Queijo Suíço: o problema de olhaduras irregulares e mal distribuídas - uma revisão Queijo Suíço: o problema de olhaduras irregulares e mal distribuídas - uma revisão

19-08-2020 16:29:53 - Por: Múcio M. Furtado, Ph.D. DuPont Nutrition & Biosciences

A má formação dos olhos e sua distribuição irregular no queijo são os defeitos mais graves e recorrentes.

Queijo Suíço: o problema de olhaduras irregulares e mal distribuídas - uma revisão
Os queijos apresentados na Figura 01 foram feitos na mesma fábrica, pelo mesmo processo e usando-se os mesmos fermentos e demais ingredientes. O comportamento da curva de acidificação foi similar e ambos apresentaram pH igual a 5,32 cerca de 24 horas após a elaboração. Na avaliação sensorial, os queijos apresentaram sabor típico, agradável, sem conotação de “off flavors”. No entanto, são queijos completamente diferentes em relação à textura, já que o queijo à direita apresenta excesso de olhaduras, sendo boa parte delas deformadas ou irregulares, e mal distribuídas no queijo. Obviamente, tal queijo não se qualifica para venda na mesma categoria que seu par à esquerda, em que pese apresentar boas características de aroma e sabor.

Tal fenômeno remete ao problema do excesso de micronúcleos na massa dos queijos de estilo Suíço, notadamente aqueles mencionados como Gruyère ou Emmental no Brasil, ou ainda como Colônia (Uruguai), Gruyerito (Argentina), Masdaam (Holanda), Samsoe (Dinamarca), Swiss Cheese (USA), Grevé (Suécia) ou Jarslberg (Noruega).  No Brasil podem ainda ser mencionados outros queijos afetados por este problema, como os semiduros Estepe, Gouda e Bola. Todos esses queijos deveriam apresentar uma considerável formação de olhaduras médias ou grandes, lisas, arredondadas ou ovaladas, com brilho, e com boa distribuição na massa.


A experiência mostra que a fermentação propiônica em si não é o problema mais comum dos queijos com olhaduras. A má formação dos olhos e sua distribuição irregular no queijo são os defeitos mais graves e recorrentes.

Neste artigo são apresentados os avanços mais recentes de estudos feitos na Suíça sobre a produção de olhaduras em queijos Emmental e outros (“tipo Suíço”), concentrando-se na compreensão da fermentação propiônica, na difusão do gás carbônico na massa e no grave problema de má distribuição dos olhos, e sua relação com a formação de micronúcleos.

O QUEIJO EMMENTALER, SUAS VARIEDADES E SIMILARES (Figura 03)

O uso do termo genérico “Queijo Suíço” pode levar a diversas interpretações, algumas errôneas, sobre a eventual semelhança com o verdadeiro queijo de origem suíça, o Emmentaler PDO. Por esse nome entende-se o tradicional queijo elaborado somente com leite cru, no cantão de Berna na Suíça, e que goza de proteção internacional para sua denominação (a sigla PDO quer dizer “Protected Designation of Origin”). O Emmentaler PDO é fabricado no vale do Emmen, desde o século XII. Há uma série de exigências rigorosas para a elaboração deste queijo como, por exemplo, não se usar aditivos (apenas sal e coalho animal), ser feito com leite de matrizes não alimentadas com silagem, ordenhado a menos de 24h e com contagem eventual de Clostridia menor que 25 Unidades Formadoras de Colônias (UFC)/litro. Este queijo é curado por 4 a 12 meses.
Com nome similar, há ainda o Allgäuer Emmental na Alemanha e o Emmental francês PGI (“Protected Geographical Indication”) fabricado na região da Savoia, além do Emmental Est-Central PGI,  elaborado com leite cru na região centro-oriental francesa.

Existe também uma denominação genérica Emmental, que foi regulamentada pelo Codex da FAO CXS 269-1967, para diferenciar e proteger o queijo original PDO. Este regulamento do Codex estipula que a denominação genérica Emmental pode ser usada em qualquer país, permitindo-se o uso de leite de vaca ou búfala, pasteurizado ou não.

Na Suíça existe ainda outro queijo PDO, o Gruyère, que não tem nenhuma fermentação propiônica, e, portanto, não apresenta olhaduras.

O nome Gruyère PGI é também usado para designar o queijo elaborado com leite cru na França, que tem fermentação propiônica e olhaduras, além da casca amarronzada tratada com Brevibacterium linens. É fabricado na região de Franche Comté (Haute Savoie), fronteiriça com a Suíça.

Sob o nome de Comté PDO é elaborado na França, exclusivamente com leite cru, um queijo que pode ou não apresentar fermentação propiônica espontânea. O Comté PDO pode apresentar olhaduras e algumas trincas, ou ter a massa fechada, em função do processo de fabricação, sem relação direta com a presença ou ausência de bactérias propiônicas no leite cru. Sua casca, rugosa e amarronzada, é também tratada com Brevibacterium linens.

Há ainda outros queijos “tipo Suíço” conhecidos mundialmente como o holandês Maasdam, o norueguês Jarlsberg, o dinamarquês Samsöe e o sueco Grevê.

O Emmentaler PDO é um dos maiores queijos do mundo. Uma forma costuma ter de 0,8 a 1,0 m de diâmetro, podendo pesar entre 75 e 120 kg, com peso médio de 90 kg. Somente coalho natural, de origem animal, é permitido no processo.

