Какие микроорганизмы содержатся в молоке

Микроорганизмы сырого молока условно можно разделить на три группы:

• полезные для здоровья человека и животных (молочнокислые бактерии);
• вредные для здоровья человека и животных (возбудители заболеваний);
• ухудшающие гигиенические свойства молока (маслянокислые и гнилостные).

Для нормального существования и развития микроорганизмов необходимы определенные условия, основные из которых: температура, наличие (аэробные) или отсутствие (анаэробные) кислорода, определенный рН среды, отсутствие прямого света, особенно ультрафиолетового.

Температура является одним из главных факторов, определяющих жизнедеятельность микроорганизмов. В зависимости от температуры, необходимой для развития, микроорганизмы делятся на три группы:

• термофильные (оптимальная температура для их развития 45-60°С) – болгарская, сырная, ацидофильная палочки;
• мезофильные (25-40°С) – молочнокислые стрептококки и палочки, кишечная палочка, маслянокислые и пропионовокислые бактерии;
• психрофильные (5-10°С) – гнилостные споровые палочки, флуоресцирующие бактерии, плесени.

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

Бактерии. По форме клеток бактерии условно можно подразделить на 3 основные группы: шаровидные, палочковидные и спиралевидные (извитые) бактерии.

Взаиморасположение бактерий также имеет значение для их характеристики. Так, шарообразные бактерии – кокки по взаимному расположению делят на:

• стафилококки (напоминают гроздья винограда);
• диплококки (бактерии объединены попарно);
• стрептококки (образуют цепочки).

Палочкообразные бактерии также могут образовывать цепочки. Их подразделяют на:

• бациллы (палочковидные бактерии, образующие споры);
• бактерии (бесспоровые палочки).

Спора – уплотненная часть, расположенная внутри клетки и покры­тая оболочкой. Споры образуются в неблагоприятных для микроорганизма условиях и могут сохраняться длительное время. В благоприятных условиях споры прорастают, и бактерии приобретают обычную форму и свойства.

Бактерии, имеющие форму запятой, называют вибрионами, форму спирали – спириллами.

В молоке и молочных продуктах чаще встречаются шаровидные и палочковидные бактерии, влияющие на качество продуктов, реже – извитые бактерии.

Бактерии различают по размерам. Так, кокки имеют размер от 0,4 до 1,5 мкм. Длина бацилл колеблется от 1 до 140 мкм.

Бактерии нежизнеспособны в концентрированных растворах соли и сахара, то есть при высоком осмотическом давлении, что приводит к обезво­живанию клетки и прекращению ее развития. Они не живут в сильнокислых или сильнощелочных растворах. Оптимальная для развития бактерий среда, рН которой близка к нейтральной (6,8-7,4).

В молоке встречаются молочнокислые, колиформные, маслянокислые, пропионовокислые и гнилостные бактерии. Кроме них в молоке обнаружи­вают лучистые грибы (актиномицеты, микобактерии и коринебактерии). Наличие актиномицетов свидетельствует о загрязнении молока почвен­ными частицами, а наличие микобактерий (возбудитель туберкулеза) – о заболевании животного. К коринебактериям относятся возбудители дифтерии, которые могут попадать в молоко, когда работник, принимавший участие в получении и переработке молока, болен дифтерией или является бактерионосителем.

Флюоресцирующие бактерии представляют собой бесспоровые палочки. Особенностью бактерий является способность разлагать жир с образованием прогорклого и горького вкуса.

Для борьбы с флюоресцирующими бактериями на предприятиях молочной промышленности хлорируют воду для мытья посуды и подвергают тепловой обработке молоко и сливки.

Группа молочнокислых бактерий включает бациллы и кокки, образующие цепочки различной длины, но не образуют спор. Молочно­кислые бактерии – факультативные анаэробы, гибнут при нагревании до 70°С.

• В качестве источника углерода молочнокислые бактерии используют лактозу, сбраживая ее до молочной и уксусной кислот, углекислого газа и этанола.
• Потребность в органическом азоте молочнокислые бактерии удовлетворяют за счет казеина молока, расщепляя его с помощью ферментов.

Колиформные бактерии (бактерии группы кишечных палочек) – факультативные анаэробы, оптимальная температура существования и разви­тия которых – в пределах 30-37°С. Бактерии обнаружены в кишечнике, нечистотах, загрязненной воде, на поверхности кожи.

