1. Литературный обзор

1.1 Молоко - как ценный продукт питания

Молоко — уникальный по пищевой и биологической ценности, усвояемости и значению для организма продукт. Действительно, молоко и молочные продукты содержат целый спектр биологически активных веществ такие как: полноценные белки, молочный жир, сахар, разнообразные минеральные вещества, витамины, большое количество ферментов и других биологических соединении необходимые для роста, развития и поддержания важнейших жизненных функций человеческого организма [1]. Это высококалорийный продукт питания, который способен заменить любой другой продукт по питательной ценности, но ничто не может заменить его [2]. Основные компоненты молока приведены в таблицах 1.1

Таблица 1.1 - Химический состав и энергетическая ценность натурального молока [3]:

компонент	содержание
Белки:
казеин	2,6%
альбумин	0,15%
глобулины	0,35%
аминокислоты	0,002%
фосфолипиды	0,04%
Сухие вещества	13%
Нейтральный жир	3,6%
Вода	87%
Минеральные вещества:

Продолжение таблицы 1.1

кальций	0,1%
фосфор	0,1%
натрий	0,05%
калий	0,15%
хлор	0,1%
Витамины:
А (ретинол)	0,03%
D (кальциферол)	0,05*10-3%
В1 (тиамин)	0,04%
С (аскорбиновая кислота)	1,50%
В2 (рибофлавин)	0,15%

За высокую пищевую ценность молоко называли «белой кровью», «эликсиром жизни», «источником здоровья», «соком жизни». Для новорожденного оно служит единственной пищей. Широкое применение молоко находило как противоядие при отравлениях. Молоко и молочные продукты полезны для лечения истощенных больных, нуждающихся в усиленном питании, для повышения иммунитета часто болеющих, ослабленных больных[4].

1.2 Специфическая и неспецифическая микрофлора молока

Молоко – благоприятная среда для развития микроорганизмов, поэтому при соответствующих температурных условиях микроорганизмы в нем бурно размножаются. Попадание микроорганизмов в молоко происходит при дойке с поверхности вымени, с кожи животного, посуды, оборудования, кормов, рук и одежды доильщика. Так что молоко даже при получении его в хороших санитарных условиях не является стерильным продуктом. При эндогенном пути молоко обсеменяется микроорганизмами непосредственно в вымени животного, так как оно уже инфицируется бактериями, попадающими в него через сосковый канал. Эти бактерии в основном малочисленны и безвредны[5]. Экзогенное обсеменение молока происходит от внешних источников. Уже в момент выдаивания молоко подвергается бактериальному загрязнению, так как в сосковом канале и молочной железе постоянно находятся сапрофитные бактерии. Особенно загрязнены первые струйки молока, а последние порции большей частью стерильны. Поэтому первые струйки молока нужно сдаивать в отдельную посуду[6].

Количество бактерий в молоке, полученном от здоровых коров, незначительно – от 10³ до 10⁴ клеток в 1 мл. В основном это сапрофиты – не патогенные микрококки, корине – бактерии, проникающие извне через сосок. При нарушении санитарных правил доения в молоко попадает много микроорганизмов из окружающей среды. Помимо обычных кишечных палочек, могут присутствовать патогенные микроорганизмы (дизентерийные микробы, сальмонеллы, холерные вибрионы и др.) При длительном хранении сырого молока (при температуре выше 10 ºC) происходит количественный рост, микроорганизмов, который сопровождается сменой фаз микрофлоры парного молока [7].

Первая фаза – бактерицидная, когда жизнедеятельность микроорганизмов в молоке подавляется. Микрофлора в этой фазе, как правило, не размножается, иногда ее количество даже уменьшается в результате бактерицидного действия лизоцима и лейкоцитов. Продолжительность бактерицидной фазы зависит от количества бактерий, находящихся в молоке, температуры хранения и индивидуальных свойств организма животного. Срок бактерицидной фазы имеет большое значение, поскольку молоко считают более надежным только в течение этой фазы, а по окончании её начинают развиваться микроорганизмы и молоко быстрее портиться. На продолжительность бактерицидной фазы так же влияют санитарные условия получения молока.

Вторая фаза – фаза смешанной микрофлоры. Во второй фазе наиболее энергично размножаются молочнокислые микробы и особенно стрептококки. Накапливающаяся этими микробами молочная кислота в количестве до 1% угнетает развитие гнилостной микрофлоры, и она в значительной степени отмирает. За 1 – 2 суток количество бактерий в 1 мл молока может увеличиваться от нескольких тысяч до сотен миллионов. Скорость развития микроорганизмов зависит от первоначального их количества и температуры хранения молока. В этой фазе различают криофлору (или флору низких температур), мезофлору (средних температур), термофлору (высоких температур).

При низкой температуре молоко длительное время может оставаться в фазе криофлоры. Мезофлора в молоке развивается при его хранении без предварительного охлаждения. Для нее характерно быстрое развитие микроорганизмов и увеличение количества молочнокислых бактерий. Поэтому хранить и транспортировать молоко следует только в фазе криофлоры. Термофлора лучше развивается при температуре молока 40 – 45 ºC, например, при выработке сыров с высокой температурой второго нагревания. В этом случае развиваются термофильные молочнокислые палочки и термофильные стрептококки [8].

