Evolução da maturação em queijos: índices de proteólise

O que é o processo de maturação dos queijos?

As propriedades físico-químicas e atributos sensoriais de um queijo dependem da sua composição, a qual está estreitamente relacionada a fatores como matéria-prima, ingredientes empregados, tecnologia de fabricação e condições de maturação (temperatura, umidade relativa do ar e tempo).

Durante a fabricação, maturação e vida de prateleira dos queijos, proteínas, lipídios e carboidratos (principalmente a lactose) são transformados por enzimas específicas, tais como proteases, lipases e carboidrases, respectivamente.

Estas enzimas são oriundas da microbiota natural do leite, das bactérias do fermento (culturas starters) ou do coagulante utilizado na fabricação (POMBO; LIMA, 1989). No caso particular dos queijos maturados, entende-se que é o produto que sofreu as transformações químicas, bioquímicas, físicas e microbiológicas características conforme cada variedade de queijo (McSWEENEY; SOUSA, 2000).

A maturação é a última etapa do processo de fabricação de queijos como Cheddar, Gouda, Edam, Emmental e Parmesão, por exemplo. Compreende o metabolismo residual da lactose e do citrato (glicólise), degradação da gordura (lipólise) e da matriz proteica em peptídeos e aminoácidos (proteólise), onde se formam vários produtos como peptídeos, cetonas, aminoácidos livres, ácidos orgânicos (como os ácidos lático e fórmico) e ácidos graxos livres, que irão conferir o sabor, aroma, consistência e textura peculiares de cada queijo (GRAPPIN et al., 1985; FOX et al., 2012).

O grau de ocorrência dessas reações químicas nos queijos depende de fatores tais como umidade, pH e teor de sal. Além disso, o desenvolvimento dos atributos sensoriais característicos dos diversos queijos também é determinado pela escolha das condições ambientais ideais: temperatura, umidade relativa do ar e tempo de exposição dos queijos na câmara de maturação (BANKS, 1992).

Acompanhar a evolução do grau de maturação é um dos pontos-chave na elaboração dos vários queijos maturados, o que torna possível oferecer ao consumidor diferentes produtos com os respectivos atributos sensoriais desejáveis.

Venema et al. (1996) definiram grau de maturação como sendo a extensão da hidrólise proteica em um queijo produzido e estocado sob condições definidas. Os mesmos pesquisadores concluíram que a avaliação sensorial, mesmo quando realizada por julgadores treinados, oferece resultados menos confiáveis do que as análises químicas.

Por isso, é importante determinar os índices de maturação, conhecidos na prática como índices de extensão e de profundidade, que representam percentualmente diferentes frações nitrogenadas em relação ao total de nitrogênio nos queijos.

Logo, este artigo tem o objetivo de definir os índices de extensão e profundidade de proteólise em queijos, assim como abordar sobre a importância do monitoramento da maturação ao nível de metabolismo das proteínas.

O que é a proteólise?

Dos três principais eventos bioquímicos que ocorrem durante a maturação dos queijos, a proteólise é o mais complexo e relevante. A proteólise consiste na hidrólise das ligações peptídicas das proteínas e peptídeos pela ação de enzimas específicas, chamadas proteases e peptidases, respectivamente.

É a principal reação responsável pela transformação de uma consistência “borrachenta” na coalhada fresca em um produto de massa flexível com textura, consistência, aroma e sabor característicos para cada tipo de queijo maturado.

A proteólise se dá principalmente em função do resíduo de coagulante na maioria dos queijos, porém, a hidrólise das caseínas pode ocorrer também pela ação de proteases microbianas residuais (provenientes do fermento) e das proteases nativas do leite, como a plasmina (FOX; McSWEENEY, 1998).

As reações proteolíticas são responsáveis pela hidrólise das caseínas em peptídeos de grande e média massas molares. Esses peptídeos causam alterações na textura dos queijos no primeiro estágio da maturação.

Além disso, os peptídeos maiores contribuem para o desenvolvimento de sabor. Já em relação aos peptídeos menores e aminoácidos livres, esses são formados como resultado das reações de proteólise avançadas.

Logo, níveis mais altos de proteólise primária resultam em um queijo mais macio. Consequentemente, os produtos formados a partir da proteólise primária contribuem para a proteólise secundária, proporcionando a formação de novos componentes precursores de sabor (ARDÖ et al., 2017).

