ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОВЫШЕНИЯ В МОЛОКЕ-СЫРЬЕ ЧИСЛА СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК НА ЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КАЧЕСТВО КИСЛОМОЛОЧНЫХ НАПИТКОВ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
При заболеваниях коров и нарушениях правил их доения в молоке повышается число соматических клеток, приводящее к неблагоприятным изменениям состава и свойств молока-сырья и нарушению биохимических и микробиологических процессов при его переработке. Глубина изменений определяется степенью заболевания животных. Цель работы состояла в исследовании влияния числа соматических клеток в молоке-сырье на его способность к сквашиванию заквасочными культурами и качество готового продукта, а также в установлении предельно допустимого в молоке, направляемом на выработку кисломолочных напитков, содержания соматических клеток. Работа выполнена в лабораториях Санкт-Петербургского университета ИТМО, ряд исследований проводился в производственной лаборатории молочного завода. При проведении экспериментов применяли стандартные методики. В результате работы определено, что с повышением в молоке-сырье числа соматических клеток его способность к сквашиванию молочнокислыми бактериями при выработке кисломолочных напитков снижается. Торможение роста заквасочных микроорганизмов наблюдается при содержании СК более300 тыс./см3 и становится значительным при его значении выше 400 тыс./см3. Превышение числа соматических клеток 500 тыс./см3 приводит к увеличению времени сквашивания молока термофильным стрептококком в 2 раза, а смешанной культурой - приблизительно в 1,5 раза, что недопустимо. Термофильные стрептококки являются наименее устойчивыми, по сравнению со смешанными культурами термофильного стрептококка и болгарской палочки, к повышенному содержаниюсоматических клеток. Повышение содержания соматических клеток в молоке-сырье отрицательно сказывается на качестве кисломолочного напитка - простокваши. Снижение качества простокваши отмечается при числе СК выше 300 тыс./см3. Использование молока с количеством СК более 400 тыс./см3 приводит к ухудшению органолептических показателей напитка. Качество простокваши, выработанной из молока с содержанием СК выше 500 тыс./см3, становится низким, что проявляется в недостаточном количестве молочнокислых бактерий, чрезмерно вязкой и слизистой консистенции, отделении сыворотки, появлении посторонних привкусов и запаха. Для обеспечения высокого качества кисломолочных напитков необходимо отбирать молоко-сырье с содержанием СК до 300 тыс./см3. Использование молока, имеющего более 400 тыс. клеток/см3, может привести к получению продукта с неприемлемым качеством.

