PARTE SPERIMENTALE
9. MATERIALI E METOD
9.3.4 Analisi statistica
I dati di composizione chimica del latte sono stati messi in relazione con la resa casearia attraverso un modello lineare di regressione. La significatività dei singoli regressori è stata valutata attraverso il sistema della Step Wise regression (SAS,1998).
La formula che deriva dall’equazione di Van Slike, usata per calcolare la resa di caseificazione teorica partendo dal latte di pecora, viene espressa nel modo seguente:
) cheese of Moisture % 100 ( RS milk)]x in n (RCx%Casei milk) in [(RFx%Fat Yield Cheese Slike Van − + = dove: milk wt) milk x in Fat (% wt) cheese x cheese in (%Fat RF=
(
) (
)
[
RF x %Fat in milk RC x %Casein milk]
x FDM milk) in %Fat x (RF RS + =(
)
x 100 cheese of Moisture % 100 cheese in %Fat Matter Dry in Fat FDM − =10. RISULTATI E DISCUSSIONE
La tabella 1 riporta i valori medi, minime e massimi dei parametri chimici (pH, proteine grezze, grassi, caseine e solidi totali) e tecnologici (r, a30, k20) del latte usato per le 12 caseificazioni.
Tabella 1: Valori medi, minimi e massimi dei parametri chimici e tecnologici del latte delle 12 caseificazioni
media
min
max
pH
6,60
6,39
6,85
PG%
6,41
5,63
7,23
Grasso%
7,23
6,35
8,34
Caseine%
5,10
4,11
5,89
Solidi totali%
18,58
17,7
19,43
r(min:sec)
0.11.49
0.07.30
0.24.01
a
30(mm)
40,723
27,28
55,28
K
20(min:sec)
0.01.37
0.01.15
0.02.10
Come è possibile notare, il pH del latte oscilla tra un minimo di 6,30 ed un massimo di 6,85 con una media di 6,60. Come è stato affermato da Chiofalo
et al
. (1986,1989) un tipo di latte con una buona attitudine alla coagulazione presamica presenta un range di pH compreso tra 6,45 e 6,80. Quindi il latte della nostra prova è il linea con i valori trovati in bibliografia.Per quanto riguarda le proteine grezze, il valore medio è 6,41% con una oscillazione tra 5,63% e 7,23%. Le proteine sono formate da due frazioni con caratteristiche diverse: le caseine e le sieroproteine. Nel processo di caseficazione, le caseine svolgono un ruolo fondamentale. Il contenuto medio in caseina è 5,10%; conseguentemente l’indice caseinico (% di caseina sulle proteine totali) è 79%. I contenuti delle proteine e delle caseine sono in accordo con quanto riportato in bibliografia da Duranti
et
Il grasso è il componente che maggiormente risente di variazioni nel corso della lattazione in relazione al tipo di alimentazione che la pecora riceve durante l’anno. Infatti i lipidi totali hanno registrato una maggiore variabilità rispetto agli altri parametri presentando valori minimi di 6,35 e massimi di 8,34%; la media è risultata 7,23%. I valori trovati da Casoli
et
al
.(1989) variabili da 6,79% a 7,44% per la razza Massese, confermano quanto da noi osservato.Il valore dei solidi totali è risultato essere pari a 18,58% con variazioni poco significative durante il periodo di prova (da 17,7 a 19,43) risultando dipendenti essenzialmente dalla componente solida del latte ed in linea con quanto trovato da altri autori per la razza Massese.
Sempre nella Tabella 1, vengono riportati, oltre ai parametri chimici, anche quelli tecnologici ottenuti con Formagraph.
