Como la mayoría de las cepas de S. thermophilus no fermentan la galactosa, esta tarea (la epimerización) la realiza el L. bulgaricus, en un proceso de crecimiento asociado.
Entre tanto buena parte de las cepas de L. bulgaricus también son galactosa negativa y así los residuos de galactosa pueden quedar en el queso, provocando el defecto.
O sea, cuanto mayor sea el tenor residual de lactosa o galactosa en el queso, mayor será la posibilidad de que aparezca el defecto. En otras palabras, en los casos donde es posible hacer un delactosaje de la masa durante la elaboración, existe una menor posibilidad de que ocurra la reacción de Maillard.
En la mozzarella el defecto aparece frecuentemente cuando el producto es usado como ingrediente para pizzas (puntos o manchas marrones distintas). El problema tiende a disminuir, cuando se usan fermentos adecuados (gal +) y se promueve un lavaje suficiente de la masa durante el proceso y fermentación.
La reacción de Maillard, también conocida como Browning no enzimático, ocurre rápidamente cuando es activada por la elevación de la temperatura, como es el caso de la Mozzarella y quesos procesados. Sin embargo, como requiere b aja energía de activación y es auto catalítica se puede dar lentamente en ciertas condiciones a temperatura adecuada, también afectando al queso parmesano, al queso rallado y al Emmental.
Se trata de una reacción bastante compleja, relacionada con una reacción de los carbohidratos con los aminoácidos (abundantes en quesos), pasando por varias etapas con formación de compuestos intermediarios (furfural, aldhidos, etc) y llegando finalmente a la formación de las lelanoidinas que le dan un color amarronado al producto.
La reacción de Maillard disminuye el valor nutritivo de los alimentos, pues el aminoácido lisina es uno de los principales intervinientes.
En quesos duros, como el Parmesano, la reacción de Maillard es afectada por una serie de factores, tales como:
*Actividad del agua (Aw) muy baja, cerca de 0,6. Esto ayuda a explicar porque el defecto se manifiesta primero en la cáscara del Parmesano, donde el tenor de sal es mucho más elevado, la cáscara está mucho más deshidratada y tiene mayor posibilidad de poseer residuos de galactosa.
*Humedad relativa del aire mínima de 70%.
*Largo tiempo de maduración, durante el cual hubo gran liberación de aminoácidos y ligera elevación del pH (lo que favorece la reacción)
*Temperatura de maduración del queso o de almacenamiento del queso rallado por encima de los normales (por ejemplo: la temperatura ambiente).
*La temperatura y el tiempo de secado del queso rallado también tiene fuerte influencia, ya que se observa que quesos de coloración normal pueden oscurecerse gradualmente luego de este proceso. Generalmente se trabaja entre 45 a 60 º C, por un período de hasta 15 minutos.
*La presencia de metales como el cobre o el hierro puede catalizar la reacción. Estos metales podrían eventualmente, estar contenidos en la salmuera o en el agua industrial.
Para evitar el problema es preciso asegurarse de que el queso no presente residuos de carbohidratos, sobre todo en el caso de la Mozzarrella y quesos procesados; emplear fermentos termófilos balanceados, y si es posible, tener la certeza de que por lo menos parte de las cepas utilizadas puedan fermentar la galactosa (gal +).
La utilización de fermentos suplementarios, como el L. helveticus, es de gran importancia sobre todo en el caso del queso Parmesano, ya que este cultivo degrada enteramente la lactosa y la galactosa.
En Italia no hay una gran incidencia en el fenómeno del oscurecimiento no enzimático en los quesos duros, ya que en estos se utilizan generalmente cultivos termófilos naturales y bastante mezclados, existiendo siempre la presencia de un lactobacilo galactosa positivo.
Obviamente, la conservación de los quesos a bajas temperaturas disminuye notablemente la intensidad del problema. El queso rallado, por ejemplo, es generalmente comercializado a temperatura ambiente y es, por lo tanto, uno de los productos más afectados por el oscurecimiento.
Es necesario no confundir el defecto con la oxidación que es el resultado de embalajes traslúcidos y que altera mucho más el sabor que el color del queso.
La oxidación (rancidez) puede también tener origen microbiano (rancidez hidrlítica).
Existe además una segunda posibilidad para el oscurecimiento en los quesos duros, que es la formación de compuestos dicarbonilo, como el metiloglioxal o el diacetilo, que reaccionan también con las aminas, formando un color amarronado.