Um Emmentaler PDO suíço de cerca de 90 kg salga em salmoura por apenas 2 dias e seu teor de sal é muito baixo, cerca de 0,5-0,6%, o que favorece não somente a atuação do Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii mas estimula a percepção do sabor ligeiramente adocicado, típico de queijos com fermentação propiônica (Figura 02).
O teor de gordura no extrato seco varia de 45 a 55% e o teor médio de umidade é de 38% depois de maturado por vários meses. O número de olhaduras (de 2 a 4 cm de diâmetro) em uma forma de Emmentaler PDO de 90 kg pode chegar a 2.000 e sua distribuição não é exatamente homogênea, já que na região mais periférica (cerca de 2 a 3 cm abaixo da casca) quase não se formam olhos. Não seria pela inexistência de micronúcleos, senão que pela maior facilidade de escapar gases, considerando a proximidade com a casca. Em uma fôrma com essas dimensões (90 kg) são produzidos cerca de 120 litros de gás, dos quais apenas 20 se mostram na forma de olhaduras, enquanto que 60 se encontram ainda solubilizados na fase aquosa e 40 litros se difundem e se perdem pela casca do queijo.

OS ESTUDOS PIONEIROS

Os primeiros grandes estudos sobre a fermentação propiônica e a difusão de gases em queijos, sobretudo no Emmental, ocorreram há mais de 100 anos (Figura 05) e muitos de seus resultados são válidos até os dias de hoje, tendo aberto caminhos para trabalhos mais aprofundados.
Em 1897 os pesquisadores Eduard Von Freudenreich, da Suíça, e Sigurd Orla-Jensen, da Dinamarca (Figura 04), publicaram um estudo sobre a fermentação propiônica e a difusão dos gases no queijo Emmental, que lançou luz sobre fenômenos até então desconhecidos relativos à formação de olhaduras naquele queijo. Freudenreich e Orla-Jensen trabalharam juntos durante muitos anos na então Estação Experimental de Liebefeld (Freudenreich era o diretor na época), perto de Berna, na Suíça, onde desenvolveram trabalhos pioneiros sobre a produção de olhaduras no queijo Emmental. Os estudos originais de Eduard Von Freudenreich foram um marco importante para a compreensão da fermentação propiônica, tendo recebido consagração e reconhecimento internacional definitivos quando o microrganismo mais usado na fabricação dos queijos Emmental e similares, o Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii teve o gênero nomeado em sua homenagem.
Até 1901 Orla-Jensen trabalhou com Freudenreich em Liebefeld e quando este se aposentou ele assumiu a direção da instituição até o ano de 1906, quando retornou a Dinamarca para assumir a cátedra de Fisiologia das Fermentações na Technical University of Denmark. Até sua morte em 1949, Orla-Jensen dedicou-se ao estudo da bacteriologia lática e com seus estudos revolucionou a microbiologia, especialmente com suas descobertas pioneiras na área de enzimologia (endoenzimas), taxonomia dos microrganismos, suas características fisiológicas e identificação através de melhorias no método de coloração de Gram. A Estação Experimental de Liebefeld continua sendo uma referência mundial em trabalhos científicos na área de queijos e está hoje sob a égide do Agroscope, um instituto que reuniu todas as estações experimentais agrícolas e de laticínios da Suíça, com unidades de pesquisas concentradas em Liebefeld e em Grangeneuve-Posieux.

Posteriormente, em 1912 um cientista norte-americano, William Mansfield Clark, que trabalhava no Departamento de Agricultura dos Estados Unidos publicou o artigo “Um estudo dos gases do queijo Emmental” na edição 51 do Animal Industry Bulletin, cujos reflexos na tecnologia de queijos com olhaduras são sentidos  até os dias de hoje (Figura 06).
Seus estudos de difusão do CO2 na matriz caseínica do queijo Emmental foram baseados nas Leis de Fick, derivadas em 1855 pelo físico alemão Adolf Eugen Fick. A Primeira Lei de Fick afirma que o fluxo difusional é proporcional à concentração do gradiente. A Segunda Lei de Fick se aplica bastante ao transporte de massa no interior de corpos úmidos e porosos (por exemplo, queijos), pois afirma que o mecanismo mais lógico da migração de elementos é através da difusão líquida em função justamente da porosidade e capilaridade do meio circundante.

Com base nesta Segunda Lei de Fick, Clark sugeriu então que a formação de olhaduras em queijos como o Emmental e seus similares obedece a uma série de eventos físico-químicos complexos. Sua teoria (Figura 06) assume que os gases são formados através do metabolismo do ácido lático (lactato) pelas bactérias propiônicas em diferentes partes do queijo. Mas a olhadura não se forma necessariamente no ponto em que houve a fermentação. O CO2 produzido se difunde através da matriz caseínica, em busca de um ponto mais débil para se expandir, tão logo ocorra uma supersaturação na parte aquosa. O acúmulo de dióxido de carbono no micronúcleo gera pressão que aumenta gradativamente, mas o surgimento da olhadura está condicionado à uma série de outros eventos e condições. Por exemplo, a pressão interna no queijo deve ser pelo menos 20% superior àquela externa, e este parâmetro é afetado pela temperatura do ambiente, teor de umidade, elasticidade da massa (proteólise e grau de mineralização) e, obviamente, pela espessura e grau de resistência da casca do queijo.

FATORES DA DISTRIBUIÇÃO DOS GASES NOS QUEIJOS

De acordo com a teoria de Clark, corroborada por vários estudos posteriores, as bolhas de ar microscópicas aprisionadas na matriz do queijo servem de micronúcleos, nos quais o CO2 se dissocia da solução aquosa e se acumula como um gás, até atingir a supersaturação que permite o início da formação de uma olhadura. Há um entendimento geral de que para a olhadura se formar, é mesmo necessária a presença deste ponto mais débil na estrutura da massa e é também consenso de que este ponto só se forma quando quantidades mínimas de ar são retidas na estrutura do queijo.

