Микрофлора молочных продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Молоко -- удивительное изобретение природы. Человек уже давно оценил пищевые и лечебные свойства молока и не только научился использовать этот продукт, но и значительно усовершенствовал его.

Из молока стали производить различные продукты питания. Например: йогурт, кефир, простоквашу, сметану, творог, масло. Со временем появилось много вопросов о качественном составе молока и его влиянии на организм.

В молоке содержится более 200 веществ легкодоступных для микроорганизмов, поэтому они интенсивно размножаются в нем. В состав молока входят белки, пептоны, полипептиды, глобулины, альбумины, казеин, аминокислоты. Молоко содержит жирные кислоты, липиды, молочный сахар (лактоза), витамины, гормоны, ферменты и минеральные соли. И всегда в натуральном молоке существуют микроорганизмы, так как вымя - открытый орган.

Молоко даже при получении его в хороших санитарных условиях не является стерильным продуктом. Практически оно стерильно только в вымени животного. 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.

Первым, кто увидел микрофлору кисломолочных продуктов, был француз Луи Пастер. Эти исследования вызвали большой интерес к этой теме. Начало развитию молочного дела в России на научной основе положили А.А. Калантар и Н.В. Верещагин. Впервые инженеров-технологов молочной промышленности стал готовить Вологодский молочный институт.

Исследования Г.С. Инихова и его учеников явились основой для создания химии и биохимии масла и молочных продуктов. Исследования в области микробиологии молока проводили С.А. Королев, А.Ф. Войткевич, Г.Г. Блок, В.М. Богданов, А.М. Cкородумова, Н.С. Королева.

В настоящее время молочная промышленность превратилась в высокоразвитую отрасль народного хозяйства и является одной из ведущих в пищевой промышленности страны.

Предприятия молочной промышленности располагают современным, высокопроизводительным оборудованием, в том числе механизированными и автоматизированными линиями.

Промышленностью выпускаются молочные продукты, ассортимент которых насчитывает более 500 наименований. В последнее время особое внимание акцентируется на комплексной переработке молока и рациональном его использовании путем переработки обезжиренного молока, пахты и сыворотки на различные пищевые продукты.

1. Характеристика молока

1.1 Состав молока

Молоко биологическая жидкость, которая образуется в молочной железе млекопитающих и обладает высокой пищевой ценностью, иммунологическими и бактерицидными свойствами.

Молоко состоит из воды и распределенных в ней сухих веществ. В молоке содержатся также газы.

Средний химический состав коровьего молока приведен ниже.

Вода, %87,5

Сухой молочный остаток, %

Всего 12,5

в том числе

жир 3,5

СОМО 9,0

в том числе

белки 3,2

небелковые азотистые соединения 0,04

молочный сахар 4,7

минеральные вещества 0,7

ферменты микро количества

витамины микро количества

пигменты микро количества

Газы, мл % 5-8

Вода. Большая часть воды (84-84,5%) находится в свободном состоянии. Свободная вода молока является растворителем для различных веществ, входящих в состав молока. Ее легко удалить при сгущении и высушивании молока.

В сухой остаток молока входят все составные части, которые остаются в молоке после удаления из него влаги.

Молочный жир по химическому строению представляет собой сложный эфир (глицерид) трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Молочный жир неоднороден по составу и состоит из смеси различных триглицеридов. В молочном жире в небольшом количестве обнаружены ди- и моно глицериды.

Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков, окруженных защитными пленками (лецитина-белковыми оболочками), и представляет собой эмульсию жира в воде. В 1 мл молока содержится до 3 млрд. жировых шариков.

В сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) входят все составные части молока, за исключением жира. СОМО определяют вычитанием массовой доли жира из массовой доли сухого молочного остатка. СОМО - величина, более постоянная, чем, величина сухого молочного остатка.

Белки имеют сложный состав, разнообразны по строению и физико-химическим свойствам.

Казеин главный белок молока. Являясь сложным белком, он содержит в своем составе фосфатиды.

Важным свойством казеина является способность к коагуляции, при которой происходит разрушение его коллоидного состояния. При выработке молочных продуктов коагуляцию казеина осуществляют с помощью кислот (кислотная коагуляция), сычужного фермента (сычужная коагуляция) и хлорида кальция (кальциевая коагуляция).

К сывороточным белкам относятся альбумины, глобулины (иммуноглобулины) и протеозо-пептоны.

Альбумины и глобулины находятся в молоке в виде частиц меньшего размера, чем казеин и обладают высокой гидрофильностью. Казеин коагулирует при рН 4,6-4,7, в то время как глобулины и альбумины остаются в растворе (сыворотке), поэтому их называют сывороточными белками.

Альбумины и глобулины обладают более низкой термоустойчивостью, чем казеин. При нагревании молока до температур 60-96^оС они сначала денатурируют, а затем коагулируют. Наиболее термостабильной частью сывороточных белков являются протеозо-пептоны, которые не денатурируют при нагревании молока до температуры 96-100^оС в течение 20 мин.

Небелковые азотистые соединения (свободные аминокислоты, пептиды, мочевина, мочевая кислота, креатин, пуриновые основания и др.) попадают в молоко из крови животных через клетки молочной железы. Из всех небелковых азотистых соединений наибольшее значение имеют свободные аминокислоты и пептиды, так как они являются одним из основных источников азотистого питания молочнокислых бактерий в период их развития в молоке.

Молочный сахар (лактоза) является дисахаридом, построенным из остатков глюкозы и галактозы. Лактоза менее сладкая, чем сахароза, и хуже растворяется в воде. В молоке лактоза присутствует в растворимом состоянии.

Под действием разбавленных кислот, а также фермента лактазы, выделяемой молочнокислыми бактериями, дрожжами и другими микроорганизмами, молочный сахар гидролизуется, в результате чего образуются глюкоза и галактоза. Молочный сахар может подвергаться более глубоким изменениям, называемым брожением.

