Iwona Radkowska, Instytut Zootechniki – PIB, Dział Technologii, Ekologii i Ekonomiki Produkcji Zwierzęcej. Balice k/Krakowa
Adam Radkowski, Instytut Produkcji Roślinnej, Zakład Łąkarstwa, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Wyniki laboratoryjnych badań mleka są wykorzystywane w monitorowaniu jakości i przydatności technologicznej mleka do przetwórstwa oraz są bogatym źródłem informacji dla hodowców na temat wydajności, zdrowotności i prawidłowego żywieniu krów. Mleko jako surowiec dla przemysłu mleczarskiego powinno charakteryzować się określonymi parametrami fizykochemicznymi oraz spełniać wysokie wymagania higieniczne. Integracja Polski z Unią Europejską wiązała się z koniecznością wprowadzenia norm prawnych dotyczących także sektora mleczarskiego.
Obecnie wymagania dla gospodarstw produkujących mleko surowe w naszym kraju określają następujące akty prawne:
- rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 2 września 2003 r. w sprawie minimalnych warunków utrzymania poszczególnych gatunków zwierząt gospodarskich (Dz. U. 2003 nr 167, poz. 1629);
- ustawa z 11 marca 2004 r. o ochronie zdrowia zwierząt oraz zwalczaniu chorób zakaźnych (Dz. U. 2004 nr 69, poz. 625);
- rozporządzenie (UE) Nr 852/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r., w sprawie higieny środków spożywczych, a w szczególności jego Załącznik I dotyczący produkcji podstawowej i działań powiązanych;
- rozporządzenie (UE) Nr 853/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r., ustanawiające szczególne przepisy dotyczące higieny w odniesieniu do żywności pochodzenia zwierzęcego, Załącznik III, Sekcja IX, rozdział I „Surowe mleko – produkcja podstawowa”;
- rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 sierpnia 2004 r. w sprawie wymagań weterynaryjnych dla mleka oraz produktów mlecznych (Dz. U. Nr 188, poz. 1946 z późn. zm.) w zakresie nie uregulowanym ww. przepisami, które weszło w życie z dniem 6 września 2004 r.
Także coraz wyższe wymagania konsumentów odnośnie wyrobów mleczarskich, a także wymagania przetwórców są wyzwaniem dla producentów mleka. Nie wystarczy już tylko produkować mleko, musi ono spełniać bardzo rygorystyczne wymagania, co do jakości mikrobiologicznej i zdrowotności. Wiąże się to często z koniecznością ponoszenia wysokich nakładów finansowych na dostosowanie produkcji mleka do obowiązujących standardów i norm. Jest to jednak niezbędne jeśli producent chce utrzymywać wysoką jakość surowca.
Ujednolicenie przepisów dotyczących jakości mleka surowego, określenie parametrów fizykochemicznych, jakości mikrobiologicznej oraz zawartości białka i tłuszczu oraz jego indywidualna ocena od poszczególnych dostawców pozwala z jednej strony na właściwą wycenę mleka do zapłaty, z drugiej daje konkretne informacje o przydatności technologicznej surowca.
Podstawowymi parametrami oceny mleka jest wydajność poszczególnych krów oraz jakość mleka. Próby mleka mogą być pobierane od poszczególnych krów lub też z mleka zbiorczego. Mleko odbierane z gospodarstw produkcyjnych nie powinno zawierać więcej niż 100 tys. drobnoustrojów w 1 mililitrze, oznaczonych metodą płytkową w temp. 30°C, 400 tys. komórek somatycznych, nie powinno zawierać wody dodanej oraz charakteryzować się punktem zamarzania w temp. nie wyższej niż – 0,52° C. Mleko to powinno zawierać minimum 28 g białka w 1 l i nie mniej niż 8,5% suchej masy beztłuszczowej w mleku całkowicie odtłuszczonym. Mleko nie może być także dopuszczone do konsumpcji, jeżeli zawiera ślady antybiotyków w ilości przekraczającej ustalony przepisami poziom.
Bardzo ważną informacją dla hodowców o stanie higienicznym mleka, warunkach jego pozyskiwania oraz o zdrowotności krów jest określenie liczby bakterii występujących w mleku. Mleko przeznaczone do skupu nie powinno zawierać więcej niż 100 tys. bakterii w 1 ml mleka. Wzrost liczby bakterii w mleku najczęściej związany jest ze złymi warunkami panującymi podczas doju oraz przechowywania mleka. Przyczyną zanieczyszczenia mleka bakteriami często są niedomyte i źle zdezynfekowane urządzenia udojowe, brak higieny podczas doju oraz bakterie występujące w oborze. Przyczyną skażenia bakteriami mleka mogą być także skarmiane pasze, zwłaszcza zanieczyszczona kiszonka. Dzięki swoim właściwościom bakteriostatycznym w mleku do dwóch godzin po udoju bakterie nie namnażają się. Dlatego tak bardzo ważne jest bezpośrednie schładzanie mleka tuż po udoju do temperatury około 6°C. W wysokiej temperaturze liczba bakterii w mleku, co 20 minut podwaja się.
