A importância dos estabilizantes em bebidas lácteas fermentadas

A restrição de 1% de amido imposta pela Portaria SDA/MAPA 1.174/2024 representa um desafio tecnológico significativo, uma vez que o teor praticado pela indústria atualmente está entre 1,8% e 3% (g/100g). O amido é amplamente utilizado como estabilizante devido à sua capacidade de aumentar a viscosidade, reduzir a sinérese e conferir textura cremosa. Com essa limitação, fabricantes precisarão reformular os produtos desta categoria que possuam mais de 1% (g/100g) de amido. Além de otimizar a ação dos exopolissacarídeos (EPS), por meio de novas culturas, reformulações e/ou adequações de processo, os produtores também deverão fazer uso de tecnologias combinadas, como: gelatina, gomas, pectina ou, em casos mais extremos, aumentar o teor de proteína para manter as mesmas características reológicas e sensoriais do produto. Essas adaptações serão fundamentais para garantir a estabilidade e a aceitação, equilibrando custo, funcionalidade e conformidade regulatória.

Adequação do sorbato em preparados de frutas

A adequação do teor de sorbato em preparados de frutas é um ponto crítico para a indústria de lácteos, especialmente na produção de iogurtes e bebidas lácteas fermentadas. O sorbato de potássio atua como conservante, retardando o crescimento de mofos e leveduras, contribuindo para a estabilidade microbiológica dos produtos. Com a IN 211, o limite de sorbato nos preparados de frutas utilizados em iogurtes e bebidas lácteas foi reduzido para 1500 ppm, enquanto o limite permitido no produto final continua sendo de 300 ppm, proveniente exclusivamente do preparado de frutas.

A nova RTIQ de bebidas lácteas também começa a utilizar o princípio de transferência, não sendo mais permitida a adição direta de sorbato de potássio no produto. No entanto, para se atingir 300 ppm no produto final, seria necessário utilizar aproximadamente 20% de preparado de frutas na formulação, um percentual inviável para a maioria das indústrias devido às limitações operacionais e à complexidade do processo produtivo. Atualmente, a inclusão típica de 2% a 5% de preparado de frutas resulta em concentrações de sorbato entre 30 e 75 ppm, enquanto o USDA (2002) recomenda um mínimo de 100 ppm para garantir efeito conservante adequado.

A redução do teor de sorbato nos preparados impõe desafios à conservação microbiológica dos produtos, exigindo alternativas como o aumento da inclusão de preparado de frutas, adoção de tecnologias de processamento mais eficazes, uso de embalagens com barreiras aprimoradas ou conservantes naturais. Entre essas soluções, a bioproteção por meio de culturas fermentativas específicas, como a linha FreshQ® da Novonesis, torna-se uma opção viável, rápida e eficiente para inibir microrganismos indesejados, preservando a qualidade sensorial e a segurança dos produtos lácteos.

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Mais informações sobre bioproteção estão nas edições 137 e 156 do Ha-La Biotec, disponíveis neste site ou com nossas equipes comercial e técnica.

Principais defeitos relacionados à produtividade

No processo de produção dos queijos fatiados dois dos principais desafios são: o excesso de peso nas fatias e a falta de casca nos queijos. Esses fatores afetam diretamente a eficiência da produção, a rentabilidade e a qualidade do produto. A maciez excessiva do queijo, resultante da alteração em sua textura, é um dos principais fatores que dificultam o fatiamento preciso, aumentando a probabilidade de variações no peso das fatias e, consequentemente, o risco de sobrepeso. Esse problema impacta diretamente os processos produtivos, gerando desperdícios, retrabalho e aumento de custos, além de expor a empresa a riscos legais e comerciais, conforme os limites estabelecidos pela Portaria 248/2008 do INMETRO. O descumprimento dessas normas pode acarretar autuações, multas e danos à reputação da marca, enquanto o fornecimento de fatias acima do peso declarado reduz a margem de lucro e compromete a competitividade.

