В.І. Семанюк Мікробіологія сирого і пастеризованого молока

Лекція

Львів - 2002

Лекція з курсу «Санітарна мікробіологія» Мікробіологія сирого і пастеризованого молока

Підготував: доцент кафедри мікробіології та вірусології Семанюк В.І. Львівська національна академія ветеринарної медицини імені С.З. Ґжицького, Львів. 2002. – 16 с.

Рецензенти:

Директор Львівської обласної державної

лабораторії ветеринарної медицини Сімонов Р.П.

Директор Тернопільської обласної державної

лабораторії ветеринарної медицини,

кандидат ветеринарних наук Мусієнко М.Т.

Рішення про доцільність публікації прийнято на засіданні кафедри мікробіології і вірусології.

Затверджено методичною комісією факультету харчових технологій ЛНАВМ імені С.З.Ґжицького.

© Семанюк В.І.

Мікробіологія сирого і пастеризованого молока

План

1. Мікробіологія сирого молока.

А) Джерела мікробного забруднення молока.

Б) Основні найважливіші групи мікробів у сирому молоці.

В) Фактори, які визначають гігієнічну цінність сирого молока.

Г) Шляхи одержання молока з низьким вмістом мікробів.

2. Мікробіологія пастеризованого (питного) молока.

А) Фактори, які сприяють псуванню питного молока.

Б) Пастеризація молока та її вплив на різні групи мікроорганізмів

В) Збереженість пастеризованого молока.

Г) Мікробіологічний виробничий контроль пастеризованого молока.

Мікробіологія сирого молока

Вміст мікробів у сирому молоці (вміст сапрофітних мікроорганізмів) відображає рівень гігієни виробництва молока, особливо чистоти апаратури, що використовується для доїння, умови його зберігання і транспортування.

А) Джерела мікробного забруднення молока

Походження мікроорганізмів у сирому молоці показано у нижче вказаній таблиці.

Походження мікроорганізмів у сирому молоці

Від корови – від декількох сотень до тисячі бактерій на 1 см³;

З довкілля тварини - від декількох тисяч до десятка тисяч на 1 см³;

З погано промитих доїльних установок, цистерн, молокопроводів, засобів доставки молока – від декількох десятків тисяч до сотень тисяч і до мільйонів на 1 см³.

Початкове обсіювання молока здійснюється внаслідок порушення захисних функцій дійкового каналу, до яких належать вільні жирні кислоти, що синтезуються його слизовою оболонкою, а також секрет слизової оболонки володіє властивостями керотину і містить фосфоліпіди, які знищують маститні стрептококи.

Мікроби, які попали через дійковий канал та розмножилися у дійковій цистерні в період між доїннями, здоюються в основному з першими порціями молока, тому воно не повинно попадати в загальну масу видоєного молока.

Молоко, одержане стерильно, в обхід дійкового каналу, в цілому не містить мікробів, однак у старих корів рівень заселення вимені мікрофлорою є вищим, порівняно з молодими коровами і, незалежно від віку, майже у всіх здорових корів паренхіма вимені корів або лімфатичні вузли містять бактерії.

Поряд з цим найважливішим джерелом забруднення сирого молока є мікрофлора шкіри вимені. Вона служить місцем скупчення мікробів, через наявність на ній глибоких складок, а також відносно високої температури, що створює сприятливі умови для їх розвитку. При недостатньо ретельному прибиранні і дезінфекції приміщень на 1 см² шкіри виявляється понад 10⁵ мікробів, у результаті чого вим’я може стати одним з основних джерел зараження видоєного молока.

Типовими представниками мікрофлори шкіри вимені є небажані для виробництва молока патогенні мікроби, які є причиною виникнення маститів (табл.1)

Під час доїння кількість мікробів у видоєному молоці зменшується з 10⁴ на 1 см³ до 50 мікробів на 1 см³.

