Главное меню
К общеизвестным способам обработки сырого молока относятся пастеризация и стерилизация с варьированием технологических параметров (температуры и продолжительности обработки, непрерывности или цикличности процесса). К менее распространенным в промышленных масштабах нетрадиционным методам можно отнести инфракрасный нагрев с возможностью равномерного повышения температуры до заданного значения по всему объему продукта; использование магнитных полей, ультразвука (усиливает действие УФ-излучения), ультрафиолетового излучения, ультраструйного способа и лазерной обработки дозами 0,2– 0,8 Мрад (2–8 кГр), которые за счет бактерицидного эффекта продлевают срок годности [1, 2].
Рядом авторов [3] установлено, что органолептические показатели козьего молока при обработке ультрафиолетовым облучением с длиной волны 254 нм изменяются за счет увеличения концентрации изомеров спиртов – пентанала, гексанала и гептанала. При этом увеличение содержания свободных жирных кислот существенно не влияет на запах молока. С 2017 г. в России поэтапно применяется обработка ионизирующим излучением для разных видов пищевой продукции и сельскохозяйственного сырья: пряностей, свежей сельскохозяйственной продукции, мяса и мясных полуфабрикатов, рыбы и морепродуктов. При радиационной обработке пищевой продукции достигается высокая степень стерильности и микробиологической чистоты [4]. Однако молочные продукты могут менять вкус, запах и цвет при облучении даже дозами до 0,5 кГр [5]. По данным авторов [6], ионизирующее излучение инициирует свободнорадикальное окисление в сыром козьем молоке и катализирует другие стадии процесса окисления, может вызывать денатурацию белка. Гаммаоблучение сырого цельного молока дозами 1–3 кГр обеспечивает более низкие показатели бактериальной обсемененности по сравнению с необлученным молоком. Доза до 2 кГр не ухудшает органолептические показатели в процессе хранения облученного молока до 60 дней. При облучении дозой 3 кГр отмечается появление прогорклого запаха за счет образования свободных радикалов и изменения липидных фракций молока [7]. Высокая доза облучения приводит к интенсивным изменениям липидов [8].
Ряд авторов отмечают небольшие изменения в молекулярной структуре молочного жира при облучении дозами до 2 кГр без изменения органолептических показателей [9, 10]. Для казеина и сухого молока возможно применение дозы 5 кГр для уменьшения микробной популяции [11]. Имеются экспериментальные данные о защитной роли аскорбиновой кислоты при ее добавлении в облученное дозой 4 кГр коровье молоко за счет предохранения казеина от активных форм кислорода (АФК), образующихся в процессе облучения, при одновременном уменьшении количества микроорганизмов (до 88 % от первоначального количества) [12].
Цель исследования – изучение влияния различных доз ионизирующего излучения при обработке в разных средах на показатели сырого коровьего молока.
Исследовали сырое коровье молоко с массовой долей жира 3,2 %, обработанное разными дозами излучения от 0,2 до 2,4 кГр в течение 2 ч после дойки. Температура молока – 4±0,5 °С. Были сформированы контрольная группа (1), которая не подвергалась облучению, и опытные группы, облученные различными дозами в разных средах: воздушной среде (2) и среде углекислого газа (3). Обработка молока в среде углекислого газа применялась для нивелирования так называемого «кислородного эффекта».
Образцы опытных групп молока обрабатывали ионизирующим излучением в Центре радиационной стерилизации при УрФУ линейным ускорителем электронов модели УЭЛР-10-10С2. Органолептические и микробиологические показатели, титруемую кислотность оценивали в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52054–2003 «Молоко коровье сырое. Технические условия» и ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции». Титруемую кислотность определяли по ГОСТ 3624–92 «Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности». Исследования проводились в пятикратной повторности.