Em queijos fabricados sem a adição de fermento lático, a proteólise secundária ocorre principalmente em função da presença de microrganismos contaminantes ou resistentes à pasteurização (CUNHA et al., 2002).

Índices de maturação ou de proteólise em queijos

Em 1894, Bondzynnski sugeriu os substantivos “extensão” e “profundidade” para designar as mudanças na proteólise dos queijos durante a maturação.

Para avaliar a evolução da maturação dos queijos, o grau de proteólise é o principal parâmetro utilizado. Para isso, é realizada a determinação analítica dos índices de extensão e de profundidade de maturação, os quais avaliam o grau de hidrólise das proteínas no queijo, principalmente das caseínas.

Para determinação da extensão e profundidade de proteólise em queijos, no laboratório de físico-química do leite e derivados, destacam-se os métodos de Kjeldahl e de Formol, sendo o último mais acessível, rápido, de relativa facilidade na execução e custo menor. As metodologias analíticas para execução dos dois métodos encontram-se descritas detalhadamente em Costa Júnior (2020).

Na Figura 1 são apresentados os conceitos de extensão e profundidade de proteólise em queijos, relacionando-os com a proteólise das caseínas:

Figura 1. Extensão e profundidade de maturação e a relação com a proteólise das caseínas.

Fonte: adaptado de Pombo; Lima (1989).

Índice de extensão da maturação (IEM)

O IEM está essencialmente relacionado com as proteases naturais do leite e do agente coagulante, as quais degradam a α-s1 e β-caseínas, liberando peptídeos de alta massa molar (NARIMATSU et al., 2003).

O IEM avalia o grau de hidrólise das caseínas, caracterizado pelo teor de nitrogênio solúvel em pH 4,6 (NS_{pH 4,6}) na fase contínua do queijo acumulado durante a maturação e expresso em relação ao teor de nitrogênio total (NT), como mostra a equação 1 (Eq. 1) (WOLFSCHOON-POMBO, LIMA, 1989):

O IEM reflete, portanto, a composição final e as características sensoriais do queijo. Por meio desta análise é possível uma maior compreensão acerca do aproveitamento dos elementos do leite na coalhada, da atividade do coagulante, assim como das demais enzimas proteolíticas presentes no queijo (SILVA, 1998).

Além disso, a partir da determinação do IEM pode-se compreender o comportamento da proteólise em queijos sem maturação, como o Minas Frescal, por exemplo, ou em outros que sofrem estabilização como a Muçarela, uma vez que ao se propor mudanças de tecnologia de fabricação, pode-se empregar os resultados analíticos de IEM obtidos para avaliação do produto final e da sua vida de prateleira.

A Figura 2 apresenta a variação do IEM de queijo Minas Artesanal da Canastra em função do tempo, maturado durante 45 dias em condições não controladas (temperatura e umidade relativa do ar ambientes) (PAIVA, 2012).

Figura 2. Variação do IEM de queijo Minas artesanal da Canastra em função do tempo, maturado durante 45 dias em condições não controladas (temperatura e umidade relativa do ar ambientes) (PAIVA, 2012).

Índice de profundidade da maturação (IPM)

O IPM está relacionado principalmente com a atividade das endoenzimas e exoenzimas (descarboxilases e desaminases) da cultura lática (fermento) empregada na fabricação do queijo e de possíveis contaminantes que degradam os peptídeos de alta massa molar a peptídeos de baixa massa molar (NARIMATSU et al., 2003).

É quantificado pelo teor de nitrogênio solúvel em ácido tricloroacético (TCA) 12% (m/v) (NS_{TCA 12%}), determinando-se diretamente os aminoácidos produzidos e expressando-os em relação ao teor de nitrogênio total (NT), conforme a equação 2 (Eq. 2):

Sendo assim, o teor de nitrogênio solúvel em TCA 12% (m/v) inclui as substâncias de baixa massa molar acumuladas ao longo da maturação do queijo devido principalmente à ação proteolítica das enzimas microbianas sobre os peptídeos oriundos da degradação das caseínas (SILVA, 1998).

A Figura 3 apresenta a variação do IPM de queijo Minas artesanal da Canastra em função do tempo, maturado durante 45 dias em condições não controladas (temperatura e umidade relativa do ar ambientes) (PAIVA, 2012).