Il tempo di coagulazione r, cioè la durata della reazione primaria tra il presame e la caseina fino all’inizio della coagulazione, viene misurato in minuti e varia da un minimo di 7 minuti ad un massimo di 25 con una media di 11 minuti. Secondo la classificazione di Cecchi
et al
. (1997) un buon latte ha un r< di 25, quindi il latte ovino utilizzato si caratterizza per una buona attitudine alla coagulazione in tutti i casi.Anche per il k20, che esprime il tempo che impiega la cagliata a
raggiungere una resistenza meccanica tale da produrre un’apertura del diapason di 20mm, varia da 1 a 2 minuti; valori caratteristici di latti con elevata attitudine alla caseificazione secondo la classificazione proposta da Cecchi
et al
.(1997) che prevede valori inferiori a 4 min.Grafico 1: Correlazione tra il tempo di coagulazione r e il pH del latte y = 140.8x2 - 1829x + 5948.5 R2 = 0.7793 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00 6 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 pH del latte te m p o d i co ag u la zi o n e d el l at te ( r)
La figura 1 mette in evidenza che i valori più bassi di r si ottengono per livelli di pH intorno a 6,5 e che all’aumento di quest’ultimo si ha un netto peggioramento della velocità di coagulazione, soprattutto per valori superiori a 6,7.
Quindi all’aumentare del pH si osservano valori più elevati di r; la stessa correlazione si riscontra per il k20. Per il parametro a30, invece, a valori
più elevati del pH corrispondono valori più bassi (Manfredini et al., 1989); la conferma di ciò è stata data da Pilla
et al
.(1995) secondo cui in corrispondenza del valore più basso di pH, si hanno tempi di coagulazione e rassodamento del coagulo inferiori.Nella tabella 2 sono riportati i valori medi, minimi e massimi dei parametri chimici del latte riferiti alle 10 caseificazioni utilizzate per la validazione del modello di stima della resa casearia
Tabella 2: Valori medi, minimi e massimi dei parametri chimici del latte delle 10 caseificazioni
.
Tali valori rientrano nell’ambito del range di variazioni riportati in letteratura per la razza Massese e non sono risultati differenti in maniera statisticamente significativa da quelli rilevati nelle precedenti 12 caseificazioni.
Nella tabella 3 sono stati riportati i valori medi, minimi e massimi dei parametri chimici del formaggio fresco a 24 ore delle 12 caseificazioni utilizzate per la messa a punto dell’equazione di stima della resa casearia.
media
min
max
PG%
21,20
19,09
24,6
Grasso%
19,71
13,66
27,74
Caseine%
20,67
18,45
23,98
Tabella 3: Valori medi, minimi e massimi dei parametri chimici del formaggio delle 12 caseificazioni
Come si può notare dalla tabella 3, la componente che varia meno all’interno del prodotto trasformato è la proteina grezza e quello invece che varia di più è sempre il grasso.
Mentre nel latte, tra grassi e caseine, risultava più alta la % dei grassi, nel formaggio è il contrario (19% di grasso, 20% di caseina).
Mettendo in relazione il contenuto dei singoli campioni del latte con quelli del formaggio, si può notare che esiste una relazione positiva e statisticamente significativa solo per la caseina e la proteina grezza totale (figura 2 e 3).
media
min
max
pH
6,56
6,42
6,7
PG%
6,19
5,8
6,79
Grassi%
6,99
6,19
7,59
Caseine%
4,89
4,37
5,63
Grafico 2,3,4: Relazione tra componenti del latte e del formaggio: a)proteine, b)caseine, c)grassi Grafico 2 y = 2,1735x + 7,2978 R2 = 0,8143 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50
contenuto % proteine nel latte
c o n te n u to % p ro te in e n e l fo rm a g g io Grafico 3 y = 2,4826x + 7,8715 R2 = 0,8931 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00 5,20 5,40 5,60 5,80 6,00 c o n te n u to % d i c a s e in a n e l fo rm a g g io
In pratica mentre all’aumentare del contenuto di caseine e proteine del latte si osserva un aumento più che proporzionale nel formaggio, lo stesso fenomeno non si osserva per il contenuto di grasso del latte che sembra non essere in alcun modo relazionabile a quello del formaggio. Eventuali variazioni del contenuto di grasso del latte, pertanto, non sembrano influenzare il contenuto di lipidi del formaggio (figura 4).
