Blog > Komentarze do wpisu

Jak wykazać skuteczność pasteryzacji mleka i produktów mlecznych

Jak wykazać skuteczność pasteryzacji mleka i produktów mlecznych?[*]

 

 

Ze względu na bezpieczeństwo zdrowotne konsumentów, w celu wyeliminowania z gotowego produktu drobnoustrojów, zwłaszcza patogennych, stosuje się różne metody, z których główną w odniesieniu do produktów mlecznych jest pasteryzacja.

Termin „pasteryzacja” przywodzi na myśl Ludwika Pasteura, który już w XIX w. odkrył wpływ obróbki termicznej żywności na jej trwałość. Potwierdzeniem prawidłowości przeprowadzonego procesu pasteryzacji mleka jest oznaczenie w gotowym produkcie aktywności fosfatazy alkalicznej (ALP). ALP jest enzymem naturalnie występującym w mleku i inaktywowanym pod wpływem temperatury.

Wymagania prawne obowiązujące od 2006 roku w Unii Europejskiej, w tym także w Polsce, ustalają limit aktywności ALP w mleku pasteryzowanym krowim na poziomie 350 mU∙I ˉ¹  

 

Enzymy mleka

 

Na początku XX wieku wzrosło zainteresowanie badaniem jakości mleka oraz identyfikowaniem swoistych enzymów, mających wpływ na jego jakość. Odkryto wówczas ponad 70 białek enzymatycznych, z których około 20 scharakteryzowano jako ważne z technologicznego punktu widzenia. Stwierdzono, iż obecność N-acetyloglukozoaminidazy czy fosfatazy kwaśnej może świadczyć o stanach zapalnych gruczołu mlekowego. Dostrzeżono aktywność antybakteryjną niektórych enzymów: dysmutazy ponadtlenkowej, oksydazy sulfhydrylowej oraz lizozymu. Dzięki swoim właściwościom ( wytwarzanie aktywnego tlenu, zdolności hydrolizy wiązań β-1,4-glikozydowych występujących w ścianach komórek bakteryjnych) wpływają one na trwałość mleka. Wykazano aktywność lipazy przejawiającą się szybkim jełczeniem produktu. Stwierdzono wrażliwość fosfatazy alkalicznej, gamma-glutamylotransferazy i laktoperoksydazy na wysoką temperaturę, co czyni je dobrymi wskaźnikami efektywności oraz właściwych warunków obróbki cieplnej mleka i produktów mlecznych. Ich termooporność jest, bowiem wyższa niż termooporność  większości nieprzetrwalnikujących drobnoustrojów mleka.

 

Fosfataza alkaliczna

 

Z technologicznego punktu widzenia ALP jest dla przemysłu mleczarskiego najważniejszym enzymem występującym w mleku. W biologicznym aspekcie ALP jest glikoproteiną, będącą składnikiem błon komórkowych, szeroko rozpowszechnioną w tkankach zwierząt oraz mikroorganizmów. Wyróżniono cztery podstawowe  rodzaje fosfatazy alkalicznej występującej u ssaków: jelitowa, łożyskowa, zarodkowa (komórek macierzystych) oraz tkankowo nieswoista.

W mleku fosfataza alkaliczna została po raz pierwszy odkryta w 1925 roku przez F. Demuth. Wykazano wówczas, iż odpowiednia kombinacja czasu i temperatury obróbki mleka, tylko w nieznacznie wyższych parametrach niż używana do zabicia Mycobacterium tuberculosis, wpływa na inaktywację ALP. Naturalny poziom aktywności ALP jest najniższy w mleku kozim, najwyższy zaś w owczym. Aktywność enzymu zależna jest od zawartości tłuszczu w mleku, rasy hodowlanej bydła oraz rodzaju stosowanej paszy. Surowe mleko krowie wykazuje około dziesięciokrotnie wyższą aktywność ALP niż mleko kozie. Aktywność ALP świadczy o jakości procesu pasteryzacji mleka. Fosfataza obecna w mleku po obróbce cieplnej określana jest jako fosfataza resztkowa. Badanie aktywności enzymatycznej ALP stało się rutynową kontrolą skuteczności pasteryzacji. Określa się ją jako ilość enzymu znajdująca się w gramie próbki, która katalizuje przekształcenie 1 µmola substratu w ciągu jednej minuty. ALP w ok. 30 – 40 % skoncentrowana jest w fazie lipidowej mleka. Pozostała jej cześć jest związana z lipoproteidami w fazie beztłuszczowej.

Oprócz naturalnie występującej w mleku fosfatazy alkalicznej, istnieje możliwość pojawienia się w nim fosfatazy syntetyzowanej przez niektóre bakterie. Taka postać enzymu (heat resistans microbial phosphatase – HRMP) jest bardziej oporna na działanie wysokiej temperatury w stosunku do enzymu pochodzącego z gruczołu zwierzęcia, inaktywacji ulega bowiem dopiero powyżej 75 – 80 stopni  Celsjusza  w czasie 15 minut. Bakterie, które wytwarzają fosfatazę alkaliczną w mleku, zidentyfikowano jako drobnoustroje Gram – ujemne, wykazujące obfity wzrost w temperaturze 6 ° C  i znacznie słabszy w temperaturze 37° C, należące do rodzajów Sphingomonas, Sphingobacterium,Brevundimonas, Chrysebacterium, Burkholderia i innych.