В молоке обнаружены различные минеральные вещества, которые находятся в виде ионов (катионов и анионов). В зависимости от количественного содержания минеральные вещества молока делятся па макро- и микроэлементы. Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика и измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. К макроэлементам молока относятся катионы - Na⁺, К⁺, Са²⁺, Mg²⁺ и анионы - фосфаты (PO₄^-3 , HPO₄^2-, H₂PO4^-), цитраты (Zit^3-, HZit^2-, H₂Zit^-), хлориды (Cl^-), сульфаты (SO₄^2-), карбонаты (НСО₃^-).

К микроэлементам молока относятся ионы меди, железа, цинка, кобальта, марганца, йода, свинца, кадмия и др. В молоке микроэлементы связаны с белками и оболочками жировых шариков.

Витамины - это низкомолекулярные органические соединения разнообразного химического строения, необходимые для нормальной жизнедеятельности животных, человека, растений и микроорганизмов. Недостаток в пище витаминов приводит к нарушению обмена веществ и в итоге - к заболеванию. Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нормального развития человека. По признаку растворимости все витамины можно разделить на жирорастворимые - витамины А, D, Е, К и водорастворимые - витамины B₁, В₂, В₆, В₁₂, С, РР.

Тепловая обработка молока в той или иной степени приводит к потере витаминов. При всех видах тепловой обработки наиболее значительны потери витамина С (10-30%), массовая доля витамина А изменяется незначительно, а витамина В₂ практически не снижается.

Окраска молока (и молочного жира) обусловлена наличием в нем пигмента оранжевого цвета - каротина. При тепловой обработке молока каротин разрушается незначительно (на 10-13%). Витамин В₂ обусловливает жёлто-зелёную окраску молочной сыворотки.

Газы. При получении и обработке молока в нем растворяются газы, содержащиеся в воздухе. Непосредственно после дойки в молоке содержится значительное количество газов, затем оно снижается и устанавливается на определенном уровне. Содержание газов в молоке составляет 70 мл в 1 л молока. Из них приходится на долю углекислого газа 50-70%, кислорода - 5-10%, азота - 20-30%. При нагревании молока и развитии в нем газообразующих бактерий содержание газа в молоке увеличивается.

1.2 Физико-химические свойства молока

Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, характеризуется определенными физико-химическими свойствами (кислотность, плотность, теплоемкость).

Кислотность. Кислотность молока обусловлена наличием в нем кислых солей, белков и газов. Она характеризуется показателями титруемой и активной кислотности. Титруемую кислотность выражают в условных единицах в градусах Тернера (^оТ).

Кислотность свежевыдоенного молока в среднем составляет 16-18^оТ. При хранении сырого молока кислотность увеличивается по мере развития в нем микроорганизмов, сбраживающих лактозу с образованием молочной кислоты. Вследствие повышения кислотности нежелательно изменяется состав молока, например снижается устойчивость белков при нагревании.

Активная кислотность (рН) выражается водородным показателем рН. Активная кислотность молока, определяемая потенциометрическим методом с использованием рН-метров, колеблется от 6,5 до 6,7.

Плотность. Плотность это масса молока при 20^оС, заключенная в единице объема (кr/м³). Плотность определяют с помощью ареометра. Плотность молока зависит от содержания в нем составных частей: молочный жир 922 кг/м³, белки 1391, лактоза 1545, соли 2857 кг/м³.

Теплоемкость. Теплоемкость молока зависит от содержания в нем воды, состава сухих веществ и состояния жира. Удельная теплоемкость молока с повышением температуры изменяется незначительно, поэтому при температурах 0-70^оС ее можно принять для практических расчетов за постоянную величину, равную 3900 Дж/(кг·К).

1.3 Бактерицидная активность молока

Бактерицидная активность - это свойство свежевыдоенного молока в течение определенного периода подавлять развитие микроорганизмов, попавших в молоко. Особенно высокой антибактериальной активностью обладает молозиво, т.е. молоко, полученное в первые семь дней после отела животного.

Бактерицидная активность молока обусловлена наличием в нем различных защитных веществ (иммуноглобулины, лизоцим, лейкоциты, фермент пероксидаза и некоторые другие компоненты), вырабатываемых организмом животного и поступающих из крови в молочную железу.

Период времени, в течение которого молоко обладает бактерицидной активностью, называется бактерицидной фазой, продолжительность которой зависит от количества бактерий в молоке и температуры его хранения. С уменьшением количества бактерий и понижением температуры хранения молока продолжительность бактерицидной фазы увеличивается.

Особенно большое влияние на продолжительность бактерицидной фазы оказывает температура хранения молока (таблица 1)

Таблица 1 - Температура хранения молока

Температура хранения, оС	37	30	25	10	5	0
Продолжительность бактерицидной фазы, ч	2	3	6	24	36	48

Среди различных продуктов питания наиболее совершенными, т.е. наиболее ценными в пищевом отношении, являются молоко и молочные продукты.

молоко бактерицидный обсеменение сырье

2. Источники обсеменения молока микроорганизмами

Содержание микроорганизмов в сыром молоке отражает уровень гигиены получения молока, особенно степень чистоты доильных установок, условия его хранения и транспортирования.

Известны два пути обсеменения молока микроорганизмами: эндогенный и экзогенный.

При эндогенном пути молоко обсеменяется микроорганизмами непосредственно в вымени животного.

Экзогенное обсеменение происходит из внешних источников: кожи животного, подстилочных материалов, кормов, воздуха, воды, доильной аппаратуры и посуды, рук и одежды работников молочной фермы.

Эндогенное обсеменение. В молоке вымени всегда содержится определенное количество микроорганизмов. В железистой части вымени микроорганизмы могут находиться непостоянно и в единичном количестве клеток. В выводных протоках и молочной цистерне количество бактерий может достигать нескольких десятков или сотен клеток в 1 см. Это микроорганизмы -- комменсалы вымени. К ним относятся энтерококки, микрококки, иногда маститные стрептококки, коринебактерии и др (рис. 1)

Рисунок 1 - коринебактерии и энтерококки

Эндогенное обсеменение молока вымени может происходить при маститах, септических инфекционных болезнях, травмах и воспалительных процессах соскового канала и вымени.

Экзогенное обсеменение. Важнейшим источником бактерий сырого молока является кожа животного и особенно кожа вымени и сосков, на которые надевают доильные стаканы.