Третья фаза – размножаются молочнокислые палочки, при этом концентрация молочной кислоты (65-70 ºT) достигает 2,5 – 3,5%, поэтому стрептококки и кишечная палочка отмирают.

Четвертая фаза – в этот период концентрация молочной кислоты удерживается на высоком уровне, она подавляет развитие и самих молочнокислых бактерий, вследствие чего количество микроорганизмов в свернувшемся молоке резко снижается. В дальнейшем в свернувшемся молоке начинают усиленно размножаться дрожжи и молочная плесень. Эти микроорганизмы устойчивы к кислой реакции и для обмена веществ используют молочную кислоту. В результате снижения кислотности создаются благоприятные условия для развития глинистых бактерий, которые разлагают белковые вещества молекул до летучих и газообразных продуктов. При температуре хранения молока 10-12 ºC количество бактерий в течение суток увеличивается в 10 раз, при 18-20 ºC – в сотни раз, при 30 -35 ºC – в десятки сотни тысяч раз[8].

В молоке и молочных продуктах содержаться как специфическая, так и неспецифическая микрофлора. К первой относиться молочнокислые бактерии, среди которых различают молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки (нескольких видов). Неспецифическая микрофлора: гнилостные бактерии, маслянокислые бактерии, бактерии группы кишечной палочки, плесневые грибы, а также болезнетворные микроорганизмы (возбудители туберкулеза, бруцеллеза, дизентерии и др.). В молоко и молочные продукты эти микроорганизмы могут попадать от больных животных, а также больных людей или бациллоносителей[9].

Молочнокислые бактерии (МКБ) (рис. 1)[5] Эти микроорганизмы можно найти на растениях. Некоторые их виды встречаются действительно в больших количествах в местах нахождения молока, другие же в кишечнике животных. Эта группа содержит как шаровидные, так и палочковидные микробы, которые образуют цепочки, различной длинны. Молочнокислые бактерии способны образовывать в качестве главного продукта брожения молочную кислоту. МКБ являются факультативными анаэробами. У большинства молочно кислых палочек (термофилов) оптимальная температура роста 40 ºC. Предел кислотности у молочнокислых палочек более высокий, чем у стрептококков, и достигает 300 ºT. Часть бактерий этой группы обладают особой кислотообразующей способностью, выделяя при брожении молочную и летучие кислоты. Оптимальная температура развития молочнокислых стрептококков 30ºC, минимальная – 1ºC. При пастеризации стрептококки погибают полностью, поэтому обнаружение их в пастеризованном молоке означает обсеменение после пастеризации.

Большинство из них гибнет при нагревании до температуры 70ºC. Например: бактерии рода Lactococcus, Lactobacillus и др.

а) б)

Рисунок – 1 .Молочнокислые бактерии: а) р. Lactococcus;б) р. , Lactobacillus

Гнилостные бактерии (рис. 2а) [5]. Эти бактерии продуцируют фермент расщепляющие белки. Поэтому они могут вызывать распад белков до аммиака. Некоторые из них применяются в молочной промышленности, но большинство из них являются источником определенных проблем. Некоторые растут в аэробных условиях, а некоторые в анаэробных. Оптимальная температура развития 30–32°С, максимальная 37–48, минимальная 10°С. Палочка цереус свертывает и пептонизирует молоко.

Многие из них продуцируют так же фермент липазу, что указывает на их способность расщеплять жиры. Бактерия класса Pseudomonas (рис 2 б) в основном являются грамотрицательными микроорганизмами. Могут попасть в молоко в результате вторичного обсеменения. Развиваются при низких температурах. Некоторые нежелательные гнилостные бактерии продуцируют помимо липазы фермент типа сычужного и таким образом могут вызывать свертывание молока без повышения титруемой кислотности («сладкое свертывание»).

а) б)

Рисунок – 2. Гнилостные бактерии а) Вас. cereus; б) р. Pseudomonas

Маслянокислые бактерии. (рис3)[5]. Представляют собой палочки цилиндрической формы, длиной от 5-7 до 7-12 мкм и толщиной 0,5-1,5 мкм (рис. 3). Бактерии подвижны, образуют споры (клостридии), капсул не образуют. Споры выдерживают кипячение 1-2 мин, не погибают при пастеризации. Маслянокислые бактерии по Грамму красятся положительно, содержат гранулезу (крахмалоподобное вещество), являются анаэробами. Оптимальная температура развития бактерий 30-35 °С, минимальная 8-10, максимальная 45 °С. Характерными признаками этих бактерий являются бурное газообразование при развитии, неприятный запах масляной кислоты. Маслянокислые бактерии сбраживают молочный сахар и расщепляют соли молочной кислоты. При этом образуются масляная, уксусная, пропионовая, муравьиная кислоты и небольшое количество спирта (этилового, бутилового, пропилового). Маслянокислые бактерии способны усваивать белковый, аминокислотный и аммонийный азот, а некоторые виды - даже азот воздуха. Они чувствительны к кислой реакции среды.