Mleko pozyskane od zdrowej krowy, w odpowiednich warunkach zawsze zawiera niewielką ilość drobnoustrojów. Drobnoustroje najogólniej można podzielić na bakterie, drożdże, pleśnie, wirusy oraz pierwotniaki. Bakterie fermentacji mlekowej wykazują zdolność fermentowania cukrów do kwasu mlekowego. Bakterie fermentacji mlekowej zostały w systematyce przypisane do rodziny Lactobacteriaceae. Stanowią one główną mikroflorę prawidłowo ukwaszonego mleka. Do tego samego rodzaju należą również gatunki typowo chorobotwórcze, wywołujące stany zapalne wymion u krów oraz gatunki występujące w jelicie grubym człowieka i zwierząt, przy czym obecność tych ostatnich np. w mleku stanowi wskaźnik stanu higienicznego tego produktu. Bakterie fermentacji propionowej należą do rodzaju Propinobacterium. Bakterie te mają szczególne znaczenie w przemyśle mleczarskim w dojrzewaniu serów podpuszczkowych. Określone gatunki używane są do zakwasów stosowanych do wyrobu sera ementalskiego. W mleku mogą pojawić się bakterie saprofityczne. Są to mikroorganizmy cudzożywne pobierające energię z martwych szczątków organicznych, rozkładając je do związków prostych. Zwykle nie wywołują chorób, lecz są odpowiedzialne za psucie się żywności. Spożywane w dużej ilości mogą być przyczyną zatruć pokarmowych. W mleku mogą pojawić się bakterie z rodziny Enterobacteriaceae. Do tej rodziny należą przede wszystkim groźne dla zdrowia bakterie z rodzajów Salmonella, Shigella, Yersinia, Enterobacter, Klebsiella, Erwinia oraz Escherichia. Rodzina Enterobacteriaceae jest jedną z grup bakterii wskaźnikowych stosowanych w ocenie higieny i produkcji żywności pochodzenia zwierzęcego. W mleku występować mogą formy przetrwalnikowe bakterii. Są to rodziny Bacillaceae oraz Clostridum. Pierwsza z nich posiada zdolność do rozkładu białek i hydrolizowania tłuszczy, w związku z czym jest niepożądana w mikroflorze mleka. Ich forma saprofityczna może występować w mleku pasteryzowanym, powodując ciężkie zatrucia pokarmowe. Druga grupa bakterii saprofitycznych bytuje w glebie, na roślinach oraz w kiszonkach. Bakterie grupy Clostridium zdolne są do prowadzenia fermentacji masłowej. Mleko zawiera również grzyby, te pożądane prowadzą fermentację alkoholową, stanowiącą składnik grzybków kefirowych oraz wchodzące w skład mikroflory kumysu. Jednak grzyby mogą także być przyczyną psucia się żywności. Do najbardziej pospolitych należy pleśń mleczna. Jest to gatunek Geotrichum candidum. Na powierzchni produktu rośnie w postaci białego nalotu lub zmarszczonych kożuszków. Liczne drożdże, które mogą występować w mleku i jego przetworach są przyczyną występowania typowo drożdżowego oraz lekko gorzkiego serowego posmaku.
Podstawowy skład mleka oraz zawartość mocznika daje hodowcy informację czy dawka pokarmowa stosowana w żywieniu krów mlecznych jest prawidłowo zbilansowana, zwłaszcza pod względem ilości energii i białka. Optymalna zawartość mocznika powinna wynosić 150-300 mg/l, przy zawartości białka w mleku 3,20-3,60%. W przypadku stosowania pasz zawierających nadmierne ilości białka łatwo ulegającego rozkładowi w żwaczu, przy jednoczesnym niedoborze energii, dochodzi do wzrostu koncentracji N-NH3 w żwaczu oraz wzrostu zawartości mocznika we krwi i w mleku. Sprzyja to powstawaniu zaburzeń metabolicznych, zaburzeń w funkcjonowaniu wątroby, rozrodzie oraz zmianom w składzie mleka. Podwyższona zawartość mocznika w mleku jest konsekwencją skarmiania zielonki, kiszonki z traw oraz siana z roślin motylkowatych. Wzrost zawartości mocznika może wynikać także z nadmiernego udziału w dawce pokarmowej pasz przemysłowych. Stąd też monitorowanie poziomu mocznika w mleku stanowi cenną informacje o zbilansowaniu dawki pokarmowej oraz pozwala ocenić przebieg metabolizmu związków azotowych w żwaczu.
