Dlaczego schładzamy mleko?

W dawnych czasach ludzie utrzymywali zwierzęta wyłącznie w celu zaspokojenia własnych potrzeb. Na własne potrzeby uprawiali rośliny, a zwierzęta służyły do pracy i stanowiły źródło pokarmu. Przykładem może tu być bydło wykorzystywane zarówno jako zwierzęta pociągowe, jak i dla produkcji mleka oraz mięsa. Poszczególne rodziny były wówczas całkowicie samowystarczalne.

W okresie uprzemysłowienia i specjalizacji zawodowej rolnicy stali się producentami żywności sprzedawanej innym konsumentom. Rozpoczął się proces powiększania gospodarstw rolnych, który trwa do dziś. Zmniejsza się liczba gospodarstw, a powiększa się liczba zwierząt utrzymywanych w jednym gospodarstwie.

Odległość między gospodarstwem, zakładem mleczarskim i konsumentem ulega wydłużeniu, podobnie jak odstęp czasu między wydojeniem mleka a jego wypiciem. Przechowywanie mleka w gospodarstwie i dystans między producentem a konsumentem  stwarzają bakteriom szansę rozwoju w tym bardzo pożywnym środowisku jakim jest mleko. Istotnym problemem staje się zachowanie przez mleko takiej jakości, jaką miało bezpośrednio po wydojeniu. Jeżeli obniżymy temperaturę przechowywanego mleka, wówczas ulegają spowolnieniu procesy chemiczne i wzrost drobnoustrojów, co opóźnia możliwość psucia się mleka. Poznanie tych zależności umożliwiło producentom mleka, przewoźnikom i zakładom mleczarskim wydłużenie czasu obrotu mlekiem, bez ujemnego wpływu na jego jakość. Chłodzenie jest doskonałą metodą utrzymywania jakości mleka na niezmienionym poziomie.

Schładzanie mleka w gospodarstwie ma dwa główne cele:

- zahamowanie rozwoju bakterii i bakteryjnego rozkładu mleka;

- przedłużenie czasu  przechowywania mleka w gospodarstwie i zmniejszenie kosztów transportu.

W wytwarzaniu mleka wysokiej jakości niezmiernie ważne jest rygorystyczne przestrzeganie zasad higieny na każdym etapie produkcji, jak również zahamowanie rozwoju bakterii podczas jego przechowywania. W temperaturze ciała następuje bardzo szybki wzrost ilości bakterii i nawet mleko o niskiej początkowej ich liczbie szybko kwaśnieje.

Mleko produkowane w doskonałych warunkach higienicznych i przechowywane w  temperaturach 15-20°C może utrzymać dobrą jakość przez 15-20 godzin. Dla zachowania świeżości mleka istotną sprawą jest nie tylko temperatura przechowywania lecz również czas, w jakim osiąga ono optymalną temperaturę przechowywania, czyli 4°C. W związku z tym schładzarki do mleka zbiorczego są tak skonstruowane, by w ściśle określonym czasie obniżać jego temperaturę do 4°C.

Higiena i jakość mleka

Najbardziej ogólna definicja jakości brzmi: ”Konsument otrzymuje to, czego oczekiwał”. Jakość mleka jest niesłychanie ważna, więc od producentów mleka oczekuje się takich działań, w wyniku których zastaną utrzymane standardy najwyższej jakości. Jeżeli producent potrafi utrzymywać odpowiednią jakość mleka, konsument nabiera zaufania do produktu, co owocuje obustronnymi korzyściami.

Jakość mleka można rozpatrywać z różnych punktów widzenia. Zajmiemy się głównymi czynnikami wpływającymi na jakość mleka surowego:

- higiena fizyczna; - higiena chemiczna; - higiena mikrobiologiczna.

Czynniki  wpływające na jakość mleka .

Top

Higiena fizyczna

Czynniki fizyczne decydujące o jakości mleka to: gęstość, temperatura (punkt) zamarzania i kwasowość. Gęstość (ciężar właściwy) normalnego mleka wynosi, zależnie od jego składu, 1,028-1,038g/cm3. Temperatura zamarzania mleka waha się u poszczególnych krów od -0,54 do - 0,59°C. Badanie punktu zamarzania jest jedyną skuteczną metodą wykrywania zafałszowania mleka wodą. Kwasowość roztworu zależy od stężenia w nim jonów wodorowych (H+). Jeżeli występuje równowaga między stężeniem jonów wodorowych (H+) i jonów hydroksylowych (OH-), odczyn roztworu jest obojętny (pH=7).

Higiena chemiczna

W różnych składnikach mleka, szczególnie w tłuszczu i białku mogą w czasie przechowywania zachodzić rozmaite przemiany chemiczne. Najczęściej są to dwa rodzaje przemian: utlenianie i lipoliza. Produkty tych przemian nadają mleku i masłu nieprzyjemny smak i zapach.

