D. Samaržija i sur.: Mikroorganizmi…
Mljekarstvo 57 (4) 251-273, 2007.
Mikroorganizmi - uzro
č
nici kvarenja mlijeka
i mlije
č
nih proizvoda
Dubravka Samaržija, Marijana Podoreški, Sanja Sikora,
Andrea Skelin, Tomislav Poga
č
i
ć
Revijalni prikaz - Review
UDK: 579.676
Sažetak
Mikroorganizmi - uzro
č
nici kvarenja svojim prisustvom u mlijeku i
mlije
č
nim proizvodima mijenjaju njihova primarna svojstva i osobine. Nastale
promjene, koje se doga
đ
aju prije i nakon tehnološke obrade, uvjetovane su
brojem i vrstom mikrobnih uzro
č
nika. Naj
č
eš
ć
e se te promjene odnose na
samo jednu pogrešku okusa, mirisa, arome ili konzistencije mlije
č
nog
proizvoda. Me
đ
utim, u slu
č
ajevima ve
ć
ih mikrobnih kontaminacija, sve te
pogreške mogu se dogoditi istovremeno. Osim toga, svaka i najmanja
promjena, uvjetovana prisutnoš
ć
u mikrobnih uzro
č
nika kvarenja, umanjuje
prehrambenu vrijednost proizvoda. Usprkos zna
č
enju koje ima za ukupnu
kvalitetu, kontrola mikroorganizama uzro
č
nika kvarenja za mljekarsku
industriju nije obvezna, te ih u proizvodima kontrolira zanemariv broj
proizvo
đ
a
č
a. U radu je opisan neželjeni u
č
inak mikroorganizama uzro
č
nika
kvarenja na kvalitetu sirovog, pasteriziranog i steriliziranog mlijeka,
fermentiranih mlijeka, vrhnja, maslaca i sira s namjerom da se potakne
važnost i zna
č
enje njihove kontrole u mljekarskoj industriji.
Klju
č
ne rije
č
i: mikroorganizmi - uzro
č
nici kvarenja, mlijeko,
mlije
č
ni proizvodi
Uvod
U ve
ć
ini slu
č
ajeva,
mikroorganizmi - uzro
č
nici kvarenja mlijeka i
mlije
č
nih proizvoda za ljude su neškodljiva skupina mikroorganizama
(
Bergey
′
s Manual, 1986.;
Magan i sur., 2001.). Me
đ
utim, prisustvo te
skupine mikroorganizama u ve
ć
oj ili manjoj mjeri uvijek umanjuje kvalitetu
tih proizvoda te je uzrokom zna
č
ajnih ekonomskih gubitaka (Varnam i
Sutherland, 1996.a; Garbutt, 1997.; Randolph, 2006.). Umanjena
kvaliteta posljedica je prisutnosti razli
č
itih kemijskih i biokemijskih spojeva
251
D. Samaržija i sur.: Mikroorganizmi…
Mljekarstvo 57 (4) 251-273, 2007.
koji mijenjaju izgled, miris, teksturu, okus i aromu proizvoda. Tvorba tih
spojeva uvjetovana je metaboli
č
kom razgradnjom pojedinih sastojaka
proizvoda djelovanjem samih mikroorganizma uzro
č
nika kvarenja, ili
djelovanjem njihovih enzima (Sorhaung i Stepainak, 1997.; Walstra i
sur., 1999.). Ve
ć
ina mikrobnih vrsta - uzro
č
nika kvarenja je prilagodljive
prirode, a pošto su kontaminaciji podjednako podložni sirovo mlijeko kao i
mlije
č
ni proizvodi, kriti
č
ka procjena i kontrola mikrobnih uzro
č
nika kvarenja
sirovog mlijeka i mlije
č
nih proizvoda jedini su na
č
in kojim osiguravamo
njihovu kvalitetu (White, 1998.; Braun i sur., 1999.; Mostert i Jooste,
2002.; Delacroix-Buchnet, 2004.). Iz mlijeka i mlije
č
nih proizvoda
naj
č
eš
ć
e izolirani uzro
č
nici kvarenja su Gram-negativne bakterije
Pseudomomonas
spp. i koliformni organizmi. Gram-pozitivne sporotvorne
bakterije,
Bacillus
i
Clostridium
spp., bakterije mlije
č
ne kiseline,
korinebakterije te kvasci i plijesni, po zna
č
enju za ukupnu kvalitetu mlije
č
nih
proizvoda, druga su izolirana skupina mikroorganizama koja može biti
uzro
č
nikom njihovog kvarenja (Marth, 1998.; Frank i Hassan, 2002.).