Enquanto há certezas sobre a necessidade dos micronúcleos para a formação das olhaduras, persistem ainda dúvidas sobre como são formados. Sabe-se que o gás produzido no queijo precisa migrar pela matriz caseínica e se localizar em um desses pontos para formar a olhadura.

Em um Emmental a formação de gás é mais do que suficiente para formar olhaduras em abundância e grande parte do CO2 ainda permanece dissolvida na água do queijo.

A formação de gás pode ocorrer sob diferentes vias metabólicas. A Via de Fitz é a de descrição mais antiga (descoberta pelo químico alemão Albert Fitz, em 1878) e ocorre  através do metabolismo do ácido lático, no qual 3 moléculas de lactato formam 2 de ácido propionico, 1 de ácido acético e 1 de dióxido de carbono. Ao longo de décadas foi a via clássica, mais conhecida e usada para descrever a capacidade de formação de gás pelo Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii. Mais recentemente outras duas vias metabólicas passaram a ser estudadas com maior interesse (Figura 07).
Uma delas é a via da Fixação do CO2 (também conhecida como Via de Wood-Werkman) na qual o ácido lático é metabolizado para formar ácido acético, ácido propiônico, ácido succínico e gás carbônico. Esta via foi descoberta pelos trabalhos dos pesquisadores Harland G. Wood e Chester Werkman, na década de 1930, na University of Iowa, nos Estados Unidos. 

A terceira via é da Fermentação do Aspartato, e tem chamado grande atenção por sua maior capacidade de formar gás. A aspartase é uma enzima encontrada em bactérias propiônicas, que catalisa a desaminação do ácido aspártico, um aminoácido não-essencial. A fermentação do lactato é acoplada à do aspartato, para formar ácido acético, ácido succínico, amônia (NH3) e CO2. Observe-se que não há formação de ácido propiônico.

Pode haver grandes diferenças entre as cepas de bactérias propiônicas com respeito à sua capacidade de formar gás. Aparentemente todas as cepas são capazes de metabolizar o ácido lático pelas diferentes vias propostas, mas não com intensidades iguais. As cepas com alta atividade de aspartase fermentam maiores quantidades de lactato, armazenam maiores quantidades de energia e estão presentes em maior proporção no queijo em relação às cepas de baixa atividade de aspartase. A quantidade de gás é tão mais significativa que eventualmente o queijo pode ser retirado da “câmara quente” até 10 dias mais cedo. Cepas de Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii com alta atividade de aspartase são capazes de metabolizar (in vitro) até 800 nanomoles/ml de aspartato, enquanto que aquelas com baixa atividade não conseguem metabolizar mais do que 100 nanomoles/ml. Com isso, usando-se na fabricação do Emmental uma cepa propiônica com alta atividade de aspartase, o queijo apresenta mais olhaduras, que são maiores e o queijo se apresenta muito mais abaulado, tudo isso em um tempo mais curto. 
Na Figura 08 apresentam-se queijos Emmental elaborados com cepas de Propionibacterium freudenreichii com diferentes atividades de aspartase. Há uma grande diferença no tamanho e número de olhaduras, indicando o intenso metabolismo da cepa com alta atividade de aspartase. Estas características explicam porque alguns fermentos propiônicos produzem queijos com mais olhaduras ou com sabor mais adocicado, comparados a outras culturas. Todas as cepas propiônicas possuem vias enzimáticas semelhantes, mas em algumas pode predominar, por exemplo, atividade de aspartase mais alta.

CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES DO PROPIONIBACTERIUM FREUDENREICHII SUBSP. SHERMANII QUE AFETAM DIRETAMENTE O PROCESSO

Na fabricação de queijos com olhadura, o gênero Propionibacterium é universalmente conhecido, sendo que a espécie freudenreichii de subespécie shermanii, é a mais usada na fabricação do queijo Emmental e similares. Entretanto há outras espécies conhecidas, como P. acidipropionicii, P. thoenii e P. jensenii.

Estas são algumas das características do Propionibacterium freudenreichii que mais interessam aos queijeiros, por sua relação com o eventual sucesso da fabricação de um queijo com olhaduras: 

- Crescem em baixas concentrações de oxigênio e são considerados anaeróbicos ou aerotolerantes. Assim, enfatiza-se a importância de se trabalhar com massa muito compactada, que apresenta um potencial de oxirredução (redox) bem baixo.

- Ocorrem no rúmen e intestino de ruminantes e também no solo, pasto e silagem, o que explica sua abundância na natureza.

- Há grande diversidade de cepas, com variada termotolerância e resistência ao sal, além de variações nas vias metabólicas de produção de gás.

- Grande sensibilidade ao sal, mas essa característica varia em função do pH: podem tolerar 6% de sal (na água do queijo) em pH 7,0 mas apenas 3,0% em pH 5,2 (equivale a 1,10% de sal no queijo). Acima de 1,2% de sal no queijo, produção de gás é gradualmente retardada. Tipicamente um Emmentaler PDO, que é salgado por apenas 2 dias em salmoura, contém entre 0,4 e 0,6% de sal, teor similar ao do Emmental francês de mesmas dimensões (cerca de 100 kg).

- pH ideal de crescimento entre 6,0 e 7,0 mas ainda conseguem crescer, mesmo que lentamente, em pH 4,60 ou 8,0. O pH ideal 24 h  após elaboração é por volta de 5,30 (mínimo recomendado). Para garantir esse pH, é costumeira a aplicação de delactosagem da massa no Emmental (12 a 20% de água, cozimento entre 51 e 54°C) e em queijos como o Maasdam ou Jarlsberg (25 a 30% de água, cozimento por volta de 40°C).