Молочная пленка, образующаяся в процессе доения между кожей сосков и доильными стаканами, наличие на коже грубых и мелких складок, а также относительно высокая температура создают благоприятные условия для развития микрофлоры.

Она состоит из микрококков, энтерококков, кишечных палочек и других сапрофитов (рис. 2), а также патогенных и нежелательных для производства молока микроорганизмов.

Рисунок 2 - кишечная палочка

Подстилочные материалы из соломы и сена являются существенным источником загрязнения кожного покрова животного, а затем и молока кишечными палочками, маслянокислыми бактериями, энтерококками, гнилостными спорообразующими дрожжами, плесенями, молочнокислыми бактериями и др (рис. 3). Нельзя использовать в качестве подстилки торфяную крошку.

Рисунок 3 - маслянокислые и молочнокислые бактерии

В кормах также содержится много разнообразных микроорганизмов. В свежескошенной траве больше молочнокислых бактерий, в грубых кормах -- гнилостных спорообразующих аэробных бацилл.

В кормах содержатся пропионовокислые, уксуснокислые бактерии, актиномицеты, дрожжи и др (рис. 4).

Кормление коров прокисшим или смешанным с землей кормом, плохим силосом или кислой бардой в сочетании с имеющимися недостатками в гигиене содержания животных ведет к загрязнению молока маслянокислыми и другими бактериями.

Рисунок 4 - пропионовокислые, уксуснокислые бактерии, актиномицеты

Поскольку молоко в настоящее время получают и хранят преимущественно в замкнутых системах, сырое молоко загрязняется в основном при ручном доении. Однако при смене молокопроводов всегда подсасывается наружный воздух.

Содержание микробов в воздухе в течение одного дня сильно меняется. Во время операций раздачи и приема корма количество микробов воздуха достигает максимальной величины. Качественный состав микрофлоры воздуха представлен чаще микрококками, сарцинами, клетками дрожжей и спорами плесеней.

Вода, отвечающая требованием ГОСТа на питьевую воду и применяемая для мытья молочной посуды и аппаратуры, содержит незначительное количество микроорганизмов. Вода открытых водоемов или загрязненная вода содержит флюоресцирующие палочки, кокковую микрофлору, кишечные палочки, гнилостные бактерии и др. Доильные установки и резервуары для хранения молока являются основным источником заражения молока психотропными бактериями, преимущественно псевдо монадами (рис. 5).

Рисунок 5 - псевдомонады

Психрофильные микробы размножаются в молочно-водной среде на плохо вымытых и дезинфицированных установках, находясь в активной фазе размножения. В плохо вымытой и непросушенной аппаратуре размножаются также молочнокислые бактерии, кишечные палочки, микрококки, гнилостные микроорганизмы и др.

Руки и одежда работников ферм могут стать источником обсеменения молока возбудителями (кишечными палочками, стафилококками, стрептококками и др.) различных болезней. Работники ферм, соприкасающиеся с молоком, обязаны строго выполнять правила личной гигиены, предупреждающие обсеменение молока микроорганизмами.

3. Молоко как сырье для молочной промышленности

3.1 Микроорганизмы, встречающиеся при получении и переработке молока

Молоко является прекрасной питательной средой для развития микроорганизмов. Изменения, наблюдающиеся при хранении молока (сквашивание, ухудшение запаха и вкуса и т. д.), возникают в результате жизнедеятельности микроорганизмов, которые при благоприятных условиях быстро размножаются в нем. Микроорганизмы попадают в молоко из внешней среды в процессе его получения.

К микроорганизмам, которые чаще всего встречаются при получении и переработке молока, относятся бактерии, дрожжи, плесневые грибы (плесени) и вирусы (бактериофаги).

Бактерии. В зависимости от внешней формы клеток различают шаровидные (кокки), палочковидные (палочки) и извитые (вибрионы, спириллы, спирохеты) бактерии (рис. 6). В молоке и молочных продуктах чаще встречаются шаровидные и палочковидные бактерии, влияющие на качество продуктов, редко извитые бактерии.

Рисунок 6 - шаровидные, палочковидные и извитые бактерии

Шаровидные бактерии подразделяются на стрептококки и диплококки (деление клеток в одной плоскости), микрококки, стафилококки (деление клеток в разных плоскостях) и сарцины (деление клеток в трех взаимно, перпендикулярных плоскостях).

Кроме них в молоке обнаруживают лучистые грибы (актиномицеты, микобактерии и коринебактерии). Наличие актиномицетов свидетельствует о загрязнении молока почвенными частицами, а наличие микобактерий, к которым относятся возбудители туберкулеза, о заболевании животного туберкулезом. К коринебактериям относятся возбудители дифтерии, которые могут попадать в молоко в тех случаях, когда работник, принимавший участие в получении и переработке молока, болен дифтерией или является бактерионосителем.

К бактериям, вызывающим различные пороки в молоке и молочных продуктах, а также болезни, относятся микрококки, стафилококки, флюоресцирующие бактерии, бактерии группы кишечной палочки, гнилостные и маслянокислые бактерии.

Микрококки и стафилококки не образуют спор. Характерной особенностью многих из них является способность образовывать в молоке сгусток горького вкуса. Для уничтожения микрококков молоко необходимо подвергать тепловой обработке при температуре 80-85^оС.

Флюорецирующие бактерии представляют собой бес споровые палочки. Особенностью их является способность разлагать жир с образованием прогорклого и горького вкуса. Для борьбы с флюоресцирующими бактериями на предприятиях молочной промышленности необходимо хлорировать воду для мытья посуды и подвергать тепловой обработке молоко и сливки.

Бактерии группы кишечной палочки не образуют спор. При развитии их в сырах происходит вспучивание продукта, который приобретает нечистые вкус и запах. Некоторые виды этих бактерий вызывают тягучесть молока.

Бактерии группы кишечной палочки являются показателями санитарного состояния производства. В процессе тепловой обработки молока эти бактерии погибают. На предприятиях молочной промышленности мерой борьбы с кишечными палочками являются тепловая обработка молока, дезинфекция воды и оборудования, улучшение санитарного состояния производства.