Svrha ovog rada bila je opisati promjene osobina i svojstava mlijeka i
mlije
č
nih proizvoda uzrokovane mikroorganizmima - uzro
č
nicima kvarenja u
cilju poticanja opravdanosti njihove stalne kontrole u mljekarskoj industriji.
Sirovo mlijeko
Broj i vrsta mikroorganizama prisutnih u sirovom mlijeku odre
đ
ena je
sezonom, higijenskim uvjetima proizvodnje, hranidbom i sustavom hla
đ
enja.
Tako, ovisno o
č
imbenicima, ukupan broj mikroorganizama u svježe
pomuženom mlijeku može biti od svega nekoliko tisu
ć
a, do više od 10
6
/mL
(Frenk i Hassan, 2002.). Sirovo mlijeko, neposredno nakon higijenski
provedene mužnje, uvijek sadrži manje od 5 000 mikroorganizama/mL.
Dominantnu populaciju tako proizvedenog mlijeka uglavnom
č
ine
Micrococcus,
Streptococcus
,
Lactococcus
i
Corynebacterium
spp
.
te
zanemariv broj ostalih Gram-pozitivnih i Gram-negativnih bakterija (Causin i
Bremley, 1985.). Me
đ
utim, hla
đ
enje mlijeka odmah nakon mužnje mijenja
prirodno prisutnu mikrobnu populaciju, dok se istovremeno u neohla
đ
enom
mlijeku mijenja jedino njihova razina kontaminacije. Neohla
đ
eno mlijeko i/ili
ohla
đ
eno na sobnu temperaturu (
≥
13°C) sadrži uglavnom Gram-pozitivne
bakterije mlije
č
ne kiseline,
Lactobacillus
,
Lactococcus
,
Enterococcus
i
Streptococcus
spp. Suprotno, u ohla
đ
enom mlijeku (4 - 6 °C) dominantne
Gram-pozitivne bakterije zamjenjuju se Gram-negativnim i Gram-pozitivnim
252
D. Samaržija i sur.: Mikroorganizmi…
Mljekarstvo 57 (4) 251-273, 2007.
kontaminaciju zemljom i vodom. Kada su koliformne bakterije prisute u
velikom broju uzrokuju pogrešku izgleda i okusa mlijeka radi tvorbe plina i
pove
ć
anja kiselosti. Tipi
č
ni predstavnici te skupine bakterija su
Escherichia
,
Enterobacter
,
Citrobacter
,
Klebsiella
,
Proteus
i
Serratia
spp. (Walker, 1988.;
Ledford, 1998.). Kako neke vrste koliformnih bakterija pripadaju skupini
enteropatogenih bakterija, njihovo prisustvo u sirovom mlijeku je potencijalno
opasno i za zdravlje
č
ovjeka (Desmarcheller i Fegan, 2002.).
Vrste Gram-negativnih psihrotrofnih bakterija u sirom mlijeku i njihova
proteoliti
č
ka i lipoliti
č
ka aktivnost navedene su u tablici 1.
Tablica 1: Gram-negativne psihrotrofne bakterije u sirovom mlijeku i njihova
proteoliti
č
ka i lipoliti
č
ka aktivnost (modificirano prema Muir,
1996.)