UTLENIANIE. Utlenianie tłuszczu nadaje mleku posmak metaliczny, a masłu smak oleju i łoju. Obecność soli żelaza i miedzi stymuluje  reakcje utleniania i pojawienie się posmaku metalicznego, którego przyczyną może być również obecność w mleku rozpuszczonego tlenu i poddanie mleka działaniu promieni słonecznych lub światła jarzeniowego.

W mleku poddanym działaniu światła następuje rozpad aminokwasu metioniny, co powoduje kwaśny smak mleka. Ponieważ metionina nie występuje samodzielnie, lecz jest jednym ze składników białka mleka, rozpad metioniny powoduje rozpad białka i nasilanie się przykrego smaku i zapachu.

Aby uniknąć utleniania białka i tłuszczu należy zapobiegać natlenianiu mleka i chronić je przed słońcem i światłem. Mleko oczekujące na transport musi być zabezpieczone przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych.

LIPOLIZA. Lipolizą nazywamy rozkład tłuszczu do glicerolu i wolnych kwasów tłuszczowych. Tak rozłożony tłuszcz ma zjełczały smak i zapach. Wysoka temperatura składowania pobudza proces lipolizy, lecz enzym lipaza nie zadziała, jeżeli nie zostały uszkodzone kuleczki tłuszczu. W rutynowych czynnościach zachodzących w gospodarstwie i zakładzie mleczarskim występuje wiele możliwości uszkodzenia kuleczek tłuszczu. Dotyczy to przepompowywania, mieszania czy rozbryzgiwania się mleka. Ponadto ostre kąty i krzywizny rurociągu mlecznego sprzyjają również niszczeniu struktury tłuszczu. Problem ten musi być brany pod uwagę przy montażu instalacji udojowych.

Higiena mikrobiologiczna

Zatrucia i infekcje pokarmowe to przykłady skutków niskiej higieny mikrobiologicznej mleka. Ponieważ niebezpieczeństwo schorzeń wywołanych przez drobnoustroje można prawie całkowicie wyeliminować schładzaniem mleka, należy dokładniej zapoznać się z zagadnieniami dotyczącącymi  tych mikroorganizmów.

Drobnoustroje lub mikroorganizmy to zbiorowa nazwa wszystkich bardzo małych istot żywych, które nie są widoczne gołym okiem i zajmują pośrednią pozycję między królestwem roślin i zwierząt. Znajdują się wszędzie: w powietrzu, wodzie i ziemi. Odgrywają znaczącą rolę w naturalnym obiegu materii, gdyż rozkładają substancję organiczną.

Ogromna liczba gatunków drobnoustrojów odgrywa istotną rolę w życiu i działalności człowieka. Pewne gatunki mikroorganizmów tworzą przy rozkładzie martwej substancji organicznej proste związki chemiczne, które następnie mogą być wykorzystywane przez rośliny. Drobnoustroje zwiększają żyzność gleby i przyczyniają się do wzrostu plonów. Niektóre zaś ich gatunki bytują w przewodzie pokarmowym zwierząt i przyczyniają się do lepszego trawienia pasz.

Drobnoustroje spełniają bardzo istotną rolę w środowisku (Tetra Pak 1995).

Pewne drobnoustroje wykorzystuje się w technologii rolnospożywczej np. przy produkcji serów, jogurtów, piwa, wina, kiszeniu kapusty (ogórków) czy produkcji octu.

Niektóre mikroorganizmy wytwarzają substancje toksyczne zdolne do niszczenia innych organizmów. Przykładem może tu być pleśń Penicillium, która wytwarza penicylinę. Znamy też drobnoustroje, które wywołują choroby zwierząt i roślin lub takie, które powodują psucie się żywności, pleśnienie, zmianę barwy itp.

Top

Bakterie .

Bakterie, to organizmy jednokomórkowe rozmnażajace się najczęściej przez podział. Najprostszą metodą klasyfikacji bakterii jest klasyfikacja na podstawie ich wyglądu (np. kształtu). Pierwszą czynnością przy badaniu bakterii jest ich barwienie, a następnie oględziny pod mikroskopem stosując powiększenie rzędu 1000-krotnego. Najpowszechniej stosowaną metodą barwienia bakterii jest metoda Grama, na podstawie której dzieli się bakterie na dwie grupy: gramujemne (czerwone) i gramdodatnie (niebieskie).

Morfologia bakterii

W słowie morfologia wyróżniamy dwa człony: z greckiego „morphe”, oznaczający kształt i „logos” - naukę. Morfologia bakterii to nauka o kształcie bakterii:

- Kształt;

- Wielkość;

- Budowa komórki;

- Ruchliwość.

KSZTAŁT BAKTERII. Wyróżniamy trzy podstawowe kształty bakterii: kulisty, cylindryczny i spiralny. Inną cechą  charakterystyczną jest wzajemne położenie poszczególnych bakterii względem siebie. Na rysunku  pokazano w jakich konfiguracjach mogą występować bakterie kuliste. Występują pojedynczo, parami (dwoinki), tworzą grona lub łańcuszki.

Bakterie kuliste występują w różnych formach (Adaptacja z Tetra Pak).

