Il laboratorio di Microbiologia Industriale nell’ambito di un progetto finanziato dalla Provincia di Avellino, ha avviato un’indagine sui sistemi di colture starter utilizzati per la produzione di formaggi tipici irpini. Gli obiettivi del progetto sono:

1. acquisire conoscenze sulle dotazioni tecnologiche, sui sistemi di controllo e assicurazione qualità dei caseifici irpini;
2. individuare i sistemi di colture starter in uso per diversi formaggi irpini e tutelarne la biodiversità allestendo una banca di colture naturali e una ceppoteca
3. approfondire le conoscenze scientifiche sulla composizione delle colture naturali
4. sviluppare metodi rapidi per il controllo della qualità delle colture naturali
5. rendere disponibili agli operatori del settore colture naturali di buona qualità cui ricorrere in caso di fallanza delle proprie colture

I prodotti caseari irpini si inseriscono nella tradizione casearia meridionale dei formaggi a pasta filata e dei formaggi da latte di pecora e sono caratterizzati da tecnologie diverse che richiedono, per garantire la qualità del prodotto finito, diverse associazioni di fermenti lattici sia per controllare le fasi iniziali di produzione della cagliata che per controllare la maturazione del prodotto in formaggi stagionati.

Mentre nelle produzioni industriali è ormai affermato l’uso di colture starter selezionate a composizione definita, la tutela delle produzioni tipiche richiede (come generalmente documentato dai disciplinari di produzione) l’uso di colture tradizionali a composizione indefinita, riprodotte giornalmente presso i caseifici. Queste ultime (colture naturali in latte, colture naturali in siero) sono caratterizzate da una notevole complessità della composizione e da una certa variabilità delle performance ma hanno il vantaggio di essere relativamente insensibili, se correttamente gestite, alle infezioni fagiche che talvolta determinano il fallimento più o meno completo delle colture selezionate. Difficoltà aggiuntive delle colture naturali sono la difficoltà di monitoraggio delle loro performance, specialmente nei caseifici artigianali, e di riavvio delle colture per produzioni stagionali (come quelle del Caciocavallo Podolico e dei pecorini).

Nonostante molto sia noto sulle colture naturali per i principali formaggi DOP italiani (per esempio sieroinnesto per Grana o Parmigiano Reggiano; Mozzarella di Bufala Campana; Caciocavallo Silano) le conoscenze accumulate, per quanto di grande valore scientifico hanno spesso una ricaduta pratica limitata alla possibilità di individuare eventuali pratiche non ammesse dal disciplinare (come l’uso di colture selezionate) ma non forniscono ai caseifici gli strumenti necessari per monitorare la qualità delle colture stesse. Inoltre, la dinamica delle infezioni fagiche, fondamentali nell’influenzare l’attività delle colture è troppo spesso trascurata, anche per la complessità dell’ecologia dei batteriofagi nelle colture naturali.

D’altra parte, la recente disponibilità sia di raffinati metodi di caratterizzazione del microbiota (Next Generation Sequencing con piattaforma 454) e l’aumento delle loro potenzialità, oltre che la sostanziale riduzione dei costi di alcune tecniche microbiologiche apre la strada alla possibilità di mettere a punto metodi di monitoraggio della composizione e dell’attività delle colture naturali che possano dare come risultato reali strumenti diagnostici da utilizzare nella gestione delle colture stesse.

Lo scopo del progetto è sistematizzare, utilizzando i più moderni metodi molecolari, un’analisi della composizione microbiologica delle colture starter usate da caseifici della provincia, di costituire sia una ceppoteca per lo sviluppo di colture starter selezionate (anche attingendo a collezioni provenienti da precedenti progetti) che una banca di colture naturali in latte e siero ben caratterizzate cui i caseifici possano rivolgersi in caso di fallanza delle proprie colture artigianali. Dal momento che l’attività proposta ricade in quelle previste dalla Convenzione Internazionale della Biodiversità (http://www.cbd.int/) per la prima volta in questo campo verrà applicato pienamente il protocollo di Nagoya, garantendo ai caseifici, detentori sia del sapere tradizionale che della biodiversità genetica essenziale per la tutela della produzione, condizioni eque di uso dei risultati e della loro valorizzazione, mediante la stipula di adeguate convenzioni di cessione delle risorse genetiche.

Il progetto è articolato nelle seguenti attività:

