Технологии

Радиационная обработка молока

Канд. с.-х. наук Р.Т.ТИМАКОВА
Уральский государственный экономический университет
Молоко как продукт нормальной физиологической секреции молочных желез сельскохозяйственных животных является уникальным пищевым продуктом со сбалансированным химическим составом. Однако на этапе от первичной обработки сырого молока до поступления готовой молочной продукции на потребительский рынок товарные потери в общемировом масштабе достигают 20 %, что обусловливает необходимость применения ресурсосберегающих технологий переработки и хранения.
29.05.2020

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. 
2020-05-29.png
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.