Table 1: Psychrotropic Gram negative bacteria in raw milk and their
proteolitic and lipolitic activity (modify according to Muir, 1996)
Izolirani rodovi %
Isolates genus %
Enzimatska aktivnost %
Enzyme activity %
Rod
Genus
Sirovo
mlijeko
farma
Raw
milk
farm
Sirovo
mlijeko
mljekara
Raw milk
creamery
Lipoliti
č
ka
Lipolytic
Proteoliti
č
ka
Proteolytic
Lipoliti
č
ka i
proteoliti
č
ka
Lipolytic
and
proteolytic
Pseudomonas
(fluorescentni)
(fluorescing)
50,5 33,5
5
2
71
Pseudomonas
(ne-fluorescentni)
(non-fluorescing)
31,5 44,1 32
1
11
Enterobacteriaceae
Aeromonas
15,8 8,5
2
2
31
Acinetobacter
0,0 6,2 5
9
36
Flavobacterium
1,3 4,0 6
6
24
Alcaligenes
0, 9
1,5
0
0
92
Ukupan n uzoraka = 840 / Total n samples = 840
254
D. Samaržija i sur.: Mikroorganizmi…
Mljekarstvo 57 (4) 251-273, 2007.
Pasterizirano i sterilizirano mlijeko
Ispravno provedena pasterizacija i sterilizacija eliminira Gram-negativne
psihrotrofne bakterije koje su naj
č
eš
ć
i uzro
č
nici kvarenja sirovog,
pasteriziranog i steriliziranog mlijeka (Rogelj i Bogovi
ć
, 1990.; Elmher,
1998.; Eneroth i sur., 2000.). Izme
đ
u psihrotrofne mikrobne populacije
Pseudomonas
spp. naj
č
eš
ć
e su izolirane vrste njihovog kvarenja (Muir, 1996.;
Eneroth i sur., 2000.; Dogan i Boor, 2003.). Kvarenje pasteriziranog i
steriliziranog mlijeka uvjetovano je rastom tih bakterija u sirovom mlijeku
prije toplinske obrade i/ili aktivacijom njihovih termorezistentnih enzima
nakon toplinske obrade
(
Nelson, 1985.; Craven i sur. 1994.; Eneroth i
sur., 2000.). Tako
đ
er, kvarenje toplinski obra
đ
enog mlijeka psihrotrofnim
mikroorganizmima može biti i posljedica naknadne kontaminacije (Rogelj i
Bogovi
ć
, 1990.; Eneroth i sur., 1998.; Eneroth i sur. 2000.). U
slu
č
ajevima ve
ć
e kontaminacije sirovog mlijeka psihrotrofnim bakterijama
(~10
6
/mL), vrijeme održivosti pasteriziranog mlijeka može biti kra
ć
e i do 14
dana od o
č
ekivanog (Sorhaug i Stepainak, 1997.; Aaku i sur., 2004.).
Suprotno, psihrotrofne termorezistentne Gram-pozitivne bakterije
preživljavaju toplinsku obradu mlijeka i nastavljaju svoj rast u ohla
đ
enom
mlijeku (Larsen i Jorgensen, 1997.; Huck i sur., 2007.). Za tri vrste,
Bacillus cereus
,
Bacillus circulans
i
Bacillus mycoides
utvr
đ
eno je da su
sposobne brzo rasti i razmnožavati se na temperaturama hladionika te tako
mogu postati glavni uzro
č
nici kvarenja mlijeka (Meer i sur. 1991.; Muir,
1996.; Lin i sur., 1998.).
B. cereus
u pasteriziranom mlijeku je dominantna
vrsta kada je temperatura hla
đ
enja viša od 7 °C, a vrijeme pohrane mlijeka
duže (McGuiggan i sur., 1994.; TeGiffel i sur., 1997.; Eneroth i sur.,
2000.). Pove
ć
anje temperature pohrane ima zna
č
ajan utjecaj na pove
ć
anje
broja
B. cereus
bakterije u pasteriziranom mlijeku (tablica 2). Obi
č
no je
prisutnost te bakterijske vrste u pasteriziranom mlijeku
č
eš
ć
a tijekom ljetnog
(svibanj - listopad), u odnosu na zimski period, a prosje
č
no utvr
đ
eni broj spora
je 2,6 - 3,0 log
10
/mL (Larsen i sur., 1997.; López-Pedemonte i sur.,
2003.). Broj
B. cereus
ve
ć
i od 10
6
/mL uzrokuje promjenu okusa pasteriziranog
mlijeka u ne
č
isti, vo
ć
ni, gorki, užegli okus te okus po kvascima, a može biti i
uzro
č
nikom njegovog slatkog zgrušavanja (Meer i sur., 1991.; Rukure i
sur., 2001.). Osim toga,
B. cereus
tvori nekoliko enterotoksina koji mogu
izazvati diareju i visoku temperaturu kod ljudi nakon konzumacije
pasteriziranog mlijeka (Christiansson, 2002.; Svenson i sur., 2005.).