Grafico 4 y = 0,9377x + 11,668 R2 = 0,047 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 8,50 9,00
contenuto % grassi nel latte
c o n te n u to % g ra s s i n e l fo rm a g g io
L’effetto significativo esercitato dalle proteine del latte sulla composizione del formaggio è confermato dallo studio delle relazioni tra la composizione chimica del latte e la resa casearia.
Attraverso l’analisi di regressione lineare mediante il metodo Step Wise è stata saggiata la significatività dei seguenti parametri rispetto alla resa alla caseificazione in 24h: pH, PG%, C%, G%, TS%, SCC%.
Di questi solo il pH, caseine% e TS% sono risultati significativi e l’analisi della regressione ha evidenziato un R2 elevato e valori significativamente diversi da 0 per il termine noto e i 3 coefficienti di regressione (fig.5).
Grafico 5: Resa stimata attraverso la formula di regressione
y =5,22 – 3,90pH + 0,96C + 2,08 ST che prende in considerazione i valori di pH, di caseina e di solidi totali del latte
y = 0,6087x + 8,966 R2 = 0,9051 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 resa stimata re s a r e a le
Secondo questo modello lineare, pertanto, la resa casearia è inversamente proporzionale ai valori di pH del latte (almeno nel range di variazioni del pH verificato nella sperimentazione) e direttamente proporzionale al contenuto di caseine e solidi totali del latte. Si conferma pertanto che un latte più ricco in caseina e sostanza secca, consente di aumentare la resa
alla caseificazione, mentre il contenuto in grasso del latte, ancora una volta, non sembra esercitare alcun effetto significativo.
Alla luce di questi risultati, pertanto, la valutazione della qualità casearia del latte dovrebbe prevedere un peso relativo più elevato per parametri quali caseina e solidi totali.
Come già evidenziato in precedenza, la resa casearia dipende anche dalla tecnica casearia che influenza il tasso di ritenzione delle singole componenti del latte nel formaggio. Per valutare questo aspetto è necessario calcolare, per ogni tecnica di caseificazione, gli specifici fattori di ritenzione di grasso (RF), caseine (RC), e altri solidi (RS). Nel caso di alcuni formaggi la cui tecnica di produzione è standardizzata, come il formaggio Cheddar, tale procedimento ha consentito di elaborare un’apposita formula generale che comprende fattori di ritenzione costanti, vale a dire la cosiddetta formula di Van Slyke e Price (1979), ricordata in precedenza. La formula proposta è la seguente:
[Y= (0,93MF + 0,80P – 0,1) x 1,09/ (1-desired m/100)] dove 0,93, 0,80, 1,09 sono, rispettivamente, i fattori di ritenzione del grasso, della caseina e degli altri solidi; in questa equazione era previsto che il 7% del grasso e il 4% della caseina venissero persi col siero.
Se si applica tale formula utilizzando i valori di composizione del latte ottenuti nel corso di questa sperimentazione si può facilmente verificare che la stima della resa casearia sarebbe alquanto imprecisa (fig.6).
Grafico 6: Resa stimata attraverso la formula standard di Van Slyke y = 0,6635x + 8,328 R2 = 0,4543 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 25 25,5 26 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 25
resa van slike
re s a r e a le
Il modello, infatti, in questo caso riesce a spiegare meno del 50% della variabilità totale (R2=0,45).
Per questo motivo, utilizzando un primo dataset di 12 caseificazioni, i fattori RF, RC, RS sono stati ricalcolati (tab.4).
Tabella 4: Valori medi, minimi e massimi dei fattori di ritenzione del grasso, della caseina e di altri solidi del formaggio
media
min
max
RF
0,5961
0,4227
0,9031
RC
0,9399
0,7809
1,1008
Si può osservare che il range di variabilità di questi fattori è piuttosto elevato, soprattutto nel caso di RF e RS, mentre per la caseina la variabilità è sicuramente più contenuta.