Після виходу молока з вимені джерелами його забруднення є, в першу чергу, повітря (у приміщеннях ферм міститься від 30 до 150 мікробів на 1 м³) та обладнання, яке використовується для доїння, зберігання і транспортування молока. Тому, кількість мікробів у видоєному молоці можна зменшити майже на половину в результаті ретельного миття і дезінфекції вимені і стегон.

Зразу після доїння молоко необхідно охолодити до температури, яка повинна бути певною для конкретних умов. Тільки своєчасне охолодження молока після його одержання, а саме не пізніше ніж через 2 години до 8 ^оС або нижче здатне підтримувати початковий рівень мікробів у сирому молоці. Повільне охолодження або недостатня температура викликають швидке розмноження мікробів. Результати впливу охолодження сирого молока на вміст у ньому мікробів представлено у табл.2.

Таблиця 1. Мікрофлора вимені

Мікрофлора порожнин вимені	Мікрофлора шкіри вимені (збудники маститів)
Мікрококи: M. luteus	Streptococcus agalactiae – збудник жовтого маститу
M.flavus M. candidus M. caseilyticus	Streptococcus uberis – приводить до поступового і стабільного зниження надоїв
Стафілококи Стрептококи Коринебактерії:	Staphylococcus aureus – викликає отруєння при споживанні харчових продуктів
Corynebacterium bovis	Escherichia coli – погіршує смак, запах і збереженість молока
	Klebsiella aerogenes – викликає раннє спучування твердих сирів
	Corynebacterium pyogenes – викликає біогенний мастит (гольштейнську хворобу вимені)
	Pseudomonas aeruginosa – розкладає молочний жир і білок
	Bacillus subtilis – розщеплює диацетил, який впливає на аромат масла

Таблиця 2. Вплив охолодження молока на вміст мікробів у сирому молоці (при 22 годинному зберіганні)

Температура оС	Середня кількість мікробів на 1 см3
2 – 5 10 14 18 22	26 310 69 180 512 900 2 754 000 28 180 000

Температура охолодження 4 оС попереджує розмноження мікробів у сирому молоці протягом 18-22 годин.

Б) Основні найважливіші групи мікробів у сирому молоці (в 1 см³ молока)

В 1 см³ сирого молока можна виявити такі мікроорганізми:

Стрептококи серологічної групи N – від декількох тисяч до мільйона

Стрептококи серологічної групи D – 4% від кількості мікробів у сирому молоці

Молочнокислих паличок – до 10² іноді 10³

Психротрофних мікробів, які характеризують якість миття – від 10² до декількох мільйонів

Коліформ, які виявляються при негігієнічному одержанні молока – 10² і вище

Мікрококів і коринебактерій – до 5  10⁴

Мікробактерії, пропіоновокислі бактерії, дріжджі і плісеневі гриби – від 10³ до 10⁴

Аеробні спороутворюючі бактерії (бацили) – від 100 до 200 (стійлове утримання) і від 10 до 20 (пасовищне утримання)

Анаеробні спороутворюючі бактерії

(клостридії) – менше 10

Наведені дані вмісту мікробів у сирому молоці можуть коливатися залежно від початкового його забруднення і охолодження.

При забрудненні молока гноєм у ньому появляються бактерії роду Enterobacteriaceae, залишками корму і пилом – бацили і клостридії, а з води для миття, можуть попасти мікроби роду Pseudomonas, Alcaligenes, Proteus, Achromobacter i Flavobacterium. Крім цього у молоці можуть бути плісеневі гриби (Mucor, Monosporіum, Geotrichum) і дріжджі.

В) Фактори, які визначають гігієнічну цінність сирого молока

У мікробіологічному відношенні якість сирого молока, поряд з такими показниками як вміст патогенних мікробів, визначається вмістом у молоці соматичних клітин, як критеріїв функціонального і санітарного стану вимені, сапрофітних мікробів як індикаторів гігієнічних умов одержання, зберігання і перевезення молока, а також вмісту біологічно і каталітично активних чужорідних речовин або інгібіторів (табл.4).

