سرد کردن شیر در دامداری ها و کارخانه هاي فـرآوري لبنیات به دلیل کاهش سرعت رشـد باکتری هـاي مزوفیـل باعث حفظ کیفیت شیر می شود و زمان نگهـداري شير خام را قبــل از فــرآوري افــزایش مــی دهــد. علاوه بر این نگهـداري در دماهـاي پـایین، شـرایط مناسـبی را بـراي تکثیر باکتری هاي سرماگرا که در آلودگی هاي معمول شير خام حضور دارنـد، فـراهم مـی آورد.
آنچه در این مطلب می‌خوانید:
چرا حرارت دادن شیر کافی نیست؟
مطالعــات قبلــی نــشان داده اســت کــه باکتری هاي سرماگرا فلـور غالـب شـیر نگهـداري شـده در دماهاي پــایین را تــشکیل مــی دهنــد. بــا وجــود اینکــه سرماگراها در اثر تیمارهاي حرارتی متداول شیر از بین می روند اما این ارگانیـسم ها قـادر بـه تولیـد آنزیم هـاي برون سلولی (پروتئاز و لیپاز) هستند که به طـور کامـل توسط تیمارهـاي حرارتـی غیـر فعـال نمـی شـوند. ایـن آنزیم ها قادر به تجزیه ترکیبات مختلف شیر هـستند کـه روي ماندگاري شير فرایند شده بوسـیله حـرارت تـأثیر می گذارند و بالطبع روي کیفیت محـصولات لبنـی مـؤثر هستند. ما در این مقاله به بررسی تيماردهي شير خام با Co2 – و تأثير آن بر روي ويژگي هاي ميکروبي و ماندگاري شير خام می‌پردازیم.
فعالیت هـــاي پروتئـــولیتیکی و لیپـــولیتیکی باکتری هـــاي سرماگرا زمانی می توانند قابل ملاحظـه و مـؤثر باشـند که شمارش این باکتریها از ۱۰۶تا (cfu/ml) 107تجـاوز کند. کیفیت بهداشتی شیر خام و میـزان آلودگی هـاي مختلـف آن می تواند نقش چـشمگیري در کمیـت و بـه ویـژه در کیفیت فـرآورده هـاي استحـصالی آن ایفـا نمایـد .
با توجه به اینکه انواع تقلّب های صورت گرفته، بـه منظـور سرپوش نهادن بر کیفیت نـا مناسـب بهداشـتی شـیر در کشور رایج اسـت، لـزوم اسـتفاده از روش هاي سـالم و مجاز جهت حفظ کیفیت شیر بیش از پیش احـساس مـی شود. تحقیقات انجام گرفته حاکی از این مطلبنـد کـه بـار میکروبی شير خام، در کشور ما بالا است و این امر افت کیفیت و کاهش ماندگاري شیر و فرآورده هاي لبنی را در پـی دارد، کـه در سـال هاي اخیـر مطـرح و یکـی از موارد تحقیقاتی موجود در این زمینه می باشـد
مطالعاتی که انجام شد
مطالعاتی که در سال هاي اخیر انجام گرفته اسـت نـشان مـی دهـد کـه افـزودن CO۲ بـه شـیر خـام روش مؤثري جهت جلوگیري از ازدیاد بار میکروبـی و کنتـرل باکتریهاي سرما گرا است . CO۲ فعالیـت ضــد میکروبـی دارد و زمـانی کـه تحـت فشار به کار برده شود تأثیر بازدارندگی آن افزایش می یابد. ترکیب فشار پایین CO2 و دماي پـایین، کیفیـت میکروبـی و بهداشـتی شـیر خـام را بهبـود مـی بخـشد. (راجاگوپال و همکاران ۲۰۰۵). در مطالعات متعددي به اهمیـت بـاکتري کـشندگی محـیط اسیدي شده بـا CO۲ اشـاره شـده اسـت (ارکمـن ۱۹۹۷و ارکمن ۲۰۰۰).