В обширную группу гнилостных бактерий (рис. 7) входят бесспоровые и спорообразующие палочки, развивающиеся одни в аэробных, а другие в анаэробных условиях. Все гнилостные бактерии обладают общим свойством вызывать глубокий распад белков, в результате чего образуются аммиак, метан, углекислый газ, водород и другие продукты.

Рисунок 7 - гнилостные бактерии

Молоко и молочные продукты, обсемененные гнилостными бактериями, имеют горький вкус, а при длительном хранении они могут приобрести вредные для здоровья человека свойства вследствие накапливания ядовитых продуктов распада белков.

Маслянокислые бактерии представляют собой крупные спорообразующие палочки, которые при наличии спор в клетках имеют веретенообразную форму. Маслянокислые бактерии могут сбраживать молочный сахар, молочную кислоту и ее соли, вследствие чего образуются масляная кислота, углекислый газ и водород. Особенно опасно маслянокислое брожение в производстве сыра, так как оно вызывает вспучивание сыров.

Борьба с маслянокислыми бактериями затруднена тем, что при тепловой обработке молока не уничтожаются споры маслянокислых бактерий.

Маслянокислые бактерии могут попадать в молоко при дойке коров с частицами корма, навоза и почвы. Поэтому соблюдение санитарных правил при получении молока является основным мероприятием, предупреждающим загрязнение молока маслянокислыми бактериями.

Дрожжи (рис. 8). Дрожжи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, величина которых в 10 раз больше величины бактерий. Среди дрожжей встречаются спорообразующие и не образующие спор виды.

Рисунок 8 - дрожжи

Спорообразующие дрожжи сбраживают различные сахара и являются наиболее энергичными возбудителями спиртового брожения.

Дрожжи, не образующие спор (ненастоящие дрожжи), слабо или совсем не сбраживают сахара. Дрожжи, не сбраживающие молочный сахар, могут вызывать спиртовое брожение в результате сбраживания продуктов гидролиза молочного сахара (глюкозы и галактозы). Эти дрожжи встречаются в молоке и молочных продуктах в большем количестве, чем дрожжи, сбраживающие лактозу.

Развитие дрожжей в молоке и молочных продуктах является причиной появления различных пороков: «бродящее» молоко, «вспучивание» сыров, бомбаж баночных консервов.

Плесневые грибы (рис. 9). По сравнению с бактериями и дрожжами, плесневые грибы наиболее крупные и сложные по строению организмы. Благоприятными условиями для развития плесневых грибов являются свободный доступ воздуха и кислая реакция среды.

Рисунок 9 - плесневые грибы

Плесневые грибы способны разлагать белки, жиры и углеводы. В молочных продуктах они наиболее интенсивно разлагают жир.

Плесневые грибы очень ограниченно применяются в молочной промышленности (производство таких сыров, как рокфор и закусочный).

Борьба с плесневыми грибами в молочной промышленности затруднена тем, что они могут развиваться при неблагоприятных условиях среды: содержание влаги около 10-1%, температура до 10^оС, высокое осмотическое давление. Плесневые грибы весьма устойчивы к действию дезинфицирующих веществ, но не являются термостойкими. Поэтому надежными средствами их обезвреживания являются тепловая обработка молока и дезинфекция оборудования горячей водой и паром.

Основные меры борьбы с плесневыми грибами - предотвращение загрязнения продукта и создание следующих неблагоприятных условий для их развития: изоляция продукта от доступа воздуха, хранение продуктов в атмосфере углекислого газа, уменьшение относительной влажности воздуха, понижение температуры в складских помещениях.

Вирусы. Вирусы это микроорганизмы, способные развиваться только внутри живых клеток животных, растений, бактерий.

Вирусы, развивающиеся в клетках бактерий, называются бактериофагами (рис. 10). Бактериофаг вызывает растворение (лизис) и гибель клетки. Некоторые культуры, бактерий оказываются устойчивыми к бактериофагам и не подвергаются лизису в их присутствии.

Рисунок 10 - бактериофаг

На предприятия молочной промышленности бактериофаг попадает обычно с сырым молоком, сывороткой или с заквасками, содержащими бактериофаг внутри клеток.

Принятые в промышленности режимы термической обработки молока не исключают возможности сохранения бактериофагов в молоке. Они длительно сохраняются в высушенном состоянии и на холоде. Однако они чувствительны к свету, особенно к его ультрафиолетовым лучам, и к растворам, содержащим хлор

Большое значение имеют бактериофаги, поражающие микроорганизмы, которые входят в состав заквасок. Однако установлено, что если в состав закваски входит несколько разных культур, то даже в том случае, если в закваске развиваются бактериофаги, они поражают одну культуру, а остальные продолжают развиваться, и сквашивание молока заквасками протекает нормально. Кроме того, при составлении заквасок практикуют частую смену культур. В этом случае бактериофаги, которые сначала развиваются на одной какой-то культуре, самопроизвольно отмирают.

Другой способ предупреждения развития бактериофагов на производстве состоит в подборе для заквасок культур, устойчивых по отношению к бактериофагам и не содержащих бактериофаги внутри клеток (нелизогенных). Этот способ в сочетании с постоянной сменой культур обычно позволяет полностью предотвратить развитие бактериофагов на производстве.

3.2 Микроорганизмы, используемые в производстве молочных продуктов

Производство многих молочных продуктов основано на различных видах брожения, лактозы, а возбудителями брожения являются микроорганизмы (молочнокислые, пропионовокислые, уксуснокислые бактерии и дрожжи).

Молочнокислые бактерии. К ним относятся молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки.

В группу молочнокислых стрептококков входят мезофильные молочнокислые стрептококки (молочнокислый, сливочный и ароматобразующие), термофильный стрептококк. Молочнокислые бактерии являются возбудителями молочнокислого брожения.

Молочнокислый стрептококк используют в производстве кисломолочных продуктов, кисло сливочного масла и сыров; сливочный стрептококк в составе комбинированных заквасок для сметаны, творога, обыкновенной простокваши, кисло сливочного масла, сыров; ароматобразующие стрептококки при получении кисломолочных продуктов, кисло сливочного масла и сыров; термофильные стрептококки в комбинации с другими бактериями при выработке различных видов простокваши и в производстве швейцарского сыра.