Контрольные и опытные образцы сырого коровьего молока соответствовали требованиям ТР ТС 033/2013. Внешний вид молока – непрозрачная жидкость, консистенция – однородная, жидкая, нетягучая, цвет – белый (в образцах, облученных дозами свыше 1,4 кГр, появился светло-кремовый оттенок), вкус и запах – характерные для молока, без постороннего вкуса и запаха, несвойственного молоку (в образцах, облученных дозами свыше 1,4 кГр, появился еле уловимый легкий привкус кипячения). Титруемая кислотность в образцах молока, облученных дозой до 1,2 кГр в воздушной среде и дозой до 1,4 кГр в среде углекислого газа, соответствовала требованиям ГОСТ Р 52054–2003 для молока высшего и первого сорта; образцы молока, облученные дозами 1,4–2 кГр в воздушной среде, и образцы молока, облученные дозами 1,6–2,2 кГр в среде углекислого газа, – для молока второго сорта. Установлено увеличение титруемой кислотности на 30,6 % до 20,9±0,1 °Т при облучении образцов молока дозой 2 кГр в воздушной среде по сравнению с необлученными образцами и образцами, облученными дозой 0,2 кГр, и на 28,8 % до 20,6±0,1 °Т при облучении в среде углекислого газа. Увеличение дозы излучения при обработке свыше 2,2 кГр в воздушной среде и 2,4 кГр в среде углекислого газа приводило к повышению титруемой кислотности до 22±0,2 и 21,1±0,1 °Т соответственно (р < 0,05) (см. рисунок). Полиномиальная модель изменения титруемой кислотности при облучении в воздушной среде y = 0,056x2 – 0,191x + + 16,10, в среде углекислого газа y = 0,047x2 – 0,218x + 16,19.
Полученные результаты по обработке ионизирующим излучением в воздушной среде сопоставимы с исследованиями [7]. Микробиологические показатели безопасности всех образцов сырого коровьего молока находились в пределах норм, установленных для молока высшего сорта, согласно требованиям ГОСТ Р 52054–2003. КМАФАнМ в необлученных образцах первой контрольной группы составило 0,9•105 КОЕ/см3, количество соматических клеток – 2,3•105 в 1 см3. В образцах второй опытной группы, облученных дозой 1,4 кГр в воздушной среде, КМАФАнМ и количество соматических клеток уменьшились по сравнению с необлученными образцами соответственно в 25,7 и 50 раз и составили 3,5•103 КОЕ/см3 и 4,6•103 в 1 см3; при облучении дозой 2,4 кГр уменьшились соответственно в 52,9 и 104,5 раза и составили 1,7•103 КОЕ/см3 и 2,2•103 в 1 см3. В образцах третьей опытной группы, облученных дозой 1,4 кГр в среде углекислого газа, КМАФАнМ и количество соматических клеток уменьшились по сравнению с необлученными образцами соответственно в 31 и 59 раз и составили 2,9•103 КОЕ/см3 и 3,9•103 в 1 см3; при облучении дозой 2,4 кГр уменьшились соответственно в 128,6 и 127,8 раза и составили 0,7•103 КОЕ/см3 и 1,8•103 в 1 см3.
Полученные данные подтверждают эффективность радиационной обработки для уменьшения микробиологической обсемененности. По результатам проведенных исследований установлено, что на изменение показателей и соответственно сортность сырого коровьего молока влияют такие технологические параметры радиационных технологий, как доза облучения и состав среды, в которой проводится облучение (воздух, углекислый газ). По органолептическим показателям при облучении дозами до 2,4 кГр образцы молока соответствовали требованиям ТР ТС 033/2013 с незначительным изменением вкуса и запаха после облучения дозами свыше 1,4 кГр. При облучении дозами до 1,4 кГр в воздушной среде и 1,6 кГр в среде углекислого газа по титруемой кислотности сырое коровье молоко относится к высшему и первому сорту, при облучении дозами 1,4–2 кГр в воздушной среде и 1,6– 2,2 кГр в среде углекислого газа к молоку второго сорта.