- Temperatura ideal de crescimento entre 25 e 35°C, sendo que a mais favorável é 30°C. O crescimento ainda ocorre por volta de 13-14°C mas abaixo dessa faixa ocorre inibição gradual.

- Extremamente lentos para se multiplicar no queijo, o que é bastante afetado pela temperatura ambiente: entre 21 e 24°C o tempo médio de geração celular é de 36 horas, enquanto que entre 10 e 12°C se estende para 10 dias.

- Há controvérsias sobre a sensibilidade ao cobre, material muito usado em tanques na Suíça e França. Aparentemente sua influência é pequena, apesar de que queijos feitos em tanques de cobre apresentem em média um teor mais alto (14-17 ppm) comparado àqueles feitos em tanques de aço inox ( 0,5-1,5 ppm). Haveria uma influência positiva no “flavor” pela reação do cobre com componentes derivados de aminoácidos sulfurados. Porém algumas publicações mencionam um eventual efeito negativo do cobre sobre a fermentação propiônica, apesar de não inibi-la.

- A quantidade mínima de bactérias propiônicas para assegurar uma boa fermentação no queijo seria equivalente a um inóculo variando de 1.000 a 10.000 células por ml de leite pasteurizado. Obviamente, dependendo da dose aplicada, esse número pode atingir até 150.000 UFC/ ml de leite. Durante o período de “câmara quente” no qual o metabolismo do lactato de cálcio é intenso, a contagem de bactérias propiônicas pode chegar a cerca de 1 bilhão por g de queijo.

FLORA AUTÓCTONE: FERMENTAÇÃO NATURAL

Em algumas regiões, ocorre presença natural de bactérias propiônicas no leite cru. Esta flora, considerada autóctone, pode ter forte influência na textura de um queijo tipo Suíço. Em áreas de altitude moderada, onde ainda predomina alimentação do gado em pastagens e ainda se pratica ordenha manual em algumas fazendas ou sítios, não é incomum a presença de bactérias propiônicas no leite cru.
Na literatura especializada há controvérsias sobre a termorresistência da flora propiônica. Alguns autores citam que temperaturas acima de 62°C, por alguns minutos, podem ser letais enquanto que outros mencionam cepas capazes de resistir até mesmo à temperaturas de pasteurização. Na prática, nota-se não raramente a presença desses microrganismos em queijos, como o Parmesão (Figura 09), elaborados com leite pasteurizado, indicando a possibilidade de sobrevivência ao tratamento térmico ou uma considerável pós-contaminação do leite, já no processo de fabricação.

No Brasil, há uma região onde ainda é comum a presença de bactérias propiônicas naturais no leite, que se manifestam em queijos pouco ou nada relacionados com o Emmental, como o Parmesão ou o queijo do Reino. No Sul de Minas, região tipicamente montanhosa, ainda predomina a pecuária tradicional com a presença de minifúndios, com vacas em regime de pasto e ordenha manual. Nesta região, onde se estabeleceram os pioneiros dinamarqueses há cerca de um século, fabricam-se muitos queijos da linha Prato e também um queijo estilo Suíço, denominado Gruyère (nenhuma semelhança com o original suíço); é parecida a situação na região das serras da Ibitipoca (Zona da Mata) e da Mantiqueira (Campos das Vertentes) onde se fabrica o queijo do Reino e os semiduros Gouda e Bola.

No Sul de Minas, onde sempre houve frequentes manifestações de fermentação propiônica natural em queijos da linha Prato, durante muitas décadas o leite foi termizado em um aparato legendário, conhecido como Ejetor de Vapor. Este equipamento foi introduzido na região por pioneiros dinamarqueses por volta de 1930 e usa o conhecido Princípio de Venturi para aquecer e bombear o leite através de vapor com alta pressão (Figura 10).

O efeito Venturi foi demonstrado pela primeira vez em 1797 pelo físico italiano Giovanni Battista Venturi. Ocorre quando “num sistema fechado o fluido (vapor) em movimento constante dentro de um duto se comprime momentaneamente ao encontrar uma zona de estreitamento (estrangulamento) e, se neste ponto se introduzir um outro duto, provoca-se uma sucção do fluido (leite) contido neste”, sendo que esta mistura sob alta pressão pode ser bombeada até um ponto situado vários metros acima do sistema.

Estudos indicam que o efeito Venturi, em razão da forte turbulência provocada durante o aquecimento, agrega ao leite microscópicas bolhas de ar que se convertem em micronúcleos, ajudando a formar olhaduras nos queijos. Há uma série de fatores conjuntos que ajudam a explicar a facilidade de se formar olhaduras naturais em queijos fabricados por este sistema no Sul de Minas:

- O vapor se mistura com o leite de forma turbulenta e assim, lhe agrega bolhas de ar.

- Sendo uma termização, as temperaturas atingidas (por volta de 65-67°C, por poucos minutos) ajudam a preservar a eventual flora propiônica.

- Ocorre incorporação de água ao leite (por condensação do vapor) da ordem de 8 a 12%, com efeito de delactosagem (queijos com pH mais alto).

- Nestas pequenas fábricas não há centrifugas clarificadoras (trabalha-se com leite integral) o que mantem no leite eventuais partículas físicas microscópicas que participariam positivamente no processo de nucleação.

- Os queijos são feitos em tanques de paredes simples e, assim, o aquecimento da massa é feito por adição de água quente (“lavagem” e delactosagem intensa da massa, queijos de baixa acidez e com pH mais alto).

