi dopo idrolisi in HCl.
  • Acidi grassi liberi (FFA): analizzati con un cromatografo dopo estrazione ed esterificazione.
  • Composti aromatici volatili: identificati tramite GC-MS usando microestrazione in fase solida (SPME).

Analisi statistica
Tutte le misurazioni sono state eseguite in triplicato e analizzate statisticamente utilizzando ANOVA. I dati sono stati rappresentati come media ± SD, con significatività a P < 0,05. Le figure sono state create utilizzando GraphPad Prism e Adobe Illustrator.

Risultati

Composizione e Caratteristiche Funzionali del Formaggio

La composizione del formaggio prodotto con il coagulante derivante dai semi di Moringa oleifera e dal caglio di vitello è illustrata in Figura 1A.

Figura 1 (A) Composizione e caratteristiche funzionali del formaggio. Le barre di errore rappresentano l’errore di misurazione o l’intervallo di incertezza dei dati. Lettere diverse indicano differenze significative tra i campioni, mentre lettere identiche indicano nessuna differenza significativa. Microstruttura del formaggio ottenuto con (B) caglio di vitello commerciale e (C) coagulante del latte di semi di Moringa oleifera .

Non sono state rilevate differenze significative nei contenuti di ceneri, grassi e proteine (P > 0,05), ma il formaggio con coagulante di M. oleifera ha mostrato un contenuto di umidità significativamente più alto (48,70% vs 43,36%; P < 0,05). Questo valore era comunque inferiore a quanto riportato per altri estratti vegetali, come quelli di Pergularia tomentosa. Entrambi i formaggi avevano un contenuto di grassi superiore rispetto a quelli ottenuti con estratti di P. tomentosa.

Caratteristiche Funzionali

La fusibilità, l’elasticità e il rilascio di olio libero dei formaggi sono riportati in Figura 1A. Non sono state osservate differenze significative tra i due tipi di formaggi (P > 0,05). Tuttavia, questi parametri erano inferiori rispetto a studi precedenti che utilizzavano grassi interi, suggerendo che le variazioni derivino dalla lavorazione e dal tipo di latte. Le osservazioni indicano che il coagulante di M. oleifera può sostituire efficacemente il caglio di vitello nella lavorazione del formaggio.

Microstruttura del Formaggio

Le immagini al microscopio elettronico (presentate in Figura 1B e 1C) mostrano che il formaggio con coagulante di M. oleifera presenta pori più piccoli e densi rispetto a quello con caglio di vitello. Questa struttura più uniforme è attribuibile a un impatto positivo del coagulante vegetale sulla microstruttura.

Consistenza del Formaggio

I parametri di consistenza, mostrati in Tabella 1, rivelano che il formaggio con caglio di vitello ha una durezza, adesività e masticabilità significativamente maggiori rispetto a quello con coagulante di M. oleifera (P < 0,05). Non sono state invece rilevate differenze significative in elasticità, coesione e resilienza. Questi risultati suggeriscono che il formaggio con coagulante vegetale potrebbe essere più facilmente digeribile.

Tabella 1: Consistenza del formaggio elaborato con caglio di vitello e coagulante di latte di semi di Moringa oleifera.

Proprietà Reologiche

I risultati delle proprietà reologiche sono mostrati in Figura 2A-C.

Figura 2: Proprietà reologiche dei formaggi con (A) caglio di vitello e (B) coagulante di M. oleifera. (C) Variazioni della viscosità composita in funzione della frequenza.

Per entrambi i formaggi, i moduli G’ (elasticità) e G” (viscosità) suggeriscono un comportamento solido, con valori di tan δ inferiori a 1, indicando maggiore elasticità rispetto alla viscosità. Il formaggio prodotto con caglio di vitello ha mostrato valori più alti di G’, G” e viscosità η rispetto a quello con coagulante vegetale. Tuttavia, le differenze si attenuano all’aumentare della frequenza, evidenziando un comportamento più elastico per entrambi i formaggi.