Более низкие значения титруемой кислотности при радиационной обработке молока в среде углекислого газа обусловлены так называемым аддитивным эффектом. При облучении дозами свыше 2,2 кГр в воздушной среде и дозами свыше 2,4 кГр в среде углекислого газа титруемая кислотность не соответствовала требованиям ГОСТ Р 52054–2003. Установлена высокая эффективность радиационной обработки в результате уменьшения микробиологической обсемененности при увеличении дозы излучения. Более низкие показатели микробиологической обсемененности установлены при облучении в среде углекислого газа. Для обеспечения соответствия показателей свежести радиационнообработанного сырого коровьего молока требованиям нормативно-технической документации рекомендованы рациональные дозы ионизирующего излучения: при радиационной обработке в воздушной среде – 1,2 кГр для молока высшего и первого сорта и 2 кГр для молока второго сорта, при радиационной обработке в среде углекислого газа – 1,4 и 2,2 кГр соответственно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Самарин, Г.Н. Ультразвуковая обработка жидких сред / Г.Н.Самарин [и др.] // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2017. № 5. С. 41–45.
2. Кузьмичев, А.В. Модульная установка инфракрасным, ультрафиолетовым облучением и ультразвуковой обработкой жидкости с активным теплообменником / А.В.Кузьмичев // Инновации в сельском хозяйстве. 2019. № 4 (33). С. 290–298.
3. Matak, K.E. Effects of ultraviolet irradiation on chemical and sensory properties of goat milk / K.E.Matak [et al.] // Journal of Dairy Science. 2007. Vol. 90. № 7. Р. 3178–3186. DOI: 10.3168/jds.2006-642.
4. Санжарова, Н.И. Перспективы применения радиационных технологий в агропромышленном производстве / Н.И.Санжарова [и др.] // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2013. № 5. C. 21–23.
5. Urbain, W.M. Foodirradiation / W.M.Urbain. – Orlando etc. New York: Acad. press, 1986. – 351 p.
6. Fohely, F. Study the Characterization of Spectral Absorbance on Irradiated Milk Protein / F.Fohely, N.Suardi // International Seminar on Mathematics and Physics in Sciences and Technology (ISMAP 2017) Journal conference Series. 2018. Vol. 995: UNSP 012056. DOI:10.1088/ 1742-6596/995/1/012056.
7. Silva, A.C.D. Effect of gamma irradiation on the bacteriological and sensory analysis of raw whole milk un derrefrigeration / A.C.D.Silva [et al.] // Journal of Food Processing and Preservation. 2015. Vol. 39. № 6. Р. 2404–2411. DOI: 10.1111/jfpp.12490.
8. Stefanova, R. Effect of gamma ray irradiation on the fatty acid profile of irradiated beef meat / R.Stefanova [et al.] // FoodChem. 2011. Vol. 127. P. 461–466.
9. Guimara ~es, C.F.M. Efeito da radiac ,a ~ogamasobreos components sуlidos do leite cru / C.F.M.Guimara ~es [et al.] // In II Congresso Latino Americano de Higienistas de Alimentos – VII Congresso Brasileiro de Higienistas de Alimentos (Guimara ~es, C.F.M., ed.). CBMVHA, Rio de Janeiro, Brazil., 2005. Р. 1–3.
10. Silva, A.C.O. Effect of gamma radiation on lipids by the TBARS and NMR / A.C.O.Silva [et al.] // Braz. Arch. Biol. Techn. 2011. Vol. 54. Р. 1343–1348.
11. Zegota, Н. The decontamination of industrial casein and milk powder by irradiation / H.Zegota, B.Malolepszy // Radiation Physics and Chemistry. 2008. Vol. 77. № 9. P. 1108–1111. DOI:10/1016/j. radphyschem. 2008.05.001.
12. Sahbani, S.K. Protective role of ascorbic acid in the decontamination of cow milk casein by gamma-irradiation / S.K.Sahbani [et al.] // International Journal of Radiation Biology. 2013. Vol. 89. № 6. Р. 411–415. DOI: 10.3109/09553002.2013.767995.