Le colture starter

Un po’ di storia.

Le colture starter (o di avviamento) sono colture microbiche utilizzate per la produzione di formaggi e di altri alimenti fermentati in genere. In effetti, la stragrande maggioranza dei formaggi richiede l’intervento di diversi gruppi di microrganismi per garantire il raggiungimento della qualità igienica, nutrizionale e sensoriale desiderata. Per diversi formaggi, diversi gruppi microbici sono necessari per svolgere funzioni diverse: fermenti lattici (acidificazione primaria e produzione di sostanze aromatiche durante le prime fasi della caseificazione, fino a poco dopo la salatura; inibizione dei microrganismi indesiderati, proteolisi e produzione di aromi), fermenti propionici (formazione di occhiatura nei formaggi di tipo svizzero e, più di recente, in alcune varietà di formaggi a pasta filata), micro stafilococchi e corineformi (proteolisi, lipolisi, formazione del colore, produzione di sostanze aromatiche in alcuni formaggi a maturazione superficiale), lieviti (disacidificazione della superficie nei formaggi a maturazione superficiale), muffe (proteolisi e lipolisi in formaggi erborinati come il Gorgonzola o il Camembert).

I formaggi sono fra i cibi fermentati più antichi e, fino alla fine del XIX secolo la presenza di microrganismi era esclusivamente legata alla contaminazione fortuita dal latte, dalla stalla e dall’ambiente di mungitura e da quello di caseificazione e alla selezione dei microrganismi caratteristici di ogni formaggio in funzione delle tecnologie di caseificazione e stagionatura. Salvo che per pochi formaggi artigianali e DOP (per i quali il disciplinare non prevede, o vieta specificamente l’aggiunta di colture starter) l’aggiunta controllata di microrganismi è, in una forma o nell’altra necessaria per assicurare il corretto andamento della caseificazione e della maturazione. Infatti, l’applicazione praticamente universale delle norme d’igiene alla stalla e al caseificio, pur determinando una riduzione del numero totale di microrganismi, rende spesso il latte dismicrobico, cioè caratterizzato più dalla presenza di microrganismi anti caseari (microrganismi psicrotrofici derivanti da acqua, suolo e attrezzature; clostridi e propionibatteri, derivanti dal suolo o dagli insilati, microrganismi patogeni, derivanti dagli animali e dagli operatori) che di microrganismi utili. D’altra parte, la presenza di microrganismi utili, anche nelle situazioni migliori, è troppo variabile (in termini di numero di microrganismi, specie e ceppi presenti) per garantire costanza alla qualità dei formaggi: anche se le capacità del casaro e dell’affinatore possono essere di grande aiuto, molti formaggi artigianali sono caratterizzati da un’estrema variabilità della qualità, con risultati eccellenti specialmente in alcuni periodi dell’anno e pessimi in altri. La contaminazione naturale gioca ancora un ruolo importante nel determinare la presenza di microrganismi (fermenti lattici non starter, NSLAB) che svolgono un ruolo importante nella maturazione di formaggi a stagionatura medio – lunga (da due mesi a due anni)

Per queste ragioni, l’uso di colture starter si è evoluto in modi diversi in diversi tipi di formaggi, già a partire dalla fine del XIX secolo, per poi svilupparsi pienamente nella prima e seconda metà del XX secolo e giungere ai giorni nostri con colture geneticamente migliorate, con microrganismi dalle caratteristiche progettate e realizzate in laboratorio.

 Classificazione

Anche se i confini fra alcune categorie sono in qualche maniera labili, le colture starter possono essere classificate in vari modi.

