Какие микроорганизмы содержатся в молоке

Молоко имеет множество питательных легкодоступных веществ, поэтому микроорганизмы и бактерии различных видов обнаруживаются в нем. Это и кишечная палочка, энтерококки, молочнокислые, пропионовокислые бактерии. Бактерии в молоке развиваются последовательно, но польза молочных продуктов для человека не вызывает сомнений.

Что касается изменения соотношений между главнейшими группами бактерий, то здесь можно констатировать характерную для молока последовательную смену следующих фаз.

Первая фаза – действие гнилостных бактерий

Первая фаза (этап смешанной микрофлоры), охватывающая в данном случае период около 12 час. или несколько дольше, характеризуется наличием разнообразных групп с резко выраженным преобладанием гнилостных бактерий.

Характерной особенностью этой фазы наличия бактерий в молоке является еще то, что здесь не имеет места вытеснение одной какой-либо группой других групп. Все представители этой смешанной микрофлоры развиваются независимо одни от других, что объясняется, разумеется, их небольшим количеством. Поэтому не может происходить и в сколько-нибудь значительном объеме накопления продуктов обмена, действующих подавляющим образом на микрофлору.

Вторая фаза – действие молочнокислых микроорганизмов

Вторая фаза характеризуется постепенным вытеснением гнилостных бактерий молочнокислыми.

Уже через 24 часа от начала хранения молока процент бактерий молочнокислой группы возрастает (за промежуток времени длительностью в 12 час.) с 5 до 37, а еще через 12 часов он возрастает до 90. Здесь сказывается подавляющее действие образовавшейся молочной кислоты на наиболее чувствительные к кислой реакции бактерии (гнилостные). Фаза эта может быть названа этапом молочнокислых стрептококков, так как в указанный период развиваются, главным образом, представители данной группы.

В фазе молочнокислых стрептококков, в ее первой стадии, молочнокислые бактерии еще не оказывают подавляющего действия на группу кишечной палочки. Это объясняется тем, что бактерии группы кишечной палочки, являющиеся сами кислотообразователями, проявляют значительно меньшую чувствительность к кислотной реакции, чем гнилостные бактерии. Однако в конце этапа мы наблюдаем уже постепенное вымирание бактерий группы кишечной палочки, что выражается уменьшением процента их содержания.

Третья фаза – появление молочнокислых палочек

Третья фаза характеризуется вымиранием под действием молочной кислоты самих молочнокислых бактерий в молоке (стрептококков).

Это видно по сильному снижению (через 72 часа) абсолютного числа молочнокислых бактерий при том же относительном их содержании (95,4%). В третьей фазе обычно наблюдается появление на смену стрептококкам молочнокислых палочек, как обладающих большей по сравнению со стрептококками кислотоустойчивостью (эти палочки вскоре занимают преобладающее место). Третья фаза может быть названа этапом молочнокислых палочек.

Четвертая фаза – развитие плесени

Четвертая фаза в виде  развитие плесеней происходит лишь при доступе кислорода.

Но дрожжи могут размножаться и при его отсутствии, а так как бактерии в молоке всегда состоят хотя бы из единичных дрожжевых клеток, то понятно, что при наличии кислотной реакции обычно имеет место развитие последних.

Сначала этот процесс не сказывается на свойствах молочного продукта, но в дальнейшем, по мере накопления продуктов жизнедеятельности дрожжей появляется (вследствие присутствия углекислоты, а отчасти и спирта) своеобразный острый вкус, сопровождаемый дрожжевым привкусом. Например, содержание спирта в кефире в определенном соотношении имеется. Образующийся спирт в присутствии кислорода может в свою очередь подвергаться дальнейшему брожению под влиянием уксуснокислых бактерий и давать уксусную кислоту.

Однако, этот последний процесс может происходить лишь при регулярном доступе воздуха, так как уксуснокислое брожение является типично аэробным, т. е. связанным с потреблением микроорганизмами кислорода.

Поэтому такое брожение обычно не имеет места в простокваше или сметане, но легко происходит в рыхлой массе творога, в которую обеспечен свободный доступ воздуха.

Изготовление сыра

Основными ингредиентами сыра являются молоко, закваска и/или натуральные кислоты, а также сычужный фермент.

Производство сыра – это процесс когда участвуют бактерии в молоке.

Типичное молоко содержит 87,4% воды по весу, 3,5% жира, 3,5% белка, 4,9 процента лактозы и 0,7 процента минеральных веществ. Мягкие сыры, такие как сливочный сыр содержат больше воды чем твердый сыр, как английский чеддер. Очень сухие сыры вроде пармезана содержат мало воды.

Бактерии в молоке заставляют протеин свернуться в творог, который представляет твердый белок молока. Бактерии обеспечивает вкус и характер готового сыра.

При производстве сыра применяется сычужный фермент – это соединение, которое действует на белок и заставляет его свертываться. Применяется два источника сычужного фермента. Животный сычужный фермент, который извлекается из желудка телят и растительный. Как правило, около четверти чайной ложки каждого из бактерий  добавляется к 8 литрам молока, чтобы сделать сыр. Это соответствует около 0,13 процента чтобы сделать сыры без воды.

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.