Rysunek  poniżej dotyczy bakterii cylindrycznych i spiralnych. Bakterie cylindryczne  różnią się zarówno długością jak i grubością i tworzą łańcuchy. Bakterie spiralne różnią się również długością i grubością, ponadto liczbą skrętów spirali.

Bakterie cylindryczne i spiralne (Adaptacja z Tetra Pak).

WIELKOŚĆ BAKTERII. Wielkość bakterii kulistych waha się między 0,4 a 1,5 milimikronów (1 milimikron =0,001mm). Długość pałeczek wynosi od 2 do 10 milimikronów, choć niektóre gatunki są większe, a niektóre mniejsze od podanego średniego wymiaru.

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYNEJ. Bakteria jest wypełniona półpłynną, białkową substancją zwaną cytoplazmą. Cytoplazma zawiera również skrobię, tłuszcz i enzymy uczestniczące w przemianach zachodzących w komórce. Wewnątrz każdej komórki znajduje się substancja jądrowa (DNA), będąca nośnikiem informacji genetycznej sterującej procesami życiowymi i rozmnażaniem się komórki.

Struktura komórki bakterii .

Rysunek powyżej pokazuje schemat budowy komórki bakteryjnej. Substancja jądrowa jest zawieszona swobodnie w cytoplazmie, która z kolei jest otoczona błoną cytoplazmatyczną. Błona cytoplazmatyczna spełnia wiele istotnych funkcji jak np. reguluje wymianę soli, składników pokarmowych i produktów przemiany materii między komórką a jej środowiskiem. Błona cytoplazmatyczna jest otoczona z zewnątrz ścianą komórkową, która nadaje bakterii ostateczny kształt. Niektóre bakterie mogą tworzyć dodatkową zewnętrzną powłokę ochronną.

RUCHLIWOŚĆ BAKTERII. Wiele bakterii kulistych i cylindrycznych może się poruszać w płynnym środowisku wprawiając się w ruch przy pomocy rzęsek przypominających włoski, wyrastających z błony cytoplazmatycznej. Liczba i długość rzęsek jest różna u różnych rodzajów bakterii.

Szybkość poruszania się bakterii wynosi średnio 1 do 10-krotności ich długości na sekundę. Najszybciej porusza się przecinkowiec cholery (30-krotność długości na sekundę).

Top

Tworzenie zarodników (przetrwalników)

Tworzenie przez bakterie zarodników stanowi środek zapobiegawczy przeciw niekorzystnym warunkom środowiskowym takim jak np:

- wysoka i niska temperatura;

- niska wilgotność;

- obecność środków dezynfekcyjnych;

- brak pożywienia.

Bakterie wytwarzają zarodniki o zróżnicowanym kształcie

Okrągły; Elipsowaty; Owalny; Cylindryczny; Nerkowaty; Bananowaty.

Różne kształty zarodników (Adaptacja z Tetra Pak 1995).

Tylko kilka rodzajów bakterii wytwarza zarodniki, a wśród nich najbardziej znane to Bacillus i Clostridium. W niekorzystnych warunkach środowiskowych organizmy te gromadzą swój materiał genetyczny i nieco rezerwowego pokarmu w jednej części komórki. Podczas tworzenia zarodnika część wegetatywna komórki zamiera, a zarodnik oczekuje na ponowne pojawienie się korzystnych warunków środowiskowych i przystępuje wówczas do rozmnażania.

Komórka bakterii może ulec rozpuszczeniu i zarodnik zostaje uwolniony do środowiska. W zarodniku nie zachodzi przemiana materii. Zarodniki bakterii mogą przetrwać wiele lat w suchym środowisku i są bardziej odporne od bakterii na działanie środków dezynfekcyjnych, sterylizację, antybiotyki, suszenie i promienie ultrafioletowe. Są również bardziej odporne na wysoką temperaturę i np. zniszczenie 100% zarodników wymaga działania temperatury 120°C przez 20 minut, podczas gdy bakterie tworzące zarodniki są niszczone już w ciągu kilku minut w temperaturze 100°C.

Temperatura; Światło; Odczyn środowiska; Obecność wolnego tlenu lub jego brak; Woda; Obecność środków hamujących wzrost; Dostępność składników odżywczych.

Czynniki wpływające na rozwój bakterii .

Temperatura .

Temperatura jest najważniejszym pojedynczym czynnikiem wpływającym na wzrost bakterii, ich rozmnażanie i psucie się żywności. Bakterie mogą się rozwijać tylko w obrębie określonych zakresów temperatury, a zakresy te są odmienne dla różnych gatunków drobnoustrojów.

Wpływ temperatury na etapy wzrostu (a) i klasyfikację bakterii (b).

Niektóre gatunki mikroorganizmów rozwijają się w temperaturze zbliżonej do punktu zamarzania, w niektórych przypadkach nawet w temperaturze kilku stopni poniżej 0°C. Inne gatunki wymagają zdecydowanie wyższej temperatury.

