I batteri gram-negativi psicotolleranti introdotti per contaminazione post-pastorizzazione (PPC) sono una delle principali cause di deterioramento e ridotta shelf-life del latte alimentare pastorizzato ad alta temperatura per un breve periodo (High Temperature Short Time, HTST). Per fornire strumenti migliori per prevedere la shelf-life in base alla PPC e valutare l’efficacia di diversi potenziali interventi che potrebbero ridurre il deterioramento dovuto alla PPC, è stato sviluppato un modello di simulazione Monte Carlo.

Il deterioramento microbico contribuisce allo spreco di prodotti alimentari a livello globale e rappresenta una sfida per il mantenimento della qualità e per la shelf-life per molti alimenti, compreso il latte alimentare.

Negli Stati Uniti, i prodotti lattiero-caseari sono tra i gruppi alimentari con maggiori perdite/sprechi, e il latte alimentare è responsabile di circa il 65% del volume di cibo sprecato in questa categoria. Si stima che il valore dello spreco di latte alimentare negli Stati Uniti sia di 6,4 miliardi di dollari all’anno. A livello globale, si stima che la produzione, la trasformazione e il trasporto di latte alimentare siano responsabili dell’emissione di 2,4 kg di CO2 equivalente (CO2eq) per chilogrammo di latte (FAO, 2010). Pertanto, la riduzione del volume di latte alimentare sprecato rappresenta un’opportunità con un potenziale impatto sia economico che ambientale.

Sebbene la qualità del latte alimentare e dei prodotti lattiero-caseari possa essere intaccata attraverso diversi meccanismi (ad es. chimici, microbici), la crescita microbica è il meccanismo predominante del deterioramento del latte pastorizzato.

Una delle cause principali del deterioramento microbico del latte alimentare è la contaminazione post-pastorizzazione (PPC) con batteri gram-negativi durante la lavorazione. I dati esistenti mostrano che negli Stati Uniti circa il 50% del deterioramento del latte fluido pastorizzato con HTST è dovuto alla PPC. Sebbene la PPC possa introdurre una varietà di organismi diversi, gli organismi chiave che destano preoccupazione per il loro potenziale di deterioramento sono quelli che possono crescere nel latte fluido refrigerato (ad esempio, intorno ai 6°C). La maggior parte degli studi suggerisce che il deterioramento del latte alimentare è causato principalmente da batteri gram-negativi non coliformi psicotolleranti del genere Pseudomonas. Quando questi organismi vengono introdotti nel latte come risultato della PPC, di solito crescono fino a >20.000 ufc/mL in 10 giorni, portando ad una shelf-life che è in genere inferiore di almeno 5-7 giorni rispetto al latte contaminato solo da sporigeni gram-positivi psicrotolleranti. L’identificazione di strategie per ridurre la PPC ha il potenziale per ridurre la quantità complessiva di deterioramento del latte alimentare e prolungare la durata di conservazione, il che ridurrebbe quindi lo spreco di latte liquido.

Sia l’identificazione della PPC che l’implementazione di strategie di controllo della PPC possono essere difficili.

Le sfide principali per l’identificazione della PPC includono, ma non sono limitate a, quanto segue: (1) la PPC può spesso verificarsi a livelli bassi (ad esempio, < 10 ufc per contenitore), richiedendo metodi microbiologici complessi per l’identificazione; (2) la natura della contaminazione è spesso sporadica; (3) esiste un gran numero di possibili cause della PPC, che vanno da approcci di pulizia e sanificazione progettati o implementati in modo improprio a procedure che facilitano la contaminazione incrociata. Gli interventi per ridurre la PPC in uno stabilimento possono includere il miglioramento delle buone pratiche di produzione e delle procedure igienico-sanitarie di pulizia, il miglioramento della manutenzione preventiva, nonché il miglioramento delle apparecchiature sanitarie e della progettazione dell’impianto. Un altro ostacolo alla riduzione del PPC è la difficoltà di valutare gli effetti attesi degli interventi sulla shelf life del latte fluido, aspetto che ostacola la capacità delle aziende di valutare il potenziale ritorno sull’investimento che potrebbe essere ottenuto con diversi interventi.

Una soluzione per supportare un migliore processo decisionale in merito alla selezione e all’attuazione degli interventi PPC consiste nell’utilizzare approcci di modellizzazione.

A tal fine, un recente studio pubblicato sul Journal of Dairy Science ha sviluppato e convalidato un modello di simulazione Monte Carlo del deterioramento del latte alimentare pastorizzato dovuto alla PPC per stimare la concentrazione di batteri gram-negativi durante la shelf-life e prevedere gli effetti di diverse strategie di intervento.

Come primo passo, sono stati selezionati 17 isolati batterici gram-negativi frequentemente associati al deterioramento del latte che sono stati poi utilizzati per generare dati relativi alla crescita in latte scremato a 6°C. I parametri di crescita risultanti, la frequenza di isolamento per i 17 diversi isolati e la concentrazione iniziale di batteri nel latte con PPC, sono stati utilizzati per sviluppare un modello Monte Carlo per prevedere la conta batterica a diversi giorni di shelf-life in base alla temperatura di conservazione del latte.

Questo modello è stato quindi validato con i dati raccolti nelle operazioni commerciali a 7 e 10 giorni di shelf-life. Il modello convalidato prevedeva che i parametri (1) tasso di crescita massimo e (2) temperatura di conservazione avessero la maggiore influenza sulla percentuale di contenitori che superavano i 20.000 cfu/mL di conta nelle piastre standard il giorno 7 e 10 (cioè, deterioramento dovuto alla PPC), il che indica che dati accurati sul tasso di crescita massimo e sulla temperatura di conservazione sono importanti per previsioni accurate.

Oltre a consentire la previsione della shelf-life del latte alimentare, il modello consente la simulazione di scenari “what-if”, che permettono di prevedere l’efficacia di diversi interventi per ridurre il deterioramento complessivo del latte fluido dovuto alla PPC attraverso una serie di scenari proof-of-concept (es. frequenza di PPC in contenitori ridotta dal 100% al 10%; limitazione della temperatura di distribuzione ad un massimo di 6°C). Combinati con altri modelli, come i modelli relativi al deterioramento del latte alimentare a causa di batteri sporigeni psicrotolleranti, i dati e gli strumenti qui sviluppati consentiranno una previsione razionale e digitale della shelf-life del latte alimentare e il miglioramento della sua qualità.

Tratto da: “Development of a Monte Carlo simulation model to predict pasteurized fluid milk spoilage due to post-pasteurization contamination with gram-negative bacteria” di S. Lau, A. Trmcic, N.H. Martin, M. Wiedmann e S.I. Murphy. J. Dairy Sci. DOI:https://doi.org/10.3168/jds.2021-21316.