La fermentazione è una tecnologia di lavorazione che utilizza l’azione microbica in condizioni naturali o controllate artificialmente per conferire alla carne sapore, colore e consistenza unici, in modo da produrre prodotti a base di carne con una durata di conservazione prolungata.
Due generazioni di batteri iniziali
Gli starter di prima generazione sono derivati da piante, rappresentate da Lactobacillus plantarum e Pediococcus pentosaceus. Gli antipasti di seconda generazione vengono isolati da prodotti a base di carne, più adatti alla produzione di insaccati fermentati. I loro microrganismi predominanti includono Lactobacillus sakei e Lactobacillus curvatus. Con forti vantaggi competitivi, questi due ceppi possono inibire i batteri lattici selvatici nell'ambiente naturale e dominare l'intero processo di fermentazione ed essiccazione.
Gli starter di seconda generazione presentano inoltre le seguenti caratteristiche: possono produrre enzimi che contribuiscono alla formazione del colore e sostanze aromatiche. Il sapore e la qualità sensoriale degli insaccati fermentati derivano dall'effetto combinato di batteri lattici, micrococchi e lieviti presenti all'interno dell'insaccato. Attualmente sono stati clonati il gene della β-galattosidasi, il gene della catalasi e il gene della batteriocina dei lattobacilli, che possono migliorare le proprietà dei ceppi batterici. L'applicazione di batteri lattici produttori di batteriocine negli insaccati fermentati può aumentare la competitività degli antipasti e inibire la crescita di batteri patogeni. Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei e Lactobacillus curvatus sono tutti in grado di produrre batteriocine.
Funzioni dei microrganismi nei prodotti a base di carne fermentata
Per ridurre il valore del pH, inibire il deterioramento, migliorare la struttura e il sapore dei tessuti; promuovere lo sviluppo del colore; prevenire lo scolorimento ossidativo; ridurre la formazione di nitrosammine; e sopprimono la crescita e la produzione di tossine di microrganismi patogeni.
I microrganismi presenti nelle salsicce fermentate comprendono principalmente batteri lattici, micrococchi, muffe e lieviti, ciascuno dei quali svolge un ruolo unico nella formazione del sapore e nella sicurezza alimentare delle salsicce fermentate.
Metodi di fermentazione
① Fermentazione naturale
Nella lavorazione tradizionale, la fermentazione si basa completamente sui batteri lattici indigeni presenti nella carne cruda. I batteri dell'acido lattico sono onnipresenti nella carne cruda ma con una conta iniziale estremamente bassa, a meno che la carne cruda non sia stata conservata in confezioni sottovuoto per un periodo di tempo.
Le condizioni iniziali della pastella per salsiccia sono generalmente sfavorevoli alla crescita dei batteri Gram-negativi dominanti nella carne, ma favoriscono la proliferazione di batteri Gram-positivi, stafilococchi coagulasi positivi e coagulasi negativi, nonché batteri lattici. Le prove dimostrano che la fermentazione dell’acido lattico comporta una successione microbica sequenziale dalle Enterobacteriaceae agli Enterococchi e infine ai Lattobacilli e ai Pediococchi. Con una fermentazione regolare, i batteri dell'acido lattico si moltiplicano rapidamente, raggiungendo una conta di colonie di 106~108 cfu/g entro 2-5 giorni. Il conseguente calo del pH provoca la morte di Pseudomonas e di altri bacilli Gram-negativi acido-sensibili in 2-3 giorni, mentre i batteri resistenti agli acidi come la Salmonella possono sopravvivere più a lungo.
Dopo aver raggiunto il picco quantitativo, la popolazione di batteri lattici diminuisce gradualmente. Tuttavia, le salsicce stagionate con la muffa spesso mostrano un secondo picco di crescita dopo circa 15 giorni, coerente con l’aumento del pH causato dal metabolismo del lattato. L'avvio ritardato della fermentazione dell'acido lattico e la lenta riduzione del pH faciliteranno la crescita e la produzione di enterotossine di Staphylococcus aureus, mentre la proliferazione di batteri vari deteriorerà il sapore della salsiccia. Le salsicce fermentate contengono solitamente nitrati invece di nitriti, consentendo la crescita di un'ampia gamma di microrganismi, il che è utile per migliorare la qualità del sapore delle salsicce fermentate secche.