Рисунок - 3. Маслянокислые бактерии

Молочная плесень. (Geotrichum candidum) (рис 4) [5]. Данная плесень встречается на поверхности сквашенного молока в виде тонкой, бархатистой белой пленки. При нарушении санитарного и технологического режимов на молочных заводах молочные продукты часто поражаются плесенью, которая разлагает молочный жир, что, придает продукту прогорклый вкус.

Рисунок – 4. Молочная плесень: Geotrichum candidum

Бактерии группы кишечных палочек (рис 5) [5]. Бактерии группы кишечной палочки вызывают изменения вкуса и запаха молока, а некоторые разновидности – его ослизнение. Они погибают в основном при пастеризации, и присутствие их в пастеризованном молоке выше установленной нормы указывает на неудовлетворительную пастеризацию или вторичное загрязнение после пастеризации. Бактерии группы кишечных палочек обезвреживаются обычными методами пастеризации (65—75 °C). При 60 °C кишечная палочка погибает через 15 минут.

а) б)

Рисунок - 5. Escherichia coli.

Порчу, молока вызывают так же психрофильные микроорганизмы – флуоресцирующие бактерии и отдельные виды плесеней, способные расти при низких температурах (от +5 до - 6°С). Наиболее типичные психрофильные микроорганизмы — неспороносные подвижные палочки, относящиеся к роду Pseudomonas. При более высоких температурах размножаются быстрее. В отличие от мезофильных микробов, совсем не растут, при 27—37 °С. Размножаясь на мясе, фруктах и других пищевых продуктах, сохраняемых в холодильниках, вызывают порчу продуктов.

Они попадают в молоко и молочные продукты из почвы, воды, остатков конденсата на посуде и оборудовании [6]. Из – за этого молоко, хранящееся при низкой температуре, прогоркает и становится непригодным в пищу.

Сальмонеллы. (рис 6) [5] (Salmonella enterica) - грамотрицательные бактерии семейства энтеробактерии. Почти все они подвижны за счет множества жгутиков, распределенных по всей поверхности клетки, сальмонеллы не инкапсулированы. Все они - факультативные анаэробы, как правило, не ферментирующие лактозу. Сальмонеллы обитают в кишечнике животных и человека. Большинство сальмонелл относится к патогенным видам, образующим различные антигены: термолабильный жгутиковый Н-антиген и состоящие из углеводов О-антиген и Vi-антиген. факультативные анаэробы; большинство подвижно (благодаря перитрихиально расположенным жгутикам). На плотных питательных средах образуют круглые колонии серовато-белого цвета, при росте на бульоне — помутнение и осадок.

а)

Рисунок – 6 . Сальмонеллы: а) р. Salmonella enterica;

Таким образом, присутствие в молоке неспецифической микрофлоры приводит к порокам молока и может являться причиной ряда заболеваний человека.

1.3 Методы снижения обсемененности молока

1.3.1 Термическая обработка

Тепловая обработка молока считается обязательной технологической операцией на молокоперерабатывающих заводах. Она, прежде всего, служит для уничтожения болезнетворных микроорганизмов. Кроме того, она способствует значительному сокращению количества микроорганизмов, нарушающих технологические процессы, увеличивает стойкость молока и улучшает его технологические свойства.

Таким образом, тепловая обработка должна обеспечить надежное подавление жизнедеятельности микроорганизмов без существенных изменений свойств самого молока.

Пастеризация – это тепловая обработка молока нагреванием от 63 ^°С до температуры, близкой к точке его кипения [9]. Стерилизация – это тепловая обработка молока при температуре более 100 ^°С с последующей выдержкой при этой температуре [12].

Известно, что в 1 мл молока находится от 100 тыс. до 20 млн. и более бактерий, среди которых обнаруживаются и болезнетворные. Использование тепловой обработки молока позволяет на 99,8 - 99,9% снизить его бактериальную обсемененность. Обычно все болезнетворные микроорганизмы разрушаются уже при температуре 63 ^°С в течении нескольких минут. Пастеризация – уничтожает не только болезнетворные микроорганизмы, но и разрушает микроорганизмы, вызывающие порчу молока и молочных продуктов. Кроме того, некоторым продуктам, например мороженому, придает приятный запах и своеобразный вкус, то есть улучшает его пищевые свойства [13].

Пастеризация и стерилизация молока имеет так же негативные стороны. В процессе тепловой обработка изменяются составные части молока, в первую очередь разрушаются белки, инактивируются почти все ферменты, частично разрушаются витамина, что сказывается на полезных свойствах молока [14] (табл. 1.2).

Вместе с тем, в процессе тепловой обработки изменяются основные свойства молока: вязкость, кислотность, поверхностное натяжение, вкус, запах, цвет, его способность к отстою сливок, сычужному свертыванию и др.[15].

В связи с этим в последнее время ведется активный поиск альтернативных методов обеззараживания молока, позволяющих в наибольшей степени в сравнении с термообработкой сохранять его нативные свойства.