К группе молочнокислых палочек относятся болгарская, ацидофильная палочки и палочки, используемые в сыроделии. Молочнокислые палочки характеризуются устойчивостью к кислой среде, способностью расти и размножаться при температурах от 15-22 до 38-53^оС в аэробных (слабо) и анаэробных условиях. Молочнокислые палочки используют в производстве различных кисломолочных продуктов и сыров.

Так, болгарскую палочку применяют в производстве кисломолочных напитков и простокваши.

Ацидофильную палочку используют при получении ацидофильного, ацидофильно-дрожжевого молока, ацидофилина и других ацидофильных продуктов.

Пропионовокислые бактерии. Эти бактерии сбраживают глюкозу, молочную кислоту и ее соли в пропионовую кислоту и другие продукты. Пропионовая и уксусная кислоты обогащают вкус и аромат сыра, а накопление углекислого газа способствует образованию правильного рисунка сыра. В процессе размножения эти бактерии способны синтезировать витамин В₁₂ и обогащать им молочные продукты.

Уксуснокислые бактерии. Они являются возбудителями уксуснокислого брожения, а также строго аэробными микроорганизмами и представляют собой бес споровые палочки. При доступе воздуха они легко окисляют спирт в уксусную кислоту.

При выработке кефира уксуснокислые бактерии играют положительную роль. Их развитие в простокваше, сметане, твороге вызывает нежелательные запах и привкус уксусной кислоты, а также ослизнение.

Дрожжи. Дрожжи являются возбудителями спиртового брожения. В молочной промышленности (производство кефира, кумыса, ацидофильнодрожжевого молока, ацидофилина) наиболее важную роль играют дрожжи, сбраживающие молочный сахар.

4. Изменение микрофлоры молока при хранении

После внесения небольшого количества молочнокислых стрептококков (петлей) в молоке при оптимальной температуре их развития (30° С) начинают размножаться бактерии. Если культура находится в состоянии полной активности (молодая), уже в самом начале процесса наблюдается максимальная скорость ее размножения. Если культура менее активная (старая), потребуется некоторое время, прежде чем бактерии начнут размножаться с максимальной скоростью.

Во время хранения молока изменяется количество содержащихся в нем микроорганизмов, а также соотношение между отдельными группами и видами бактерий. Характер этих изменений зависит от температуры и продолжительности хранения молока, а также от степени обсеменения и состава микрофлоры. Размножающаяся и накапливающаяся в процессе хранения молока микрофлора называется вторичной. Изменение вторичной микрофлоры происходит по определенным закономерностям, т. е. проходит через определенные естественные фазы развития, изученные С.А. Королевым: бактерицидная фаза, фаза смешанной микрофлоры, фаза молочнокислых бактерий, фаза дрожжей и плесеней.

Бактерицидная фаза. Время, в течение которого микроорганизмы не развиваются в свежевыдоенном молоке и даже частично отмирают, называют бактерицидной фазой. Бактерицидные свойства молока обусловлены присутствием в нем лизоцимов, нормальных антител, лейкоцитов и др.

Лизоцимы (лактенины) представляют собой вещества белковой природы (ферменты), образующиеся в организме животного и обладающие бактерицидным и бактериостатическим действием по отношению ко многим видам бактерий. Большое количество лизоцимов находится в различных жидкостях организма: слезной жидкости, слюне, спинно-мозговой жидкости, молоке и особенно в молозиве и околоплодной жидкости.

В молоке коров находятся четыре группы лизоцимов: лизоцим М (молока), лизоцим В (вымени), лизоцим О (основной), лизоцим Т (термостабильный). Они вырабатываются молочной железой или поступают в молоко из крови. При пастеризации молока лизоцимы (кроме термостабильного) инактивируются.

Наибольшей бактерицидной активностью отличается лизоцим М. Он действует губительно на патогенных стафилококков, маститного стрептококка, сальмонелл, кишечных палочек, возбудителя сибирской язвы и других, особенно грамположительных, микроорганизмов. Отсутствие лизоцима М в свежевыдоенном молоке свидетельствует о заболевании молочной железы; такое молоко является биологически неполноценным, так как в нем беспрепятственно могут размножаться многие виды микроорганизмов.

В молоке, содержащем большое количество микроорганизмов” лизоцимы быстро расходуются и довольно скоро утрачивают! свое антибактериальное действие.

Антитела-- гамма-глобулины, образующиеся в макро организме в ответ на введение в него микроорганизмов, их продуктов обмена или других чужеродных белковых веществ. Антител являются термолабильными, т. е. они разрушаются при пастеризации молока.

Лейкоциты (фагоциты) -- клеточные элементы крови макро организма, способные активно поглощать и растворять живые и убитые микроорганизмы. Они всегда содержатся в небольшом количестве в молоке, выполняя защитную антибактериальную функцию. При воспалении молочной железы количество лейкоцитов в молоке увеличивается в сотни раз, что является диагностическим признаком ранних форм маститов. При тепловой обработке молока лейкоциты уничтожаются.

Таким образом, наличие бактерицидной фазы молока обусловлено присутствием биологических защитных факторов, созданных самой природой.

Продолжительность бактерицидной фазы имеет большое значение в сохранении хорошего качества молока. Она зависит от температуры хранения молока, степени его обсеменения, состава микрофлоры и индивидуальных особенностей дойных животных. Особенно большое влияние на продолжительность бактерицидной фазы оказывает температура хранения молока. Чем она выше, тем короче бактерицидная фаза. Зависимость продолжительности бактерицидной фазы от степени обсеменения молока тоже обратная: чем больше микроорганизмов в молоке, тем менее продолжительна бактерицидная фаза. С увеличением концентрации бактерий в молоке на несколько тысяч при одной и той же температуре хранения продолжительность бактерицидной фазы сокращается в два раза.

Таким образом, существует два пути увеличения продолжительности бактерицидной фазы: получение бактериально чистого молока и его немедленное охлаждение до низких плюсовых температур.