- Em muitas dessas fábricas, os queijos são curados em câmaras semi-subterrâneas, à temperatura ambiente, o que favorece a fermentação propiônica.

- Durante muitos anos circulavam na região fermentos repicados, de origem desconhecida, e que apresentavam considerável produção de CO2, indicando possível presença de flora aromática (Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis e Leuconostoc mesenteroides) que fermentam o ácido cítrico. É provável que esta fermentação contribua positivamente para a formação de micronúcleos.


A SOLUBILIDADE DO GÁS CARBÔNICO NO QUEIJO

Para que seja formada uma olhadura, a pressão interna no queijo deve ser pelo menos 20% superior à externa. Vários fatores afetam este fenômeno:

- Espessura da casca: obviamente cascas mais grossas, resistem mais ao abaulamento provocado pelo inchaço do queijo quando olhaduras são formadas.

- Altitude: ainda que não seja considerado um fator crucial ou de grande importância, a menor pressão atmosférica nas grandes altitudes parece ter um efeito positivo.

- Temperatura: obviamente, com base nas Leis dos Gases (as clássicas Leis de Gay Lussac, de Boyle-Mariotte, e de Henry) em temperaturas mais altas, o coeficiente de solubilidade do gás na água é menor, o que facilita sua expansão e no caso do queijo, estimula a formação da olhadura.

- É necessário que se tenha uma massa com um mínimo de elasticidade para suportar a pressão exercida pelo crescimento da olhadura. Com base neste principio sabe-se que:

1- O grau de mineralização da massa é fundamental e o teor de cálcio deve ser alto. Massas mais ácidas, tendem a apresentar menor teor de cálcio e serem menos elásticas, vindo a facilitar a formação de trincas e não de olhaduras.

2- O período inicial  de câmara fria (2 a 3 semanas, entre 4 e 12°C) é crítico por permitir uma melhor distribuição do sal, mas sobretudo por favorecer a proteólise primaria (ação preponderante de resíduos de quimosina e/ou pepsina e da plasmina, protease natural do leite) que confere um mínimo de elasticidade à massa, permitindo sua boa expansão na fase seguinte da maturação, na “câmara quente” (17 a 25°C), por 3 a 8 semanas em média. O crescimento ideal do Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii ocorre entre 25 e 35°C, mas não se usam estas temperaturas na “câmara quente” pelos riscos de seu crescimento descontrolado, com formação de trincas na massa, além da possibilidade de se formar olhaduras deformadas numa massa menos firme.

3- O período final de maturação deve ser feito à baixas temperaturas, que evitem formação de gás numa fase em que a proteólise e peptidólise estão muito avançadas e a massa já não apresenta a mesma elasticidade e boas características reológicas. Se houver formação de gás (fenômeno conhecido por fermentação secundária) a probabilidade é maior de que o queijo  desenvolva fissuras e não olhos.

Estes atributos de elasticidade tem forte relação com o teor de -s1-caseína intacta no queijo Emmental, por exemplo. Normalmente esse teor é elevado, devido à alta temperatura de cozimento aplicada na elaboração daquele queijo (53-54°C) que diminui drasticamente os resíduos de quimosina e/ou pepsina presentes na massa. Assim o Emmental mantém melhores propriedades de elasticidade. Em queijos como o Maasdam e o Jarlsberg (ambos de porte bem menor) ocorre maior ação da quimosina e/ou pepsina, já que em sua elaboração temperaturas de cozimento mais baixas (por volta de 40°C nos países de origem) são adotadas, e assim podem, inclusive, ter períodos de câmara fria um pouco mais curtos.

Há alguns fatores, pouco conhecidos dos queijeiros, que tem considerável influência na solubilidade do gás carbônico e na formação das olhaduras no queijo:

- O pH do queijo afeta muito a solubilidade do CO2. Quanto mais baixo o pH, mais aumenta a capacidade da água em reter o gás e mais difícil torna-se atingir a supersaturação e formar olhaduras. Por exemplo, em pH 4,8 o gás carbônico é duas vezes mais solúvel em água do que em pH 5,2.

- O teor de gordura do queijo também afeta a formação de olhaduras. Enquanto que a solubilidade do CO2 em água diminui com o aumento da temperatura, ela é maior na gordura sob as mesmas condições. Ou seja, queijos com maior teor de gordura no extrato seco, tendem a absorver mais o gás carbônico e assim ter ligeiramente reduzida à capacidade de formação de olhaduras.

- Normalmente, há uma tendência de maior incidência de olhaduras na região central do queijo. Este fenômeno não tem necessariamente relação com um teor menor de sal ou um potencial redox mais baixo nesta área. Sabe-se que o fenômeno é influenciado pela maior taxa de difusão do CO2 próximo a casca do queijo, que não consegue ser uma barreira totalmente intransponível para os gases.

- Queijos com menor número de micronúcleos tendem a apresentar mais trincas, já que a supersaturação do CO2 na água do queijo não é diminuída pelo desenvolvimento de uma olhadura, que não se forma devido a menor capilaridade da matriz caseínica. Ao contrário do que se pensa comumente, trincas podem não estar relacionadas apenas à excesso de acidez ou pH baixo demais, que provocariam desmineralização, originando a chamada massa “curta”, de reduzida flexibilidade. A inexistência ou baixa presença de micronúcleos na matriz caseínica gera um aumento gradual da pressão interna que, mesmo que parte do gás escape pela casca, tende a provocar trincas no queijo.