O processo de proteólise, especialmente a primária, desempenha um papel crucial nesse contexto. Durante a estabilização/maturação do queijo, ocorre a hidrólise das caseínas, particularmente das αs1 e β-caseínas, resultando na formação de peptídeos de alto peso molecular. A αs1-caseína é a fração mais suscetível à clivagem inicial e possui papel determinante na definição da textura do queijo, sendo frequentemente associada à firmeza da matriz proteica. Sua hidrólise precoce pode contribuir para uma textura mais macia mesmo em queijos mais jovens, facilitando o fatiamento antecipado. No entanto, essa aceleração do amaciamento tem um custo: processos mais rápidos de degradação podem comprometer a estabilidade da textura a longo prazo, encurtando a vida de prateleira e aumentando o risco de defeitos estruturais no produto final. Esse processo é influenciado pelas proteases naturais do leite e pela enzima coagulante utilizada. A escolha do coagulante é determinante na extensão da proteólise primária. Coagulantes com baixo índice C/P (relação entre a capacidade coagulante e a atividade proteolítica) possuem elevada atividade proteolítica, promovendo uma degradação mais intensa das proteínas durante a estabilização/maturação. Como resultado, o queijo adquire uma textura excessivamente macia e perde sua geometria original. Para minimizar a proteólise excessiva e manter a firmeza adequada do queijo, recomenda-se a utilização de coagulantes com elevado índice C/P, facilitando o fatiamento preciso e reduzindo o risco de variações no peso das fatias.

O gráfico abaixo evidencia que a amostra elaborada com o coagulante CHY-MAX® Supreme (índice C/P = 80) apresentou uma menor variabilidade no peso das fatias em comparação à amostra produzida com quimosina de primeira geração (índice C/P = 20). Essa conclusão é reforçada pela análise do coeficiente de variação (C.V.), uma métrica estatística que avalia o grau de dispersão dos dados em relação à média. Quanto menor o coeficiente de variação, maior é a uniformidade entre as amostras analisadas.

Os resultados demonstram que CHY-MAX® Supreme alcançou um coeficiente de variação de apenas 0,67, enquanto a quimosina de primeira geração apresentou um valor significativamente mais elevado, de 1,11. Em termos práticos, isso significa que o uso do CHY-MAX® Supreme proporciona fatias de queijo com pesos mais homogêneos, com uma variação aproximadamente 40% menor em comparação ao coagulante tradicional. Esses resultados evidenciam que CHY-MAX® Supreme é a escolha ideal para produtores que buscam padronização no peso das fatias, contribuindo diretamente para a consistência do produto final e para a redução de desperdícios, resultando em ganhos de eficiência e qualidade na produção.

A ausência de casca nos queijos aumenta a aderência da superfície úmida às lâminas de corte, elevando o atrito e dificultando o deslizamento durante o fatiamento. Esse efeito prejudica a obtenção de fatias uniformes e gera perda de fragmentos, chamados de “finos”, especialmente em cortes mais estreitos, devido à maior deformação e quebra das bordas, exigindo ajustes na velocidade de corte. Por isso, a formação da casca é essencial para garantir a estrutura do queijo destinado ao fatiamento. A lixiviação é um fenômeno físico-químico caracterizado pela remoção de substâncias solúveis de um sólido em contato com um líquido, sendo uma das principais causas da ausência de casca em queijos. Isso ocorre quando o cálcio da superfície migra para a salmoura devido ao desequilíbrio osmótico, enfraquecendo a matriz proteica e dificultando a formação da casca. Esse processo é mais intenso em salmouras novas, desprovidas de cálcio dissolvido, o que potencializa a perda de cálcio do queijo para a solução. A lixiviação excessiva de cálcio pode predispor o queijo à peptização, fenômeno em que as caseínas da superfície se tornam mais solúveis devido à perda de cálcio ligado, aumentando a capacidade de absorção de água e resultando em uma textura amolecida e gelatinosa.

