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.

Главная практическая задача молочного дела — это изыскание способов возможного ограничения всех микробиологических процессов, которые могут развиваться в молоке. Но прежде надо познать эти процессы, учесть наличие микрофлоры молока. Вся микрофлора, находящаяся в молоке в каждый данный момент, накапливается в нем двумя путями: 1) путем непосредственного проникновения извне и 2) путем размножения в самом молоке ранее попавших в него микроорганизмов.

Микробы попадают в молоко почти непрерывным потоком на всем пути его следования, и в то же время ранее попавшие в него микробы размножаются.

В 1 мл свежевыдоенного молока может содержаться от сотни до тысячи бактерий. И хотя молоко от здоровой коровы обычно содержит менее 10 КОЕ/мл, не исключено, что в процессе хранения и переработки число микроорганизмов в молоке многократно возрастает.

Патогенные микроорганизмы молока

Сырое молоко при его употреблении в пищу человеком может быть причиной заболеваний, если лактирующие животные инфицированы микроорганизмами, вызывающими заболевания человека. К этим болезням относятся и зооантропонозы. Перечень основных инфекционных болезней, которыми человек заражается от инфицированных животных при употреблении сырого молока: бруцеллез, сибирская язва, туберкулез, листериоз, сальмонеллез, лихорадка Q, кампилобактериоз, болезнь Крона, энтерогеморраги- ческий колит, стафилококковый/стрептококковый мастит.

До использования механических доильных аппаратов сырое молоко было также источником респираторных заболеваний человека (например дифтерии) и кишечных инфекций (например, брюшного тифа). При дойке коров вручную молоко собирается в открытые емкости, и инфицированный человек может заразить молоко через кашель или посредством контакта с руками. Примером подобной передачи инфекции через сырое молоко являются случаи заболеваний скарлатиной, дифтерией и брюшным тифом в конце XIX и в XX вв. Вспышки болезней человека, передающихся через сырое молоко, послужили основанием для принятия законов о пастеризации сырого молока.

Несмотря на широко распространенное использование пастеризации, молоко продолжает быть источником некоторых заболеваний. В некоторых странах от 13 до 24% образцов коровьих фекалий и от 2,5 до 4,5% образцов сырого коровьего молока содержали С. jejuni. Вспышки кампилобактериоза, связанные с употреблением сырого молока, возникают и в XXI в.

Многочисленные случаи заражения гастроэнтеритом человека были отмечены в США и связаны с сырым молоком. Из 1733 случаев 57% были вызваны Campylobacter, 26% — Salmonella, а 2% — Е. coli 0157:Н7. Среди 50 штатов США в 28 разрешена продажа сырого молока, но

Некоторые вспышки листериоза у человека также были связаны с молоком. В одном исследовании L. monocytogenes попала в молоко из левой передней четвертины вымени коровы, больной маститом, но молоко из других четвертин не было инфицировано. При тестировании цистерн сборного молока от молочных стад на тихоокеанском северо-западе США в 2000 г. было обнаружено, что 4,9% были положительны по L. monocytogenes, а в 2001 г. 7,0% были положительны по серотипу 1 /2а, являющемуся ежегодно наиболее распространенным заболеванием.

Yersinia enterocolitica была обнаружена в нескольких образцах сырого молока. Из 100 образцов сырого молока в штате Висконсин 12 были положительны по Y enterocolitica. В Бразилии 37 (16,9%) образцов сырого молока содержали Listeria spp. и 32,4% — Yersinia enterocolitica.

В Мексике было проведено исследование 290 двухлитровых образцов пастеризованного и ультрапастеризованного молока. Выявлялся афлотоксин Ml, причем 40% образцов содержали афло- токсин Ml в количестве > 0,05 ppm и 9,7% содержали > 0,5 ppm. Молоко с наибольшим содержанием жира имело намного более высокую частоту содержания афлотоксина Ml.

При изучении распространения Е. coli 0157:Н7 в образцах фекалий коров и цистерн сборного молока в Восточном Теннеси выявлено, что 8 из 415 (2%) образцов фекалий и 2 из 268 (0,7%) образца молока были положительными по этому микроорганизму. По меньшей мере одна крупная вспышка Е. coli 0157:Н7 была связана с сырым молоком.

Болезнь Джона у коров вызывают возбудители, которые, как оказывается, играют некоторую роль в развитии болезни Крона у человека. Это Mycobacterium avium subsp. avium, который вызывает туберкулез у птиц и является контагиозным для больных СПИДом. М. avium subsp. paratuberculosis вызывает паратуберкулезный энтерит у животных и, как предполагают, участвует в этиологии болезни Крона. М. avium subsp. silvaticum является облигатным патогеном животных, у которых он вызывает микобактериозы, напоминающие туберкулез у млекопитающих и туберкулез у птиц. М. avium subsp. paratuberculosis — вид, который, возможно, играет роль в развитии болезни Крона. Возникает вопрос: является ли метод пастеризации при его использовании адекватным для уничтожения этих организмов? I.R. Grant, H.J. Ball, S.D. Neill, M.T. Rowe (1996) в своем исследовании доказали, что ни метод ВТКВ, ни метод НТДВ не уничтожают М. avium subsp. paratuberculosis в образцах молока. В другом исследовании М. avium subsp. paratuberculosis были уничтожены методом ВТКВ (нагревание при 72°С в течение 15 с), вплоть до 10 КОЕ/мл (Stabel J.R., Steadham Е.М., Bolin С.А., 1997). Болезнь Крона — болезнь воспаленного кишечника (региональный илеит — воспаление подвздошной кишки) — болезненное состояние, при котором конечная (терминальная) часть подвздошной кишки, а иногда слепая кишка и восходящая ободочная кишка уплотняются и изъязвляются. Просвет пораженного участка сильно сужается, вызывая закупорку (непроходимость кишечника).

В Великобритании за 17-месячный период в 1999—2000 гг. в результате исследования 814 образцов коровьего молока было установлено, что в 7,8% сырых и 11,8% пастеризованных образцов содержится ДНК М. avium subsp. paratuberculosis. Рост культуры обнаружен в пробах из 1,6% сырых и 1,8% пастеризованных образцов. Другое проводившееся в Великобритании исследование сырого и пастеризованного коровьего молока на наличие М. avium subsp. paratuberculosis дало положительный результат в 4 из 60 (6,7%) сырых и 10 из 144 (6,9%) пастеризованных образцов. Исследователи обнаружили жизнеспособные микроорганизмы в образцах молока, обработанных с помощью четырех различных методов, включая нагрев при 73°С в течение 25 с.

Благоприятное воздействие молочнокислых бактерий на организм человека и животных давно оценено, но некоторые лактобациллы вызывают у человека болезни. Существует более 50 сообщений об участии лактобацилл в заболеваниях человека. Энтерококки — одна из причин внутрибольничных инфекций. Наиболее распространены виды Е. faecal is и E.faecium. Молочнокислые бактерии не способны вызвать заболевание в нормальном здоровом организме.