MICRONÚCLEOS: DEFINIÇÃO E FORMAÇÃO

Micronúcleos são bolhas microscópicas presas na estrutura da coalhada. Seriam formadas por pequeníssimas bolhas de ar originárias de várias fontes como a espuma formada na ordenha e/ou tratamento subsequente do leite ou simplesmente associadas a impurezas físicas presentes nele. Inicialmente essas bolhas contem oxigênio, mas à medida que este é consumido no metabolismo bacteriano, o nitrogênio torna-se o principal componente gasoso. Qualquer partícula física microscópica, que permita a formação de uma microestrutura capilar na matriz do queijo, com consequente aprisionamento de ar, vai ajudar na difusão do CO2 até este ponto original de desenvolvimento da olhadura, conhecido por micronúcleo. São também conhecidos como pontos de nucleação.

No Agroscope na Suíça foram feitas recentemente abordagens cientificas inéditas sobre a formação de micronúcleos no queijo Emmental PDO. Os pesquisadores suíços vinham observando há vários anos mudanças na formação espontânea de olhaduras em queijos PDO em cuja elaboração, exclusivamente com leite cru, não se pode adicionar cultivos (apenas sal e coalho). Suas extensas observações confirmaram que estes queijos já não produziam olhaduras, em número e tamanho, como acontecia há alguns anos.

Com base nos estudos pioneiros de Clark, sabia-se da importância dos micronúcleos como “sementes” para o inicio de uma olhadura. Havia fortes indícios de que estas “sementes” estariam relacionadas a microscópicas bolhas de ar presas, de alguma forma, à estrutura da coalhada.

Havia também claras evidencias de que existia um efeito sazonal, que impactava na maior ou menor produção de olhos no Emmentaler PDO. Naquela época do ano (inverno) na qual as vacas eram alimentadas mais com feno, os queijos formavam mais olhos. Estudos complementares indicaram que, ao longo dos anos, a medida que se melhorava a qualidade microbiológica e física do leite, havia uma tendência de diminuição do número de olhaduras nestes queijos PDO. Concluiu-se que as modernas técnicas de produção de leite (ordenha mecânica, etc) e tratamentos mais inovadores para aumentar a eficiência dos processos, como o uso de super centrifugas degerminadoras ou de microfiltração, removiam sujidades microscópicas que, afinal, eram as grandes responsáveis pelo aprisionamento das borbulhas de ar (e nitrogênio) que davam origem aos tão imprescindíveis micronúcleos.

Formulou-se assim uma hipótese no Agroscope para tentar comprovar como funcionaria o fenômeno da nucleação: a investigação microscópica de micropartículas de pó de feno poderia demonstrar que as estruturas capilares presentes no tecido são capazes de aprisionar gotículas de ar, que facilitariam a difusão do CO2 presente na matriz caseínica. O dióxido de carbono se dissociaria da solução aquosa (CO2 + H2O -> H2CO3 >< HCO-3 + H+) para se acumular como gás neste ponto mais susceptível de expansão. Gradualmente essas cavidades se alargariam, aumentando a pressão, e permitindo a formação de uma olhadura visível a olho nu.

Foi então montado um experimento no qual os pesquisadores no Agroscope Liebefeld adicionaram pequenas quantidades (de 1 a 4 mg por 90 litros) de feno (moído como um pó muito fino) ao leite usado na fabricação do Emmental.

O feno não foi escolhido por acaso. Foram avaliadas micro-partículas sólidas de outros produtos como fibra de trigo, amido, celulose e até mesmo de especiarias tais como gengibre, alecrim e pimenta, sempre em busca de propriedades estruturais com bom potencial para atuar como “semente” para um micronúcleo. Análises do feno em pó em Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) mostraram, através de micrografias, que este apresentava fragmentos capilares intactos que indicavam um alto potencial para aprisionar borbulhas microscópicas de ar.

Foram avaliados 7 níveis de adição de feno (de 0,0625 a 4,00 mg por 90 litros de leite)  em comparação a um processo controle onde nada foi adicionado. Usou-se leite cru que foi previamente microfiltrado para remoção de quaisquer partículas físicas eventualmente presentes. Aos 90 litros de leite cru foram adicionados 8 litros de água e 2% de cultivos termofílicos (Streptococcus thermophilus e Lactobacillus lactis). Foi adicionado um cultivo propiônico em dose suficiente para que cada ml de leite contivesse 1.000 células de Propionibacterium freudenreichii. A massa foi submetida a um cozimento a 53°C, resultando em queijos com cerca de 7 kg, com aproximadamente  30 cm de diâmetro. Os queijos foram salgados em salmoura, apresentando um teor médio de 0,5% de sal. Observou-se o seguinte esquema de maturação:

- 10 dias a 10°C.
- 60 dias a 22°C, com 80% de umidade relativa do ar.
- 60 dias a 12°C, com 70% de umidade relativa do ar.

Ao final da maturação (130 dias) os queijos apresentaram esta composição média:

- Umidade: 35%.
- Gordura: 31%.
- Ácido propiônico: 92 micromoles/kg.

O desenvolvimento de olhaduras foi avaliado em scanner, através de Tomografia Computadorizada (raios X).

Os resultados foram surpreendentes. Enquanto que no processo controle, sem adição de feno, ocorreu fermentação propiônica muito similar aos processos experimentais (89,7 micromoles de ácido propiônico/kg) praticamente não houve formação de olhaduras, mostrando que na ausência de micronúcleos o gás formado se acumula na massa e tende a escapar em quantidades muito maiores pela casca, devido à forte pressão interna. Concluiu-se ainda que a ausência de micronúcleos ou seu número reduzido pode provocar mais trincas ou fissuras no queijo, justamente pelo acúmulo da pressão. 

