پتانسیل گاز نیتروژن (N2) برای تمدید عمر مفید شیر پاستوریزه

به دلایل مختلف ، میزان از دست دادن مواد غذایی برای کشورهای در حال توسعه و توسعه یافته تقریباً معادل است. در مجموع ، این تلفات تقریباً 1/3 از تولید جهانی غذا را نشان می دهد. مقادیر قابل توجهی شیر پاستوریزه به دلیل بو و بوی نامطبوع از بین می رود. در حال حاضر ، حتی در بهترین شرایط زنجیره سرما ، باکتریهای سازنده اسپور روانگردان ، که برخی از آنها نیز دارای فاکتورهای ویروسی هستند ، ماندگاری شیر پاستوریزه را محدود می کند.

گرگرفتگی مبتنی بر بنزین N2 اخیراً مورد توجه کیفیت محصولات شیر ​​خام قرار گرفته است. در اینجا ، ما امکان پرداختن به رشد باکتریها در شیر پاستوریزه شده در حین ذخیره سرد در 6 درجه سانتیگراد و 8 درجه سانتیگراد را ارزیابی کردیم. واضح است ، درمان مانع از رشد باکتری ها ، در یک آزمایشگاه ، هنگامی که شیر تحت درمان با N2 با گروه های مربوطه مقایسه شد ، که نشان می دهد که درمان با شستشوی N2 گزینه امیدوار کننده ای برای تمدید عمر مفید شیر پاستوریزه است.

واژه‌های کلیدی: شیر پاستوریزه ، ذخیره سرد ، ماندگاری ، جو تغییر یافته ، گاز N2 ، باسیلوس ، اسپور

قابل اعتماد و متخصص:

1. معرفی
   امروز جهان همزمان با چندین چالش روبرو است که بیش از هر زمان دیگری به استراتژی های جدید برای توسعه سیستم های غذایی پایدار نیاز دارد. در دنیایی که با تغییرات جوی مداوم روبرو است ، خطر منابع محدود و خطرناک بودن وضعیت فعلی بیماری های ناشی از مواد غذایی به صورت زیر خلاصه می شود: “چالشهای 20 سال پیش همچنان ادامه دارد در حالی که موارد جدید همچنان پدیدار می شوند” [ 1] ، کلیه مراحل تولید مواد غذایی ، انبارداری و فرآوری از طریق توزیع مورد چالش قرار گرفته است.

مسئله اینکه آیا تولید مواد غذایی کنونی جهان کافی است ، قابل بحث است. برخی معتقدند که ادامه جمعیت و افزایش مصرف دلالت بر این دارد که تقاضای جهانی مواد غذایی باید 70٪ به 100٪ افزایش یابد [2]. برخی دیگر بر این باورند که تولید جهانی مواد غذایی فقط از انحرافات جدی رنج می برد [3] ، اما همه طرف ها زباله های عظیم تولید از مصرف را برای کشورهای در حال توسعه و توسعه یافته برجسته کرده اند. تقریباً یک سوم از قطعات خوراکی مواد غذایی تولید شده برای مصرف انسان از بین رفته یا هدر می رود [4]. هدر رفتن شیر در سطح مصرف در کشورهای صنعتی بسیار زیاد است. برای خانوارهای انگلیس تخمین زده می شود که 38٪ شیر به دلیل بوی بد / طعم و 37٪ به دلیل خاتمه مصرف آن دور ریخته شود [5]. در مناطق در حال توسعه ، ضایعات شیر ​​عمدتاً در حین کار ، ذخیره و توزیع پس از برداشت محصول صورت می گیرد [4].

طبق گزارش فائو ، تقریباً 80٪ شیر مصرفی در سراسر جهان خارج از استانداردهای تعیین شده بدست می آید. ذخیره سازی مبتنی بر زنجیره سرد معمولاً کاربردی یا مقرون به صرفه نیست. از طرف دیگر ، در کشورهای پیشرفته ، یک زنجیره سرما موثر که از تولید ایمنی مواد غذایی تا تولید جلوگیری می کند ، باعث از بین رفتن باکتری ها می شود که باعث خسارت در صنعت لبنیات می شود. باکتری های روانگردان که قادر به رشد زیر 7 درجه سانتیگراد هستند و در شیر خام وجود دارند ، متعلق به جنس های بیشماری هستند. این باکتریها به دلیل تولید آنزیمهای خارج سلولی (پروتئازها ، لیپازها ، فسفولیپازها) شناخته شده اند که بسیاری از آنها می توانند در مقابل گرمای کلاسیک شیر مقاومت کنند [6]. با وجود برخی استثنائات (مانند گونه های B. cereus یا Listeria) ، بیشتر این باکتری ها خوش خیم در نظر گرفته می شوند. با این حال ، مشاهدات اخیر نشان داده اند که باکتری های شیر خام ، چه مزوفیلی و چه روانگردان از سیستم های تولید معمولی یا آلی ، دارای مقاومت مقاومت به آنتی بیوتیک (AR) در سطحی هستند که این سؤال را ایجاد می کنند که آیا ذخیره سرد شیر در واقع تقویت AR را تقویت می کند [7-9 ]