Tab. 1.
Kolejnym parametrem oceny mleka uregulowanym w normach jest liczba komórek somatycznych (LKS). Przez pojęcie komórek somatycznych rozumie się złuszczony nabłonek pochodzący z dróg gruczołu mlekowego oraz elementy układu białokrwinkowego (neutrofile, eozynofile, bazofile, monocyty, makrofagi). Podstawową przyczyną zwiększenia się liczby komórek somatycznych w mleku jest zapalenie gruczołu mlekowego. W trakcie infekcji LKS gwałtownie wzrasta. Pośrednio na liczbę komórek somatycznych wpływają także: stres cieplny, wiek krowy, okres laktacji, cechy osobnicze, problemy metaboliczne oraz inne choroby, w tym np. choroby racic. Polska norma określa maksymalną, dopuszczalną liczbę komórek somatycznych w mleku i wynosi ona 400 tys. w 1 ml. Wysoka liczba komórek somatycznych w mleku niekorzystnie wpływa na zawartość innych składników oraz obniża wartość technologiczną surowca. W mleku pochodzącym od krów chorych na mastitis zachodzą zauważalne zmiany w składzie chemicznym. Wraz ze wzrostem LKS w mleku spada zawartość kazeiny, przez co obniża się jego przydatność do produkcji serów, następuje także znaczny spadek zawartości suchej masy (z 12,5% nawet do ok. 9%) oraz tłuszczu nawet do 2,5%. Zmianie ulega także wielkość kuleczek tłuszczu, z 4-6 mm do ok. 3 mm. Następuje także spadek zawartości laktozy z poziomu 4,5-4,9% do w skrajnych przypadkach nawet 1%.
Mleko z dużą LKS nie może być zbyt długo przechowywane w postaci płynnej. Mleko pochodzące od krów z zapaleniem wymienia, czego objawem jest wzrost komórek somatycznych w mleku, nie nadaje się do przetwórstwa, a wręcz może być zagrożeniem dla zdrowia ludzi. Mleko takie powinno być wycofane ze skupu aż do okresu zakończenia leczenia, po okresie karencji.
Tab. 2. Podstawowe parametry mleka (Kisza, Sajko 1987)
W ocenie jakości mleka duże znaczenie ma również wykrywanie ewentualnych substancji hamujących. Substancjami tymi mogą być antybiotyki, sterydy podawane w czasie laktacji i bezpośrednio po niej. Zawartość antybiotyków w mleku niekorzystnie wpływa na rozwój mikroflory bakteryjnej. Może również doprowadzić do reakcji alergicznych u konsumentów.
Stała kontrola oraz pomiary właściwości fizykochemicznych mleka pozwalają na wykrycie wszelkich zafałszowań mleka, często substancjami zakazanymi i szkodliwymi.
Istotnym parametrem fizykochemicznym pozwalającym na wykrycie zafałszowań mleka jest gęstość mleka surowego określana jest jako stosunek masy ciała do jego objętości wyrażona w g/cm3. Gęstość mleka to masa właściwa, określana jako wypadkowa gęstości wszystkich składników zawartych w mleku i wynosi 1,015-1,045 g/cm3 w temperaturze 20°C. Bezpośrednio po udoju mleko wykazuje mniejszą gęstość niż po kilku godzinach przechowywania, co jest rezultatem zestalania się tłuszczu i ubytku składników gazowych. Bieżąca kontrola jakościowa partii mleka w skupie pod względem gęstości daje możliwość wyeliminowania partii mleka ze znacznym dodatkiem wody.
Ocenę mleka wykonuje się także na podstawie lepkości. Jest to opór, jaki stawia ciecz względem siebie podczas poruszania się. Mleko w tej samej temperaturze co woda cechuje się prawie dwukrotnie większą lepkością. Lepkość w dużej mierze zależy od zawartości białka.
Z kolei napięcie powierzchniowe w temperaturze 20°C wynosi ok. 52 mN/m i jest niższe od napięcia powierzchniowego wody. Niskie napięcie powierzchniowe mleka powoduje to, iż mleko się pieni, co sprawia trudność w jego przetwórstwie. Istotny wpływ na napięcie powierzchniowe mleka ma tłuszcz. Wraz ze wzrostem zawartości tłuszczu maleje napięcie powierzchniowe mleka.
Kolejnym parametrem fizykochemicznym jest tak zwany punkt zamarzania, jest on niższy od punktu zamarzania wody. W mleku może on ulegać pewnym zmianom w zależności od rasy krów, okresu laktacji, pory roku bądź stanu zdrowotnego zwierzęcia. Jednak największy wpływ na punkt zamarzania ma sposób żywienia, odpowiedni dobór paszy, dostęp zwierzęcia do wody oraz prawidłowa temperatura otoczenia.