Ключевые слова:
Молоко-сырье, соматические клетки молока, технологические свойства молока-сырья
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение Повышение числа соматических клеток (СК) свидетельствует о примеси в сборном молоке маститного. Маститы крупного рогатого скота широко распространены. В основном они имеют инфекционное происхождение или вызываются нарушением технологии машинного доения. Молоко, поступающее на переработку, нередко имеет в 1 см3 500 тыс. и более соматических клеток. Молоко-сырье с высоким числом СК имеет высокую бактериальную обсемененность, содержит биологи- чески активные стрептококки, стафилококки и микроскопические грибы [1, 3, 6]. В зависимости от глубины и характера заболевания изменяются состав и физико-химические свойства молока маститных коров. В молоке с примесью маститного возрастают: величина электропроводности до 0,7-1,7 См/м; количество ионов хлора до 140-200 мг %; содержание γ-казеинов до 10-15 % от κ-казеина, а высшего сорта, 4,0 · 105 - в молоке первого сорта и 7,5 · 105 в молоке второго сорта [8, 9]. Молоко, поступающее на переработку, нередко имеет в 1 см3 500 тыс. и более соматических клеток. Цель настоящей работы заключалась в исследовании влияния числа СК в молоке-сырье на способность молока к сквашиванию и качество готового продукта, а также в установлении предельно допустимого в молоке, направляемом на выработку кисломолочных напитков, содержания СК. Объекты и методы исследования В качестве объектов исследований были приняты: - молоко коровье сырое цельное хозяйств Ленинградской области без ингибирующих веществ и антибиотиков, с содержанием жира 3,3-3,5 %, белков - 2,8-3,2 %, СОМО - 8,2-8,3 %; также сывороточных белков; активность редуктаз, кислотностью 3 16,0-18,0 °Т; плотностью каталазы, липазы, фосфатазы. В нем снижаются: титруемая кислотность до 5-15 °Т; плотность до 1027-1029 кг/м , количеством соматических клеток от 100 до более чем 750 тыс. в см3, 1024-1025 кг/м3; содержание сухих веществ до КМАФАнМ от 5,0 · 105 до 6,0 · 10 10; 10,8 %; количество кальция и фосфора на 25-75 %, калия на 10 %, массовые доли лактозы, жира, казеина, витаминов В1, В2, С [1, 5, 7]. Изменение состава и свойств молока с примесью маститного приводит к нарушению биохимических и микро- биологических процессов при его переработке и снижению качества кисломолочных продуктов [1, 4, 5, 7]. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) регламентирует содержание в молоке-сырье СК не более 7,5 · 105 в см3, согласно изменению № 2 к ГОСТ Р 52054 «Молоко коровье сырое. Технические условия» содержание СК в 1 см3 должно составлять не более 2,5 · 105 в молоке - стартовые культуры: YO-MIX 205 (DANISCO FRANCE SAS), состоящая из смеси штаммов Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium; CHOOZIT TA (DANISCO FRANCE SAS), состоящая из штаммов Streptococcus thermophilus; YO-MIX 300 (DANISCO FRANCE SAS) и YC-X 11(CHR HANSEN) (обе культуры состоят из смеси штаммов Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus); - выработанный из исследуемого молока кисломолочный напиток - простокваша «Мечниковская». Пробы молока отбирали в хозяйствах Ленинградской области в течение четырех сезонов года. В зависимости от содержания СК молоко, отобранное для экспериментов, относили к группам согласно данным табл. 1. Методы исследования, примененные в работе, аналогичны используемым на молочных заводах при контроле сырья и готовой продукции. В исследуемом молоке-сырье определяли: содержание жира, белков и СОМО - на приборе MilkoScan Minor; титруемую кислотность - с использованием индикатора фенолфталеина; плотность - с помощью ареометра; содержание соматических клеток - на приборе «Соматос-В»; наличие ингибирующих веществ - путем проведения пробы с индикатором метиленовым голубым, присутствие антибиотиков (β-лактама, левомицетина, стрептомицина, тетрациклина) - экспресс-методом с помощью прибора Heat-Sensor. Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в молоке учитывали путем посева его разведений на питательную среду МПА с последующим культивированием при температуре (30 ± 1) °С в течение 72 часов, подсчетом и микроскопированием выросших колоний. Наличие бактерий группы кишечных палочек (БГКП) выявляли путем посева разведений молока в жидкую среду Кесслера с последующим их выращиванием при температуре (37 ± 1) °С в течение 24 часов. Содержание дрожжей определяли путем посева молока и его разведений на твердую среду БФ, с дальнейшим их культивированием при температуре (24 ± 1) °С в течение пяти суток и микроскопированием выросших колоний. Показатель рН сквашиваемой смеси измеряли на приборе Hanna HI 8314. Кисломолочный напиток (простоквашу) вырабатывали в лаборатории термостатным способом. Молоко пастеризовали при температуре (92 ± 2) °С с выдержкой 5 мин; охлаждали до температуры заквашивания, равной (45 ± 1) °С; вносили в количестве 5 % стартовую культуру, состоящую из смеси штаммов Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus; перемешивали и сквашивали при температуре, равной (45 ± 1) °С, до достижения смесью значения рН, равного 4,6, и образования плотного сгустка. По окончании сквашивания простоквашу охлаждали до температуры (6 ± 2) °С [2] и определяли показатели ее качества. Кислотность образующегося сгустка и готовой простокваши измеряли на рН-метре HI 8314 F, влагоудерживающую способность сгустка устанавливали методом центрифугирования на лабораторной центрифуге «ОКА», эффективную вязкость измеряли на ротационном вискозиметре «Реотест-2». Количество молочнокислых бактерий в сквашенном молоке и продукте подсчитывали методом предельных разведений, определяя наиболее вероятное число (НВЧ) бактерий. Для раздельного определения молочнокислых стрептококков и палочек использовали данные микроскопического анализа сгустка и значение титруемой кислотности сгустка. Содержание бифидобактерий контролировали путем посева разведений сквашенного молока на гидролизатно- молочную среду с неомицином. Органолептические свойства простокваши (консистенцию, вкус, запах) оценивали по 9-балльной шкале: 1 балл - крайне неприемлемый; 5 баллов - приемлемый; 9 баллов - чрезвычайно приемлемый продукт. Результаты и их обсуждение Важнейшим технологическим свойством молока-сырья при выработке кисломолочных напитков является его способность к сквашиванию. В молоке с высокой микробной обсемененностью рост заквасочных культур тормозится, что приводит к образованию сгустка неудовлетворительного качества. Поэтому мы определяли содержание микроорганизмов и активность роста бактериальных культур в молоке с различным количеством соматических клеток. Изменение микробной обсемененности молока при увеличении в нем числа соматических клеток представлено в табл. 2. Таблица 1 - Число соматических клеток в исследуемом молоке Table 1 - Number of somatic cells in the analyzed milk sample Число СК, тыс./см3 Ниже 100 От 101 до 200 От 201 до 300 От 301 до 400 От 401 до 500 От 501 до 750 Выше 750 Группа молока I II III IV V VI VII Таблица 2 - Микробная обсемененность молока при увеличении содержания в нем соматических клеток Table 2 - Milk microbial content when the number of somatic cells increases Показатель, КОЕ/см3 * Группа молока I II III IV V VI VII КМАФАнМ 5 · 105 9,1 · 105 1,0 · 106 1,9 · 108 2,1 · 109 2,4 · 109 6,0 · 1010 БГКП 10-4 10-4 10-4 10-5 10-5 Менее 10-6 Менее 10-6 Дрожжи Нет Нет Нет 2 6 11 18 *Для БГКП - титр, см3. Данные табл. 2 свидетельствуют, что микробная обсемененность молока-сырья первых трех групп (с содержанием соматических клеток от 100 до 300 тыс./см3) различается незначительно. При дальнейшем повышении числа соматических клеток обсемененность существенно возрастает. Наиболее резкий - на два порядка - скачок КМАФАнМ наблюдается в молоке четвертой группы (число соматических клеток от 301 до 400 тыс./см3). В молоке с содержанием соматических клеток выше 300 тыс./см3 наблюдаются бактерии - возбудители маститов коров: диплококки, стрептококки, стафилококки, кишечные палочки и дрожжи. Таким образом, видна взаимосвязь между содержанием в молоке соматических клеток и его микробной обсемененностью. Об активности роста стартовых культур в молоке с различным количеством соматических клеток судили по изменению рН сквашиваемой смеси. Результаты исследований представлены на рис.1. Из графиков, представленных на рис. 1, видно, что скорость роста стартовых культур изменяется в зависимости от числа соматических клеток в молоке. В молоке первых трех групп (число СК 300 тыс./см3 и ниже) она приблизительно равна и является наибольшей, в молоке с четвертой по седьмую группу (количество СК выше 300 тыс./см3) скорость роста постоянно снижается. Наибольшее замедление роста при увеличении количества соматических клеток наблюдается у культуры CHOOZIT TA, имеющей в своем составе только штаммы Streptococcus thermophilus. Стартовая культура YO-MIX 300, состоящая из смеси штаммов Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus, характеризуется максимальной устойчивостью к повышению в молоке содержания СК. Наименьшая устойчивость к повышенному количеству соматических клеток отмечается у Streptococcus. thermophilus. Установленные различия возможно объяснить видовыми особенностями бактерий и их неодинаковой ферментативной активностью и устойчивостью к лейкоцитам. В технологии кисломолочных напитков процесс сквашивания