Тема 6. Микрофлора питьевого молока

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.

Молоко вымени, получаемое стерильно не через сосковый канал, называют асептическим. Оно содержит незначительное количество микроорганизмов – десятки-сотни клеток в 1 см³. У старых коров больше содержится в вымени микробов, чем у молодых.

Здоровый сосковый канал защищает вымя от внешней среды благодаря его анатомическому строению. Кроме того, свободные жирные кислоты, синтезируемые слизистой оболочкой соскового канала, оказывают бактерицидное воздействие. Секрет соскового канала содержит также фосфолипиды, убивающие маститные стрептококки и другие микроорганизмы. При нарушении защит­ных функций соскового барьера микроорганизмы, постоянно на­ходящиеся в сосковом канале, могут попадать в вымя и там размножаться.

У входа в сосковый канал, в каплях молока, оставшихся от предыдущей дойки, постоянно размножаются микроорганизмы, образуя так называемую бактериальную пробку, в которой коли­чество бактерий достигает сотен тысяч клеток в 1 см³ молока. Поэтому перед дойкой первые струйки молока необходимо сдаи­вать в отдельную посуду, т. е. бактериальные пробки не должны попадать в общую массу молока.

Эндогенное обсеменение молока вымени может происходить также 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, а также патогенных и нежелательных для производства молока микроорганизмов.

Следует стремиться к тому, чтобы после обмывания и дезин­фекции перед доением концентрация микробов на коже вымени была не выше 10³ микробов на 1 см².

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. Нельзя использовать в качестве подстилки торфяную крошку.

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.

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.

Недоброкачественный корм вызывает у коров понос, а моло­ко загрязняется бактериями через содержимое кишечника, в 0,1 г которого содержится от 10 до 100 тыс. бактерий. В содер­жимом кишечника возможно наличие патогенных и нежелатель­ных для молочного производства микроорганизмов.

Часто выделяющиеся у коров сальмонеллы имеются только в сыром молоке, так как энтеробактерии уничтожаются при пасте­ризации.

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.

Общее количество микроорганизмов в воздухе составляет 300–1500 клеток в 1 м³.

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 психротрофными бактериями, преимущественно псевдомонадами. Психрофильные микробы размножаются в молочно-водной среде на плохо вымы­тых и дезинфицированных установках, находясь в активной фазе размножения. У них отсутствует период адаптации – лагфаза. 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.

Изменение микрофлоры молока при хранении

 

Общий ход молочнокислого процесса в молоке. В зависимости от формы клеток молочнокислые бактерии делят на две группы: молочнокислые стрептококки и молочнокислые палоч­ки. Эти микроорганизмы имеют также и неодинаковые физиологиче­ские признаки. По отношению к температуре различают мезофильные и термофильные молочнокислые бактерии; по характеру сбраживания молочного сахара – гомоферментативные (образуют почти одну молочную кислоту) и гетероферментативные (наряду с молоч­ной кислотой образуют значительное количество побочных продук­тов). 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 макроорганизме 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 макроорганизма, 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 "С. В этих услови­ях микроорганизмы размножаются очень медленно. Например, при температуре 4,5 "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 О °С в течение двух недель количество бактерий в молоке может увели­чиваться в десятки тысяч раз и составлять сотни миллионов клеток в 1 см³. При этом характер изменений молока обусловлен Развитием сначала микрококков, затем палочек Вас. meqatherium, Вас. subtilis и других гнилостных микроор­ганизмов, т. е. процессы идут в направлении гнилостного разло­жения белков и отчасти разложения жира.

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 'С. 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 немолочнокислых 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 Бактерии преобладают молочнокислые стрептококки, максимальное количество кото­рых (до 2 млрд в 1 см³) накапливается через 1–2 сут. При этом предельная кислотность достигает 120 "Т 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 7 сут 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, кислосливочного 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 (Oidium lactis), постепенно смыкаю­щиеся в сплошную белую пушистую пленку. В это же время появляются дрожжи рода Mycoderma, участвующие в образова­нии пленки. Позже появляются плесени родов Fenicillium 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.