رائـوس مادییـدو و همکـاران (۱۹۹۶) گـزارش دادنـد کـه CO۲ در شیرهاي با کیفیت میکروبی پایین در مقایسه با شیرهایی که داراي کیفیت میکروبـی بـالا مـی باشـند، اثـر بازدارندگی بیشتري روي کلیـه گروه هـاي میکروبـی (بـه استثناي کلی فرم ها) دارد. در عین حـال هـیچ مـدرکی دال بـر اینکـه CO۲ رشـد میکروارگانیـسم هاي بـی هـوازي را افــزایش مــی دهــد وجــود نــدارد (هــوچکیس و همکــاران ۱۹۹۹).
CO۲ چه نقشی ایفا می‌کند؟
وقتی CO۲ به طور مناسب و در مقادیر کافی افزوده مـی شــود، دوره ماندگاري شير و فــرآورده هــاي لبنــی را بوســیله بــازداري از رشــد میکروب هــا و احتمــالاً محــدود کــردن تندشــدگی اکــسیداتیو گــسترش مــی دهــد. ایــن امــر در فرآورده هاي لبنی که به مدت طولانی نگهداري می شوند، باعث توسعه بازارها و کانا ل هاي جدیـد توزیـع مـی گـردد، همچنین از تعداد کالاهاي تاریخ مصرف گذشته مـی کاهـد ( توماسولا و بوسول ۱۹۹۷).
بر اساس نتایج حاصـل از بررسـی منـابع علمـی، در ایـن پــژوهش تــأثیر اســتفاده از CO۲ بــر روي ماندگاري شير و کیفیـت میکروبـی شـیر خـام خنـک کـه یکـی از معـضلات اساسی مراکز دامداري و تولید شیر و حمل آن بـه مراکـز صنعتی در کشورمان است مورد مطالعه قرار گرفت.
شروع تحقیقات علمی
جهت انجام این تحقیق شیر خام تـازه دوشـیده شـده کـه بلافاصله تا دماي ۴درجه سانتی گراد سرد شـده بـود از واحـد گـاوداري ایـستگاه تحقیقــاتی دانـشکده کـشاورزي دانشگاه تبریز در ۳روز مختلف و هر بار به میزان تقریباً ۵کیلوگرم تهیه شد.
روش انجام تحقیق
شـیر خـام دریافــت شـده در کارگــاه لبنیـات ایــستگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزي در ۱۶بطري پلاستیکی به حجم ۲۵۰میلی لیتر در شرایط کاملاً بهداشتی با فضاي خــالی ۱تقریبــاً ۷ درصــد توزیــع شــد، و بــا درب هــاي پلاستیکی مخصوص دربنـدي گردیـد، بطوریکـه امکـان نشت گاز وجود نداشته باشد. سپس در دمـاي ۴درجـه سانتی گراد نگهداري شدند.
جهت انجام آز مایـشات لازم در ایـن طـرح ۴تیمـار بـر روي شیر خام اعمال و کلیه آزمایشات با ۳تکرار انجام گردید. تیمارهاي مورد استفاده شـامل شـیر خـام سـرد شده بدون استفاده از ( CO2نمونه شـاهد) و شـیر خـام سرد شده با اسـتفاده از تزریـق CO۲تـا در سـه سـطح ، pHبرابر ۶/۲ ،۶و ۶/۴بودنـد.
جهـت تزریـق CO۲ از یـک کپـسول حـاوي CO۲ (نـوع خـوراکی) و مجهـز بـه رگلاتور جهت کنترل فشار استفاده شد. تزریـق CO۲ در داخل بطری ها تا pH مورد نظر با ابـزار مناسـب اسـتریل شده، تحت شرایط کاملاً بهداشتی انجام گرفت. نمونه ها در دماي ۴ درجه سانتی گراد نگهـداري شـدند و در هـر ۲۴ ساعت ضمن اندازه گیري ،pH در صـورت مـشاهده افزایش آن در نمونه هاي تیمار شده بـا CO۲ بـا تزریـق مجدد pH CO۲ تا سطح قبلـی تنظـیم گردیـد.