Este problema ha sido bastante estudiado en Europa y en EUA y parece ser una consecuencia de la contaminación con lactobacilos «salvajes» y que serían más resistentes a la sal. El problema es más intenso en el Parmesano salado ya seco, de humedad más baja y de maduración más acelerada debido al almacenaje a temperaturas más elevadas. El queso debería siempre mantenerse a 5 º C. de acuerdo con las especificaciones técnicas, si el nivel de metiloglioxal pasara de 0,100 microgramos/g. de queso, el problema tendería a aparecer. Los lactobacilos más comunes son del tipo L. casei y L. lactis, cepas muy específicas de estas especies, que serían termoresistentes. Si esta fuera la causa, el problema es más complejo, pues se relacionaría con la calidad de la leche en la fuente de producción. Mientras tanto, en la mayoría de los casos, el problema de oscurecimiento parece estar ligado a la formación de malanoidinas.
Oscurecimiento no enzimático en el centro del Parmesano nuevo
El queso Parmesano debe ser bien trabajado en la tina de elaboración, de manera que permita la fermentación ideal de la lactosa y no deje residuos importantes de galactosa en la masa.
Ya se observó en algunas hormas de queso Parmesano, cortadas después de un período de salado (cerca de 10 días), un ligero tono más amarronado en la región central, desaparecido gradualmente hacia la periferia del queso.
Se cree que este cambio de coloración es la resultante de una reacción de Maillard no intensa, localizada en esta región central, como consecuencia de la conjunción de algunos factores, que se detallan a continuación:
*Eventualmente el fermento láctico no estaría en plena actividad, o habría sufrido una inhibición parcial debido a los antibióticos, por ejemplo permitiendo la acumulación de carbohidratos reductores, como la galactosa en la masa.
*Si la temperatura de cocción alcanza los 53 a 54 º C, como es habitual en el Parmesano, en esta franja no habrá fermentación, al mismo tiempo que por tratarse de temperaturas lo suficientemente altas estimulará las reacciones de oscurecimiento no enzimático.
*La fuente de grupos aminos podría ser la proteólosis provocada por una eventual contaminación con bacterias psicrotróficas (especialmente tratándose de leche refrigerada durante más de 24 horas), o de la propia plasmina, proteasa natural de la leche, y activada por los altos tratamientos térmicos en la fabricación del Parmesano.
*Si la masa en la tina no fuera de tamaño bien reducido (casi un polvo fino), aumentan los residuos de lactosa y galactosa en el grano, siendo la sinéresis un poco más dificultosa.
*Hormas mayores de 5 kgs. pueden facilitar la aparición de la coloración, ya que mantienen temperaturas más elevadas en el centro por períodos más prolongados. Testeos prácticos demostraron que, luego de 4 horas en la prensa, el centro de huna horma puede presentar temperaturas próximas a los 45 ºC y 5 horas más tarde, en una cámara a 12 º C de temperatura, en la región central alcanza los 35 º C.
No se trata de un problema habitual o frecuente en las fábricas de Parmesano, pues obviamente las condiciones requeridas para su manifestación son varias y deberían ocurrir simultáneamente durante el proceso.
Oscurecimiento enzimático oxidante del Parmesano cortado
El problema del oscurecimiento del queso Parmesano mencionado con frecuencia en la bibliografía, se refiere al llamado oscurecimiento no enzimático (reacción de Maillard).
Esta reacción exige la presencia de azúcares reductores (lactosa, glucosa y principalmente galactosa) cuyo grupocarbonilo reacciona con los grupos amino libres, provenientes de la degradación proteica. Una característica típica de esta reacción es el prolongado tiempo requerido para su manifestación. Generalmente sólo después de muchos meses de maduración, se observa el cambio gradual de coloración, iniciada casi siempre en la región de la cáscara y en dirección al centro del queso.
Recientemente fue registrado otro tipo de oscurecimiento en el queso Parmesano, sin descripción específica en la bibliografía, que se aleja completamente de las características típicas del oscurecimiento no enzimático, presentando las siguientes condiciones:
1- Quesos de tiempo de maduración variado, pero generalmente presenta un buen nivel de proteólosis caracterizado por la presencia considerable del aminoácido tirorina, cuando cortado al medio se presenta una coloración pálida típica del queso Parmesano.