Nos processos contínuos (hidrovias), surge a dúvida: se os primeiros queijos cedem cálcio à salmoura, não deveria haver um equilíbrio que impedisse a lixiviação nos queijos subsequentes? A resposta está no fato de que o cálcio liberado pelos queijos geralmente precipita em forma de sais insolúveis, como fosfato de cálcio (Ca₃(PO₄)₂) ou carbonato de cálcio (CaCO₃). Como esse cálcio não permanece na forma solúvel, ele não contribui para o equilíbrio iônico necessário para preservar a estrutura da superfície dos queijos. Dessa forma, o uso contínuo da salmoura sem a reposição adequada de cálcio mantém o gradiente de concentração, intensificando a lixiviação e prejudicando a formação da casca nos queijos subsequentes. Para evitar esse problema, além de adicionar cloreto de cálcio (CaCl₂) em salmouras novas, é essencial monitorar regularmente o teor de cálcio solúvel em salmouras de uso contínuo. Recomenda-se realizar reposições semanais utilizando uma solução de cloreto de cálcio a 0,10% para manter o equilíbrio necessário.

Vale destacar que o processo de filtração da salmoura, seja por ultrafiltração (UF) ou microfiltração (MF), remove apenas o cálcio insolúvel cedido pelos queijos, sem afetar o cálcio na forma iônica. Dessa forma, esses processos não interferem no equilíbrio iônico da salmoura, contribuindo para a manutenção das condições ideais para a formação da casca, sem comprometer o teor de cálcio necessário para o equilíbrio osmótico durante a salga.

Além da qualidade do queijo, a escolha dos equipamentos de fatiamento exerce um papel significativo na obtenção de cortes consistentes e padronizados. Máquinas bem projetadas, com lâminas afiadas e sistemas de ajuste precisos contribuem para um corte uniforme, minimizando a variação de peso entre as fatias e reduzindo a formação de finos. No entanto, o desempenho desses equipamentos depende, em grande parte, das características do queijo, em especial da textura. A combinação de um queijo com estrutura otimizada, geometria perfeita e equipamentos eficientes maximiza o rendimento, reduz desperdícios e assegura a conformidade com os padrões regulatórios, fortalecendo a competitividade da indústria no mercado.

Produto final com defeitos

Trincas

As trincas em queijos fatiados não apenas comprometem o aspecto visual do produto, mas também dificultam seu manuseio e utilização. Esse defeito está diretamente relacionado ao equilíbrio entre a relação molar do cálcio e o fósforo presentes na matriz proteica do queijo, podendo ser causado tanto por uma deficiência quanto pelo excesso de solubilização do cálcio. O fosfato de cálcio coloidal formado a partir dessa relação é um composto que atua como agente estabilizador das micelas de caseína, sendo essencial para garantir a estabilidade estrutural e a qualidade no processo de fatiamento. A matriz proteica do queijo é formada principalmente por micelas de caseína, cuja integridade estrutural depende da ligação entre as proteínas e o fosfato de cálcio. Quando há um excesso de cálcio na forma insolúvel, ocorre uma reticulação excessiva das micelas, resultando em uma estrutura rígida e quebradiça. Essa rigidez reduz a flexibilidade da rede proteica, tornando as fatias mais suscetíveis a trincas. Esse defeito é mais frequente em “queijos jovens”, que possuem maior teor de cálcio não solubilizado, contribuindo também para o desprendimento de pequenos fragmentos de queijo durante o fatiamento.

Por outro lado, uma acidificação excessiva, caracterizada pela queda acentuada do pH durante as etapas de fabricação, promove a dissolução em excesso do fosfato de cálcio, removendo parte do cálcio estrutural das micelas de caseína. Como resultado, a rede proteica perde coesão tornando-se instável e menos elástica, o que também favorece a formação de trincas. Esse desequilíbrio prejudica a integridade das fatias, aumentando o risco de rupturas durante o fatiamento. Portanto, o controle adequado do equilíbrio fosfato de cálcio é essencial para garantir a estabilidade estrutural do queijo, minimizando a ocorrência de trincas e otimizando o rendimento no fatiamento.