Per migliorare la stabilità e l'affidabilità della fermentazione naturale, nelle fasi iniziali della produzione è stato ampiamente adottato il metodo del back-slopping, che prevede l'inoculazione nella pastella di salsiccia fresca con materiali parzialmente fermentati provenienti dal lotto di produzione precedente. Questo metodo migliorava efficacemente la stabilità della fermentazione ma presentava evidenti inconvenienti. In primo luogo, i batteri lattici presenti nei materiali fradici erano invecchiati fisiologicamente e non riuscivano ad avviare una rapida fermentazione. In secondo luogo, l’incontrollabilità di questo metodo potrebbe introdurre ceppi indesiderati, come i batteri produttori di perossido, che comprometterebbero gravemente la qualità delle salsicce una volta diventati dominanti.
Tra i batteri lattici isolati dagli insaccati a fermentazione naturale, il Lactobacillus rappresenta la maggioranza, seguito dal Pediococcus, che domina addirittura nella fermentazione di alcuni tipi di insaccati. Le specie chiave di Pediococcus includono Pediococcus acidilactici, Pediococcus Damnosus e Pediococcus pentosaceus. Fatta eccezione per gli insaccati di bassa qualità con abbondante Leuconostoc, le quantità di Lactococcus e Leuconostoc sono generalmente basse.
② Fermentazione della coltura iniziale
A causa dell'inaffidabilità e dell'incontrollabilità della fermentazione naturale, la lavorazione moderna adotta sempre più colture microbiche pure, vale a dire colture starter commerciali, per controllare con precisione il processo di fermentazione e garantire la sicurezza del prodotto e una qualità stabile. La fermentazione avviata dai batteri lattici starter è sostanzialmente coerente con il successo della fermentazione naturale, tranne per il fatto che le colture starter consentono ai batteri lattici di diventare ceppi dominanti più rapidamente.
Le colture starter di carne commerciali sono disponibili in forme congelate o liofilizzate, comprese preparazioni a ceppo singolo e misto di lattobacilli, pediococchi e muffe. Gli starter attivi vengono generalmente aggiunti durante la fase di dosaggio. Sebbene la maggior parte dei produttori aggiunga gli antipasti dopo gli ingredienti secchi, una distribuzione uniforme richiede di mescolare accuratamente gli antipasti con la carne cruda prima di aggiungere altri ingredienti.
Fondamentalmente, le colture microbiche vitali non devono entrare in contatto diretto con ingredienti ad alta salinità come sale e nitriti, altrimenti la vitalità e l’attività dei ceppi saranno ridotte. La maggior parte degli starter sono venduti in forma concentrata e possono essere distribuiti uniformemente dopo diluizione con acqua. Gli antipasti liofilizzati richiedono idratazione per raggiungere un'attività ottimale.
Condizioni del processo di fermentazione
La temperatura, l'umidità e la circolazione dell'aria nella camera di fermentazione influenzano collettivamente il sapore, il colore e il pH finale delle salsicce fermentate.
Gli antipasti industriali sono per lo più liofilizzati e necessitano di reidratazione prima dell'uso. Gli antipasti reidratati devono essere posti a temperatura ambiente per 18-24 ore per ripristinare l'attività microbica prima di essere incorporati nella pastella della salsiccia. Il dosaggio di inoculazione convenzionale è di 106~107 cfu/g di pastella di carne, mentre per la fermentazione di breve durata ad alta temperatura è necessario un dosaggio più elevato fino a 108 cfu/g.
Le temperature di fermentazione sono classificate in tre categorie: alta temperatura (＞40℃), temperatura tradizionale europea (20～24℃) e bassa temperatura (10～15℃), selezionate in base alla tipologia di prodotto. In generale, una temperatura leggermente più alta accelera la riduzione del pH; il tasso di produzione di acido raddoppia con ogni aumento di temperatura di 5 ℃. Tuttavia, l'alta temperatura aumenta il rischio di crescita di batteri patogeni (soprattutto Staphylococcus aureus) se la fermentazione viene ritardata. La temperatura regola anche il rapporto tra acido lattico e acido acetico prodotto, con temperature più elevate che favoriscono la sintesi dell'acido lattico.
Nella produzione pratica, i parametri di fermentazione variano notevolmente per i diversi tipi di salsiccia. Le salsicce secche vengono comunemente fermentate a 15～27℃ per 24-72 ore; salsicce spalmabili a 22～30℃ per 48 ore; salsicce affettate semisecche a 30～37℃ per 14-72 ore. Le condizioni di lavorazione differiscono drasticamente da una regione all'altra: ad esempio, il salame ungherese viene fermentato al di sotto dei 10 ℃, mentre le salsicce affumicate semisecche a basso pH negli Stati Uniti vengono fermentate fino a 40 ℃.