Wzrost mikroorganizmów w mleku i produktach mlecznych jest w znacznym stopniu ograniczony przy ich schłodzeniu do temperatury poniżej 10°C, a w temperaturze 3-4°C prawie całkowicie ustaje. Nie oznacza to zabicia drobnoustrojów lecz zahamowanie wzrostu ich liczebności. Zamrażanie mleka jest niewskazane, gdyż prowadzi do powolnego niszczenia struktury produktu.

Maksymalna temperatura dla rozwoju bakterii, to temperatura powyżej której nie mogą się one rozwijać. Temperatura optymalna stwarza najlepsze warunki dla ich rozwoju. Jeżeli temperatura wzrasta powyżej maksymalnej, bakterie szybko ulegają zniszczeniu. Dla zabicia zarodników niezbędna jest wyższa temperatura.

Zależnie od reakcji na temperaturę wyróżnia się pięć grup bakterii:

Kategoria	Minimalna °C	Optymalna °C	Maksymalna °C
Psychrofilne	-10	-5	25
Psychrotrofowe	0	20	40
Mezofilne	10	30	45
Termotrofowe	25	45	75
Termofilne	30	50	80

PSYCHROFILNE. Są to bakterie preferujące niskie temperatury. Występują licznie w mleku surowym, do którego przedostają się z zakażonej wody, dlatego też nazywane są czasem „bakteriami wodnymi”. Fałszowanie mleka przez dolewanie wody powoduje często zakażanie mleka bakteriami psychrofilnymi.

PSYCHROTROFOWE. Są to bakterie tolerujące niższe temperatury. Znajdują się w kurzu pochodzącym z różnych źródeł, między innymi w kurzu oborowym i paszy. Jeżeli przechowuje się przez dłuższy czas niepasteryzowane mleko, wówczas  może ono bardzo łatwo ulec zepsuciu przez ten rodzaj bakterii. Dla większości  bakterii psychrotrofowych temperatury optymalna i maksymalna są zbliżone do  temperatur właściwych dla bakterii mezofilnych.

MEZOFILNE. Różnią się od psychrotrofowych tym, że mogą rozwijać się w bardzo niskich temperaturach, lecz proces ten przebiega bardzo wolno. W normalnych warunkach są niszczone podczas pasteryzacji, mogą się jednak znaleźć w mleku pasteryzowanym w wyniku ponownego zakażenia.

THERMOFILNE. Źródłem zakażenia tymi bakteriami mleka surowego w gospodarstwie może być ziemia, siano i inne pasze suche oraz pyliste. Częstym źródłem zakażenia jest też źle umyta aparatura udojowa, w której gromadzą się resztki mleka, będące doskonałą pożywką dla bakterii. Ogromna ilość bakterii termofilnych może się namnożyć w zakładach mleczarskich, jeżeli mleko przetrzymuje się zbyt długo i w zbyt wysokiej temperaturze lub gdy systematycznie używana aparatura jest niewłaściwie myta i dezynfekowana.

Top

Światło .

Światło nie jest czynnikiem niezbędnym dla rozwoju bakterii, gdyż nie mają one chlorofilu. Światło może być za to czynnikiem bakteriobójczym, jeżeli zawiera promienie ultrafioletowe, które powodują zmiany w białku komórkowym bakterii. Bakteriobójcze działanie promieni słonecznych odgrywa ogromną rolę w naturze, szczególnie wobec nasyconego bakteriami kurzu, znadującego się w powietrzu. Z tego też powodu słoneczne ulice i pomieszczenia zawierają znacznie mniej bakterii niż miejsca ciemne i duszne.

Odczyn środowiska .

Dla normalnego rozwoju drobnoustrojów niezbędny jest właściwy odczyn środowiska. Mleko o normalnej kwasowości stanowi dobrą pożywkę dla rozwoju większości bakterii. Pleśnie i drożdże preferują środowisko nieco kwaśniejsze, podczas gdy bakterie rozkładające białko przestają się rozmnażać  przy wzroście zakwaszenia. Kwas mlekowy wytwarzany przez bakterie kwasu mlekowego hamuje rozwój bakterii gnilnych i konserwuje mleko, choć mleko to kwaśnieje. Różne rodzaje bakterii kwasu mlekowego tolerują różne stopnie zakwaszenia, co oznacza wymianę gatunkową bakterii przy wzroście kwasowości mleka. Najczęściej działalność bakterii kwasu mlekowego ustaje przy pH wynoszącym 4,2.

Zapotrzebowanie na tlen

Podczas gdy wyższe organizmy potrzebują do życia tlenu, dla wielu mikroorganizmów jest on zbędny. Pleśnie i niektóre rodzaje drożdży i bakterii potrzebują tlenu dla normalnego procesu reprodukcji, inne gatunki drożdży i bakterii nie wymagają jego obecności, a niektóre wręcz go nie tolerują.

Zależnie od zapotrzebowania na tlen, drobnoustroje dzielimy na pięć grup:

TLENOWCE. Do tlenowców należy większość drożdży, wszystkie pleśnie i spora liczba bakterii. Do swego rozwoju potrzebują wolnego tlenu (O2).

BEZTLENOWCE. Należy tu większość bakterii, które rozwijają się bez obecności tlenu.