• Колиформные бактерии сбраживают лактозу до молочной кислоты и других органических кислот, углекислого газа и этанола, разрушают белки молока, в результате чего появляется посторонний запах, некоторые колиформные бактерии являются причиной маститов коров.

Колиформные бактерии могут нести существенный вред при производстве сыров. Помимо возникновения посторонних запахов, в результате повышенного газообразования в процессе жизнедеятельности бактерий нарушается текстура сыра на ранней стадии его созревания. Метаболизм бактерий прекращается при рН ниже 6, чем объясняется их ак­тивность на ранних стадиях созревания сыра, когда лактоза еще не полностью разрушена. Бактерии группы кишечной палочки являются показателями санитарного состояния производства. В процессе тепловой обработки молока эти бактерии погибают.

Маслянокислые бактерии – анаэробные спорообразующие микроорга­низмы, оптимальная температура развития 37°С. Плохо развиваются в молоке, хорошо – в сырах, где соблюдаются анаэробные условия, и являются «разрушителями» продукта.

• Маслянокислое брожение, сопровождающееся образованием в большом объеме углекислого газа, водорода и масляной кислоты, приводит к образованию «рваной» текстуры сыра, прогорклого, сладковатого вкуса.

Споры маслянокислых бактерий не уничтожаются пастеризацией. Используются специальные технологии для предотвращения маслянокислого брожения: посол сыров, добавление селитры, бактофугирование, микрофильтрация.

Пропионовокислые бактерии не образуют спор, оптимальная температура развития – 30°С. Некоторые виды выдерживают пастеризацию, сбраживают лактат до пропионовой кислоты и углекислого газа. Чистые культуры пропионовокислых бактерий используют при производстве некоторых видов сыров для придания им специфических запаха и рисунка.

Гнилостные бактерии включают большое число видов как кокков, так и бацилл, аэробных и анаэробных, которые продуцируют ферменты, расщепляющие белки. Они могут разрушать белок полностью до аммиака. Этот тип разложения известен как гниение. Многие из гнилостных бактерий продуцируют фермет липазу, то есть разлагают молочный жир.

Дрожжи. Встречаются микроорганизмы круглой, овальной или палочковидной формы. Размножаются почкованием или спорами, иногда делением. Размеры дрожжей больше размеров бактерий. Кислотность нормальной среды обитания для дрожжей составляет 3-7,5 рН, оптимум обычно 4,5-5 рН. Оптимальная температура для дрожжей от 20 до 30°С. Дрожжи жизнеспособны как в присутствии, так и в отсутствии кислорода воздуха. В присутствии кислорода сбраживают сахар до углекислого газа и воды, в то время как в отсутствии кислорода – до спирта и воды.

Среди дрожжей различают полезные микроорганизмы, используемые при выработке некоторых пищевых продуктов, и вредные, неблагоприятно влияющие на качество молока и молочных продуктов. Развитие дрожжей в молоке и молочных продуктах является причиной появления различных пороков: «бродящее» молоко, «вспучивание» сыров, бомбаж баночных консервов.

Плесневые грибы (плесени). 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.

Плесневые грибы способны разлагать белки, жиры и углеводы. В молочных продуктах они наиболее интенсивно разлагают жир. Этот вид грибов ограниченно применяется в молочной промышленности (производ­ство сыров – рокфор и закусочный).

Вызывая глубокий распад белков, разложение жиров до жирных кислот, альдегидов и кетонов, плесневые грибы являются возбудителями пороков молочных продуктов (плесневение масла и кисломолочных продуктов при продолжительном хранении; изъязвление корки сыра; образование комков и «пуговиц» в сгущенном молоке с сахаром; плесневение сухого молока при увлажнении).

Борьба с плесневыми грибами в молочной промышленности затруднена тем, что они могут развиваться при неблагоприятных условиях среды: содержание влаги 10-15%, рН 1,5-11,0, температура до -10°С, высокое осмотическое давление. Плесневые грибы весьма устойчивы к действию дезинфицирующих веществ, но не термостойкие. Поэтому надежными средствами их обезвреживания являются тепловая обработка молока и дезинфекция оборудования горячей водой и паром.

Вирусы – это микроорганизмы, способные развиваться только внутри живых клеток животных, растений, бактерий. Вирусы, развиваю­щиеся в клетках бактерий, называются бактериофагами. Бактериофаг вызывает растворение (лизис) и гибель клетки. Некоторые культуры бактерий оказываются устойчивыми к бактериофагам и не подвергаются лизису в их присутствии.