проводят до достижения смесью показателя рН, приблизительно равного 4,6. Оптимальная продолжительность процесса сквашивания, наряду с другими факторами, позволяет получить продукт высокого качества. Результаты исследования взаимосвязи между содержанием соматических клеток и продолжительностью сквашивания молока стартовыми культурами представлены на рис. 2. На рис. 2 видно, что увеличение количества СК в молоке-сырье приводит к повышению продолжительности его сквашивания всеми культурами. Период сквашивания значительно возрастает при содержании в молоке соматических клеток от 300 тыс./см3 и выше. Повышение числа соматических клеток более значения 400 тыс./см3 приводит к постоянному возрастанию времени сквашивания молока. Превышение числа соматических клеток 500 тыс./см3 приводит к увеличению времени сквашивания молока термофильным стрептококком в 2 раза, а смешанной культурой - приблизительно в 1,5 раза, что недопустимо. 7 6.5 6 рН 5.5 5 4.5 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Время, ч (а) 7 6.5 6 рН 5.5 5 4.5 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Время, ч (б) 7 6.5 6 рН 5.5 5 4.5 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Время, ч (в) I II III IV V VI VII Рисунок 1 - Изменение рН сквашиваемой смеси при росте стартовых культур в молоке с различным содержанием соматических клеток: (а) CHOOZIT TA; (б) YO-MIX 205; (в) YO-MIX 300 Figure 1 - Fermented mixture рН change when starter cultures multiply in milk having different number of somatic cells: а - CHOOZIT TA; b - YO-MIX 205; c - YO-MIX 300 Продолжительность сквашивания, ч 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 I II III IV V VI VII Молоко с различным содержанием соматических клеток YO-MIX 300 YC-X 11 YO-MIX 205 CHOOZIT TA Количество заквасочных микроорганизмов по окончании процесса сквашивания молока с различным содержанием соматических клеток представлено на рис. 3. Как видно на рис. 3, количество всех микроорганизмов заквасок в сквашенном молоке I и II групп (с числом соматических клеток менее 200 тыс./см3) является приблизительно одинаковым и составляет около 1010 КОЕ/см3. Повышение числа СК до 300 тыс./см3 (молоко III группы) приводит к снижению до 109 КОЕ/см3 количества бактерий культуры YO-MIX 205, имеющей в своем составе бифидобактерии и ацидофильные палочки, при этом содержание микроорганизмов остальных трех культур остается на уровне молока I и II групп. Дальнейший рост числа СК до 400 тыс./см3 в молоке IV группы Рисунок 2 - Зависимость продолжительности вызывает падение до значения 4,9 · 108 КОЕ/см3 сквашивания молока стартовыми культурами от содержания в нем соматических клеток Figure 2 - Dependence between milk fermentation time by starter cultures and somatic cells content Количество заквасочных микроорганизмов, КОЕ/см3 1E+10 1E+09 10000000 10000000 1000000 100000 10000 1000 I II III IV V VI VII Количество заквасочных микроорганизмов, КОЕ/см3 YO-MIX 300 YC-X 11 YO-MIX 205 CHOOZIT TA Рисунок 3 - Содержание заквасочных микроорганизмов в сквашенном молоке с различным содержанием соматических клеток Figure 3 - Starter culture content in fermented milk with different somatic cells Количество сыворотки, % 60 50 40 30 20 20 0 5 10 15 20 Продолжительность центрифугирования, мин II III IV V VI Рисунок 4 - Влагоудерживающая способность сгустков из молока с различным содержанием соматических клеток Figure 4 - Water-retention capacity of milk clusters with different number of somatic cells термофильных стрептококков в культуре CHOOZIT TA. При следующем увеличении содержания СК количество бактерий всех исследуемых культур в сквашенном молоке продолжает снижаться и в молоке VII группы достигает минимального значения 106 КОЕ/см3 для культур YO-MIX 300 и YO-X 11, состоящих из термофильного стрептококка и болгарской палочки, и 104 КОЕ/см3 для культур YO-MIX 205 и CHOOZIT TA, имеющих в своем составе бифидобактерии и только термофильный стрептококк. Таким образом, проведенные исследования показывают, что способность молока-сырья к сквашиванию понижается при увеличении в нем числа соматических клеток. Термофильные стрептококки и бифидобактерии являются наименее устойчивыми, по сравнению со смешанными культурами термофильного стрептококка и болгарской палочки, к повышенному содержанию соматических клеток. Их рост начинает тормозиться в молоке-сырье с содержанием СК около 300 тыс./см3. При значении числа СК более 400 тыс./см3 способность молока-сырья к сквашиванию всеми бактериями значительно падает. Снижение способности к сквашиванию заквасочными культурами молока-сырья с большой степенью маститного объясняется, вероятно, недостатком в нем факторов роста молочнокислых бактерий (витаминов группы В и др.), изменениями белковой и солевой системы вследствие деятельности высокоактивных ферментов, выделяемых лейкоцитами и посторонними бактериями. Для определения воздействия изменения в молоке-сырье количества СК на качество кисломолочных напитков проводили оценивание консистенции и органолептических показателей простокваши из молока различных групп. Результаты исследований влияния числа СК на степень отделения сгустком сыворотки представлены на рис. 4, а изменение эффективной вязкости простокваши - на рис. 5. 