به طور کلی ، شیر غیر تصفیه شده یک تهدید بهداشت عمومی محسوب می شود. عملیات حرارتی مانند پاستوریزاسیون با هدف حفظ مواد غذایی از فساد و میکروارگانیسم های ایجاد کننده بیماری انجام می شود. پاستوریزاسیون شیر خام را می توان با چندین ترکیب از زمان و دما بدست آورد که بیشترین کاربرد آن شامل یک عملیات حرارتی 15 ثانیه در 72 درجه سانتیگراد است (HTST: درجه حرارت بالا ، روش کوتاه مدت ؛ [10]). این درمانها دو گونه مهم باکتریایی غیر سازنده پاتوژن سازنده موجود در شیر خام (مایکوباکتریوم توبرکلوزیس و Coxiella burnetti) را در بین مقاوم ترین در برابر حرارت هدف قرار داده و مخمرها و قالب ها ، باکتری های گرم منفی و همچنین بسیاری از باکتری های گرم مثبت را از بین می برند. به نظر می رسد پاستوریزاسیون با توجه به افزایش تعداد بروز در پاتوژن های ناشی از مواد غذایی در شیر مایع و لبنیات آماده برای خوردن ، ابزاری نهایی برای کنترل پاتوژن های متولد شده از شیر نیست. اگرچه استاندارد حد باکتریولوژیک (پیش بینی می شود قبل از آمیختن با شیر از تولید کننده دیگر زیر 100000 cfu / ml باشد و بیش از 300000 cfu / ml قبل از پاستوریزاسیون نیست ، [12،13]) برای شیر خام در کشورهای توسعه یافته به نظر می رسد.

با اجماع ، حد مجاز تعداد شمارش باکتری ها در شیر پاستوریزه در ایالات متحده زیر 20،000 cfu / میلی لیتر در ایالات متحده است (شیر پاستوریزه “درجه A”) و باید در زیر 5000 و 50،000 cfu / ml در اروپا باشد. [12،13] .

عمر مفید شیر پاستوریزه HTST بین 7 تا 28 روز تخمین زده می شود [10]. در ایالات متحده ، ماندگاری شیر مایع بین 1 تا 3 هفته است [14] ، در حالی که به عنوان مثال در برزیل ، دامنه به 3-8 روز کاهش می یابد ، عمدتا به دلیل شرایط نامناسب زنجیره سرد [15].

اگر باکتری های گرم منفی در شیر پاستوریزه دیده شوند ، حضور آنها معمولاً نشانگر عدم موفقیت پاستوریزاسیون یا آلودگی پس از پاستوریزه است. با این وجود ، در بهترین شرایط پاستوریزاسیون ، رشد باکتری ها و فساد ناشی از آن عامل اصلی محدود کننده در تمدید عمر مفید شیر پاستوریزه HTST معمولی است [6،16،17]. گونه های مثبت باکتریایی روانی مثبت که عمدتاً نقش دارند. جنس های مختلف به عنوان اسپور وارد شیر خام می شوند ، در مراحل پاستوریزاسیون زنده مانده و جوانه می زنند. به دلیل توانایی رشد این باکتری ها در حین تولید آنزیم های فساد در دمای یخچال ، تخریب اجزای شیر باعث خنک شدن یا طعم دهنده شیر می شود. مطالعات گسترده در ایالات متحده نشان داده است که ، برای شیر پاستوریزه شده HTST ، باسیلوس ، spp. در مراحل اولیه ذخیره سرد (<7 روز) حاکم است ، در حالی که گونه Paenibacillus. در مراحل بعدی (> 10 روز) غالب می شود [16-18].

استفاده از اتمسفرهای اصلاح شده / کنترل شده برای بهبود ذخیره سازی مواد غذایی قدیمی است. یکی از کاربردهای اولیه افزایش CO2 شامل حفظ لاشه های گوشت در مسیر خود از نیوزیلند به انگلیس در دهه 1930 بود [19]. مطالعات بیشماری از مهار رشد باکتریها به دنبال افزودن دی اکسید کربن به شیر خام گزارش کرده اند. با این حال ، این درمانها همچنین اسیدی شدن شیر یا اصلاح ویژگیهای حسی آن را ترویج می کنند. دو مطالعه با استفاده از نیتروژن (N2) ، که گاز غیررسمی محسوب می شود ، برای مهار رشد باکتری ها و پتانسیل تخریب موجود در شیر خام مورد بررسی قرار گرفت [24،25] هر دو مطالعه “سیستم بسته” را بررسی کرده اند که امکان تبادل گاز بین شیرهای شیر و محیط زیست وجود ندارد. اخیراً ، ما امکان استفاده از گاز N2 در شیر خام را که در بطری ها و مخازن ذخیره شده بود و در یک “سیستم باز” نگهداری می شد ، قرار دادیم. ما مشاهده کردیم که این تیمارها بویژه تولیدکنندگان فسفولیپازها ، از جمله باسیلوس سروس را هدف قرار داده اند. اگرچه هنوز بهینه سازی نشده است ، گاز N2 پر شده به شیر خام چشم انداز جالبی برای بهبود کیفیت شیر ​​خام در مقیاس آزمایشگاهی و آزمایشی گیاهان ایجاد می کند [26-29].