За походженням розрізняють клітини вимені і клітини крові. Клітини вимені попадають у молоко з молоковивідних протоків і утворюються в процесі старіння та поновлення тканин. У молоці здорової корови вони становлять 60-70% від загальної кількості соматичних клітин. Залишок складають лейкоцити, в першу чергу нейтрофільні гранулоцити, які виконують захисну функцію. Захищаючи вим’я від інфекцій, лейкоцити зближуються, завдяки хемотаксису, з мікробами, які попали у молочну залозу, оточують їх і поглинають, після чого виділяються разом з молоком.

Таблиця. 4. Фактори, які визначають гігієнічну цінність сирого молока

Фактори
Вміст у молоці соматичних клітин	Вміст у молоці сапрофітних мікробів	Вміст у молоці ка-талітично активних чужорідних речовин (інгібіторів)
Клітини вимені	Молоко 1 сорту - 5103104/cм3	Антибіотики Пестициди Залишки миючих і дезінфікуючих засобів Інгібітори кормових трав
Клітини крові	Молоко 2 сорту - 5103/см3

Підвищений вміст соматичних клітин, особливо лейкоцитів у молоці є індикатором того, що молоко одержано з хворого вимені.

У міжнародній практиці встановлена верхня межа допустимого рівня соматичних клітин у молоці проби з однієї чверті вимені 510⁵ клітин (табл. 5).

Табл. 5. Цитологічно-бактеріологічна оцінка сирого молока

Вміст соматичних клітин в 1 см3	Патогенні для вимені мікроорганізми
	не виявлені	виявлені
Менше 500 000 Більше 500 000	Нормальна секреція Порушення секреції	Скрита інфекція Мастит

Верхня межа допустимого вмісту соматичних клітин у молоці проби з однієї чверті вимені 510⁵ клітин.

Для збірного молока межа становить 310⁵ – 510⁵ клітин в 1 см³. Вже при 310⁵ клітин в 1 см³ у більшості випадків виявляють 10 % захворювань вимені, а при 510⁵ клітин в 1 см³ збірного молока захворювання вимені зростає до 30%.

Порушення секреції і мастити, крім зниження надоїв і підвищення вмісту соматичних клітин, перш за все викликають хіміко-фізіологічні зміни у молоці. Зокрема при цьому знижується вміст жиру, лактози, казеїну, фосфору, рибофлавіну (вітаміну В₂), і сухого залишку та спостерігається зростання глобулінів, альбумінів, натрію і хлору, кальцію та ферментів, що за складом наближує молоко до крові.

Зміни у складі молока впливають також на його переробку і смак, а також на час зберігання продукції.

Другим показником, який виражає гігієнічну цінність сирого молока є вміст у ньому мікроорганізмів.

У зв’язку з тим, що практично неможливо одержати сире молоко з вмістом мікробів нижче 510³ – 10⁴ в 1 см³ і переробити його при вмісті менше 10⁵ мікробів в 1 см³ представляє інтерес та кількість мікробів, починаючи з якої погіршується якість молочних продуктів.

У сирому молоці, яке переробляється на питне молоко, вміст мікробів не повинен перевищувати 10⁶ в 1 см³, а вміст термостійких мікробів – 310⁴ в 1 см³. Для аеробних спороутворюючих мікробів, які викликають псування неохолодженого питного молока, 100 бацил в 1 см³ уже є критичною межею, яку не можна перевищувати.

При переважанні у сирому молоці молочнокислих стрептококів критична межа становить 10⁷ в 1 см³, а у випадку домінування психротрофних мікробів ця межа становить 10⁶ в 1 см³.

Третім показником, який виражає гігієнічну цінність молока є наявність у ньому каталітично активних чужорідних речовин або інгібіторів. До них належать, крім власних молочних інгібіторів, антибіотики (які використовуються для лікування тварин), пестициди (інсектициди, гербіциди, фунгіциди), залишки миючих і дезінфікуючих засобів, інгібітори, які містяться у кормових травах або появляються внаслідок обміну речовин мікроорганізмів, консервуючі засоби, бактеріофаги.