Figura 3. Variação do IPM de queijo Minas artesanal da Canastra em função do tempo, maturado durante 45 dias em condições não controladas (temperatura e umidade relativa do ar ambientes) (PAIVA, 2012).

Na avaliação destes dados (Figuras 2 e 3), percebe-se que mesmo se tratando de um mesmo queijo, quando se avalia tanto IEM quanto IPM, o segundo índice sempre será menor no mesmo tempo de maturação, pois todo NS_TCA12%está quantificado no NS_pH4,6 já que este último engloba além dos peptídeos de baixa massa molar e aminoácidos, aqueles peptídeos de massas molares médias e maiores.

Além disso, há uma maior ação das proteases presente no leite e produção de compostos de maiores massas molares nas primeiras semanas de maturação em comparação com a ação das peptidases com produção de hidrolisados de menor massa molar.

Conclusão

As análises de extensão e profundidade de proteólise são importantes no monitoramento do processo de maturação de queijos.

Este controle de qualidade ao longo da maturação é imprescindível para a obtenção dos atributos sensoriais específicos nos diversos tipos de queijos maturados, individualizando-os e agregando valor de acordo com os diferentes gostos e expectativas dos consumidores.

Leia também:

Referências

ARDÖ, Y.; MCSWEENEY, P. L. H.; MAGBOUL, A. A. A.; UPADHYAY, V. K.; FOX, P. F. Chapter 18 - Biochemistry of Cheese Ripening: Proteolysis. 2017, Pages 445-482 in Cheese (Fourth Edition). P. L. H. MCSWEENEY, P. F. FOX, P. D. Cotter, and D. W. Everett, ed. Academic Press, San Diego.

BANKS, J. M. Cheese: In The Technology of Dairy Products. Edited by Early R. Glasgow and London: Blackie; New York: VCH Publishers; 1992:39-65.

COSTA JÚNIOR, L. C. G. Métodos físico-químicos para controle de qualidade em leite e produtos lácteos (e-book - livro eletrônico). 1ª. ed. - Juiz de Fora, MG : Ed. do Autor, 2020. PDF. 681 p.

CUNHA, C. R.; SPADOTI, L. M.; ZACARCHENCO, P. B.; VIOTTO, W. H. Effect of retentate concentration factor in the composition and protelysis of low fat 'minas frescal' cheese made by ultrafiltration. Food Science and Technology, v. 22 (1), 2002.

FOX, P. F.; McSWEENEY, P. L. H. Chemistry and biochemistry of cheese and fermented milks. In: Dairy chemistry and biochemistry. London: Blackie Academic & Professional, 1998. cap. 10, p. 403-418.

GRAPPIN, R.; RANK, T. C.; FOLSON, N. F. Primary proteolysis of cheese proteins during ripening. A review. J. Dairy Sci. v. 68, p. 531-540, 1985.

NARIMATSU, A.; DORNELLAS, J. R. F.; SPADOTI, L. M.; PIZAIA, P. D.; ROIG, S. M. Avaliação da proteólise e do derretimento do queijo prato obtido por ultrafiltração. Revista Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v. 23(supl), p. 177–182, dez. 2003.

PAIVA, P. H. C. Tratamento da casca de queijo Canastra com resina e seus efeitos durante a maturação e na qualidade como forma de melhorar o aspecto e de agregar valor ao produto. 91p. Dissertação (Mestrado) – Programa de Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia do Leite e Derivados da Universidade Federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora – MG, 2012.

SILVA, A. T. Maturação do queijo tipo Prato: Influência da Adição de enzimas proteolíticas no processo. Campinas, 1998. 119p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade de Campinas, Campinas, 1998.

VENEMA, G.; MIERAU, I.; KUNJI, E. R. S.; POOLMAN, B.; KOK, J. Peptidases and growth of Lactococcus lactis in milk. Dairy Science and Technology, v. 76, n. 1-2, p. 25-32, 1996.

WOLFSCHOON-POMBO, A. F.; LIMA, A. Extensão e profundidade de proteólise em Queijo Minas Frescal. Rev. Inst. Latic. Cândido Tostes, Juiz de Fora, v. 44, p. 50-54, 1989.