نمونـه هـا بـراي مـدت ۱۰روز در ایـن دمـا نگهـداري شـدند و در روزهاي اول (روز دریافــت شــیر)، ۸ ،۵و ۱۰مــورد ارزیابی میکروبی قرار گرفتند.
آزمایش ها
ارزيابي ميکروبي
جهت کشت بار میکروبی کل و باکتری هـاي سـرماگرا از محیط کشت پلیت کانت آگـار و جهـت کـشت باکتری هـاي کلی فرم از محـیط کـشت کریـستال ویولـت نیـوترال رد بایل لاکتوز آگار استفاده شد. شـرایط رشـد بـراي بـار میکروبی کل، باکتری هاي سـرما گـرا و کلـی فـرم هـا بـه ترتیب عبارت بودند از دمـاي ۳۰ درجـه سـانتی گـراد بـه مدت ۷۲ساعت، دماي ۶/۵ درجه سانتی گراد به مدت ۷تا ۱۰روز و دماي ۳۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۴ سـاعت (مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایـران ۱۳۷۹ ، ۱۳۷۳و ۱۳۸۱).
تست جوش
مقدار کمی شیر در یک لوله آزمایش ریختـه شـد و روي شعله تا حرارت جوش گرم شـد و از لحـاظ تـشکیل لختـه مورد بررسی قرار گرفت (فرخنده ۱۳۷۱).
تست الکل
در یک لوله آزمایش معمولی ۲ میلی لیتر شـیر و ۲ میلـی لیتر الکل اتیلیک ۶۸ درجه اضـافه شـد و بـه شـدت تکـان داده شد و از لحاظ تشکیل لخته مورد بررسی قرار گرفت (فرخنده ۱۳۷۱).
طرح آماري
براي ارزیابی تأثیر CO۲ و اثر زمان هاي مختلف بر روي صفات مورد مطالعـه از طـرح اسـپلیت پـلات در زمـان بـا طرح پایه بلوک هاي کامل تصادفی در سـه تکـرار (در سـه روز مختلف به عنوان بلوك) اسـتفاده گردیـد. در ایـن طـرح فاکتور اصلی ۴ سطح مختلف CO۲ و فاکتور فرعی شامل ۴ زمان نمونه برداري بود، تأثیر این دو فاکتور بـه ترتیـب تحت اسامی فاکتور = A1 ) A نمونـه شـاهد، A3 ، A2 و A4 = نمونه هاي تیمارشده با CO۲ تا pH هاي به ترتیـب ،۶/۴ ۶/۲ و ۶) و فــاکتور = B1) Bروز اول، = B2روز پــنجم، = B3روز هشتم و = B4روز دهم) بـر روي پارامترهـاي مهم کیفی شیر مورد بررسی قرار گرفت.
مقایسه میـانگین هـاي مـورد نیـاز بـا اسـتفاده از آزمـون دانکـن در سـطح احتمال ۵درصد انجام شد. براي تجزیـه داده هـا و رسـم نمودارها از نـرم افزار ي کـامپیوتري ، MSTAT-C MINITAB و EXCEL استفاده گردید.
نتایج و بحث
نتایج حاصـل از مقایـسه میـانگین بـار میکروبـی کـل، باکتری هاي سرماگرا و باکتری هاي کلی فرم بـراي سـطوح ( Aمقادیر مختلف ( CO۲ در سطوح مختلـف ) B زمـان هاي نمونه برداري) بـه روش دانکـن در سـطح احتمـال %۵نــشان داده شــد.