L'umidità relativa ambientale è fondamentale per avviare l'essiccazione e prevenire la crescita eccessiva di lieviti e muffe superficiali e richiede quindi un controllo rigoroso. Una corretta gestione dell'umidità evita inoltre la formazione di una crosta superficiale dura durante l'essiccazione. Una crosta indurita ostacola la rimozione dell'umidità interna e prolunga il tempo di asciugatura; nel frattempo, un'eccessiva umidità superficiale nelle salsicce croccanti porta alla crescita di muffe durante la conservazione. Per la fermentazione breve ad alta temperatura, l'umidità relativa è solitamente fissata a circa il 98%. Per la fermentazione a bassa temperatura, l'umidità relativa nella camera dovrebbe essere inferiore dal 5% al 10% rispetto all'umidità di equilibrio relativa all'umidità all'interno delle salsicce (circa 90%).
Nella produzione moderna, la fermentazione della salsiccia viene effettuata in camere sigillate con temperatura e umidità rigorosamente controllate. In questa fase è possibile applicare una leggera affumicatura ad alcune varietà di salsicce senza interferire con l'avanzamento della fermentazione. In passato, a causa della mancanza di un controllo ambientale preciso, in alcuni paesi venivano adottate misure specifiche per prevenire il deterioramento durante la fermentazione. Sebbene ridondanti per la produzione moderna, questi metodi tradizionali vengono ancora applicati a prodotti speciali per ottenere caratteristiche sensoriali uniche. Ad esempio, alcune salsicce tedesche vengono fatte fermentare a 25 ℃ in condizioni di elevata umidità, con eccessivi microrganismi superficiali rimossi mediante lavaggio regolare.
Le salsicce secche fermentano più velocemente nell'aria ferma che nell'aria che circola rapidamente. Il grado di acidificazione degli insaccati fermentati varia a seconda del tipo di prodotto. Le salsicce semi-secche hanno l'acidità più alta, in particolare le salsicce semi-secche americane con un pH post-fermentazione inferiore a 5,0. Il pH delle salsicce secche tedesche varia da 5,0 a 5,3, mentre le salsicce secche provenienti da Francia, Italia e altre regioni mostrano una lieve acidificazione. Le salsicce riempite sotto vuoto e di grande diametro mostrano la più forte acidificazione a causa delle condizioni ipossiche. Tuttavia, l’accumulo di ammoniaca negli insaccati di grande diametro contrasta il calo del pH causato dalla produzione di acido lattico.
Due generazioni di batteri iniziali
Gli starter di prima generazione sono derivati da piante, rappresentate da Lactobacillus plantarum e Pediococcus pentosaceus. Gli antipasti di seconda generazione vengono isolati da prodotti a base di carne, più adatti alla produzione di insaccati fermentati. I loro microrganismi predominanti includono Lactobacillus sakei e Lactobacillus curvatus. Con forti vantaggi competitivi, questi due ceppi possono inibire i batteri lattici selvatici nell'ambiente naturale e dominare l'intero processo di fermentazione ed essiccazione.
Gli starter di seconda generazione presentano inoltre le seguenti caratteristiche: possono produrre enzimi che contribuiscono alla formazione del colore e sostanze aromatiche. Il sapore e la qualità sensoriale degli insaccati fermentati derivano dall'effetto combinato di batteri lattici, micrococchi e lieviti presenti all'interno dell'insaccato. Attualmente sono stati clonati il gene della β-galattosidasi, il gene della catalasi e il gene della batteriocina dei lattobacilli, che possono migliorare le proprietà dei ceppi batterici. L'applicazione di batteri lattici produttori di batteriocine negli insaccati fermentati può aumentare la competitività degli antipasti e inibire la crescita di batteri patogeni. Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei e Lactobacillus curvatus sono tutti in grado di produrre batteriocine.
Funzioni dei microrganismi nei prodotti a base di carne fermentata
Per ridurre il valore del pH, inibire il deterioramento, migliorare la struttura e il sapore dei tessuti; promuovere lo sviluppo del colore; prevenire lo scolorimento ossidativo; ridurre la formazione di nitrosammine; e sopprimono la crescita e la produzione di tossine di microrganismi patogeni.
I microrganismi presenti nelle salsicce fermentate comprendono principalmente batteri lattici, micrococchi, muffe e lieviti, ciascuno dei quali svolge un ruolo unico nella formazione del sapore e nella sicurezza alimentare delle salsicce fermentate.