WZGLĘDNE TLENOWCE LUB BEZTLENOWCE. Organizmy należące do tej grupy mogą się rozwijać zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych, choć wykazują pewne preferencje w jednym z kierunków. Typowym przedstawicielem są bakterie kwasu mlekowego. Rozwijają się one szybciej w mleku znajdującym się na dnie konwi niż na powierzchni, co skutkuje wcześniejszym kwaśnieniem mleka w dolnej części pojemników. Czasem górna warstwa mleka wydaje się świeża, podczas gdy warstwa dolna jest już skwaśniała.

MIKRO-AEROFILNE. Mikroorganizmy rozwijające się wyłącznie w środowiskach o niskiej koncentracji tlenu.

Woda i ciśnienie osmotyczne

Woda jest głównym składnikiem komórek bakterii i jest ona niezbędna dla normalnej reprodukcji, czyli rozmnażania się komórek. Suche produkty (np. mleko w proszku) są zabezpieczone przed psuciem dzięki bardzo małej zawartości wody. Sam proces suszenia nie powoduje jednak zniszczenia wszystkich mikroorganizmów. Wiele z nich może przeżyć w składowanych suchych produktach. Bezpośrednio po wysuszeniu liczba bakterii w mleku spada tylko nieznacznie i dopiero po dłuższym czasie mleko w proszku staje się mniej lub bardziej sterylne. Składowanie w wysokiej temperaturze sprzyja niszczeniu bakterii. Oprócz zawartości wody w produktach, istotne znaczenie ma ciśnienie osmotyczne wody.

Top

Składniki odżywcze .

Rozwój mikroorganizmów zależy od dostępności składników odżywczych, które stanowią materiał budulcowy dla nowych komórek. Ponadto, rozkład złożonych składników pokarmowych na prostsze związki chemiczne dostarcza komórkom energii, która jest im niezbędna dla spełniania podstawowych funkcji życiowych. Rozkład określonych  związków chemicznych połączony z tworzeniem innego związku nazywamy fermentacją.

Mleko jest bogate w składniki pokarmowe, jest zatem doskonałą odżywką dla wielu drobnoustrojów. Ponieważ jednak mikroorganizmy różnią się potrzebami pokarmowymi, nie wszystkie znajdują w mleku niezbędne dla nich składniki. W związku z tym, niektóre drobnoustroje nie mogą rozwijać się w mleku.

Rozmnażanie bakterii

Bakterie nie rozmnażają się płciowo, lecz przez podział. Początkowo następuje wzrost komórki, która następnie dzieli się na dwie identyczne części. Nowopowstałe komórki mogą się rozłączyć i oddalić lub mogą pozostać nierozłączoną parą.

Czas(min) Bakteria (#) 0 20 40 60 80 100 120 180 240 300 360 420 460 1 2 4 8 16 32 64 512 4096 32768 262144 2000000 16000000

Tempo rozwoju bakterii przy czasie generacji wynoszącym 20 minut .

Termin „czas generacji” został wprowadzony dla określania tempa wzrostu populacji mikroorganizmów. Oznacza czas potrzebny określonym gatunkom lub szczepom do podwojenia swej liczebności.

Rysunek przedstawia krzywą wzrostu liczebności bakterii przeniesionych na pożywkę. Pierwsza faza rozwoju (a) nazywana lagfazą, fazą przygotowawczą lub spoczynkową, to okres zastoju namnażania się bakterii, które przystosowują się do nowego środowiska. Faza ta występuje również w populacji bakterii, których rozwój był zahamowany np. w wyniku bytowania w niskiej tempereturze. Czas trwania lagfazy zależy od wieku i liczby bakterii „uśpionych”. Jeżeli mamy do czynienia z młodymi, silnymi i żywotnymi bakteriami, proces rozmnażania zaczyna się natychmiast po wprowadzeniu do nowego środowiska.

Po lagfazie następuje szybkie rozmnażanie się bakterii, które trwa kilka-kilkanaście godzin. Faza ta (b) nosi nazwę logfazy, ponieważ zależność między czasem a logarytmami liczby komórek jest prostoliniowa.

Krzywa wzrostu bakterii (Adaptacja z Tetra Pak 1995).

Podczas jej trwania w najbliższym otoczeniu bakterii gromadzą się toksyczne związki będące produktami  przemiany materii zachodzącej w bakteriach. Mogą one hamować rozwój bakterii, a ponieważ również stale zachodzi proces ich obumierania,  dochodzi do równowagi liczebnej między starymi, obumierającymi a nowymi, tworzącymi się komórkami.

Faza następna (c ), zwana fazą równowagi, to okres równowagi liczebnej między ginącymi i tworzącymi się bakteriami. W fazie (d) nazywanej fazą zamierania, ustaje proces tworzenia się nowych organizmów, a istniejące zaczynają stopniowo ginąć. Liczba bakterii gwałtownie spada, stąd nazwa faza zamierania. Kształt krzywej wzrostu bakterii tzn. długość i wysokość poszczególnych faz zależy od temperatury, dostępności składników pokarmowych i innych czynników wpływających na wzrost bakterii.