بررسی نتایج نشان می دهد که در روزهاي ۸و ۱۰ نگهداري، بـار میکروبـی کـل نمونـه شـاهد و نمونـه تیمار شده با CO۲ تا pH = 6/4 اختلاف معنـی داري بـا نمونـه هـاي تیمـار شـده بـا CO2 تـا pH هـاي ۶/۲ و ۶ داشتند. به عبارت دیگر افزودن CO۲ تا مقادیر pH هاي ۶ و ۶/۲ به شیر تأثیر قابـل ملاحظـه اي در کـاهش بـار میکروبــی داشــته اســت. مــا و همکــاران (۲۰۰۳) در مطالعات خود مشاهده کردند که با افـزودن ۱۵۰۰ ppm CO۲ به شیر خام رشد میکروبـی بـه طـور معنـی داري کاهش می یابد به طوریکه ایـن محققـان توانـستند شـیر خام با کیفیت بالا را با افزودن مقدار ذکر شـده CO۲ در دماي ۴ درجه سانتی گـراد بـراي مـدت ۱۴روز بـا بـار میکروبی کمتر از(۳×۱۰۵ (cfu/ml نگهداري نمایند.
در روزهاي ۸ ،۵ و ۱۰ نگهــداري اخــتلاف معنــی داري بــین باکتری هــاي سرماگراي نمونه هاي تیمار شده بـا CO۲ تـا pH هـاي ۶/۲ و ۶ با نمونه شاهد و نمونه تیمار شـده تـا pH=6/4 مشاهده گردیـد. رائـوس ماییـدو و همکـاران (۱۹۹۸) در مطالعات خـود مـشاهده کردنـد کـه بـا تزریـق CO۲ بـه نمونه هاي شیر با دماي پـایین تـا ۶ pH و ۶/۲ از رشـد باکتری هاي سرما گرا به طور قابل ملاحظه اي جلـوگیري می گردد.
اخـتلاف معنـی داري بـین باکتری هاي کلی فرم نمونه شاهد با نمونه هاي تیمار شده با CO۲ تا pHبرابر ۶و ۶/۲ در روزهاي ۵و ۸ نگهـداري و بـا کلیـه نمونـه هـاي تیمـار شـده بـا CO۲ در روز ۱۰ نگهداري وجود داشت. نتایج حاصل از تجزیه واریانس شاخص هـاي میکروبـی بیانگر اختلاف معنی داري در سـطح احتمـال %۱در تـاثیر متقابل بین تیمارهـاي CO۲ و زمـان هـاي نمونـه بـرداري براي بار میکروبی کل و باکتری هاي سرماگرا بـود. معنـی دار بودن اثر متقابل بیانگر تأثیر متفـاوت تیمارهـاي CO۲ در زمان هاي مختلف ارزیابی بر صفات مختلف است.
بر اساس نتایج بدست آمده، افزودن CO۲ بـه شـیر خـام سـرد شـده تا pH هـاي برابـر ۶ و ۶/۲ بـه طـور قابــل ملاحظه اي رشد میکروبی را کـاهش داده اسـت، بطوری کـه این نمونه ها به ترتیب بـا نمونـه شـیر شـاهد اختلافـی در حدود ۱/۰۸۲و ۰/۸۵ واحد لگـاریتمی بـراي بـار میکروبـی کـل و ۱/۰۸۹و ۰/۹۲۳ واحـد لگـاریتمی بـراي باکتری هـاي ســـرماگرا و ۰/۷۴۲و ۰/۶۷۴ واحـــد لگـــاریتمی بـــراي باکتری هاي کلـی فـرم پـس از ۱۰روز نگهـداري در دمـاي ۴°Cاز خــود نــشان دادنــد.
در مطالعــات مــا و همکــاران (۲۰۰۳) افــــزودن pH= 6/2 CO۲ 1500 ppm رشد میکروبـی را بـه طـور قابـل تـوجهی کـاهش داده اسـت و اختلافــی در حــدود ۱تــا ۲واحــد لگــاریتمی بــراي بــار میکروبی کل و باکتری هاي سـرماگرا نمونـه شـیر شـاهد و نمونـه حـاوي CO2 1500 ppm گـزارش شـده اسـت.
