Влияние давления газообразного азота на санитарно-гигиенические и технологические свойства молока коров

УДК 637.12.05

Влияние давления газообразного азота

на санитарно-гигиенические и технологические свойства молока коров

Т.В. Кабанова, А.И. Перевозчиков

Марийский государственный университет, Йошкар-Ола

В статье представлены результаты исследований влияния обработки сырого молока давлением газообразного азота разными режимами на основные санитарно-гигиенические показатели молока коров, а также на продолжительность бактерицидной фазы. В итоге такой способ воздействия на молоко позволяет повысить сорт молока по бактериальным показателям. Установлено также, что данная обработка позволяет улучшить сыропригодные свойства молока.

The article describes how the processing of raw milk under the pressure of nitrogen in different regimes influences the main sanitary, hygienic indices of cow milk and the duration of a bactericidal phase. The method allows to increase milk quality due to its bactericidal indices and to increase milk qualities for cheese production.

Высокий удельный вес молока низкого качества является основной характеристикой состояния сырьевой базы молочной промышленности стран СНГ. Получение безопасной и качественной молочной продукции из такого сырья - серьезная проблема.

По данным Госкомстата, начиная с 1987 г., в стране происходит заметное снижение качества молока по сортности; более 50 % сырого молока не удовлетворяет переработчиков [1]. Бактериальная обсеменен-ность сырого молока - один из основных показателей, позволяющих установить его сортность, выбрать направление переработки и, в допустимых пределах, варьировать параметры технологического процесса. Также данный показатель существенно отражается на безопасности и качестве готовых продуктов [4].

Кроме того, молока, пригодного для сыроделия по сычужной свертываемости, поступает на молочные предприятия в среднем около 30 % [5].

В связи с этим, наряду с комплексом обычных мероприятий при производстве молока, на сельскохозяйственных предприятиях возникает вопрос об улучшении качественных показателей молока с применением разных методов, в том числе биотехнологических, позволяющих наиболее рационально сохранять и в дальнейшем использовать и компоненты натурального сырья.

Одним из возможных, на наш взгляд, и перспективных способов улучшения качества сырого молока без теплового воздействия является его обработка давлением газообразного азота с последующим его резким сбросом (Патент Ш 2248732 С2. Распопов В.А).

При обработке используется газообразный азот, который является индерферентным и наиболее безо-

пасным при использовании, имеет небольшой коэффициент растворимости в жидкостях и при повышенном давлении вытесняет другие газовые фазы, находящиеся в молоке (такие как углекислый газ и кислород).

Данный метод является экологически чистым и не требует дополнительных энергозатрат, так как температура при обработке соответствует температуре заготовляемого молока по действующей нормативной документации. Время обработки также незначительно увеличивает продолжительность стандартных технологических процессов выработки молочных продуктов.

Влияние обработки молока давлением газообразного азота на физико-химические, микробиологические и технологические свойства молока исследовали на базе кафедры технологии молока и молочных продуктов Марийского государственного университета в 2006-2007 гг.

Обработка молока проводилась на лабораторной установке. Температура молока перед воздействием давлением составляла 6±2 °С, что соответствует температуре его при приемке на молокоперерабатываю-щие предприятия.

Нами было выбрано два режим обработки. Первый режим - молоко обрабатывали однократным воздействием давления газообразного азота р = 1,4 МПа в течение 5 мин. с последующим резким сбросом давления (менее 1 секунды), второй режим - двукратным давлением р = 1,4 МПа в течение 5 мин. (сброс давления проводили с периодичностью в 2,5 мин.). Таким образом, время воздействия газообразного азота в обеих партиях остается неизменным, а меняется кратность воздействия и сброса давления.

126

Сельскохозяйственные и технические науки

Отобранные пробы контрольной партии и обработанного молока сразу же подвергались микробиологическим исследованиям на КМАФАнМ, наличие БГКП, количество дрожжей и плесеней [2]. Полученные данные в среднем по 10 партиям представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Изменение микробиологических показателей молока

Показатель Молоко

сырое (контроль) однократная обработка двукратная обработка

КМАФАнМ, КОЕ/г (1,82 ± 0,61)106 (2,04 ± ± 0,64)-105* (1,99 ± ± 0,98>105*

Дрожжи, КОЕ/г (5,73 ± 1,00)-103 (14,5 ± ± 3,87)-102*** (10,1 ± ± 2,96)-102***

Плесени, КОЕ/г (5,80 ± 3,11)102 (0,64±0,38>102 (0,48 ± 0,27)-102

Бактерицидная фаза, ч 6,75 ± 0,73 11,33 ± 0,88** 11,67 ± 0,83**

Здесь и далее: * Р<0,05; ** Р<0,01; *** Р<0,001

Полученные результаты показали, что обработка молока давлением в 1,4 МПа достоверно приводит к сокращению общего числа колониеобразующих МАФАнМ практически в 9-10 раз (рис. 1). Так, в необработанном молоке количество МАФАнМ, в среднем по 10 повторностям, составило 1,82-106 КОЕ/г, что соответствовало второму сорту молока заготовляемого. После однократной обработки молока количество МАФАнМ составило 2,04-105 КОЕ/г (Р<0,05), а после двукратного воздействия - 1,99-105 КОЕ/г (Р<0,05). Таким образом, молоко после обработки соответствовало первому сорту по общей бактериальной обсеменен-ности по новому регламенту, вводимому с 01.01.2009 г.