Top

Bakterie w mleku

W momencie tworzenia się mleka w wymieniu jest ono sterylne, lecz zanim opuści wymię może zostać zakażone bakteriami, które przez kanał strzykowy wnikają do środka. Zazwyczaj są one nieszkodliwe i nieliczne, kilkadziesiąt lub kilkaset w l ml mleka. Jednak w przypadku zakażenia wymienia (mastitis) mleko bywa tak bardzo skażone bakteriami, że może nie nadawać się do spożycia. W kanale strzykowym bakterie są stale obecne, lecz większość z nich jest wypłukiwana na zewnątrz na początku doju, wraz z pierwszymi strugami mleka. Zaleca się zatem zdajanie pierwszych strug mleka do oddzielnego naczynia.

Bakterie wnikają przez kanał strzykowy.	Przy zapaleniu wymienia mleko jest silnie skażone bakteriami.

Skażenie mleka w gospodarstwie

Mleko przetrzymywane w gospodarstwie jest bardzo podatne na zakażenie różnymi drobnoustrojami, głównie bakteriami. Stopień skażenia i rodzaj drobnoustrojów zależą od czystości krowy i jej otoczenia oraz czystości powierzchni urządzeń stykających się z mlekiem. Dotyczy to głównie kubków udojowych, aparatu udojowego, cedzidła, przewodów transportujących mleko, zbiornika i mieszadła. Powierzchnie urządzeń stykających się z mlekiem są z reguły większym źródłem skażenia mleka bakteriami niż wymię krowy.

W przypadku doju ręcznego, źródłem skażenia mleka może być dojarz, krowa, ściółka i otaczające powietrze. Stopień skażenia zależeć będzie od świadomości i poziomu higieny dojarza. Pewne zagrożenia dotyczące skażenia mleka są eliminowane przy doju mechanicznym, lecz z drugiej strony aparatura udojowa może być obfitym źródłem bakterii. Jeżeli urządzenia do doju mechanicznego nie są bardzo starannie myte, mogą zainfekować mleko ogromną liczbą bakterii.

Wpływ temperatury na liczbę bakterii w mleku

Dzięki specyficznemu składowi chemicznemu, mleko jest bardzo podatne na zakażenie różnymi rodzajami bakterii. W gospodarstwach o wysokim standardzie higieny i zdrowych krowach mleko może zawierać kilka tysięcy bakterii w 1 ml. Przy niskim poziomie higieny, niedokładnym myciu i dezynfekcji oraz złym chłodzeniu ilość bakterii w l ml mleka może wzrosnąć do kilku milionów. Dla jakości bakteriologicznej mleka decydujące znaczenie ma codzienne, staranne mycie i dezynfekcja całej aparatury udojowej. Aby mleko mogło uzyskać najwyższą klasę jakości, liczba bakterii w 1 ml nie może przekraczać 100 000. W niektórych jednak krajach osiąga się poziom 10 000 bakterii w l ml mleka.

Jakość mleka przechowywanego w gospodarstwie zależy ściśle od szybkiego schłodzenia do temperatury poniżej 40C. Zabieg ten znacznie obniża tempo rozwoju bakterii i poprawia warunki przetrzymywania mleka. Wpłw temperatury na rozwój bakterii w mleku surowym ilustruje poniższy rysunek. Punktem wyjścia jest liczba 300 000 bakterii w 1 ml mleka. Możemy prześledzić wzrastające tempo namnażania się bakterii w wyższych temperaturach oraz wpływ schłodzenia do temperatury 4°C.

Rozwój bakterii w mleku surowym (Adaptacja z Tetra Pak 1995).

Schłodzenie do temperatury 4°C, a nawet 2°C umożliwia dostawę lub odbiór mleka raz na dwa dni pod warunkiem, że zbiornik schładzarki jest dobrze izolowany.

W gospodarstwach o niskim poziomie higieny wyjściowa liczba bakterii w mleku jest bardzo duża i dalszy ich rozwój rozpoczyna się już z wysokiego pułapu. Jeżeli dodamy do tego wysoką, czyli optymalną dla bakterii temperaturę, liczba bakterii w mleku niebywale wzrasta. Aby zapobiec nadmiernemu rozwojowi bakterii należy się starać, by ich liczba wyjściowa w mleku była jak najmniejsza oraz jak najszybciej schładzać mleko do 4°C.

Musimy jednak pamiętać, że schładzanie nie zastąpi przestrzegania higieny, lecz jedynie ją uzupełnia i wspiera. Zapobieganie zakażeniom krów i mleka przez dbanie o higienę, a następnie szybkie schładzanie mleka zapewnia dobrą jego jakość. Efektywne chłodzenie mleka pozwala wygrać walkę z mikroorganizmami.

Tempo rozwoju bakterii zależnie od temperatury i ich liczby początkowej .