Kwasowość. Jest to bardzo ważny parametr oceny mleka, decydujący o przydatności mleka do przetwórstwa. Kwasowość mleka surowego można wyrazić na dwa sposoby, pierwszy z nich jest to kwasowość czynna (rzeczywista), drugą jest kwasowość potencjalna. Świeże mleko ma odczyn lekko kwaśny pH od 6,6 do 6,8. Niższa kwasowość świadczy o niekorzystnych zmianach w mleku takich jak zapalenie wymienia, dodatku wody bądź innych substancji. Wyższa kwasowość jest efektem zaawansowanej fermentacji mlekowej laktozy do kwasu mlekowego i innych kwaśnych produktów, efektem czego mogą być zaburzenia metaboliczne prowadzące do kwasicy. Z kolei kwasowość potencjalna zwana również miareczkową wynosi zwykle 6,5-7,5°SH. Kwasowość mleka nadkwaszonego wynosi ok. 12°SH, kwasowość mniejsza od 6°SH świadczy o stanach zapalnych wymienia lub o stosowaniu dodatków neutralizujących.
Ciepło właściwe mleka to ilość energii potrzebna do ogrzania 1 kg mleka o 1°K. Przewodność cieplna mleka spada wraz ze wzrostem zawartości tłuszczu, suchej masy, natomiast rośnie wraz ze wzrostem temperatury.
Składniki rozpuszczalne w wodzie, występujące w formie zdysocjowanej kształtują przewodność elektryczną mleka. Ze wzrostem temperatury zdolność do przewodzenia prądu w mleku systematycznie wzrasta. Na zdolność przewodzenia impulsu elektrycznego mają wpływ wszystkie składniki zawarte w mleku oraz cechy osobnicze krów i ich stan zdrowotny.
Bardzo duży wzrost przewodnictwa elektrycznego mleka notuje się w przypadku wystąpienia mastitis, polegającego na wzroście stężenia jonów Na+ i Cl–. Dlatego pomiar przewodnictwa stosuje się w oznaczeniu i wykrywaniu stanów zapalnych wymion oraz do monitorowania rozwoju bakterii fermentacji mlekowej.
Pojemność buforowa, czyli możliwość przeciwstawiania się zmianom pH po dodaniu do roztworu mocnego kwasu lub zasady. Pojemność buforowa mleka zależy od zawartości suchej masy beztłuszczowej. Mleko, które cechuje się niską zawartością suchej masy beztłuszczowej szybciej się ukwasza niż mleko o wyższej zawartości suchej masy beztłuszczowej, czyli o wyższej buforowości.
Prócz właściwości fizykochemicznych ważne są również właściwości organoleptyczne mleka. Badanie to obejmuje ocenę barwy mleka, prawidłowej konsystencji oraz smaku i zapachu. Przez obserwację próbki mleka na czarnym tle bada się jej barwę. Mleko surowe powinno być białe o lekkim odcieniu kremowym. Wszelkie zmiany zabarwienia świadczą o niekorzystnych zmianach zachodzących w próbce mleka takich jak rozwój drobnoustrojów, znacznym zanieczyszczeniu organicznym oraz nieorganicznym. Zmiany konsystencji mleka takie jak wodnistość bądź kłaczkowatość głównie spowodowane są przez stany zapalne wymienia. Mleko może być również śluzowate, co jest następstwem zakażenia bakteryjnego. Organoleptycznie oceniany jest także smak mleka. Próbkę mleka przy badaniu należy ogrzać do temperatury 18-20°C. Słony smak mleka nadają mu stany zapalne wymienia oraz udój w końcowej fazie laktacji. Z kolei gorzki smak pojawi się po nadmiernym spożyciu przez zwierzę paproci, łubinu, grochu, rzodkiewki, a mleko o smaku buraczanym jest następstwem spożycia dużej ilości buraków czerwonych. Mleko surowe w zasadzie powinno być bezwonne. Mleko silnie chłonie obce zapachy, dlatego przechowywanie świeżo udojonego mleka w oborze, będzie następstwem wystąpienia nieprzyjemnego zapachu oborowego. Zapach mleka może również być pochodzenia paszowego, wówczas w mleku można wyczuć zapach czosnkowy bądź cebulowy.
Mleko przeznaczone do obrotu towarowego musi odpowiadać wysokim parametrom jakościowym i zdrowotnym. Wszędzie w świecie, ujednolicone wymagania standardów jakościowych mleka, w odniesieniu do surowca, określają zwykle przepisy państwowe. Pomimo bardzo dużej poprawy ogólnej jakości skupowanego mleka surowego wciąż znaczącym i ważnym zagadnieniem jest utrzymanie odpowiednich standardów.