Metodi di fermentazione
① Fermentazione naturale
Nella lavorazione tradizionale, la fermentazione si basa completamente sui batteri lattici indigeni presenti nella carne cruda. I batteri dell'acido lattico sono onnipresenti nella carne cruda ma con una conta iniziale estremamente bassa, a meno che la carne cruda non sia stata conservata in confezioni sottovuoto per un periodo di tempo.
Le condizioni iniziali della pastella per salsiccia sono generalmente sfavorevoli alla crescita dei batteri Gram-negativi dominanti nella carne, ma favoriscono la proliferazione di batteri Gram-positivi, stafilococchi coagulasi positivi e coagulasi negativi, nonché batteri lattici. Le prove dimostrano che la fermentazione dell’acido lattico comporta una successione microbica sequenziale dalle Enterobacteriaceae agli Enterococchi e infine ai Lattobacilli e ai Pediococchi. Con una fermentazione regolare, i batteri dell'acido lattico si moltiplicano rapidamente, raggiungendo una conta di colonie di 106~108 cfu/g entro 2-5 giorni. Il conseguente calo del pH provoca la morte di Pseudomonas e di altri bacilli Gram-negativi acido-sensibili in 2-3 giorni, mentre i batteri resistenti agli acidi come la Salmonella possono sopravvivere più a lungo.
Dopo aver raggiunto il picco quantitativo, la popolazione di batteri lattici diminuisce gradualmente. Tuttavia, le salsicce stagionate con la muffa spesso mostrano un secondo picco di crescita dopo circa 15 giorni, coerente con l’aumento del pH causato dal metabolismo del lattato. L'avvio ritardato della fermentazione dell'acido lattico e la lenta riduzione del pH faciliteranno la crescita e la produzione di enterotossine di Staphylococcus aureus, mentre la proliferazione di batteri vari deteriorerà il sapore della salsiccia. Le salsicce fermentate contengono solitamente nitrati invece di nitriti, consentendo la crescita di un'ampia gamma di microrganismi, il che è utile per migliorare la qualità del sapore delle salsicce fermentate secche.
Per migliorare la stabilità e l'affidabilità della fermentazione naturale, nelle fasi iniziali della produzione è stato ampiamente adottato il metodo del back-slopping, che prevede l'inoculazione nella pastella di salsiccia fresca con materiali parzialmente fermentati provenienti dal lotto di produzione precedente. Questo metodo migliorava efficacemente la stabilità della fermentazione ma presentava evidenti inconvenienti. In primo luogo, i batteri lattici presenti nei materiali fradici erano invecchiati fisiologicamente e non riuscivano ad avviare una rapida fermentazione. In secondo luogo, l’incontrollabilità di questo metodo potrebbe introdurre ceppi indesiderati, come i batteri produttori di perossido, che comprometterebbero gravemente la qualità delle salsicce una volta diventati dominanti.
Tra i batteri lattici isolati dagli insaccati a fermentazione naturale, il Lactobacillus rappresenta la maggioranza, seguito dal Pediococcus, che domina addirittura nella fermentazione di alcuni tipi di insaccati. Le specie chiave di Pediococcus includono Pediococcus acidilactici, Pediococcus Damnosus e Pediococcus pentosaceus. Fatta eccezione per gli insaccati di bassa qualità con abbondante Leuconostoc, le quantità di Lactococcus e Leuconostoc sono generalmente basse.
② Fermentazione della coltura iniziale
A causa dell'inaffidabilità e dell'incontrollabilità della fermentazione naturale, la lavorazione moderna adotta sempre più colture microbiche pure, vale a dire colture starter commerciali, per controllare con precisione il processo di fermentazione e garantire la sicurezza del prodotto e una qualità stabile. La fermentazione avviata dai batteri lattici starter è sostanzialmente coerente con il successo della fermentazione naturale, tranne per il fatto che le colture starter consentono ai batteri lattici di diventare ceppi dominanti più rapidamente.
Le colture starter di carne commerciali sono disponibili in forme congelate o liofilizzate, comprese preparazioni a ceppo singolo e misto di lattobacilli, pediococchi e muffe. Gli starter attivi vengono generalmente aggiunti durante la fase di dosaggio. Sebbene la maggior parte dei produttori aggiunga gli antipasti dopo gli ingredienti secchi, una distribuzione uniforme richiede di mescolare accuratamente gli antipasti con la carne cruda prima di aggiungere altri ingredienti.
Fondamentalmente, le colture microbiche vitali non devono entrare in contatto diretto con ingredienti ad alta salinità come sale e nitriti, altrimenti la vitalità e l’attività dei ceppi saranno ridotte. La maggior parte degli starter sono venduti in forma concentrata e possono essere distribuiti uniformemente dopo diluizione con acqua. Gli antipasti liofilizzati richiedono idratazione per raggiungere un'attività ottimale.