Adesividade

Adesividade em queijos fatiados refere-se à tendência do queijo aderir às superfícies de corte e às próprias fatias, causando transtornos aos consumidores. Esse fenômeno é influenciado pela proteólise, reação determinante para a alteração da textura dos queijos, tornando-os mais pastosos e, consequentemente, aumentando sua adesividade. Podemos identificar quatro agentes proteolíticos principais:

Enzimas do coagulante – A proteólise induzida pela quimosina durante a maturação afeta significativamente a textura do queijo, conforme mencionado anteriormente.

Proteases endógenas do leite – A plasmina é a principal enzima proteolítica endógena do leite e desempenha um papel decisivo na hidrólise da caseína durante a maturação do queijo, influenciando diretamente na adesividade de queijos fatiados. A atividade da plasmina resulta na degradação da caseína, especialmente da β-caseína e da αs2-caseína, levando à formação de peptídeos menores que alteram a estrutura do queijo. Sua concentração aumenta quando o leite tem origem de vacas com mastites, o que indica alta contagem de células somáticas. O plasminogênio é o seu precursor quatro vezes mais abundante, ambos relacionados com a micela da caseína. Esse fato é de grande importância, pois uma vez que o plasminogênio é convertido em plasmina, agirá sobre a proteína do leite, hidrolisando as caseínas.

Proteases e peptidases do cultivo adicionado – As bactérias do fermento lácteo são fundamentais na fabricação de queijos, tanto pela produção rápida de ácido lático, que reduz o pH, quanto pela liberação de enzimas proteolíticas. Essas enzimas degradam as caseínas em peptídeos menores, influenciando a textura e o sabor do queijo. A escolha de culturas bacterianas, como Streptococcus thermophilus (frequentemente utilizado na fabricação de Muçarela e queijo Prato), é essencial para controlar a proteólise e, consequentemente, a textura e adesividade dos queijos, devido à sua baixa atividade proteolítica. É importante destacar que a utilização de microrganismos como Lactobacillus helveticus, contribui significativamente para o desenvolvimento do sabor nos queijos. No entanto, seu uso tornou-se menos comum ou passou a ocorrer em concentrações reduzidas devido à sua elevada capacidade proteolítica. Algumas poucas bactérias produzem polissacarídeos capsulares (CPS) que ajudam a reter água no queijo sem amolecê-lo. Assim, o uso de culturas bacterianas produtoras de CPS melhora a textura, o rendimento e a experiência do consumidor ao manusear e consumir queijos fatiados. Bactérias com essa capacidade são extremamente raras, mas a Novonesis possui essas cepas em alguns de seus cultivos, especificamente indicados para a fabricação de Muçarela e queijo Prato, com principal finalidade de unir rendimento e fatiabilidade.

Enzimas liberadas por NSLAB – As NSLAB são conhecidas por sua capacidade de crescer durante a maturação do queijo e produzir enzimas proteolíticas. Essas enzimas contribuem para a degradação das proteínas do queijo, aumentando a liberação de peptídeos e aminoácidos livres, o que pode afetar a textura e a adesividade das fatias.

Além dos agentes proteolíticos, alguns fatores catalisadores influenciam a proteólise, como: a composição do queijo (UMD e sal na umidade) e a temperatura de estocagem/estabilização, que afeta a atividade enzimática e, portanto, a taxa de proteólise.

O gráfico abaixo demonstra que a proteólise secundária do queijo Prato produzido com o cultivo DVS® BALANCE™ Max foi aproximadamente 25% menor em relação ao cultivo de linha, utilizando leite do mesmo silo. Estes resultados indicam que o DVS® BALANCE™ Max promove maior estabilidade estrutural, otimizando a eficiência no processo de fatiamento.