18,2

Сырое

Однократная обработка

Двукратная обработка

20л 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Рис. 1. Изменение количества МАФАнМ молока в зависимости от вида обработки

Предположительно, гибель микрофлоры произошла в результате разрушения микроорганизмов при резком перепаде давлений, поскольку в результате резкого сброса давление уменьшается в 14 раз. В клетках

микроорганизмов имеются пузырьки газа, которые при снижении давления резко увеличивают свой объем, разрывая оболочку клетки или растягивая ее, что приводит к нарушению структуры клетки.

В итоге можно констатировать достоверное снижение общего уровня бактериальной загрязненности молока.

Посевы контрольных партий молока на среду Са-буро давали сплошной рост дрожжей и плесеней, тогда как после обработки давлением наблюдались единичные колонии дрожжей; колонии стали однотипными и точечными.

Данные таблицы 1 свидетельствуют, что количество дрожжей в обработанных партиях молока достоверно (Р<0,005) снизилось практически в 4 раза в молоке, обработанном однократно, и в 6 раз - в молоке после двукратной обработки, по сравнению с сырым молоком (рис. 2).

60-1 50 40 30 20 10 0

57,3

Сырое

Однократная обработка

Двукратная обработка

14,5

10,1

5,8 0,64

Л

0,48

Дрожжи

Плесени

Рис. 2. Изменение количества дрожжей и плесеней в зависимости от вида обработки молока

Количество плесеней также уменьшилось после обработки. В части образцов обработанного молока наблюдалось полное отсутствие роста плесеней. Плесень обнаруживалась лишь в трех образцах из десяти, в то время как в контрольных пробах во всех образцах отмечен ее рост. Вероятно, это связано с высоким исходным обсеменением сырого молока, которое составляло более 6Т02 КОЕ/г. В образцах, где величина исходного обсеменения плесенями была меньше, после обработки давлением газообразного азота плесени полностью инактивировались.

Сравнивая результаты, полученные при разных режимах обработки давлением газообразного азота, нужно отметить, что при двукратной обработке наблюдалось более заметное снижение количественных показателей КМАФАнМ (2,5 %), дрожжей (30 %) и плесеней (25 %) по сравнению с однократной обработкой. Таким образом, ужесточение режима обработки приводит к улучшению качественных показателей молока по бактериальной обсемененности.

Определение наличия БГКП на среде Кесслера показало, что на жизнедеятельность спор данной группы микроорганизмов такая обработка достоверно не влияет. В 7 исследованиях из 10 реакция на БГКП была положительна во всех партиях, а в 3 исследованиях данная реакция была отрицательной.

Уменьшение колоний микроорганизмов в молоке после обработки давлением также подтверждается увеличением бактерицидной фазы молока.

Период задержки размножения бактерий в свеже-выдоенном молоке получил название «бактерицидная фаза». Вопрос об увеличении длительности бактерицидной фазы имеет большое практическое значение, с удлинением ее молоко дольше сохраняется в натуральном состоянии [4].

Исследование влияния обработки давлением газообразного азота на бактерицидную фазу молока проводились в среднем по 12 партиям. Длительность бактерицидной фазы в контрольных пробах составила 6,75 ± 0,73 ч, в пробах молока, обработанного по первому режиму, - 11,33±0,88 (Р<0,01), а в пробах молока обработанного по второму режиму, - 11,67 ± 0,83 (Р<0,01). В результате исследования отмечается достоверное увеличение бактерицидной фазы молока после однократной обработки на 4,58, а после двукратной обработки - на 4,92 часа.

Этот результат можно объяснить двумя факторами. Во-первых, в результате частичного подавления микрофлоры. Во-вторых, за счет удаления части газовой фазы молока, в том числе кислорода, который является обязательным для роста и жизнедеятельности бактерий. Также необходимо отметить, что после двукратной обработки продолжительность бактерицидной фазы увеличилась на 0,34 часа. Вероятно, более жесткий режим обработки, т.е. двукратное воздействие давления с резким сбросом, увеличивает степень дегазации и сильнее подавляет микрофлору молока.

Помимо отсутствия в молоке посторонних химических примесей и нежелательной микрофлоры необходимо контролировать технологические свойства молока - это способность молока к сычужной свертываемости.

Для определения сыропригодности молока контролируются следующие показатели: продолжительность сычужного свертывания, сычужно-бродильная проба и также очень важный показатель - содержание в молоке ионизированного кальция (табл. 2).

После однократной обработки молока давлением газообразного азота в среднем количество ионизированного кальция увеличилось на 11,2 %, а после двукратной обработки содержание Са2+ увеличилось на 12,7 % (Р < 0,05).