Bacillus coagulans
i
Bacillus stearothermdurans
su najtolerantnije
sporotvorne vrste na temperaturno-vremenski režim sterilizacije, mogu
255
D. Samaržija i sur.: Mikroorganizmi…
Mljekarstvo 57 (4) 251-273, 2007.
Fermentirana mlijeka
Fermentirana mlijeka radi niske pH vrijednosti medija (~ 4,2 - 4,6) nisu
pogodna sredina za ve
ć
inu bakterija uzro
č
nika kvarenja (Rossland i sur.,
2005.; Robinson i sur., 2002., 2006.). Kisela sredina u fermentiranom
mlijeku, me
đ
utim, može favorizirati rast kvasaca i plijesni koji mijenjaju
izgled i okus proizvodu (Fleet, 1990.; Jordano i sur., 1991.; Robinson i
sur., 2002.). Plijesni
Alternaria
spp. ili
Aspergillus
spp. uzro
č
nici su promjene
izgleda
č
vrstog jogurta pojavom bijelih ili plavih kolonija u formi filma ili
prerastaju cijelu površinu proizvoda. Promjene okusa koji se opisuju kao
užegli i okus po siru ili gorak okus, posljedica su hidroliti
č
kog djelovanja
njihovih enzima na mlije
č
nu mast i protein (Raši
ć
i Kurman, 1978.;
Robinson i sur., 2006.). Suprotno, te plijesni rijetko su uzro
č
nici kvarenja
teku
ć
eg jogurta zbog nedovoljno aerobne sredine teku
ć
eg jogurta. Nepoželjnu
promjenu mirisa i okusa te smanjenje kvalitete u fermentiranom mlijeku mogu
uzrokovati i plijesni,
Rhisopus
,
Penicillium
,
Candida
te
Geotrichum
spp.
(Jordano i sur., 1991.; Gilliland, 1998.; Magan i sur., 2001.). Kvasci
Saccharomyces
spp.
, Debaromyces hansenii, Kluyveromyces marxianus
mogu
rasti u
č
vrstom i teku
ć
em fermentiranom mlijeku, neovisno imaju li ili nemaju
sposobnost fermentacije laktoze (Walker, 1988.; Tamime i Robinson,
2007.). Kvarenje fermentiranog mlijeka postaje vidljivo kad populacija
kvasaca dosegne razinu od 10
5
- 10
6
organizama/g (Seiler, 2002.). Prvi
vidljivi znak kontaminacije fermentiranog mlijeka je bubrenje pakovine
uzrokovano prekomjernom tvorbom plina. Na površini proizvoda pojavljuju se
prozirne, vlažne kolonije kvasaca, a okus i miris proizvoda ima izrazito
obilježje po kvascima. Kod
č
vrstih proizvoda dolazi i do poja
č
ane sinereze
(Raši
ć
i Kurman, 1978.; Magan i sur., 2001.; Viljoen i sur., 2003.). U
slu
č
ajevima znatne kontaminacije kvascima može se dogoditi i pucanje
pakovine fermentiranog mlijeka. Prisutnost kvasaca i plijesni u fermentiranom
mlijeku uglavnom je posljedica naknadne infekcije proizvoda preko
nedovoljno
č
istih ure
đ
aja te kontaminiranog zraka mljekare. Uzrok
kontaminaciji kvascima i plijesnima vrlo
č
esto su i kontaminirani dodaci,
prvenstveno vo
ć
e, koji se koriste u proizvodnji vo
ć
nih varijanti fermentiranog
mlijeka (Robinson i sur., 2002.; Robinson i sur., 2006.).
Vrhnje i maslac
Mikrobna populacija uzro
č
nika kvarenja vrhnja i maslaca prvenstveno je
ovisna o mikrobnoj populaciji sirovog mlijeka (Spreer, 1998.a, 1998.b;
257