Cristais de Lactato de Cálcio (CLC)

Os cristais de lactato de cálcio são um fenômeno que pode ocorrer em queijos, especialmente nos fatiados e acondicionados em bandejas de atmosfera modificada (ATM). Esses cristais se formam a partir do lactato, um subproduto da fermentação da lactose pelas bactérias lácticas. A formação de CLC pode ser influenciada por vários fatores, incluindo o pH do queijo, a concentração de cálcio e a atividade das bactérias lácticas. As bactérias desempenham o principal papel nesse processo. O lactato formado pode apresentar-se nas formas isoméricas L ou D, dependendo de sua conformação química espacial que, por sua vez, é determinada pelo metabolismo do microrganismo. O D-lactato de cálcio é menos solúvel que o L-lactato de cálcio. Durante a maturação dos queijos, ocorre uma elevação do D-lactato. NSLAB, como Lactobacilli, Pediococci e Leuconostoc, são capazes de formar mais D-lactato e de converter o L-lactato em D-lactato, devido à presença de racemases. Populações elevadas de NSLAB, com índices superiores a 10⁴/g, são suficientes para induzir um aumento significativo no D-lactato, contribuindo para a formação de CLC. A presença de CLC em queijos é frequentemente negligenciada pela indústria, principalmente porque as reclamações dos consumidores geralmente descrevem esses cristais como mofo branco.

Dessoramento

O dessoramento é um fenômeno comum em queijos acondicionados em bandejas de ATM. Podemos identificar dois momentos distintos de dessoramento em queijos embalados na bandeja, um relacionado à umidade superficial, semelhante à condensação, e outro à exsudação do soro, correlacionado com a solvatação da caseína. A umidade superficial ou “suor” é resultado da saída da umidade intersticial, água presente nos espaços entre as micelas de caseína. Quando há uma diferença de temperatura entre o interior e o exterior da embalagem, essa umidade pode migrar para a superfície do queijo, onde se condensa e forma gotículas. Esse processo é mais comum em queijos fatiados antes do período de estabilização e pode ser exacerbado por flutuações de temperatura em gôndolas de supermercado.

Quando um queijo Muçarela envelhece em bandeja de ATM e começa a dessorar, esse processo pode ser associado à solvatação da caseína e à diminuição do pH causada por bactérias acidificantes. Solvatação refere-se à capacidade de micelas de caseína interagir com moléculas de água, formando uma camada de hidratação essencial para a estabilidade da matriz proteica. Algumas cepas de NSLAB, com elevada capacidade de produção de ácido lático e redução de pH, podem ser responsáveis pela perda na solvatação. Isso pode levar a uma maior liberação de umidade, especialmente durante a maturação, quando a estrutura da caseína é menos eficiente em reter água.

Outro mecanismo capaz de alterar a solvatação das caseínas é a alta proporção de CO₂ na bandeja. Esse gás possui efeito bacteriostático, inibindo o crescimento de bactérias deteriorantes aeróbicas e prolongando a vida útil do queijo, o que explica o interesse das indústrias em aumentar sua concentração. No entanto, essa prática pode trazer prejuízos, pois, ao se dissolver na umidade do queijo, o CO₂ forma ácido carbônico (H₃CO₂), que reduz o pH do produto. Esse processo está relacionado ao conceito de pKa (força de um ácido), que representa o valor de pH no qual o ácido está 50% dissociado em seus íons. Quando o pH do queijo se aproxima do pKa do ácido carbônico, há maior liberação de íons H⁺, intensificando a acidificação da matriz proteica. Como consequência, a solvatação das micelas de caseína é afetada, resultando em dessoramento.