در تحقیقات رائوس مادییدو و همکاران (۱۹۹۸) نیـز اخـتلاف بین نمونه هاي تیمار شده با CO۲ تا pH برابر ۶/۲و ۶ با نمونه شیر شاهد به ترتیب ۱/۳۴و ۲/۰۲واحـد لگـاریتمی براي بار میکروبی کل، ۱/۱۲و ۱/۴۸براي کلی فـرم هـا و ۱/۷۴و ۲/۰۳ براي باکتری هـاي سـرما گـرا گـزارش شـده است.
نتایج حاصل از ایـن پـژوهش نـشان داد کـه در روز اول بار میکروبی کل (حـدود ۱۰۶ cfu/ml) بـالاتر از شـمارش باکتری هـاي ســرماگرا (حــدود ۱۰۵ cfu/ml) بــود، در طــی نگهداري در کلیـه تیمارهـا شـمارش بـار میکروبـی کـل و باکتری هاي سرماگرا به سـطح مـشابهی رسـیده انـد. مـا و همکاران (۲۰۰۳) نیز در مطالعات خود به نتایج مـشابهی دست یافتند و چنین استنباط نموده انـد کـه طـی نگهـداري شـیر در ، ۴ ° C میکروارگانیـسم هـاي حاضــر در آن عمدتاً باکتری هاي سرماگرا هستند.
رشـد میکروبـی در نمونـه هـاي فراینـد شده با CO۲ به طور محسوسی کاهش یافته است. بـر اسـاس نتایج، با افزودن CO۲ به شير خام سرد شده تا pH = 6 شاهد افـزایش ۳ روز مانـدگاري بیـشتر بـودیم، همچنـین کاربرد CO۲ تا pH = 6/2نیز مدت ماندگاري را تا ۲روز افزایش داد.
هاچ کـیس و همکـاران (۱۹۹۹) بـا افـزودن ۲۱/۵ میلـی مولار CO۲ به شیر خام فاز تأخیري رشد را تقریباً تا ۳ روز گسترش دادند. مـا و همکـاران (۲۰۰۳) بـا افـزودن CO2 1500 ppm بـه شير خام شـاهد افـزایش زمـان نگهداري تا دو برابر بودند.
نتیجه گیري
نتایج حاصل از بررسـی تـأثیر CO2 بـر روي خـواص میکروبی شير خام در ایـن کـار پژوهـشی حـاکی از آن اســت کــه کــاربرد CO۲ تــأثیر مثبتــی در مانــدگاري و خواص میکروبی شير خام سـرد شـده دارد. بطوری کـه افزودن CO۲ تا pH هـاي برابـر ۶ و ۶/۲ بـه شير خام سرد شده روش مؤثري جهت جلـوگیري از ازدیـاد بـار میکروبی کل و کنترل باکتری هاي سرما گـرا اسـت و مـی تواند به عنوان روش مناسبی جهت افزایش نگهداري شير خام سرد شده مورد استفاده قرار گیرد.
با توجه به نتـایج بدست آمده در این پژوهش چنـین بـه نظـر مـی رسـد کـه اســتفاده از CO۲ تــا pH =6 مــؤثرترین تیمــار باشــد، بطوریکه ماندگاري شير خام با افزودن این مقدار CO۲ در دماي ،۴ ˚Cتا ۳ روز افـزایش مـی یابـد کـه بـراي مراکـز تولید و صنایع شیر کشورمان بسیار با ارزش اسـت و در نهایت بـا توجـه بـه سـاده، سـالم و اقتـصادي بـودن ایـن تکنولــوژي در مقایــسه بــا اثــرات ســوء نگهدارنــده هــاي مصنوعی و تکنولوژی هاي بسته بندي هزینه بر به نظر مـی رسـد کـه پـس از تکمیـل مطالعـات روش مناسـبی بـراي نگهداري شیر خام در دامداری ها، مراکز جمع آوري شیر و صنایع شیر باشد.