برای بررسی بیشتر کاربرد گاز نیتروژن در سطح شیر مایع ، در مطالعه حاضر ، شیر پاستوریزه را در نظر گرفتیم که به طور مشابه با شیر خام در مقیاس آزمایشگاهی ذخیره شده و تحت درمان قرار گرفت و تأثیر درمانهای N2 در رشد باکتریها را بررسی کردیم.

نتایج و بحث

2. نتایج و بحث
   2.1. آنالیزهای میکروبیولوژیکی
   2.1.1. خرده فروشی شیر پاستوریزه
   برای هر دو گروه کنترل و شیرهای پاستوریزه شده با پتاسیم N2 که در دمای 6 درجه سانتیگراد نگهداری می شوند ، تعداد کل (تقریباً 3.30 log cfu / ml در روز 0 ، شکل 1A) تا روز 7 باقی مانده است. سپس ، افزایش تدریجی در تعداد باکتری ها مشاهده شد. شاهد (C) ، بر خلاف نمونه تیمار شده (N) ، که برای آن تنها یک رشد متوسط ​​(تقریباً 0.5 واحد ورود به سیستم) بیش از 14 روز ثبت شد (شکل 1A). برای نمونه های ذخیره شده در دمای 8 درجه سانتی گراد ، ابتدا رشد باکتری برای هر دو شرایط کم بود (شکل 1B). پس از گذشت 7 روز از زمان نگهداری ، در هر روز نمونه گیری ، تعداد شیرهای شسته شده (N) حداقل 2.9 واحد ورود به سیستم کمتر از گروه کنترل (C) بود (شکل 1B). واضح است که تیمار N2 میزان رشد باکتریها را تحت تأثیر قرار داده است.

این واقعیت که هر نوع افزایش دما ، حتی جزئی ، از رشد باکتری ها در شیر حمایت می کند ، به خوبی شناخته شده است [6]. مقایسه اختلاف شمارش در واحدهای ورود به سیستم بین نقاط نمونه برداری اولیه و نهایی بین C و N (3.2 / C و 0.7 / N ، شکل 1A و 5.4 / C و 2.7 / N ، شکل 1B) نشان داد که مانع رشد باکتریها با ترکیب ذخیره سازی در دماهای پایین تر به همراه گرگرفتگی N2 به بهترین وجه تحقق یافت. در سطح شیر پاستوریزه ، مطالعات اضافی برای تعیین محدودیت های کارآیی تصفیه گاز N2 اعمال شده توسط دمای ذخیره سازی مورد نیاز است. همانطور که قبلاً در مورد شیر خام مشاهده شده بود ، درمان های مبتنی بر N2 هنوز ثابت شده است که در دمای 12 درجه سانتیگراد تا 48 ساعت است [27]. فاکتور موجود در میکرو فلورای اولیه (انواع باکتریایی ، بار کل) و دمای نگهداری که عمدتاً بر کارایی درمان N2 تأثیر می گذارد نیاز به تحقیقات بیشتر دارد.

2.1.2. شمارش باکتریایی پس از عملیات حرارتی نمونه های شیر

بعد از گذشت 14 روز از سرمازدگی ، هر دو نمونه شیر پاستوریزه P3 و P6 تعداد کمتری از باکتریهای مقاوم در برابر حرارت (شکل 2) را نسبت به تعداد کل مربوطه نشان دادند (شکل 1A ، B). جالب اینجاست که پس از عملیات حرارتی ، تعداد بازیابی شده از P3 / N و P6 / N در مقایسه با کنترل های مربوط به آنها (P3 / C و P6 / N) اندکی کمتر بود ، که نشان می دهد که عملیات شستشوی گاز N2 اعمال شده در طی 14 روز انجام نشد. تحریک انباشت زیاد باکتری های هوازی با توجه به تنوع قابل توجه اسپور سازندگان موجود در شیر ، مطالعات بیشتری لازم است تا بررسی شود که آیا بعضی از گونه ها تحت تصفیه گاز N2 می توانند اسپور کنند. با این وجود ، مشاهدات اولیه از جدا شده های انتخاب شده از شیر پاستوریزه نشان داد که اسپور در تحت تیمار N2 در 6 درجه سانتیگراد رخ نمی دهد [30].