A Figura 11 mostra a relação entre adição de pó de feno ao leite e o número de olhaduras observados no queijo Emmental após 45 dias de maturação. 


Foi observada uma forte correlação estatística (R2 = 0,88) entre esses parâmetros, mostrando o valor do feno em pó como um excelente indutor da nucleação. 

Na Figura 12 este efeito é novamente apresentado, com mais detalhes. Observam-se 4 resultados, relativos à adição de 0,125 a 1 mg de feno/90 litros de leite, e as respectivas respostas em número crescente de olhaduras (de 84 a 359 olhos).


Os resultados da Figura 13 mostram a expansão da área ocupada pelas olhaduras e seu número, quando se adicionou feno (0,25 mg /90 litros) ao  leite, entre 30 e 130 dias de maturação. Nestes 100 dias o número de olhaduras aumentou de 41 para 175, enquanto que a área ocupada cresceu de 0,02 para 5,87%.


Finalmente, na Figura 14 são mostradas fotografias dos queijos Emmental, onde nota-se claramente o impacto positivo na formação de olhaduras pela adição de feno em pó ao leite. Observe-se que o queijo C (controle, sem adição de feno ao leite) só apresenta 2 olhaduras, um número muito reduzido em comparação aos outros queijos feitos com adição de feno em pó.
Estes trabalhos demonstraram ainda que à medida que se aumentava a dose de feno em pó, crescia expressivamente o número de olhaduras, porém seu tamanho reduzia-se gradativamente (Figura 14). Estes resultados são apresentados de outra forma na Figura 15. Usou-se como referência olhaduras maiores do que 4 cm3. À medida que se aumentava a dosagem de feno, diminuía a porcentagem de olhos maiores do que o padrão usado como referência. Atingiu-se um ponto em que aumentou-se apenas o número de olhos, mas nenhum deles era maior do que 4 cm3. Com adição de 4 mg de feno por 90 litros de leite, um queijo de 7 kg chegou a apresentar 609 olhaduras, mas nenhuma era maior do que 4 cm3. Concluiu-se que quanto maior o número de micronúcleos, menores serão as olhaduras que, porém, serão mais numerosas.
Estes trabalhos no Agroscope (publicados entre 2015 e 2017) tiveram grande repercussão, não somente nos meios técnicos e científicos, mas também na imprensa mundial. Porém na mídia comum, o tema foi mal interpretado e noticiou-se (Figura 16) que os suíços haviam assombrado o mundo, ao descobrir que os olhos de queijos como o Emmental não se deviam a fermentação por bactérias, mas sim à certas sujidades físicas que estavam sendo eliminadas do leite por modernos tratamentos higiênicos (e fazendo com que o legendário Emmentaler PDO apresentasse, atualmente, muito menos olhaduras).
FERMENTAÇÃO SECUNDÁRIA

O fenômeno conhecido por Fermentação Secundária (Figura 17) corresponde à formação tardia de olhos no queijo Emmental quando este já se encontra em sua fase final de maturação, já de volta à câmara fria onde a fermentação propiônica é drasticamente reduzida pela baixa temperatura. Cerca de 40 a 70% do gás formado é atribuído à fermentação propiônica na “câmara quente”. O restante pode resultar de outras fermentações que levam também à produção de gás, como o metabolismo do ácido cítrico por NSLAB (non-starter lactic acid bacteria) ou microrganismos como Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis e Leuconostoc mesenteroides. Acredita-se que boa parte desse gás seja produzida através da descarboxilação de aminoácidos (por exemplo, histidina convertida para histamina e tirosina para tiramina em ambos os casos com liberação de CO2) pela atuação de descarboxilases de bacilos termofilicos como, por exemplo, Lactobacillus helveticus ou por aqueles mesofílicos do grupo NSLAB, como Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus curvatus, etc. A fermentação secundária é indesejável, pois geralmente ocorre numa fase onde a proteólise já é avançada no queijo e, reologicamente, a massa já perdeu sua capacidade de deformação ou de elasticidade sob a pressão exercida pelo gás, o que leva à formação de trincas. 


Eventualmente fissuras podem também surgir dentro de uma olhadura já formada, prejudicando muito a textura do queijo. 

Na Figura 18 apresenta-se um queijo Emmental, cuja textura sugere a seguinte avaliação:

- Houve fermentação propiônica normal, em queijo com pH adequado (acima de 5,30) facilitando a  boa formação de gás.

- A casca foi muito bem formada, indicando que o queijo esteve em ambientes com correta umidade relativa do ar (por volta de 80%).

- O número reduzido de olhos, porém bastante grandes, indica que não havia uma quantidade elevada de micronúcleos na massa.

- Houve, assim, um aumento considerável da pressão interna, que provocou a fratura na parte central do queijo.

- A fissura poderia ter sido causada por fermentação secundária já no período final, na câmara quente, mas os olhos se apresentam em número reduzido e de grande tamanho, apontando para uma possível deficiência de micronúcleos neste queijo.
CONSIDERAÇÕES DE ORDEM PRÁTICA SOBRE A FORMAÇÃO DE MICRONÚCLEOS

Os estudos feitos até agora indicam que algumas fases eventuais do processo podem influenciar negativamente na produção de olhaduras, por diminuírem o número de micronúcleos:

• Microfiltração do leite, por retirar micropartículas físicas.
• Uso de degerminadoras, com alto poder de eliminar microrganismos e sujidades microscópicas.
• Uso de centrífugas clarificadoras.