800 700 Эффективная вязкость 600 500 400 300 200 100 0 II III IV V VI Молоко с различным содержанием соматических клеток простокваши возрастают. При использовании молока V и VI групп влагоудерживающая способность образуемых сгустков превышает 2,5 см3, а вязкость достигает 610 - 760 · 10-3 Па·с, что нежелательно для кисломолочных напитков. Простокваша из молока с числом соматических клеток более 400 тыс./см3 характеризуется значительным отделением сыворотки и чрезмерно высокой вязкостью, т. е. низким качеством. Органолептические показатели простокваши из молока с различным содержанием соматических клеток показаны на рис. 6. На диаграмме рис. 6 видно, что наилучшими консистенцией, вкусом, запахом обладают Рисунок 5 - Эффективная вязкость простокваши из молока с различным содержанием соматических клеток* *Кислотность образцов простокваши составляла (85 ± 2) °Т; измерения проводили при величине градиента скорости сдвига 27 с-1. Figure 5 - Effective viscosity of curdled milk with different number of somatic cells* *Curdled milk samples acidity was (85 ± 2) °Т; the measurements were taken when shear rate was 27 s-1 Графики, представленные на рис. 4 и рис. 5, показывают, что с увеличением в молоке-сырье содержания соматических клеток интенсивность отделения сыворотки из сгустков и вязкость образцы простокваши, выработанной из молока II и III групп (менее 300 тыс. СК/см3). В образцах, полученных из молока IV группы (до 400 тыс. СК/см3), наблюдается некоторое снижении этих показателей. Использование молока с количеством соматических клеток более 400 тыс./см3 (группы V и VI) приводит к значительному ухудшению качества простокваши «Мечниковская». При превышении числом СК значения 500 тыс./см3 простокваша приобретает нехарактерную для нее неоднородную, вязкую и слизистую консистенцию, посторонние запахи и привкусы, из нее интенсивно отделяется сыворотка. Отделение сыворотки В. посторонний В. горький В. сливочный В. кислый В. выраженный К. однородная 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 З. посторонний К. плотная К. вязкая К. слизистая З. выраженный З. кислый З. сливочный II III IV V VI Рисунок 6 - Органолептические свойства простокваши «Мечниковская», полученной из молока с различным содержанием соматических клеток (К. - консистенция; В. - вкус; З. - запах) Figure 6 - Organoleptic properties of Меchnikovskaya curdled milk produced using milk with different number of somatic cells (“K.” - consistency; “В.” - taste; “З.” - smell) Таким образом, по результатам исследований можно сделать следующие выводы. Способность молока к сквашиванию при выработке кисломолочных напитков снижается с повышением в молоке-сырье числа соматических клеток. Торможение роста заквасочных микроорганизмов наблюдается при содержании СК более 300 тыс./см3 и становится существенным при его значении выше 400 тыс./см3. Превышение числа соматических клеток 500 тыс./см3 приводит к увеличению времени сквашивания молока термофильным стрептококком в 2 раза, а смешанной культурой - приблизительно в 1,5 раза, что недопустимо. Термофильные стрептококки являются наименее устойчивыми, по сравнению со смешанными культурами термофильного стрептококка и болгарской палочки, к повышенному содержанию соматических клеток. Повышение содержания соматических клеток в молоке-сырье отрицательно сказывается на качестве кисломолочного напитка - простокваши. Снижение качества простокваши отмечается при числе СК выше 300 тыс./см3. Использование молока с количеством СК более 400 тыс./см3 приводит к ухудшению органолептических показателей напитка. Качество простокваши, выработанной из молока с содержанием СК выше 500 тыс./см3, становится низким, что проявляется в недостаточном количестве молочнокислых бактерий, чрезмерно вязкой и слизистой консистенции, отделении сыворотки, появлении посторонних привкусов и запаха. Для обеспечения высокого качества кисломолочных напитков необходимо отбирать молоко-сырье с содержанием СК до 300 тыс./см3. Использование молока, имеющего более 400 тыс./см3, может привести к получению продукта с неприемлемым качеством.
Список литературы