Una volta ottenuti i valori medi di RF, RC e RS, questi sono stati inseriti nella formula ) cheese of Moisture % 100 ( RS milk)]x in n (RCx%Casei milk) in [(RFx%Fat Yield Cheese Slike Van − + = .
utilizzando i dati di composizione del latte relativi ad un secondo dataset indipendente (costituito da 10 caseificazioni) per validare il modello.
Grafico 7: Resa stimata attraverso i fattori di ritenzione del grasso, della caseina e di altri solidi del formaggio
y = 1.4017x - 9.3903 R2 = 0.9729 p < 0.01 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 resa FR re s a r e a le
Come si può osservare dal grafico 7, la retta di regressione tra la resa stimata e quella reale raggiunge un valore di R2 decisamente elevato, dimostrando che una volta definita la tecnica di caseificazione, attraverso
una valutazione dei fattori di ritenzione di grasso, caseine e altri solidi, è possibile ottenere una stima attendibile della resa del latte ovino a partire da una semplice analisi di composizione chimica dello stesso. Questo aspetto, pertanto, consentirebbe di assegnare un valore commerciale al latte, non solo in merito al suo contenuto in caseina e solidi totali, ma anche in funzione della reale quantità di formaggio che si può ottenere. Il calcolo dei fattori di ritenzione, inoltre, può consentire al caseifico di intervenire sui parametri di caseificazione al fine di migliorare il tasso di ritenzione dei singoli componenti e, pertanto, migliorare la resa di caseificazione.
Un ulteriore metodo di valutazione della qualità casearia del latte può scaturire dai parametri lattodinamografici e, più specificatamente, dal tempo di coagulazione (r).
L’analisi della regressione tra r e la resa alla caseificazione, infatti, ha consentito di evidenziare una relazione lineare e negativa tra l’aumento del tempo di reazione del latte al caglio e la resa in formaggio del latte stesso (grafico 8).
Grafico 8: Relazione fra resa alla caseificazione e tempo di coagulazione (r) y = -0,2929x + 26,578 R2 = 0,5263 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30
tempo di coagulazione (min.)
re s a r e a le ( k g )
Malgrado i valori di r siano risultati in ogni caso <25, caratteristici, pertanto, di latte qualitativamente buono per la trasformazione casearia, è evidente come ogni aumento unitario del tempo di coagulazione porti ad una perdita di circa 0,3 Kg di formaggio ottenibile da 100Kg di latte.
Anche i parametri lattodinamografici, pertanto, e, in particolare, il parametro r, potrebbero concorrere alla valutazione della quantità casearia del latte ovino, come, del resto, già avviene nel comprensorio del Parmigiano Reggiano per il latte bovino.
11. CONCLUSIONI
La valutazione del latte ai fini della sua trasformazione in formaggio è una problematica di attualità che coinvolge numerosi aspetti legati sia alla qualità della materia prima trasformata sia alla tecnica di caseificazione. I risultati del lavoro di tesi hanno consentito di metter in evidenza quali caratteristiche del latte esercitano un effetto significativo sulla resa casearia e, pertanto, dovrebbero assumere il peso più rilevante nell’ambito di un sistema di pagamento del latte che premi la qualità della materia prima.
Allo stesso tempo, in riferimento alla tecnica di caseificazione adottata, è stato possibile mettere a punto e validare un semplice modello matematico che, a partire dai fattori di ritenzione di grasso, proteine e altri solidi, fosse in grado di stimare con sufficiente accuratezza la resa casearia del latte, sulla base della composizione chimica dello stesso. Questa metodologia, opportunamente trasferita nell’ambito di caseifici industriali, potrebbe concorrere alla definizione di sistemi di pagamento del latte conferito, alla stregua di quanto già si verifica per il settore del formaggio vaccino.
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