Top

Główne bakterie znajdujące się w mleku

Wiele rodzajów bakterii trafia do mleka zupełnie przypadkowo, a ponieważ nie jest ono dla nich odpowiednim środowiskiem, jeśli nawet zaczną się rozmnażać, to szybko giną w starciu z bakteriami, dla których mleko jest odpowiednim środowiskiem. Wyróżniamy następujące grupy bakterii występujących w mleku:

bakterie kwasu mlekowego; bakterie kwasu masłowego; bakteri gnilne; bakterie koli; bakterie kwasu; propionowego.

Obszerne informacje dotyczące pozytywnej i szkodliwej roli poszczególnych rodzajów bakterii znajdują się w podręcznikach mikrobiologii. Zagadnienia tego nie rozwijamy, gdyż jest zbyt obszerne dla naszej publikacji.

Naturalne składniki mleka hamujące wzrost bakterii

Wśród ssaków mleko matki jest ostatnim łącznikiem między organizmem matki a potomkiem. Niezależnie od tego, że jest kompletnym i dobrze zbilansowanym pokarmem, zawiera też czynniki antybakteryjne, zabezpieczające noworodka przed rozmaitymi chorobami zakaźnymi.

Wiedza o tym, że mleko, a szczególnie siara zawiera czynniki odpornościowe istotne dla życia noworodka, jest bardzo stara. Dawno temu pasterze zauważyli, że jeżeli noworodek owcy, kozy czy krowy ma przeżyć, musi być po urodzeniu pojony mlekiem matki - siarą.
	Cielęta, jeśli mają przeżyć, muszą być pojone siarą.

Obecnie, dobrze udokumentowano już fakt obecności w mleku kilku czynników przeciwbakteryjnych. Najlepiej znane są immunoglobuliny, których najwięcej jest w siarze. Natychmiast po wypiciu siary przenikają do organizmu i uodporniają noworodka. Inne czynniki antybakteryjne to:

• laktoperoksydaza;
• oksydaza ksantynowa;
• laktofferyna;
• lizozym.

Grzyby 

Grzyby to grupa drobnoustrojów często spotykana w naturze wśród roślin, zwierząt i ludzi. Poszczególne ich gatunki różnią się znacznie budową i sposobem rozmnażania. Grzyby mogą być okrągłe, owalne lub nitkowate. Nitki (strzępki) grzybni mogą tworzyć rozgałęzioną grzybnię widoczną nawet gołym okiem. Grzyby dzieli się na drożdże i pleśnie.

 DROŻDŻE

Drożdże rozmnażają się najczęściej bezpłciowo przez pączkowanie, choć mogą się też rozmnażać płciowo. Podczas pączkowania na ścianie komórki rodzicielskiej rozwija się mały pączek, który otrzymuje od komórki macierzystej jądro komórkowe i cytoplazmę. Nowa komórka nie zawsze się oddziela, może pozostać złączona z rodzicielską, lecz jest na tyle dojrzała, że sama zaczyna pączkować. W ten sposób tworzą się duże grona komórek drożdżowych. Niektóre gatunki drożdży tworzą zarodniki, które jednak różnią się znacznie od zarodników bakterii.

Składniki pokarmowe	Drożdże potrzebują tych samych składników pokarmowych co inne organizmy żywe, np. bakterie.
Wilgotność	Taka jak dla bakterii, choc niektóre mogą bytować w znacznie niższej wilgotności.
Odczyn środowiska	Zakwaszenie (pH) od 3 do 7. Optymalne od 4,5 do 5.
Temperatura	Optymalna między 20 a 30º C.
Tlen	Drożdże są względnymi beztlenowcami, mogą się rozwijać w obecności tlenu lub przy jego braku. W obecności tlenu rosną lepiej.

Warunki rozwoju drożdży.

Drożdże są w zasadzie niepożądanym drobnoustrojem w przemyśle mleczarskim, z pewnym jednak wyjątkiem. Uczestniczą w dojrzewaniu kefiru i kumysu. Poza tym, powodują szkodliwe zmiany w maśle i serach dojrzewających. Z kolei w przemysłach winiarskim, spirytusowym, piwowarskim i piekarniczym drożdże są „cennym współpracownikiem".

Top

 PLEŚNIE

Pleśnie należą do innej niż drożdże grupy grzybów. Zbudowane są z nitkowatych strzępek tworzących grzybnię. Grzybnia może być mikroskopijnie mała lub na tyle duża, że jest widoczna gołym okiem.	Penicylina z konidioforem wytwarzającym konidia (Adaptacja z Tetra Pak 1995).
Strzępki grzybni stanowią część wegetatywną pleśni. Pleśnie rozmnażają się najczęściej bezpłciowo. Z grzybni wyrasta strzępek owocujący (konidiofor), który w górnej swej części tworzy zarodniki (konidia).

Wilgotność	Pleśnie mogą rozwijać się nawet na bardzo suchym podłożu i pobierać wodę z wilgotnego powietrza.
Odczyn środowiska	Bytuja na podłożu o pH od 3 do 8.5.
Temperatura	Optymalna w granicach 20 do 30ºC.
Tlen	Rozwijają się normalnie w warunkach beztlenowych.

Warunki rozwoju pleśni .