Estufamento da bandeja

Sabe-se que a relação mais comum para estufamento de queijos Muçarela e Prato em bandejas de ATM é a presença de bactérias do grupo NSLAB, especialmente as bactérias heterofermentadoras de citrato. Uma outra possível causa de estufamento na bandeja é a descarboxilação de aminoácidos. Durante o processo de maturação e/ou estabilização do queijo, a caseína é degradada em peptídeos e aminoácidos pelas enzimas proteolíticas das bactérias e coagulantes. Aminoácidos livres são substratos para uma série de reações catabólicas que geram muitos compostos de sabor importantes. Alguns aminoácidos, como o glutamato, podem sofrer descarboxilação para produzir ácido γ-aminobutírico e uma quantidade bastante alta de CO₂ pela ação da enzima glutamato descarboxilase, que pode ser ativada em condições ácidas e anaeróbicas – como no queijo – promovendo o “inchaço” da bandeja.

Algumas bactérias, como Streptococcus thermophilus e Lactococcus subsp., possuem um sistema enzimático de glutamato descarboxilase que pode ser ativado em condições específicas, como pH baixo e ambientes anaeróbicos, comum na tecnologia de atmosfera modificada (ATM), que cria um ambiente anaeróbico dentro da embalagem ao remover quase todo o oxigênio e substituí-lo por outros gases, como nitrogênio e dióxido de carbono. É crucial garantir que cultivos utilizados na elaboração de queijos não contenham esse sistema descarboxilase. As cepas de cultivos da Novonesis são isentas desse complexo, assegurando a qualidade e segurança dos produtos.

¹ Kantar, 2023

Acidificação

A produção controlada de ácido láctico a partir da lactose por bactérias do ácido láctico é uma etapa vital durante a fabricação de praticamente todas as variedades de queijos. A acidificação é a etapa mais importante na qualidade e padronização do queijo e tem papel crucial em vários processos, como: controle e prevenção do crescimento de microrganismos deteriorantes e patogênicos; impacto na velocidade de desmineralização da coalhada; promoção da sinérese, contribuindo na composição do queijo, especialmente no teor de umidade; impacto na proteólise – quanto mais elevado o pH no queijo mais rápida é a sua maturação; e maior retenção da enzima coagulante quanto menor for o pH, acelerando a proteólise, em especial para coagulantes com baixo índice C/P. Para solucionar um defeito decorrente da acidificação, é essencial identificar sua origem. Normalmente, pode estar relacionada à qualidade do leite, presença de resíduos antibióticos, altas contagens de NSLAB, ataque de bacteriófagos, falhas durante o processo de fabricação, limpeza sanitária (resíduos de detergentes e/ou sanitizantes), temperatura e intervalo de CIP (presença de biofilmes).

Diagnóstico de falhas no processo de acidificação

A acidificação do queijo pode ser dividida em quatro etapas. Os principais aspectos a serem examinados na identificação de falhas durante esse processo são: a presença de inibidores no leite, fermento fora das condições de armazenamento recomendadas e seu fracionamento inadequado, que ocorrem na etapa 1 (ver gráfico acima).

Durante a etapa dois, período entre a faixa de pH 6,3 e 6,1, pode ocorrer um atraso principalmente quando utilizado o microrganismo Streptococcus thermophilus, o que pode indicar alta concentração de ureia ou nível significativo de oxigênio dissolvido no leite. Na etapa três, entre a faixa de pH de 6,1 a 5,5, a razão mais provável para atraso é ataque de bacteriófagos e/ou falhas no processo de fabricação do queijo.

Ao final da cinética de acidificação, na quarta etapa, um problema muito comum é a pós acidificação e as razões mais prováveis são o desequilíbrio entre as cepas, elevadas contagens de NSLAB, longos intervalos de limpeza CIP do pasteurizador ou excesso de soro dentro dos grãos.

Estufamento por formação de gás

O desenvolvimento de gás durante a maturação é evidente pela presença de olhaduras, rachaduras ou gás dentro da embalagem. O gás produzido no queijo pode ocorrer nos primeiros dias de maturação (estufamento precoce) ou nos últimos estágios de maturação (estufamento tardio).