Use of microparticulated whey protein (MWP) in the Italian dairy industry

L’obiettivo generale di questa tesi di dottorato, composta da quattro contributi sperimentali, è stato la valorizzazione del siero derivante dalla caseificazione e l’utilizzo delle sieroproteine (WP) nel processo di caseificazione di formaggi freschi. Il caseificio di Soligo (Soligo, Treviso, Italy) è stato partner del progetto e ha supportato le attività sperimentali fornendo tutte le materie prime. In questo scenario, l’obiettivo del primo contributo è stato lo sviluppo di un metodo HPLC a fase inversa (RP - HPLC) per la quantificazione di WP, e la possibilità di poter utilizzare tale metodo come riferimento per la predizione di WP utilizzando la spettroscopia del medio infrarosso (MIRS). Le WP predette sono state: α-Lattoalbumina (α-LA), β-Lattoglobulina A and B (β-LG), albumina di siero bovino, caseinomacropeptides, proteoso peptone e WP totali identificate. I test di ripetibilità e riproducibilità, per la validazione del metodo RP-HPLC, sono stati calcolati come deviazione standard relativa (RSD) entro e tra giorni, per il tempo di ritenzione e l’area dei picchi. Per lo sviluppo dei modelli di calibrazione MIRS i campioni di siero (n = 187) sono stati analizzati con il metodo di riferimento (HPLC) e sono stati archiviati gli spettri MIRS (900 - 4000 cm-1); le analisi statistiche sono state effettuate utilizzando le partial least square regression e una procedura di validazione interna random. Il tempo di ritenzione è risultato stabile, con RSD tra 0.03% e 0.80%. Mentre, l’area variava da 0.25% a 8.48%, in modo dipendente dalle concentrazioni delle WP. Inoltre, i migliori coefficienti di determinazione dei modelli di predizione MIRS sono stati evidenziati per le WP presenti in elevate quantità, come le β-LG (0.58), WP totali (0.58), e α-LA (0.56). I risultati di questo primo studio hanno evidenziato un metodo RP-HPLC ad alta risoluzione e che potrà essere utilizzato come metodo di riferimento per lo sviluppo di modelli di predizione MIRS. L’obiettivo del secondo contributo sperimentale è stato la valutazione dell’aggiunta di microparticolato di siero proteine (MWP; da 0.0 a 9.0%, vol/vol) sulle proprietà di coagulazione del latte (MCP), conosciute come tempo di coagulazione (RCT), tempo di rassodamento, e consistenza del coagulo dopo 30 minuti dall’aggiunta del caglio (a30). Tre campioni di latte di massa sono stati analizzati in tre giorni; entro giornata, le aliquote di latte sono state addizionate con concentrazioni crescenti di MWP (vol/vol): 1.5%, 3.0%, 4.5%, 6.0%, 7.5%, and 9.0%. Inoltre, è stato preparato un doppio controllo senza MWP. Le proprietà di coagulazione sono state misurate con lo strumento Formagraph (Foss Electric A/S, Hillerød, Denmark). L’aumento di concentrazione di MWP ha portato ad un prolungamento di RCT. In particolare, differenze significative sono state ottenute tra il controllo (13.5 min) e RCT nei campioni con 3.0% (14.6 min) o più di MWP. Un andamento simile è stato ottenuto per il tempo di rassodamento. Nessun effetto è stato osservato per a30 tra le concentrazioni di MWP. I risultati hanno dimostrato che l’utilizzo di MWP durante la coagulazione del latte richiede un prolungamento della fase di coagulazione prima del taglio della cagliata. Il terzo contributo mirava alla valutazione dell’effetto dell’aggiunta di MWP (da 0.0 a 4.0%, vol/vol), utilizzando latte standardizzato con diversi rapporti proteina-grasso (PFR: elevato, standard e basso livello di grasso) sul tempo di coagulazione, composizione e resa del formaggio. Trenta campioni di formaggio sono stati ottenuti attraverso una tecnica di mini caseificazione. L’aumento di PFR ha influenzato il tempo di coagulazione. La resa di caseificazione è diminuita al diminuire dei livelli di grasso, ed è risultata più elevata quando sono stati utilizzati livelli del 4% di MWP nei formaggi a basso contenuto di grasso. Mentre, non è stata evidenziata nessuna differenza nella resa di caseificazione nel formaggio prodotto in condizioni standard e ad elevato contenuto di grasso considerando le diverse concentrazioni di MWP usato. È, inoltre, risultata stabile la composizione chimica dei formaggi magri, questo suggerisce la possibilità di includere MWP come sostituto del grasso per mantenere composizione e resa. L’obiettivo dell’ultimo contributo sperimentale è stato la valutazione dell’utilizzo dell’analisi d’immagine iperspettrale (HSI) per la rivelazione dell’aggiunta di MWP (da 2.0% a 4.0%, vol/vol) in prodotti caseari a basso contenuto di grasso. L’analisi d’immagine iperspettrale è una tecnica relativamente recente applicata con successo nell’indagine di composizione degli alimenti; HSI, infatti, combina la tradizionale analisi d’immagine con le informazioni spettrali dell’oggetto analizzato. Dodici campioni di formaggio sono stati ottenuti con una tecnica di mini caseificazione, e prodotti utilizzando latte magro (3.5% grasso) mentre i livelli proteici (3.5%) sono stati aggiustati con concentrazioni crescenti di MWP (da 2.0% a 4.0% vol/vol). Inoltre è stato effettuato un controllo senza MWP (0.0% MWP). Dopo un mese di stagionatura i campioni sono stati analizzati archiviando le lunghezze d’onda da 1,100 a 1,600 nm, per un totale di 140 valori misurati. Le informazioni spettrali sono state trattate statisticamente attraverso le standard normal variate e derivata seconda prima dell’analisi PCA. L’analisi delle componenti principali ha riportato una variabilità spiegata del 7% tra i trattamenti con MWP ed il controllo. Lo score plot ha mostrato una diversa classificazione dei campioni contenenti MWP rispetto ai campioni di controllo senza l’aggiunta di MWP. Questi risultati confermano la possibilità di utilizzare la tecnologia HSI per la rilevazione di MWP nei prodotti lattiero caseari, e possono essere utilizzati per lo sviluppo di modelli di predizione capaci di discriminare i prodotti nei quali è avvenuta l’aggiunta di MWP.