Таблица 2 - Изменение сыропригодных свойств молока

Наименование показателя Молоко

сырое (контроль) однократная обработка двукратная обработка

Количество ионизированного кальция, мг/% 10,47±0,43 11,64±0,45 11,80±0,44*

Средний диаметр мицелл казеина, нм 69,01±2,4 70,91±2,34 72,05±2,08

Проба на сычужную свертываемость, мин. 38,83±2,86 25,83±2,05* 23,50±1,52*

Сычужно-бродильная проба, класс III II II

Обработка молока давлением газообразного азота привела к небольшому увеличению среднего диаметра мицелл казеина, причем однократное воздействие -на 2,02 нм (3,0 %), а двукратное - на 3,04 нм (4,4 %), однако, разница статистически не достоверна. Вероятно, изменение размеров мицелл казеина было вызвано воздействием гидромеханических сил, при этом мицеллы казеина разрушаются на фрагменты и субмицеллы, поверхность их разрыхляется, и оголяются преимущественно гидрофобные участки. В результате происходит самопроизвольное восстановление более крупных мицелл казеина.

Известно, что содержание ионизированного кальция и размер казеиновых мицелл находятся в прямой зависимости. Таким образом, можно предположить, что некоторая перегруппировка субмицелл казеина приводит к высвобождению небольшого количества коллоидного фосфата и цитрата кальция из состава мицелл, а в дальнейшем к его ионизации [6].

Ионы кальция играют важную роль в виде связующих мостиков в белковой структуре при формировании сычужного сгустка. Поэтому можно предположить, что увеличение количества ионов кальция и среднего диаметра казеиновых мицелл привело к увеличению скорости сычужного свертывания, о чем свидетельствуют данные таблицы 2. Так, время образования сгустка достоверно уменьшилось с 38,83 в контрольных пробах до 25,83 мин. (P < 0,05) при однократной и до 23,5 мин. (P < 0,05) - при двукратной обработке.

Время образования сгустка в контрольных пробах соответствовало молоку III типа (более 35 мин.), такое молоко является сычужно--вялым. Однако после обработки давлением время свертывания молока уменьшилось при обоих режимах, поэтому молоко отнесено ко II типу (25-35 мин.) и является оптимальным для сыроделия по данному показателю.

Улучшение сыропригодности молока отмечено также и по результатам сычужно-бродильной пробы. В среднем после воздействия однократного и двукрат-

128

Сельскохозяйственные и технические науки

ного давления класс молока по сычужно-бродильной пробе улучшился на единицу и соответствовал II классу, и, таким, образом отвечал требованиям ТУ 9811-1530461-0209-2004 «Молоко-сырье для сыроделия», тогда как не обработанное молоко по сычужно-бродильной пробе соответствовало III классу, что классифицируется как сычужно-вялое молоко.

Таким образом, предлагаемый способ обработки молока давлением газообразного азота с его резким сбросом позволяет уменьшить количество микроорганизмов в сыром молоке, увеличить сроки его хранения, улучшить сортность сырого молока. Опубликованные ранее результаты свидетельствуют, что физико-химический состав молока после обработки практически не изменяется [3].

Улучшение сыропригодности молока, на наш взгляд, один из наиболее значимых результатов исследования. Доля сыропригодного молока, в общем объеме его заготовок, остается довольно низкой, и даже при соблюдении всех зооветеринарных мероприятий, направленных на производство качественного молока, не удается получать сырье, отвечающее требованиям технологии сыроделия. Поэтому повышение сыропри-годности молока достаточно безопасным способом, не влияющим на изменение состава, перспективным и, безусловно, положительным фактором.

Все это позволяет рекомендовать данный метод для предприятий молочной промышленности с целью обработки сырого молока ниже 1 сорта и с бактериальной обсемененностью свыше 5-105 КОЕ/г непосредственно после приемки перед резервированием.

ЛИТЕРАТУРА

1. Данкверт А. Пути улучшения качества молока // Молочное и мясное скотоводство. - 2003. - № 8. - С. 2-6.

2. Кабанова Т.В. Обработка давлением газообразного азота как способ улучшения санитарно-гигиенических показателей молока-сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - № 3. -С. 49-51.

3. Кабанова Т.В., Перевозчиков А.И. Влияние высокого давления газообразного азота на физико-химические свойства молока // Переработка молока. - 2007. - № 3. - С. 30-32.

4. Свириденко Г.М., Захарова М.Б. Общая бактериальная об-семененность молока-сырья - важный критерий его безопасности и качества // Молочная промышленность. - 2005. - № 9. - С. 72-76.

5. Твердохлеб Г.В., Раманаускас Р.И. Химия и физика молока и молочных продуктов. - М.: ДеЛи принт, 2006. - 360 с.

6. Фомичев Ю.П., Кабанова Т.В. Повышение сыропригодно-сти молока биотехническим методом // Сыроделие и маслоделие. -2008. - № 1. - С. 42-44.