 

Obróbka cieplna a inaktywacja fosfatazy alkalicznej       

 

Obróbka cieplna mleka w temperaturze 63 - 65°C przez 30 – 32 minuty lub 72 - 75°C przez 15 – 30 sekund powinna być wystarczająca do otrzymania produktu bezpiecznego dla zdrowia konsumenta. Wskaźnikiem skuteczności przeprowadzonego procesu termicznego jest redukcja aktywności ALP do minimum. Inaktywacja fosfatazy może przebiegać w dwóch etapach: odwracalnej denaturacji enzymu, a następnie nieodwracalnej przemiany w formę nieaktywną.

Po właściwie przeprowadzonym procesie pasteryzacji istnieje możliwość wykrycia obecności fosfatazy innej niż resztkowa, jest to wówczas enzym pochodzenia mikrobiologicznego lub reaktywowany. W celu oznaczenia obecności fosfatazy pochodzenia mikrobiologicznego należy zastosować ogrzewanie próbki mleka w temperaturze 95°C w czasie 2 minut lub 63°C w czasie 30 minut, a więc w warunkach, w których normalnie występujący w mleku enzym ulega inaktywacji, i ponownie poddać analizie. Oznaczona aktywność ALP w tak przygotowanej próbce świadczy o aktywności ALP pochodzenia mikrobiologicznego. Fosfataza reaktywowana może być obecna jedynie w mleku poddanym obróbce UHT. Mleko bezpośrednio  po procesie pozbawione jest fosfatazy, lecz w miarę upływu czasu, podczas przechowywania w temperaturze pokojowej, obserwuje się wzrost aktywności ALP, wynikający z reaktywacji enzymu. Wykazano, że pojawiająca się fosfataza reaktywowana nie jest pochodzenia mikrobiologicznego. Homogenizacja produktu przed obróbką termiczną oraz obróbka w wysokiej temperaturze w krótkim czasie – HTST (high temperature short time) po obróbce UHT zmniejsza stopień reaktywacji enzymu.

 

Fosfataza alkaliczna w serach

 

Jakość sera zależy od mleka, z którego został on wytworzony i chociaż pod względem bezpieczeństwa konsumentów wskazane jest stosowanie do produkcji serów mleka pasteryzowanego, niektóre sery z mleka surowego szybciej dojrzewają i wykazują silniejszy smak. Proces obróbki termicznej inaktywuje, bowiem wiele enzymów termolabilnych, w tym także fosfatazę, oraz mikroflorę naturalną mleka podnoszącą walory produktów mlecznych. Badania aktywności ALP w serach sprawdza się czy mleko użyte podczas produkcji było właściwie pasteryzowane. 1-3 mU∙gˉ¹, podczas gdy produkowane z mleka surowego 1900 – 2200 mU∙gˉ¹. Sery pleśniowe mogą wykazywać wyższą aktywność fosfatazy alkalicznej spowodowaną obecnością APL pochodzenia mikrobiologicznego użytych kultur starterowych grzybów pleśniowych.

 

Obróbka cieplna mleka a wymagania prawne   

 

Wymogi dotyczące obróbki cieplnej mleka surowego, siary, przetworów mlecznych lub produktów na bazie siary dla przedsiębiorstw sektora spożywczego uregulowane są prawnie. Rozporządzenie (WE) nr 853/2004 określa warunki procesu pasteryzacji produktów mlecznych jako obróbkę w wysokiej temperaturze w krótkim przedziale czasowym, co najmniej 72°C  przez 15 sekund, lub niskiej temperaturze w długim przedziale czasowym co najmniej 63°C przez 30 minut. Inna kombinacja warunków czasowych i termicznych jest dozwolona pod warunkiem, że bezpośrednio po takiej obróbce produkty będą wykazywały ujemną reakcję w badaniu na obecność fosfatazy alkalicznej. Warunki obróbki poprzez ultrawysoką temperaturę (UHT) określone są jako ciągły przepływ ciepła o temperaturze min. 135°C w krótkim przedziale czasowym, tak, aby w produkcie poddanym takiej obróbce i przechowywanym w zamkniętym aseptycznym pojemniku w temperaturze otoczenia  nie występowały zdolne do przeżycia  mikroorganizmy lub przetrwalniki zdolne do wzrostu. Obróbka UHT musi zagwarantować stabilność mikrobiologiczną produktu po inkubacji przez 15 dni w temperaturze 30°C w zamkniętych pojemnikach lub przez 7 dni w 55°C.

Zgodnie z wymaganiami aktywność ALP w mleku pasteryzowanym krowim nie powinna być wyższa niż 350 mU∙I ˉ¹. Dla mleka pochodzącego od innych gatunków zwierząt oraz produktów mlecznych decyzyjny limit aktywności ALP nie został jeszcze ustalony.

Bezpieczeństwo zdrowotne żywności jako trend XXI wieku w przemyśle spożywczym oraz jego zagwarantowanie dla konsumenta stało się priorytetem również dla organów kontrolujących żywność. Wymagania prawne nakładają na producentów żywności obowiązek kontroli parametrów i warunków produkcji w celu uzyskania wysokiej jakości produktu. Produkt wysokiej jakości musi być wytworzony z surowca wysokiej jakości. Należy jednak pamiętać, że nawet najwyższej jakości surowiec nie zapewni wysokiej jakości produktu, jeśli nie będzie on przetwarzany w odpowiednich monitorowanych warunkach. W odniesieniu do przemysłu mleczarskiego kontrola warunków obróbki termicznej, jako głównego punktu krytycznego w produkcji, właśnie przez badanie aktywności fosfatazy alkalicznej w produkcie finalnym, z pewnością wpłynie na jakość i bezpieczeństwo jego konsumpcji.

 



[*] Jolanta G. Rola, Maciej Sosnowski, Jacek Osek – „Życie weterynaryjne”, 87-2012-NR 12 str. 1032



środa, 09 stycznia 2013, wieniumorski

Polecane wpisy