Фаза смешанной микрофлоры. По окончании бактерицидной фазы начинается ничем не задерживаемое размножение всех групп микроорганизмов, находящихся в молоке и способных в нем размножаться при данных условиях. Интенсивность их размножения будет различна. Эта фаза является периодом наиболее быстрого размножения микрофлоры. Она продолжается от 12 ч до 1--2 сут. В течение этого периода микрофлора молока возрастает от немногих тысяч, которые оно имеет к концу бактериальной фазы, до сотен миллионов. В остальных фазах развития концентрация микробов может увеличиться до З млрд. Такой быстрый темп размножения объясняется тем, что в молоке в это время еще не накопились продукты жизнедеятельности микроорганизмов, задерживающие их дальнейшее развитие. Лишь к концу фазы продукты обмена в виде повышения кислотности будут задерживать развитие многих групп микроорганизмов, чем и определяется граница между фазой смешанной микрофлоры и следующей.

Качественный состав микрофлоры в фазе определяется составом первичной микрофлоры молока, скоростью размножения различных видов микроорганизмов и температурными условиями хранения молока. В зависимости от температуры хранения в данной фазе в молоке может развиваться микрофлора трех типов: криофлора (флора низких температур), мезофлора (флора средних температур), термофлора (флора высоких температур).

Криофлора развивается при хранении молока в охлажденном состоянии при температуре от 0 до 10 ^оС. В этих условиях микроорганизмы размножаются очень медленно. Например, при температуре 4,5^о С накопление биомассы за 24 ч составляет 9 %. Молочнокислые бактерии практически не размножаются. Если молоко хранят и далее при низких температурах, то микрофлора не выходит за пределы фазы смешанной микрофлоры, которая может продолжаться довольно долго, не давая резких видимых изменений молока.

Однако количество микрофлоры в молоке неуклонно нарастает, и постепенно накапливаются продукты ее жизнедеятельности. Даже при температуре около 0°С в течение двух недель количество бактерий в молоке может увеличиваться в десятки тысяч раз и составлять сотни миллионов клеток в 1 см³

Мезофлора развивается при хранении молока в температурных пределах от 10 до 35°С, т. е. при хранении молока без охлаждения. При этом характерны быстрое размножение микроорганизмов и неуклонное нарастание количества молочнокислой микрофлоры, которая, в конце концов, получает решительный перевес над остальными микроорганизмами, чем и обусловлен переход к следующей фазе -- фазе молочнокислых бактерий.

Однако в составе микрофлоры, особенно в начальной стадии фазы смешанной микрофлоры, развиваются бактерии группы кишечных палочек, флюоресцирующие и другие гнилостные бактерии, ухудшающие качество молока. Поэтому надо стремиться к тому, чтобы молоко вообще не находилось в фазе смешанной микрофлоры. В неконтролируемых условиях фаза смешанной микрофлоры продолжается одни сутки, реже -- двое.

Термофлора развивается при температуре 40--45^оС. Такие условия наблюдаются в сыроделии при производстве твердых сыров с высокой температурой второго нагревания.

Во время хранения молока при искусственно созданных высоких температурах (в термостате) развитие микрофлоры идет в сторону обогащения молочнокислыми термофильными палочками и стрептококками.

Фаза молочнокислых бактерий. Эта фаза начинается с момента заметного нарастания кислотности и преобладания молочнокислых бактерий в молоке (кислотность около 60°Т и свыше 50% молочнокислых стрептококков от общего количества бактерий). В дальнейшем с накоплением молочной кислоты молочнокислые бактерии замедляют темп своего размножения, а остальные группы микроорганизмов постепенно отмирают.

Наиболее чувствительными к повышению кислотности являются флюоресцирующие бактерии, за ними погибают гнилостные микроорганизмы, далее -- микрококки, а также бактерий группы кишечных палочек, дольше всех выдерживающие нарастание кислотности среди не молочнокислых бактерий. Молочная кислота не является губительным фактором для спор дрожжей и плесеней, находящихся в молоке.

Следовательно, в течение молочнокислой фазы происходит как бы самоочищение молока почти от всех групп микроорганизмов, кроме молочнокислых бактерий, количество которых к концу фазы приближается к 100 % всей микрофлоры.

Количество молочнокислых бактерий в первичной микрофлоре оказывает некоторое влияние на скорость вытеснения остальных микроорганизмов, но на конечный результат почти не влияет.

Первоначально в фазе молочнокислых бактерий преобладают молочнокислые стрептококки, максимальное количество которых (до 2 млрд в 1 см³) накапливается через 1--2 сут. При этом предельная кислотность достигает 120^оТ и наблюдается массовое отмирание стрептококков. Молочнокислые палочки как более кислотоустойчивые продолжают размножаться, и уже на 4-е сутки их количество превышает количество стрептококков, а через 7сут увеличение достигает почти 100%. В дальнейшем после возрастания кислотности до 250--300°Т происходит отмирание и молочнокислых палочек.

Продолжительность молочнокислой фазы очень велика, она может длиться месяцами без каких-либо заметных изменений в микрофлоре, кроме только что рассмотренных. Это объясняется наличием молочной кислоты, которая подавляет развитие микроорганизмов. В этот период времени не могут размножаться и дрожжи с плесенями.

Молочнокислую фазу можно назвать также фазой консервирования молока, хотя оно не является абсолютным, так как по истечении некоторого времени возникают новые микробиологические процессы -- развиваются дрожжи и плесени.

Фаза молочнокислых бактерий охватывает то состояние молока, в котором оно перестает быть собственно молоком, а является кисломолочным продуктом. Молоко в начале этой стадии можно иногда использовать в производстве сыра или масла.

Закономерности кисломолочного процесса, обусловленные развитием молочнокислых бактерий, учитывают при производстве кисломолочных продуктов, кисло сливочного масла и сыра.

Фаза развития дрожжей и плесеней. Эта фаза является заключительной во всем процессе микробиологических изменений молока. После полного ее завершения органическое вещество молока претерпевает почти полную минерализацию (разложение на неорганические вещества). Начальные стадии фазы могут наблюдаться в масле, сыре, твороге и сметане.

Внешняя картина развития этой фазы выражается в том, что еще во время молочнокислой фазы на поверхности сгустка (если он не подвергается перемешиванию) образуются отдельные островки молочной плесени, постепенно смыкающиеся в сплошную белую пушистую пленку. В это же время появляются дрожжи, участвующие в образовании пленки. Позже появляются плесени родов Рenicillium и Aspergillus.