2- Después de algunas horas (cerca de 3 horas) expuestas al aire a temperatura ambiente, ambas mitades presentan intenso oscurecimiento (amarronado), en una capa fina de cerca de 2-3 mm. de espesor.
3- No hay alteración detectable de sabor en la región oscurecida.
4- Cuando una de las mitades es re-envasada al vacío inmediatamente después del corte, no presenta el oscurecimiento observado en la otra mitad expuesta al aire.
5- Quesos fabricados con fermentos de lactobacilos galactosa + en plena actividad.
6- La curva de fermentación de los quesos es normal, presentando un pH por encima de 5,2 cerca de 24 hrs. después de su fabricación.
7- Quesos fabricados eventualmente con leche refrigerada, con alta incidencia de bacterias psicrotróficas.
8- Cuando son tratados por inmersión en una solución que contiene un agente anti-oxidante (sol. de sulfato o dióxido de azufre, a 100 ppm) la porción cortada no presenta oscurecimiento. Es sabido que la actividad de la tirosinasa es inhibida por este agente.
9- Los quesos con mayor tendencia al oscurecimiento pueden presentar un potencial redox con menor electronegatividad (generalmente cerca de -90 mV), aunque los quesos en general dependan de un ambiente típicamente reductor.
10- En algunos casos, se ha detectado en la leche la presencia de peróxido de hidrógeno, el cual contenía cerca de 5 ppm de cobre. La tirosinasa es estabilizada por el cobre.
La presencia de oxígeno era crítica en el proceso, lo que no ocurre en la reacción de Maillard. Además la presencia eventual de iones metálicos de cobre apunta a las reacciones de oxido-reducción que los requieren como catalizadores. La presencia de tirosina puede también indicar la posibilidad de una reacción de oxidación ya que este aminoácido posee un grupo fenol muy reactivo.
El oscurecimiento enzimático oxidante es un fenómeno común en tejidos vegetales y en frutas como la manzana y la banana. Requiere la presencia de enzimas conocidas como fenolasas (PPO polifenol oxidasas) que contienen cobre como grupo prostético, evidenciando que la actividad enzimático sólo ocurre en presencia de oxígeno y cobre, y en la escala de pH 5 a 7. La reacción consiste básicamente en la conversión de componentes fenólicos (incoloros), por oxidación, en quinonas (amarillentas), que posteriormente se polimerizan para formar pigmentos (melaninas) de color amarronado. Las melaninas pueden interactuar con proteínas para formar complejos.
La tirosina, por pertenecer al grupo fenol, es el principal componente para la acción de las PPO, si bien otros aminoácidos (fenilalanina y triptófano) también pueden participar de la reacción.
Para que la reacción en el queso Parmesano se produzca, todos los elementos están disponibles, con excepción de la enzima tirosinasa, cuya fuente más segura serían los tejidos vegetales, ya que ningún fermento láctico es conocido por producir aquella enzima.
De acuerdo con las informaciones del Dr. Barry Law, de la Universidad de Reading, U.K, las posibles fuentes de tirosinasa en esta situación podrían ser:
1- Levaduras psicrofílicas, capaces de fermentar lactosa y lactato.
2- Levaduras del género cándida que producen tirosinasa, pudiendo inclusive producir pigmentos rosados en los quesos, a través de otros mecanismos bioquímicos.
3- Si existe un alto número de células somáticas en la leche, indicativo de presencia de mastitis clínica o sub-clínica, la presencia de sangre puede ser una fuente de tirosinasa.
A pesar de que muchos datos apuntan a la hipótesis del oscurecimiento enzimático oxidante, la confirmación final de esta teoría sólo será posible después de un estudio más detallado del problema.
La marmolización de la masa en los quesos semi-duros
A veces, cuando se corta un queso, una observación más minuciosa de su textura, permite constatar líneas finas, casi invisibles, qeu parecen dividir la masa del queso en innumerables granos de tamaño y forma irregular.
Este defecto es conocido como quesos «marmolizados».
Es defecto es la resultante del corte irregular de la coagulación, seguido también de la agitación inadecuada que provocan la aparición de granos ligeramente mayores que lo normal.
Cuando el proceso de semicocción de la masa es demasiado rápido, sólo hay contracción en la parte periférica del grano, que torna más dura y dificulta la salida del suero desde su interior. Así, falta la unión de los granos en el prensado y la masa no resulta totalmente homogénea aunque el queso haya madurado por algún tiempo.