• OR1. indagine sul territorio per accertare i sistemi di colture starter effettivamente utilizzati e le loro tecniche di gestione: sarà condotto, mediante l’uso di questionari distribuiti a caseifici di diverse dimensioni, un survey sulle tecnologie di produzione utilizzate, sulle attrezzature e competenze tecniche disponibili in caseificio, sulle tecniche di gestione delle colture starter, sulle problematiche più comunemente riscontrate e sulle soluzioni adottate, sulle tecniche di controllo qualità adottate in caseificio, sulle aspettative dei caseifici in termini di assistenza tecnica. L’indagine abbraccerà la maggiore varietà di realtà possibili, individuate con l’assistenza di strutture che già da tempo si occupano della tutela delle produzioni tipiche (SeSIRCA). I risultati attesi sono un report sulla gestione delle colture starter e la selezione di un numero limitato di caseifici disponibili ad essere coinvolti nello studio successivo.
• OR2. analisi microbiologica e tecnologica delle colture starter tradizionali. Utilizzando i caseifici/aziende di trasformazione selezionati nella fase precedente (8-10), saranno raccolti campioni di colture starter in almeno tre tempi diversi (tendenzialmente a distanza di un mese) e a ciascuna coltura verranno associati dati sulla sua attività reale in caseificio (i caseifici verranno dotati di pH metri e termometri per il monitoraggio dei principali dati della caseificazione). Le colture verranno immediatamente conservate in forma congelata e liofilizzata e sottoposte ad indagini molecolari (tendenzialmente PCR-DGGE della regione V1-V3 del 16S rDNA e LH-PCR per accertare la composizione in specie; real-time PCR e multiplex PCR per la valutazione della presenza di fagi; il DNA totale estratto dalle colture verrà inoltre conservato per ulteriori analisi molecolari), indagini microbiologiche tradizionali (valutazione dei principali gruppi microbici, isolamento e identificazione molecolare dei biotipi di fermenti lattici dominanti), indagini tecnologiche ed enzimatiche. I risultati attesi sono la creazione di una banca di colture naturali ben caratterizzate da un punto di vista microbiologico e tecnologico, alla quale i caseifici potranno rivolgersi per ritirare gratuitamente campioni delle proprie colture, oltre che di una ceppoteca adatta a realizzare, per i formaggi per i quali è possibile, colture starter selezionate. Inoltre verrà allestita, limitatamente alla specie S. thermophilus, la più frequentemente riscontrata negli starter per prodotti a pasta filata, una banca di batteriofagi, utilizzabile per screenare ceppi e colture per la resistenza alle infezioni virali.
• OR3 Studi di intervento. Verrà valutato l’impatto di diverse tecniche di gestione (differenti profili di temperatura e durata dell’incubazione, reinoculo, incidenza della contaminazione con fagi, modalità e durata della conservazione) sulla composizione (con le tecniche già descritte o con NGS; in aggiunta verrà valutata con metodo rapido basato sulla microscopia a fluorescenza la proporzione di cellule vitali) e sulle proprietà tecnologiche (capacità acidificante, cinetica di acidificazione, principali attività enzimatiche, produzione degli aromi principali) delle colture naturali in modelli di microcaseificazione appropriati (mozzarella, caciocavallo, almeno una tipologia di Pecorino) per valutare l’impatto delle tecniche di gestione sulle proprietà delle colture, anche utilizzando strumenti predittivi di statistica multivariata (in particolare PLS-DA e PLSR). I risultati verranno utilizzati per formulare norme e indicazioni da trasferire ai caseifici per la corretta gestione delle colture naturali e individuare protocolli di monitoraggio adeguati ad individuare precocemente eventuali difetti nelle colture naturali (che potrebbero portare alla sostituzione delle colture in uso in caseificio con quelle della banca delle colture). Parallelamente, per i caseifici coinvolti nello studio verranno monitorati i principali parametri tecnologici durante le lavorazioni per ottenere dati utilizzabili in studi di statistica di processo volti ad individuare i principali fattori (in particolare quelli legati all’attività delle colture starter) che influenzano la qualità dei prodotti e la sua costanza/variabilità. Un effetto collaterale importante di questa attività è l’addestramento dei caseifici all’uso di tecniche di controllo di processo anche rudimentali, con potenziali importanti impatti sulla qualità delle produzioni. Nella fase finale le colture ottimizzate verranno testate nei caseifici partecipanti in esperimenti dimostrativi durante i quali verrà condotto un monitoraggio microbiologico e tecnologico dettagliato dell’evoluzione del microbiota e, dove possibile, delle comunità fagiche, e dei principali parametri tecnologici e, limitatamente ai formaggi freschi (a causa della scarsa durata del progetto) della qualità del prodotto finito.
• OR4 Divulgazione. In collaborazione con istituzioni locali verrà organizzata almeno una giornata di divulgazione per trasferire i risultati del progetto.

Glossario.

• Coltura starter. Una coltura (nel caso dei formaggi generalmente composta da batteri lattici) utilizzata per controllare i processi di fermentazione necessari per trasformare in latte in formaggio. Dalla composizione della coltura e dalla sua attività dipende la qualità del prodotto.
• Coltura starter naturale o artigianale: una coltura starter riprodotta quotidianamente presso il caseificio, in generale in condizioni non asettiche. Le due tipologie principali sono le colture naturali in latte (prodotte termizzando latte crudo di buona qualità e incubandolo a circa 42°C fino a coagulazione e ripetendo giornalmente il processo utilizzando eventualmente un inoculo del latte crudo con una coltura del giorno precedente) e le colture naturali in siero, ottenute incubando in condizioni più o meno selettive (temperatura, pH) il siero di una lavorazione ben riuscita.
• Batteriofagi: virus che infettano i batteri e ne causano generalmente la morte e la lisi