Wśród wielu rodzajów pleśni niektóre grupy są bardzo przydatne w przetwórstwie mleczarskim. Wymienić tu należy pleśnie z rodzaju Penicillium i pleśń mlekową Geotrichum candidum.

Bakteriofagi .

Bakteriofagi to wirusy, pasożyty bakterii. Mogą egzystować samodzielnie, ale rosnąć i rozmnażać się mogą tylko wewnątrz bakterii, oczywiście ich kosztem. Bakteriofagi są bardzo wybiórcze w doborze gospodarza. Wybierają określone gatunki lub szczepy bakterii. Bakteriofagi, lub inaczej fagi, można oglądać jedynie pod mikroskopem elektronowym.

Mikroorganizmy używane w przemyśle mleczarskim nazywamy szczepionkami mleczarskimi lub starterami. Są to mieszanki różnych szczepów lub rzadziej jedna czysta kultura bakterii. Szczepionki (startery) wytwarzają specjalne laboratoria lub niekiedy laboratoria zakładów mleczarskich. Skład drobnoustrojów w szczepionce zależy od tego, dla jakiego produktu jest przeznaczona.

Ponieważ mleko bywa często skażone bakteriofagami, mleko używane do produkcji szczepionek (najczęściej mleko odtłuszczone) musi być wolne od bakteriofagów, co osiąga się przez jego podgrzewanie. Na rysunku poniżej pokazano czym grozi brak inaktywacji bakteriofagów lub ponowne zakażenie nimi mleka.

Krzywe wzrostu bakteriofagów oraz zdrowych i zakażonych fagami szczepionek mleczarskich (Adaptacja z Tetra Pak 1995).

Top

Structure of Bacteriophages

Budowa bakteriofaga (Tetra Pak 1995).

Rozmnażanie bakteriofagów

Fagi z reguły atakują młode, szybko rosnące bakterie i rozmnażają się wewnątrz ich komórek. Bakteria stopniowo się rozpada i uwalnia z siebie 10 do 200 fagów, które zaczynają atakować inne bakterie. Przebieg rozmnażania bakteriofagów:

1. Adsorbcja faga na powierzchni komórki bakteryjnej i wprowadzenie DNA faga do wnętrza komórki.
   
2. Wytwarzanie DNA i białka fagowego przez enzymy bakterii.
   
3. Powstawanie nowych fagów wewnątrz komórki i stopniowe jej niszczenie.
   
4. Uwalnianie nowych fagów.

Podsumowanie .

Wielka różnorodność gatunków i rodzajów działalności bakterii, drożdży i pleśni ma ogromne znaczenie dla życia na ziemi, w tym dla człowieka. Drobnoustroje znajdujące się w glebie i wodzie rozkładają substancję organiczną do postaci przyswajalnej przez  rośliny, czym pośrednio służą również  królestwu zwierząt.

Bezpośrednie korzyści z działalności drobnoustrojów odnoszą ludzie. I tak np. bakterie kwasu mlekowego są wykorzystywane w konserwacji pasz (produkcja kiszonek dla zwierząt) lub produktów spożywczych dla ludzi (kiszenie kapusty, ogórków, zielonych oliwek).

Mikroorganizmy są niezbędne w przemyśle mleczarskim przy produkcji jogurtów, kefiru, serów i masła. W procesach tych niezmiernie ważny jest odpowiedni dobór właściwych kultur drobnoustrojów, gdyż od tego zależy końcowa jakość produktów.

Rozwój odpowiednich mikroorganizmów w mleku może być zakłócony obecnością w nim antybiotyków. Pomimo surowego zakazu dostawy do zakładów mleczarskich mleka pochodzącego od krów, których wymiona  leczono antybiotykami (najczęściej penicyliną) zdarza się, że mleko takie jest sprzedawane.

Nie można nadmiernie idealizować roli mikroorganizmów i nie wspomnieć, że niektóre z nich powodują schorzenia, stając się największymi wrogami rodzaju ludzkiego. Choć liczba drobnoustrojów pożytecznych jest znacznie większa od liczby chorobotwórczych, to skutki działania tych drugich są bardzo dotkliwe.

Prawie we wszystkich krajach świata obowiązują ustawy nakazujące pasteryzację mleka produkowanego jako mleko spożywcze w zakładach mleczarskich. Typowe wskaźniki czasu i temperatury dla pasteryzacji to 72°C (15-20 sekund). Przy tych parametrach pasteryzacji dochodzi do zabicia wszystkich drobnoustrojów chorobotwórczych.

Należy pamiętać, że schładzanie mleka nie zastępuje przestrzegania higieny, lecz jedynie ją uzupełnia. Najważniejszą zasadą jest zapobieganie zakażeniu mleka mikroorganizmami.

Chłodzenie to broń przeciwko rozwojowi bakterii i przy efektywnym schładzaniu oraz dbałości o mleko, walka z mikroorganizmami bywa zwycięska. Wzrasta wówczas jakość mleka i produktów mleczarskich, a głównym zwycięzcą staje się stan zdrowia ludzi. (Więcej informacji dotyczących mikroorganizmów znajduje sie w Tetra Pak 1995).

Top