Внешний вид и качество молока в это время изменяются сравнительно слабо. Появляется прогорклый вкус, обусловленный продуктами разложения жира, что особенно бывает заметно в кислых сливках (сметане). Появляются плесневый и дрожжевой привкусы.

Через некоторое время под пленкой начинают появляться признаки пептонизации в виде слоя полупрозрачной жидкости светло-желтого или темно-бурого цвета. Слой быстро увеличивается за счет исчезающего сгустка, который в дальнейшем полностью растворяется, превращаясь в буроватую жидкость, закрытую сверху, как пробкой, толстой пленкой плесени. По мере распада белка реакция среды становится щелочной, в результате чего создаются условия для развития гнилостных бактерий.

Интересно отметить, что плесени, развиваясь во время продолжения молочнокислой фазы, разлагают белки и подщелачивают субстрат, что на время активизирует развитие отмирающих молочнокислых бактерий. Поэтому правильнее было бы сказать, что фаза плесеней “налагается” на молочнокислую, а не заменяет ее, как это имеет место между фазой смешанной микрофлоры и фазой молочнокислых бактерий.

5. Микрофлора молочнокислых продуктов

Она значительно менее разнообразна, чем микрофлора свежего молока, так как эти продукты приготавливают из пастеризованного молока (сметану - из пастеризованных сливок) путем введения в него заквасок из чистых или смешанных культур молочнокислых бактерий, а также дрожжей (при получении кефира и кумыса).

При искусственном заквашивании удается избежать развития посторонних бактерий и обеспечить высокое качество молочнокислых продуктов. Закваски приготавливают из молочнокислых стрептококков, болгарской и ацидофильной палочек.

При получении кефира молоко заквашивают так называемыми кефирными зернами. Микрофлора кефирных зерен включает молочнокислые стрептококки, молочнокислые палочки и дрожжи из рода торула. Следовательно, кефир является продуктом смешанного молочнокислого и спиртового брожения. Содержание спирта в нем доходит до 0,6%.

Приготовление кумыса, как и кефира, основано на молочнокислом и спиртовом брожении. В состав закваски входят молочнокислые палочки и дрожжи, сбраживающие молочный сахар. В кумысе накапливается спирта до 2-2,6%.

Молочнокислые продукты, хотя и являются более стойкими при хранении, чем свежее молоко, однако и они относятся к числу скоропортящихся.

При неудовлетворительных условиях хранения в молочнокислых продуктах могут развиваться различные гнилостные бактерии, кишечная палочка, плесневые грибки и дрожжи, вызывающие вначале пороки вкуса и запаха, а затем порчу молочнокислых продуктов.

6. Микрофлора коровьего масла

Она зависит от разновидности масла, способов и условий его изготовления; включает обычно большое количество микроорганизмов, попадающих в масло из сливок, с масло изготовительной аппаратуры, из воды, применяемой для промывки масла, из воздуха и т. д.

Сладко сливочное масло получают из пастеризованных сливок, поэтому оно содержит сравнительно мало микроорганизмов, однако состав их случайный и разнородный.

Кисло сливочное масло, приготавливаемое из предварительно заквашенных сливок, содержит значительно больше бактерий, но более определенного и постоянного состава - это главным образом молочнокислые бактерии. Количество микроорганизмов в 1 г масла колеблется от нескольких десятков тысяч до десятков миллионов. Среди них попадаются также гнилостные бактерии, кишечная палочка, плесневые грибки и дрожжи. В масле могут находиться и представители патогенной микрофлоры (дизентерийная, брюшнотифозная палочки и др.).

Чем больше микроорганизмов окажется в масле непосредственно после его изготовления, тем быстрее наступит его порча. При хранении на масле может появиться плесень в виде разноцветных пятен. Нередко плесень развивается в пустотах крупных кусков масла, если его неплотно набивали. Плесневение масла чаще всего вызывают грибки оидиум (молочная плесень), пенициллиум, аспергиллус, мукор, фома и др.

В результате размножения плесеней масло приобретает неприятный внешний вид, запах и вкус, в нем протекают процессы осаливания и прогоркания, делающие масло непригодным для употребления.

Пороки масла, связанные с осаливанием, прогорканием и появлением в нем гнилостного, навозного и других неприятных запахов, могут быть вызваны также аэробными гнилостными бактериями.

Для предупреждения порчи масла при длительном хранении необходимо его плотно набивать в тару и применять глубокое охлаждение до температуры от 24 до 30°С.

Для микробиологической оценки качества масла снимают верхний слой стерильным ножом, пробу берут щупом с разных краев брикета. Масло помещают в стерильную прозрачную посуду, расплавляют на водяной бане при температуре 40-45^оС и перемешивают. 1 мл расплавленного масла стерильной пипеткой вносят в пробирку с 9 мл стерильной воды температурой 35-40^оС. Из пробирки готовят соответствующие разведения. На питательный агар засевают разведение. Для микроскопирования масло нагревают в центрифужных пробирках на водяной бане при температуре 70^оС. Затем центрифугируют 10 мин при частоте вращения 1500 об/мин. Верхний слой масла и белки сливают, а из осадка готовят мазки. Их фиксируют смесью спирта и эфира или хлороформом, окрашивают раствором метиленового синего и микроскопируют.

7. Микрофлора сыра

Она играет важнейшую роль в формировании его свойств как высокоценного продукта питания. От видового состава и особенностей микроорганизмов, участвующих в процессах приготовления сыра, зависят основные показатели качества сыра: вкус, аромат, консистенция и рисунок.

Для получения сырной массы в молоко вносят молочнокислые бактерии и сычужный фермент. В образующемся сгустке развивается огромное количество бактерий, главным образом, молочнокислых, среди них встречаются также гнилостные, пропионовокислые и маслянокислые бактерии, кишечная палочка, плесневые грибы и дрожжи. В созревании сыра наиболее важное значение имеют молочнокислые стрептококки и палочки, а также пропионовокислые бактерии.