Condizioni del processo di fermentazione
La temperatura, l'umidità e la circolazione dell'aria nella camera di fermentazione influenzano collettivamente il sapore, il colore e il pH finale delle salsicce fermentate.
Gli antipasti industriali sono per lo più liofilizzati e necessitano di reidratazione prima dell'uso. Gli antipasti reidratati devono essere posti a temperatura ambiente per 18-24 ore per ripristinare l'attività microbica prima di essere incorporati nella pastella della salsiccia. Il dosaggio di inoculazione convenzionale è di 106~107 cfu/g di pastella di carne, mentre per la fermentazione di breve durata ad alta temperatura è necessario un dosaggio più elevato fino a 108 cfu/g.
Le temperature di fermentazione sono classificate in tre categorie: alta temperatura (＞40℃), temperatura tradizionale europea (20～24℃) e bassa temperatura (10～15℃), selezionate in base alla tipologia di prodotto. In generale, una temperatura leggermente più alta accelera la riduzione del pH; il tasso di produzione di acido raddoppia con ogni aumento di temperatura di 5 ℃. Tuttavia, l'alta temperatura aumenta il rischio di crescita di batteri patogeni (soprattutto Staphylococcus aureus) se la fermentazione viene ritardata. La temperatura regola anche il rapporto tra acido lattico e acido acetico prodotto, con temperature più elevate che favoriscono la sintesi dell'acido lattico.
Nella produzione pratica, i parametri di fermentazione variano notevolmente per i diversi tipi di salsiccia. Le salsicce secche vengono comunemente fermentate a 15～27℃ per 24-72 ore; salsicce spalmabili a 22～30℃ per 48 ore; salsicce affettate semisecche a 30～37℃ per 14-72 ore. Le condizioni di lavorazione differiscono drasticamente da una regione all'altra: ad esempio, il salame ungherese viene fermentato al di sotto dei 10 ℃, mentre le salsicce affumicate semisecche a basso pH negli Stati Uniti vengono fermentate fino a 40 ℃.
L'umidità relativa ambientale è fondamentale per avviare l'essiccazione e prevenire la crescita eccessiva di lieviti e muffe superficiali e richiede quindi un controllo rigoroso. Una corretta gestione dell'umidità evita inoltre la formazione di una crosta superficiale dura durante l'essiccazione. Una crosta indurita ostacola la rimozione dell'umidità interna e prolunga il tempo di asciugatura; nel frattempo, un'eccessiva umidità superficiale nelle salsicce croccanti porta alla crescita di muffe durante la conservazione. Per la fermentazione breve ad alta temperatura, l'umidità relativa è solitamente fissata a circa il 98%. Per la fermentazione a bassa temperatura, l'umidità relativa nella camera dovrebbe essere inferiore dal 5% al 10% rispetto all'umidità di equilibrio relativa all'umidità all'interno delle salsicce (circa 90%).
Nella produzione moderna, la fermentazione della salsiccia viene effettuata in camere sigillate con temperatura e umidità rigorosamente controllate. In questa fase è possibile applicare una leggera affumicatura ad alcune varietà di salsicce senza interferire con l'avanzamento della fermentazione. In passato, a causa della mancanza di un controllo ambientale preciso, in alcuni paesi venivano adottate misure specifiche per prevenire il deterioramento durante la fermentazione. Sebbene ridondanti per la produzione moderna, questi metodi tradizionali vengono ancora applicati a prodotti speciali per ottenere caratteristiche sensoriali uniche. Ad esempio, alcune salsicce tedesche vengono fatte fermentare a 25 ℃ in condizioni di elevata umidità, con eccessivi microrganismi superficiali rimossi mediante lavaggio regolare.
Le salsicce secche fermentano più velocemente nell'aria ferma che nell'aria che circola rapidamente. Il grado di acidificazione degli insaccati fermentati varia a seconda del tipo di prodotto. Le salsicce semi-secche hanno l'acidità più alta, in particolare le salsicce semi-secche americane con un pH post-fermentazione inferiore a 5,0. Il pH delle salsicce secche tedesche varia da 5,0 a 5,3, mentre le salsicce secche provenienti da Francia, Italia e altre regioni mostrano una lieve acidificazione. Le salsicce riempite sotto vuoto e di grande diametro mostrano la più forte acidificazione a causa delle condizioni ipossiche. Tuttavia, l’accumulo di ammoniaca negli insaccati di grande diametro contrasta il calo del pH causato dalla produzione di acido lattico.