Інгібіторна межа для заквасочних культур для масла і сиру знаходиться між 0,2 і 0,05 МО в 1 см³, а для культур йогурту вона становить 0,01-0,03 ОД пеніциліну в 1 см³. Тому молоко, яке містить антибіотики, щоб воно залишалося нижче межі розвитку заквасок для масла і сиру, його необхідно розвести молоком, що не містить інгібіторів, у сто разів, а для заквасок йогурту у 1000 разів.

Залишки миючих і дезінфікуючих засобів, а також пестициди рідко бувають причиною гальмування діяльності заквасок.

Вміст бактеріофагів у сирому молоці може привести до загибелі відповідних до бактеріофага заквасок.

Отже, наведені фактори, які виражають гігієнічну цінність молока є важливим показником, який необхідно враховувати при переробці сирого молока на питне.

Г) Шляхи одержання молока з низьким вмістом мікробів

Сучасні методи охолодження і пастеризації хоча затримують розмноження або скорочують кількість мікробів, початковий вміст мікробів все ж таки є вирішальним фактором для його наступної переробки у високоякісні молочні продукти.

Метою всіх заходів є зменшення кількості патогенних і сапрофітних мікроорганізмів на тілі тварини і у його довкіллі, а також обмеження до мінімуму вторинної інфекції молока бактеріями поза вим’ям, тобто під час доїння і збору молока.

Вирішальну роль в одержанні молока, бідного мікробами, відіграє гігієна доїння. До неї належать чистота доярок, здоювання перших порцій молока в окремий посуд, обмивання і дезінфекція вимені, вид доїння, а також миття і дезінфекція доїльних апаратів і установок. Поряд з цим гігієна доїння відіграє важливе значення для профілактики маститу.

До особистої гігієни доярок належать такі заходи:

• доярка іде доїти корів чисто вимитою і одітою у гігієнічно чистий одяг, який надіває лише для доїння;

• волосся повинно бути покрите шапочкою або косинкою;

• нігті на руках повинні бути коротко підстриженими і бути чистими;

• перед доїнням доярки миють і дезінфікують руки і передпліччя;

• проміжна дезінфекція рук відіграє особливе значення для попередження передачі збудника у випадку захворювань вимені поряд з проміжною дезінфекцією доїльних стаканів у стадах, які сильно заражені маститом.

Вирішальними для одержання молока з низьким вмістом мікробів є ефективне миття і дезінфекція молокопроводу. Відповідно до стандарту для оцінки ефективності миття і дезінфекції молочних установок служать такі показники:

Дуже добре Менше 20 мікробів на 1 см³

Добре Менше 50 мікробів на 1 см³

Задовільно Менше 200 мікробів на 1 см³

Таким чином при дотриманні гігієнічних умов можна одержати молоко з вмістом мікробів 10⁵ в 1 см³. При порушенні гігієни одержання молока вміст мікробів у сирому молоці може зростати у десятки і сотні разів.

2. Мікробіологія пастеризованого (питного) молока

А) Фактори, які сприяють псуванню питного

молока

Питне молоко внаслідок високого вмісту води і збалансованого складу живильних і біостимулюючих речовин представляє собою добре живильне середовище для молочнокислих і не молочнокислих бактерій.

На мікробіологічні показники питного молока впливають фактори, які представлені нижче.

Фактори, які сприяють псуванню питного молока

1. Високий вміст мікробів у сирому молоці з великою частиною термостійких бактерій;

2. Багато мікробів розмножуються краще у питному молоці ніж у сирому;

3. Зростання, за останній час, кількості термостійких і психротрофних мікробів у сирому молоці;

4. Намітилася тенденція до зростання часового інтервалу між виробництвом, переробкою і споживанням молока;

5. Не завжди підтримується ланцюжок холоду між молочним підприємством і споживачами.

Поряд із зовнішнім видом і смаком одним з основних показників якості молока для покупців є його термін зберігання. Найважливішим заходом, направленим на збільшення терміну є пастеризація та розлив молока без повторного його забруднення.