  1. in base alla funzione
    1. colture primarie: colture di fermenti lattici responsabili dell’acidificazione, della produzione di aromi e, in qualche caso, di una limitata produzione di gas, nella quasi totalità dei formaggi; molte colture che appartengono a questa categoria svolgono altri ruoli importanti durante la maturazione dei formaggi a media-lunga stagionatura, anche se, generalmente, la loro azione è completata da altri gruppi microbici
    2. colture secondarie: colture di altri batteri, lieviti o muffe, aggiunte ad alcuni tipi di formaggi per svolgere funzioni specifiche durante la maturazione (propionibatteri per la formazione di occhiatura in formaggi di tipo svizzero, muffe in formaggi a crosta fiorita o erborinati, batteri e lieviti in formaggi a maturazione superficiale)
    3. colture aggiuntive: colture di batteri lattici (frequentemente lattobacilli) aggiunte per svolgere altre funzioni, come l’attività proteolitica e peptidolitica e la produzione di aromi durante la maturazione, o per svolgere funzioni probiotiche (funzioni legate al miglioramento della salute del consumatore). Clicca qui per approfondire i risultati sull’uso delle colture starter aggiuntive nel progetto Qualiform.
  2. in base alla composizione
    1. colture a composizione indefinita: sono le colture più antiche, spesso selezionate dagli stessi caseifici e talvolta riprodotte da aziende specializzate o istituzioni pubbliche. Sono caratterizzate dalla presenza di una o più specie di batteri lattici, generalmente con molti ceppi diversi (ceppi diversi di una stessa specie hanno proprietà tecnologiche diverse) presenti in rapporti indefiniti: anche se con le moderne tecniche di biologia molecolare è possibile accertare con grande accuratezza la composizione anche delle colture più complesse, essa può variare nel tempo, entro certi limiti, con le pratiche di riproduzione. Possono essere ulteriormente divise in:
      1. Colture naturali o artigianali: sono riprodotte giornalmente presso i caseifici generalmente con qualche tecnica di reinoculo (una parte della coltura o del siero della lavorazione precedente è utilizzata per reinoculare la coltura o il latte). Possono essere piuttosto variabili nelle performance, ma sono essenziali per la qualità e l’identità di molti formaggi tipici. La loro composizione varia sostanzialmente con le tecniche di riproduzione. Clicca qui per approfondire questo argomento.
      2. Colture selezionate a composizione indefinita: fin dalla fine del XIX secolo l’idea di selezionare le migliori colture prodotte dai caseifici, riprodurle in condizioni controllate e ridistribuirle si è affermata con successo e ha dato origine all’industria delle colture starter. Le colture selezionate a composizione indefinita conservano alcuni dei vantaggi delle colture artigianali (tolleranza alle infezioni fagiche, diversità metabolica) e possono garantire in determinate condizioni, una notevole riproducibilità delle performance tecnologiche. Queste colture sono ancora distribuite da numerose aziende specializzate e sono particolarmente importanti per alcune tipologie di formaggio (Edam, Gouda).
      3. Colture selezionate a composizione definita: a partire dagli anni 30 del secolo scorso si è affermata l’idea che colture pure di microrganismi isolati dalle colture a composizione indefinita potevano garantire una maggiore riproducibilità delle performance tecnologiche e potevano quindi essere più adatte alla produzione di massa di formaggi in grandi caseifici. In queste tipologie la composizione in specie e in ceppi è perfettamente conosciuta. Mentre nei primi tempi questo colture erano composte di uno o due ceppi della stessa specie o di specie diversa, l’insorgenza d’infezioni virali (i batteri possono essere attaccati da virus, i batteriofagi, che determinano la lisi delle cellule e bloccano o rallentano drasticamente l’attività delle colture) portò nella produzione di Cheddar prima allo sviluppo di colture composte di due ceppi, utilizzate in rotazione (coppi di ceppi diversi in diversi giorni, per ridurre il rischio d’infezione), poi all’uso di colture composte di sei ceppi (tre coppie di ceppi). Le colture moderne sono tutte composte di più ceppi (in genere almeno tre, fino a 10-12 per alcune colture usate per la produzione di Emmentaler) e il controllo delle infezioni con batteriofagi è oggi affidato all’uso di colture in rotazione (in particolare per le colture composte di Streptococcus thermophilus) o allo sviluppo di ceppi in cui sono stati introdotti, con meccanismi naturali di trasferimento genico o con tecnologie molecolari food-grade, geni per la resistenza ai batteriofagi (in genere per colture contenenti Lactococcus lactis). In passato le colture a composizione definita erano divise in maniera rigida in mesofile (contenenti Lactococcus lactis con o senza specie aromatizzanti del genere Leuconostoc o lattococchi citrato positivi) e termofile (contenenti quasi sempre S. thermophilus con o senza lattobacilli termofili, come Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus e L. helveticus), usate rispettivamente per formaggi in cui le temperature durante la produzione della cagliata e nelle fasi successive sono comprese fra i 18 e i 35°C e per formaggi a pasta cotta e semicotta o formaggi a pasta filata, in cui durante la produzione della cagliata le temperature sono generalmente comprese fra 37 e 42°C, ma possono raggiugere valori fino a 54°C con la cottura. Queste differenze si sono sempre più sfumate ed è sempre più frequente l’uso di colture comprendenti sia ceppi mesofili sia termofili. Clicca qui per approfondire l’uso di colture starter selezionate nei formaggi a pasta filata.

Lo studio della tassonomia, della genetica, della fisiologia e della tecnologia delle colture starter ha fatto passi da gigante a partire dagli anni 80 del secolo scorso e ormai la scelta delle tipologie di colture selezionate è enorme e adatta a qualsiasi esigenza. I cataloghi delle principali aziende produttrici di colture starter forniscono molte opzioni, che vanno valutate con cura specialmente nello sviluppo d’innovazioni di processo e prodotto.

Distribuzione delle colture starter.

Le colture selezionate sono distribuite in varie forme. Il formato più conveniente, anche se lievemente più costoso e con minori possibilità di scelta nelle formulazioni è quello delle colture liofilizzate pronte per l’uso in caldaia: queste colture contengono in forma essiccata e concentrata quantità predosate (per 100, 500, 1000 o 5000 L di latte) di microrganismi e non richiedono alcuna attrezzatura da parte del caseificio (possono essere distribuite facilmente a temperatura ambiente e possono essere conservate in frigorifero o meglio in congelatore). L’incidenza sul costo per kg di formaggio è generalmente dell’ordine 0,05-0,15 €. Le colture concentrate congelate sono disponibili sia per inoculo diretto (aggiunta in caldaia) o indiretto (inoculo della fermentiera che servirà poi per inoculare il formaggio): sono spesso più attive delle colture liofilizzate ma richiedono il mantenimento della catena del freddo durante il trasporto e la conservazione. Le colture liquide sono invece la forma più antica di distribuzione e sono state quasi completamente abbandonate, se non per usi specialistici, perché richiedono sempre la refrigerazione e hanno una shelf-life limitata.

Il Laboratorio di Microbiologia Industriale della Scuola di Scienze Agrarie, Forestali, Alimentari ed Ambientali ha oltre 25 anni di esperienza nello sviluppo di colture starter per la produzione di formaggi. Per un elenco dei nostri servizi clicca qui.

Quella che segue è una lista delle principali aziende produttrici e distributrici di colture starter:

EP

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