Ressalve-se que estes processos têm sido criticados em países onde o leite é extremamente limpo. Em países, como o Brasil, onde o leite contém ainda muitas impurezas físicas e altas contagens de microrganismos, a microfiltração e a centrifugação poderiam eventualmente ajudar a controlar o número de micronúcleos, além de eliminar bacilos butíricos altamente danosos para queijos como o Emmental. Entretanto, quando houver problemas na textura de queijos com olhaduras, que possam estar relacionados à nucleação, é necessário avaliar o eventual impacto causado por estes tratamentos.

Na realidade, o problema mais observado no Brasil é o excesso de olhaduras no queijo e com frequência, malformadas, irregulares e mal distribuídas (Figura 19). Tudo indica que há um problema de número excessivo de micronúcleos, certamente provocado por uso de leites com grandes quantidades de micropartículas físicas. Considerem-se ainda causas adicionais, como deficiências de prensagem, pre-prensagem, espuma no leite, etc.

Todo fabricante de queijos com olhaduras deve ainda considerar outros pontos críticos do processo que, sabidamente, afetam a formação de micronúcleos na massa:

- Bombeamento do leite, desde a recepção, passando pelo setor de beneficiamento e transporte pelas tubulações até o tanque de fabricação. A turbulência gerada nestas fases pode provocar oclusão de ar no leite.

- Formação de espuma no leite, sobretudo no momento de enchimento do tanque. A espuma acaba sendo também “coagulada”, gerando fragmentos que se incorporam à coalhada, mas não apresentam as mesmas características de umidade, acidez, etc. ao final do processo. 

- Excesso de “finos” no soro que, por diferença de densidade, acabam se depositando no fundo do tanque e são prensados com o restante da massa, sem ter as mesmas características ideais. Estes “finos” podem causar a conhecida massa “rendada” que se vê tipicamente na região periférica de queijos com olhaduras.

- Transferência da massa do tanque, ao término do processo, para a drenoprensa, quando pode ocorrer forte agitação, turbulência e oclusão de ar.
- A pre-prensagem é um dos fatores mais críticos e deve ser feita rapidamente, sob soro, e com alta pressão para que a massa não se resfrie, e fique bem compactada. Há notórias dificuldades em se prensar de forma homogênea, quando a quantidade de massa ultrapassa a 500 kg. É muito mais fácil elaborar um bom queijo Suíço em tanques menores, com prensagem manual, do que em grandes tanques mais mecanizados. 

- A prensagem final da massa é outro ponto crítico e deve também ser iniciada rapidamente e com alta pressão. Quando a prensa é do tipo coletiva vertical, os queijos na sua parte mais inferior terão menos umidade do que  aqueles na parte superior, e assim seu comportamento será diferente (massa mais compactada) e na salmoura certamente absorverão menos sal. Obviamente, a resposta à eventual fermentação propiônica será também diferente.

Por outro lado alguns fatores estimulam a produção de micronúcleos e por consequência, a formação de olhaduras no queijo Emmental:

- Nitrogênio dissolvido no leite.

- Pequenas quantidades de gás carbônico produzidas por outras fermentações (por exemplo, metabolismo do ácido cítrico por cultivos aromáticos ou NSLAB). Neste sentido é válido dizer que o uso controlado de cultivos contendo Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis e Leuconostoc mesenteroides pode impactar positivamente na produção de olhaduras.

- Produção acidental de H2 em alguns tipos de fermentações, inclusive por microrganismos coliformes (sem, obviamente, o exagero de um estufamento precoce).

- Micropartículas sólidas ou até mesmo pequenas sujidades físicas no leite.

- Microscópicas aberturas mecânicas (não sendo em número muito alto).

- Pequeninas borbulhas de ar aprisionadas ao leite através de mecanismos diversos.

- Uso de prensas à vácuo (ajudam a reduzir e/ou controlar o excesso de micronúcleos).

- Enfatiza-se a importância de se obter queijos com pH acima de 5,30 e, de preferência,  com teor de sal menor do que 1,00%, além da crucial necessidade da maturação em uma “câmara quente”, após o  crítico período de estabilização em câmara fria.

Leia outros artigos do Múcio M. Furtado.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Bisig, W., Fröhlich-Wyder, M.T., Jakob, E., Wechsler,D. 2010. Comparison between Emmentaler PDO and generic Emmental cheese production in Europe. The Australian Journal of Dairy Technology. 65:03.

Daly, D.F.M., McSweeney, P.L.H., Sheehan, J.J. 2010. Split defect and secondary fermentation in Swiss type cheeses. A review. Dairy Science & Technology. 90:01.

Fröhlich-Wyder, M.T., Guggisberg, D., Bisig, W., Jakob, E., Turgay, M., Wechsler, D. 2017. Cheeses with propionic acid fermentation. Chapter 35. Agroscope, Berna, Suiça.

Guggisberg, D., Schuetz, P., Winkler, H., Amrein, R., Jakob, E., Fröhlich-Wyder, M.T., Irmler, S., Bisig, W., Jerjen, I., Plamondon, M., Hofmann, J., Flish, A. 2015. Mechanism and control of the eye formation in cheese. International Dairy Journal. 47:118.

Gonzalez-Garcia, R.A., McCubbin, T. , Navone, L. , Stowers, C., Nielsen, L.K. , Marcellin, E. 2017. Microbial propionic acid production. Fermentation 3:21.

Jakobsen, M., Jensen, P.N., Risbo, J. 2009. Assessment of carbon dioxide solubility coefficients for semihard cheeses:  the effect of temperature and fat content. European Food Research and Technology. 229: 297

Polychroniadou, A. 2001.  Eyes in cheese: a concise review. Michwissenschaft, 56:02.

Swiss cheese. 2008. ALP Science no. 518.  Agroscope Liebefeld Posieux Research Station, Suíça.