Б) Пастеризація молока та її вплив на різні

групи мікроорганізмів

Пастеризацією називається теплова обробка продукту при температурі нижче 100 ^оС. Метою пастеризації є знищення більшої частини мікробів, крім термостійких, у першу чергу спор, при умові зберігання властивостей, якими володіє свіже молоко. Внаслідок пастеризації гарантується повне знищення патогенних мікробів.

Ступінь знищення мікробів у процесі пастеризації залежить від початкової кількості і переважаючого виду мікробів, температури і тривалості нагрівання, надійності дії пастеризаційної установки, попередньої очистки сирого молока за допомогою центрифуги (наприклад, від чужорідних включень і пластівців білка, які можуть містити велику кількість мікробів). Поряд із значним зниженням кількості мікробів при пастеризації також інактивуються нативні і мікробні ферменти молока.

Пастеризація веде до селекції груп мікроорганізмів на користь термостійких мікроорганізмів. Усі спороутворюючі мікроби переносять пастеризацію, якщо вони знаходяться у сирому молоці у вигляді спор, а не у вигляді вегетативних мікробів.

Термостійкі мікроби, які перенесли лабораторну пастеризацію при 63,5 ^оС протягом 30 хв., складаються на 70% з коринебактерій, на 15% з мікрококів і на 10% з аеробних спороутворюючих бактерій. Представники домінуючої термостійкої залишкової мікрофлори, яка може бути виявлена у пастеризованому молоці показані у табл.6.

Крім названих мікроорганізмів залишкова мікрофлора молока може містити деякі штами стафілококів, які утворюють ентеротоксини, здатні переносити короткотривале нагрівання, а також психротрофні мікроби, з яких відносно термостійкими вважаються представники роду Pseudomonas, зокрема Ps. putida, Ps. putrifaciens i Ps. fragi, в той час як Ps. aeruginosa, Ps. fluorescens та аеромонади більш чутливі до високих температур.

Табл. 6. Пастеризація молока та її вплив на різні групи мікроорганізмів

термостійка залишкова мікрофлора	Види мікроорганізмів	Кількість
Аеробні спороутворюючі бактерії	Bacillus subtilis Bacillus cereus Bacillus circulans Bacillus licheniformis Bacillus pumilus	Приблизно 10-20 в 1 см3 літом Приблизно 100-200 в 1 см3 зимою
Неспороутворюючі	Micrococcus luteus Micrococcus varians Alcaligenes tolerans Streptococcus thermophilus Streptococcus durans Streptococcus bovis Streptococcus faecalis Microbacterium lacticum	Приблизно 2000-20 000 і більше в 1 см3

При високому початковому вмісті психротрофних мікробів у сирому молоці (10⁴ в 1 см³) і тривалому його зберіганні слід чекати, що деякі псевдомонади переживуть пастеризацію.

Отже, пастеризація є надійним методом знищення вегетативних форм мікробів, однак пастеризоване молоко завжди може містити спори бацил та термостійких мікроорганізмів.

В) Збереженість пастеризованого молока

Під збереженням слід розуміти підтримку бажаного складу, гігієнічної бездоганності і смакових якостей продукту протягом певного періоду часу. Збереженість питного молока залежить від факторів, які показані нижче.

Фактори, які впливають на збереженість пастеризованого молока

1. Залишковий вміст мікробів після пастеризації, їх вид та фізіологічна активність;

2. Ступінь повторного обсіювання і види мікробів повторного обсіювання;

3. Температура зберігання (від розливу до споживання);

4. Вміст у молоці термостійких протеїназ і ліпаз.

Поряд з цим збереженість пастеризованого молока залежить від вмісту у ньому речовин, які стимулюють ріст бактерій.