Молочнокислые бактерии, сбраживая молочный сахар с образованием молочной кислоты, подавляют жизнедеятельность гнилостных бактерий. В результате молочнокислого брожения выделяются также уксусная кислота и углекислый газ. После того как молочнокислые бактерии используют весь молочный сахар, их развитие прекращается и они начинают постепенно отмирать. Образовавшаяся молочная кислота далее используется пропионовокислыми бактериями, которые сбраживают ее до пропионовой и уксусной кислот с выделением углекислого газа. Накопившийся углекислый газ образует полости внутри сыра, так называемые глазки, обусловливающие своеобразный рисунок сыра.

Помимо сбраживания молочного сахара, молочнокислые бактерии участвуют в гидролизе белковых веществ сыра при его созревании. Первый этап расщепления белков до пептонов происходит под действием сычужного фермента, дальнейший же их распад до аминокислот и аммиака вызывается ферментами молочнокислых бактерий. Созревший сыр характеризуется специфическим вкусом и запахом, которые обусловливаются наличием в нем пропионовой, молочной и уксусной кислот, а также аминокислот.

Некоторые сыры (рокфор, закусочный) получают с применением молочнокислых бактерий и плесневых грибков. Такие сыры специально заражают плесенями из рода пенициллиум, отчего сыры приобретают очень своеобразный вкус, который объясняется разложением молочного жира плесенями.

В сырах могут появляться различные пороки, обусловленные действием микроорганизмов: вспучивание сыра возникает в результате развития в нем кишечных палочек и маслянокислых бактерий, сопровождающегося обильным выделением газообразных продуктов: углекислоты и водорода. При развитии маслянокислых бактерий консистенция сыра размягчается, вкус становится сладковатым, появляется запах масляной кислоты и нарушается рисунок.

Для борьбы с этим пороком прибегают к пастеризации молока, идущего на изготовление сыров, и заквашиванию его чистыми культурами.

Горький вкус сыра объясняется использованием молока с горьким привкусом. Этот порок образуется также вследствие разложения молочного белка маммококками и микрококками.

Цветные пятна появляются на поверхности сыров в результате развития плесневых грибков. Грибы монилия и альтернария образуют черные пятна, пенициллиум - зеленые и голубые, а ооспора вызывает изъязвление корки сыра.

Ослизнение корки происходит вследствие размножения на поверхности сыра слизеобразующих бактерий.

Для определения соотношение молочнокислых стрептококков и палочек в образцах сыра производят отбор проб сыра и готовят микроскопический препарат. Для чего берут 10 г сыра, отрезают тонкий кусочек стерильным ножом, сдавливают между двумя предметными стеклами, затем стекла разнимают и оставшийся на них мазок-отпечаток фиксируют спиртом, обезжиривают эфиром и красят.

8. Бактериологический анализ молока

Молоко является прекрасной средой для жизнедеятельности микроорганизмов. В молоке, получаемом при соблюдении санитарных правил, преобладают микрококки, молочнокислые стрептококки (кишечного происхождения), сарцины.

Загрязненное молоко содержит значительное количество бактерий группы кишечной палочки, маслянокислых и гнилостных бактерий.

Отбор пробы молока проводят после тщательного его перемешивания. Стерильным черпаком отбирают 50 мл молока в стерильную посуду, закрывают стерильной ватной пробкой и немедленно приступают к анализу.

При микробиологическом анализе молока определяют общую численность бактерий, учитываемых на агаре с гидролизованным молоком, на мясо-пептонном агаре, титр кишечной палочки (coli-титр) и проводят пробу на редуктазу.

Проба на редуктазу. В молоке содержатся различные ферменты, в том числе редуктаза (анаэробная дегидрогеназа). Редуктаза накапливается в молоке главным образом при размножении в нем микроорганизмов.

В присутствии фермента редуктазы молоко, окрашенное метиленовой синью, обесцвечивается, так как редуктаза восстанавливает метиленовую синь, переводя ее в бесцветную лейкоформу. Свежевыдоенное молоко восстанавливает метиленовую синь медленно. С увеличением числа бактерий в молоке скорость восстановления метиленовой сини возрастает. На скорости восстановления в молоке метиленовой синью и основано примерное определение в нем численности бактерий и степени свежести молока - его качества. Однако строгой зависимости между числом бактерий и временем обесцвечивания в нем метиленовой сини нет, так как разные виды бактерий выделяют неодинаковое количество редуктазы.

Проба на редуктазу проводится следующим образом. В чистую высокую пробирку наливают 1 мл раствора метиленовой сини (5 мл насыщенного спиртового раствора метиленовой сини на 195 мл дистиллированной воды) и 20 мл исследуемого молока, предварительно нагретого до 38-40 ^оС (указанная температура является оптимальной для фермента редуктазы) и наблюдают за обесцвечиванием через 20 мин, 2 ч и 5,5 ч. Проба на редуктазу считается законченной, когда наступает полное обесцвечивание молока. По времени обесцвечивания молоко разделяют на 4 класса.

Определение общего количества бактерий в молоке. Вначале готовят разведения (10^-1 - 10^-6), для чего из отобранной пробы стерильной пипеткой берут 1 мл молока и переносят в пробирку, содержащую 9 мл стерильной водопроводной воды; пипетку неоднократно споласкивают водой, находящейся в пробирке, и больше не используют. Пробирку взбалтывают 1 мин и таким образом получают разведение 10^-1. Затем готовят последующие разведения. При обесцвечивании молока до 20 мин делают глубинный посев из разведений 10^-4, 10^-5 и 10^-6. Для этого берут отдельной стерильной пипеткой по 1 мл суспензии и вносят в стерильные чашки Петри (в двух- или трехкратной повторности). При обесцвечивании молока после 20 минут посев делают из разведений 10^-3, 10^-4, 10^-5. В чашки с суспензией вносят расплавленный и охлажденный до 45-50 ^оС мясо-пептонный агар. После перемешивания суспензии с агаром чашки Петри с посевом помещают в термостат при 28-30^оС. После трехдневной инкубации проводят подсчет колоний бактерий в чашках. Количество дрожжей и плесеней подсчитывают на 4-й день. Число колоний умножают на степень разведения и выводят среднее арифметическое из трех чашек. Таким образом определяют численность бактерий в 1 мл молока.