На предприятия молочной промышленности бактериофаг попадает с сырым молоком, сывороткой или заквасками.

Принятые в промышленности режимы термической обработки молока не исключают возможности сохранения бактериофагов в молоке. Бактериофаги длительно сохраняются в высушенном состоянии и на холоде, однако они чувствительны к свету, особенно к ультрафиолетовым лучам и растворам, содержащим хлор (200 мг активного хлора на 1 л).

Опасность представляют 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 какой-то одной 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. Этот способ в сочетании с постоянной сменой культур обычно позволяет полностью предотвратить развитие бактериофагов на производстве.

Микробиология молока. Микробы попадают в молоко уже в момент выдаивания. Происхождение микрофлоры молока очень разнообразно. Некоторые микробы обитают в каналах сосков вымени и поэтому всегда находятся в выдоенном молоке. Кроме того, в молоко попадает множество микробов с поверхности вымени, шерсти животных, с рук доильщиков, с унавоженной подстилки, инвентаря и т. д., микробы могут заноситься в молоко мухами. За счет этих источников количество микробов в 1 мл после доения увеличивается с нескольких тысяч до десятков и сотен тысяч после обработки — фильтрации, охлаждения и разлива. В результате формируется очень богатая по составу микрофлора. Быстрое охлаждение является обязательной операцией, в противном случае в неохлажденном молоке развитие микрофлоры происходит быстро. Этому способствует благоприятный химический состав молока. В неохлажденном молоке за 24 ч численность микрофлоры увеличивается в 2-3 раза. При охлаждении до 3-8 °С наблюдается обратная картина — уменьшение количества микроорганизмов, происходящее под влиянием бактерицидных веществ, содержащихся в свежевыдоенном молоке. Период задержки развития микробов или их отмирания в молоке (бактерицидная фаза) тем продолжительнее, чем ниже температура хранящегося молока, чем меньше в нем микробов. Обычно эта фаза длится от 2 до 40 ч.

В дальнейшем наступает быстрое развитие всех микробов. Однако молочно-кислые бактерии, если они до этого находились даже в меньшинстве, постепенно становятся преобладающими. Это объясняется тем, что они используют молочный сахар, недоступный большинству прочих, микроорганизмов, а также тем, что молочная кислота и выделяемые некоторыми из них вещества — антибиотики (низин) угнетают развитие всех остальных микробов. Постепенно под влиянием накопившейся молочной кислоты прекраща­ется размножение и молочно-кислых бактерий. В молоке, подвергшемся сквашиванию, создаются условия для развития плесневых грибов.

Активнее всего развиваются оидиум, пенициллиум и различные дрожжи. Потребляя кислоты, опресняя этим продукты, плесневые грибы создают возможность вторичного заселения объекта гнилостными бактериями. В конечном счете происходит полная гнилостная порча молока.

В пастеризованном молоке, кратковременно нагретом до 63-90 °С, последовательность смены микрофлоры резко меняется. Почти все молочно-кислые бактерии погибают, и полностью разрушаются бактерицидные вещества молока. В то же время сохраняются термостойкие и споровые формы микроорганизмов. Поэтому через некоторое время в таком молоке может начаться бурное размножение сохранившейся разнообразной микрофлоры. Отсутствие бактерицидных веществ, малочисленность или полное отсутствие молочно-кислых бактерий делают молоко «беззащитным». В этих условиях скисание, молока может не произойти, но даже незначительное обсеменение гнилостными или болезнетворными бактериями приводит его к порче, делает опасным для употребления. В этой связи ясно, почему при торговле пастеризованным молоком необходимо особенно строго выполнять санитарно-гигиенические требования и соблюдать температурные режимы хранения.

В последние годы в реализацию поступает много стерилизованного молока. При стерилизации полностью уничтожается микрофлора и молоку придается высокая стойкость при хранении. Для приготовления стерилизованного молока используют малообсемененное, абсолютно свежее, предварительно гомогенизированное сырое молоко. Однократная стерилизация его проводится при 140°С в течение нескольких секунд. Поэтому в. молоке сохраняются все биологические свойства, мало разрушаются даже витамины — С, В1, В6, B12.

При использовании молока низкого качества могут сохраняться споры сенной и картофельной палочек, бациллы цереус и др. Они способны вызывать порчу стерилизованного молока, разлагая в нем белки.