Після пастеризації бактеріальна флора питного молока, як було відмічено вище складається з спороутворюючих бактерій, стрептококів, мікрококів, мікробактерій та інших мікроорганізмів. Ці групи мікроорганізмів, крім стрептококів серологічної групи D (Sc. bovis, Sc. faecalis, Sc. durans та ін.) і Sc. thermophilus, сильно розщеплюють білок і жир. Їх обмін речовин залежить від температури середовища. У питному молоці, в якому не проходить обсіювання, вони викликають псування молока при температурах зберігання 7-17 ^оС протягом 12-4 днів, в той час, як при температурах нижче 5 ^оС псування в результаті дії термостійкої мікрофлори наступає лише після 14-30 днів. При температурах нижче 10 ^оС залишкова мікрофлора повторно не забруднює молока протягом 2-5 днів і не впливає на збереженість питного молока.

Псування незабрудненого повторно пастеризованого молока викликають в першу чергу аеробні спороутворюючі мікроби.

Мікроорганізми, які вижили в результаті пастеризації у вегетативній формі (мікрококи, стрептококи) менше приймають участі у псуванні питного молока, хоч вони і складають більшу частину порівняно з спороутворюючими бактеріями. У випадку зберігання пастеризованого молока при температурі 15 ^оС , може наступити скисання в результаті дії термостійких стрептококів. Однак, внаслідок вмісту у молоці бацил може наступити солодке згортання, якщо вони займають домінуюче становище у питному молоці.

Зміни білків, жирів і вуглеводів, причиною яких є термостійкі бактерії можна виявити лише коли їх кількість починає перевищувати 2×10⁵ в 1 см³ молока.

Збереженість пастеризованого молока визначається в основному мікрофлорою повторного обсіювання, яка включає псевдомонади, аеромонади, ентеробактерії і стрептококи, що попадають у пастеризоване молоко в процесі перекачування у резервуари для зберігання або при фасуванні. Особливе значення з мікроорганізмів повторного обсіювання належить психрофілам, які викликають псування молока при низьких температурах.

Отже мікроорганізми, які вижили в результаті пастеризації, а також мікроби повторного забруднення питного молока викликають його псування до кінцевих продуктів розпаду білків жирів і вуглеводів.

Температура зберігання молока (від розливу до споживання), як вказувалося вище, також впливає на його псування. Низькі температури (4-6 ^оС) значно сповільнюють розвиток психрофільних мікробів, однак такі температури не дуже впливають на протеолітичну і ліполітичну активність термостійких мікробних ферментів. Тому такому псуванню неможливо запобігти навіть зберіганням молока в охолодженому стані.

Псування пастеризованого молока під час зберігання при 15-20 ^оС викликається мезофільними мікроорганізмами або аеробними спороутворюючими бактеріями.

Отже, правильна збереженість пастеризованого молока попереджує його псування.

Г) Мікробіологічний виробничий контроль пастеризованого молока

Мікробіологічний виробничий контроль (поетапний контроль) направлений на те, щоб попередити випадки повторного обсіювання мікробами або виявити їх виникнення. Він полягає у визначенні груп мікробів, які активно розмножуються у пробах, які беруть на різних етапах виробничого процесу, і залишкового вмісту мікробів на вимитому і продезінфікованому обладнанні.

Метою контролю є одержання виробничої лінії, вільної від мікробів повторного обсіювання. До таких мікробів належать коліформи, молочнокислі і психротрофні мікроорганізми.

Серед мікробіологічних методів, які використовуються для виробничого контролю оправданими є такі: визначення загальної кількості мікробів, кількості психротрофних мікроорганізмів, визначення коліформ, проба на згортання при кип’ятінні, селективний облік грамнегативних мікробів, модифікована проба на каталазу та визначення пірувату.

До питного молока, яке випускається молокозаводами повинно відповідати таким вимогам: кількість мікробів менше 10×10⁴ в 1 см³; відсутність коліформ в 0,01 см³. Температура питного молока не повинна перевищувати 6 ^оС. Торгівельні організації повинні зберігати молоко нижче 12 ^оС, а при транспортуванні температура повинна бути не вище 8 ^оС.

Отже, виробничий контроль пастеризованого молока передбачає дотримання відповідних умов його одержання, доставки і продажу, а за вмістом санітарно-показових мікробів гарантувати відсутність у ньому хвороботворних мікробів.

1

16

2

15

3

14

4

13

5

12

6

11

7

10

8

9