Analisi degli amminoacidi liberi nei formaggi

Lo studio ha esaminato l’influenza del tipo di caglio sugli amminoacidi liberi nei formaggi, confrontando l’uso del coagulante da semi di M. oleifera con il tradizionale caglio di vitello. I risultati hanno mostrato che nei formaggi prodotti con il coagulante di M. oleifera sono stati identificati 25 tipi di amminoacidi liberi, mentre con il caglio di vitello 24 tipi. È stata osservata una maggiore concentrazione di taurina nei formaggi con caglio di vitello, mentre il contenuto di fosfoserina e acido glutammico era più alto nei formaggi con coagulante di M. oleifera. L’analisi ha suggerito che il tipo di caglio influisce sul potere di idrolisi proteica, influenzando così il contenuto e i tipi di amminoacidi liberi. I formaggi con caglio di vitello hanno mostrato un contenuto totale di amminoacidi liberi superiore rispetto a quelli con coagulante di M. oleifera. Altri amminoacidi, come acido aspartico, serina e valina, erano più abbondanti nei formaggi a base di caglio di vitello.

Analisi degli acidi grassi liberi (FFA) nei formaggi

La composizione di FFA è stata studiata per capire il loro impatto sul sapore del formaggio. Sono stati identificati 17 tipi di FFA in entrambi i formaggi, con un contenuto significativamente più alto di acidi grassi a catena media e lunga nel formaggio prodotto con il coagulante da semi di M. oleifera. Tra gli acidi grassi rilevati, quelli a lunga catena, come C12:0 e C16:0, erano più abbondanti rispetto ad altri. I FFA a catena più corta e media, come i SCFA e MCFA, hanno mostrato un impatto maggiore sul sapore a causa della loro bassa soglia olfattiva. La composizione di FFA è stata analizzata con una mappa di calore e un PLS-DA, che ha rivelato differenze significative tra i due tipi di formaggio, indicando che gli FFA contribuiscono al profilo aromatico, con una maggiore abbondanza di specifici acidi nel formaggio con coagulante di M. oleifera.

Analisi dei composti aromatici volatili nei formaggi

I composti aromatici volatili sono stati studiati per valutare la loro influenza sull’aroma e sul sapore del formaggio. Sono stati identificati 46 e 45 tipi di composti nei formaggi con caglio di vitello e coagulante di M. oleifera, rispettivamente. Alcuni composti distintivi sono stati trovati solo in uno dei due tipi di formaggio, suggerendo differenze nei profili aromatici. I formaggi con coagulante di M. oleifera hanno mostrato una maggiore abbondanza di aldeidi, esteri e lattoni rispetto ai formaggi con caglio di vitello. Questi composti sono stati associati a note floreali e fruttate. L’analisi PLS-DA ha confermato le differenze significative nella composizione (Tabella 2) dei composti aromatici volatili, con un tasso di contributo totale del 94,1%. I composti aromatici come gli esteri e i lattoni sono stati riconosciuti per le loro note di sapore che ammorbidiscono il profilo del formaggio, mentre le aldeidi contribuiscono con note distintive come nocciola e agrumi.

Tabella 2: Elenco dei principali composti aromatici volatili identificati nei formaggi e la loro abbondanza relativa.

Questi dati forniscono un quadro dettagliato delle differenze chimiche e aromatiche tra i formaggi prodotti con i due tipi di caglio, evidenziando come il tipo di caglio influenzi non solo il contenuto nutrizionale ma anche le caratteristiche organolettiche del prodotto finale.

Conclusioni

Nel presente studio, non sono state riscontrate differenze significative ( P > 0,05) nella composizione e nelle proprietà funzionali di entrambi i formaggi prodotti. Tuttavia, sono state osservate notevoli distinzioni in termini di consistenza. Il formaggio con coagulante da semi di M. oleifera che presenta una pasta più morbida e masticabile, una dimensione dei pori più piccola e una loro distribuzione uniforme, con una struttura più densa e con stabilità superiore.

I risultati PLS-DA hanno indicato che 8 tipi di AA liberi, 4 tipi di FFA e 16 tipi di composti aromatici volatili contribuiscono in modo significativo al sapore del formaggio. Inoltre, è stata riscontrata una forte correlazione tra AA liberi, FFA e composti aromatici volatili.

I risultati del presente studio ci dimostrano che la M. oleifera  può rappresentare una potenziale alternativa al caglio per la produzione di formaggi da latte di bufala.

Fonte: “Comparative analysis of the quality of buffalo milk fresh cheese processed with Moringa oleifera seed milk coagulant and calf rennet”, di Yiyan Li,  Yuwang Zhong, Fubing Xing, Aixiang Huang,  Xuefeng  Wang. J. Dairy Sci. 107:10571–10583. https://doi.org/10.3168/jds.2024-25451