Помимо рассмотренной выше нормальной микрофлоры молока, следует учитывать возможность формирования в нем микрофлоры необычной, т. е. анормальной. К ней относят возбудителей различных инфекций — брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза и др., а также микробов, вызывающих появление в молоке горького, соленого, мылистого вкуса, синего или красноватого цвета и др.

Микробиология молочных продуктов. Сгущенное молоко представляет собой стойкий продукт. В процессе нагрева и стерилизации упакованного в банки молока в нем отмирает большинство микроорганизмов. Жизнеспособность сохраняют только некоторые споровые.

Микробиологическая порча чаще всего возникает при использовании непригодного, т. е. сильно обсемененного микробами, сырья. Развитие споровых бактерий и реже термофильных грибов приводит к забраживанию и гнилостным процессам в сгущенном молоке.

Менее жесткие требования по обсемененности микрофлорой и кислотности предъявляются к сырому молоку, используемому для выработки сгущенного молока с сахаром. Действие второго консервирующего фактора — высокого осмотического давления, создаваемого сахаром, препятствует прорастанию к развитию спор. Такое молоко микробиологической порче подвергается редко.

Сухое молоко имеет более обильную микрофлору, чем сгущенное. Это объясняется кратковременностью нагрева и невысокой температурой при сушке. В молочном порошке сохраняются все виды споровых микроорганизмов, термоустойчивые неспоровые виды микрококков, стрептококков, некоторые молочно-кислые бактерии, споры плесневых грибов. Эта нормальная микрофлора может вызывать порчу — прокисание, плесневение и т. д.— лишь при значительном увлажнении сухого молока.

Обнаружение в сухом молоке нетермостойких форм — кишечной палочки и патогенных стрептококков — может свидетельствовать об использовании низкокачественного сырья, несоблюдении термического режима обработки, нарушении санитарных норм при расфасовке и упаковке.

Микробиология кисло-молочных продуктов. Определяется она в первую очередь составом применяемых заводских заквасок, микрофлорой используемого молока и санитарно-гигиеническим состоянием производственного оборудования — вместимостей для молока, трубопроводов и др.

Для приготовления, кисло-молочных продуктов в пастеризованное охлажденное молоко вносят закваски чистой культуры того или иного вида или смеси чистых культур нескольких видов молочно-кислых бактерий. Для производства кефира и кумыса используют закваски, в составе которых имеются еще и дрожжи.

Применение чистых культур различных возбудителей молочно-кислого брожения обеспечивает получение готовых продуктов высокого качества с определенными стабильными свойствами. Примесь случайной микрофлоры ухудшает качество этих продуктов.

Микрофлора сыров представлена в основном микроорганизмами, принимавшими участие в сквашивании молока и в процессах созревания. Микрофлора, развившаяся из закваски, сохраняется лишь частично, так как значительная ее часть во время продолжительного второго подогрева сырного зерна (до 40-57 °С) гибнет. В 1 г сырного зерна сохраняется до 100 млн. клеток. В дальнейшем при прессовании число их в несколько раз увеличивается. Образование корки на сыре, просолка препятствуют развитию микрофлоры на поверхности. Дальнейшее развитие микробиологических процессов — молочно-кислого и пропионово-кислого брожений — идет при созревании сыров. Развиваются эти анаэробные процессы внутри и постепенно захватывают периферийные части сыра. В зависимости от температуры, влажности, солености, плотности головок, количества остаточного сахара и других факторов преимущественно идет тот или иной процесс, от чего и зависят специфические потребительские достоинства сыров. К концу созревания количество молочно-кислых бактерий снижается и увеличивается число пропионово-кислых. Вызываемый ими слабый протеолиз белков, накопление различных кислот, образование глазков за счет умеренного углекислого газа формируют вкус, аромат, консистенцию и рисунок сырного теста.

У мягких, слизистых сыров в отличие от твердых процесс созревания идет от поверхности внутрь. В созревании участвуют различные аэробные, и условно-анаэробные бактерии и плесневые грибы. Общее количество бактерий в 1 г сыра составляет миллиарды клеток.

В сырах могут оказываться и некоторые споровые микроорганизмы, например масляно-кислые. Обильно выделяя углекислый газ и водород, они могут вызывать образование неправильного рисунка, вспучивание, растрескивание головок сыров, придавать им несвойственный вкус. При хранении сыров в условиях повышенной влажности в местах повреждения корки они могут поражаться плесневыми грибами. Порча постепенно развивается вглубь и сопровождается размягчением сыров, образованием пушистого налета на поверхности, появлением неприятного запаха.