1. Гунькова, П. И. Биотехнологические свойства белков молока / П. И. Гунькова, К. К. Горбатова. - СПб. : ГИОРД, 2015. - 216 с.

2. Неверов, Е. Н. Аппарат для холодильной обработки пищевых продуктов с рециркуляцией диоксида углерода /Е. Н. Неверов // Вестник Международной академии холода. - 2016. - № 1. - С. 60-65.

3. Свириденко, Г. М. Пищевая промышленность. Микробиологические риски при производстве молока и молочных продуктов / Г. М. Свириденко. - М. : Изд-во Россельхозакадемии, 2009. - 246 с.

4. Тамим, А. Й. Йогурт и другие кисломолочные продукты: научные основы и технологии / А. Й. Тамим, Р. К. Робинсон ; пер. с англ. под науч. ред. Л. А. Забодаловой. - СПб. : Профессия, 2003. - 664 с.

5. Тёпел, А. Химия и физика молока / А. Тёпел ; пер. с нем. под ред. С. А. Фильчаковой. - СПб. : Профессия, 2012. - 832 с.

6. Leukocytes - second line of defense against invading mastitis pathogens / M. J. Paape [et al.] // Journal of Dairy Science. - 1979. - Vol. 62 (1). - P. 135-153.

7. Physiological role of indigenous milk enzymes / N. Silanikove [et al.] // International Dairy Journal. - 2006. - Vol. 16. - P. 533-545.

8. ТР ТС 033/2013. О безопасности молока и молочной продукции : прин. Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 9 окт. 2013 г. № 67. - 148 с.

9. Изменение № 2 ГОСТ Р 52054. Молоко коровье сырое. Технические условия. - Введ. 1 сент. 2017 г.


Войти или Создать
* Забыли пароль?