شیر فرآوری شده

1- مقدمه

فرآوری شیر به اشکال مختلف صورت می‌گیرد. ممکن است شیر به همان صورت که از پستان دام خارج می‌شود یعنی به صورت شیر خام مصرف گردد و یا به منظور از بین بردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و افزایش مدت زمان نگهداری حرارت داده شود، منجمد گردد و یا تغلیظ شود، مقادیر پروتئین و چربی آن تغییر یابد، لاکتوز آن هیدرولیز شود، هموژنیزه گردد، کلسترول آن گرفته شود و یا به آن کشت‌های تخمیری افزوده شده و مقادیر کلسیم آن افزایش داده شود. انجام برخی عملیات فرآوری خاص در جهت تأمین نیازهای مصرف‌کننده و همچنین وضعیت خاص بازار صورت می‌گیرد.

1- شیر خام

گاهی اوقات شیر به صورت مستقیم و پس از خروج از پستان گاو یعنی به صورت خام مصرف می‌شود. در این گونه موارد شیر باید از دام کاملاً سالم بدست آمده و یا شیر مخلوط با شمارش باکتریایی پایین بوده و ترجیحاً در بطری بسته‌بندی شده باشد و پیش از مصرف در مکان خنک نگهداری گردد. البته این نوع شیر در کشورهای پیشرفته مصرف‌کننده زیادی ندارد زیرا مصرف آن خطر بالقوه‌ای برای آلودگی با بیماری‌زاهای خطرناک مثل سل، بروسلوز، - سالمونلا و لیستریوز می‌باشد.
در بعضی کشورها فروش شیر خام جهت مصرف مستقیم مصرف‌کننده ممنوع می‌باشد و یا باید هشدارهای لازم در مورد خطرات ناشی از مصرف چنین شیر به مصرف‌کننده گوشزد شود. البته اختلاف نظرهای متعددی وجود دارد و افرادی که با مصرف شیر خام موافق هستند اینگونه استدلال می‌کنند که مصرف مداوم و مستمر شیر خام موجب ایجاد ایمنی پایدار در مصرف‌کننده می‌شود.
قبل از ابداع و به کارگیری عملیات حرارتی بر روی شیر، وقوع بیماری‌های قابل انتقال از راه این ماده غذایی بسیار شایع بودند بیماری‌های مختلفی مثل سل، تب مالت، تب اسکارلت، دیفتری، تیفوئید، اسهال و گاستروآنتریت تماماً با تهیه و توزیع غیربهداشتی شیر در ارتباط مستقیم بوده‌اند. حذف این بیماری‌ها در بسیاری از کشورها از طریق اجرای برنامه‌های ریشه کنی سل و بروسلوزگاوی و همچنین گسترش مصرف شیر حرارت دیده قابل اجراست.
امکان وجود بیماری‌زاهای مختلف در شیر خام منجر به اجرای عملیات حرارتی در سطح گسترده بر روی شیر گردید. به کارگیری روش‌های حرارتی در زمان و دمای پاستوریزاسیون تمامی بیماری‌زاها و بیشتر ارگانیسم‌های مسبب فساد شیر را از بین می‌برد و در نتیجه شیر جهت مصرف مناسب و سالم بوده و عمر ماندگاری آن نیز افزایش خواهد یافت. کاربرد حرارت شدیدتر در کنار بسته‌بندی آسپتیک شیر، عمر ماندگاری شیر را به مقدار بیشتری افزایش می‌دهد روش‌های دیگر فرآوری شیر شامل تغلیظ آن، افزودن بعضی ترکیبات شیمیایی به شیر و حتی انجماد آن می‌باشد.

1-2- شیر منجمد

شیر پاستوریزه و هموژنیزه‌ای که در بسته‌های پلی اتیلنی بسته‌بندی شده است درصورتی‌که به سرعت منجمد شده باشد در سردخانه انجماد عمیق به مدت 12 ماه و حتی بیشتر قابل نگهداری است. این کار یکی از روش‌های مهم برای نگهداری شیر در طول سفرهای دریایی و غیره می‌باشد بدون آنکه شیر دچار فساد گردد.

1-3- شیرهای تغلیظ شده

می‌توان با تبخیر شیر در درجه حرارت‌های پایین و تحت شرایط خلاء، شیر را غلیظ کرد و متعاقباً آن را رقیق نمود و به مصرف رساند. البته هنوز فروش چنین محصولی از لحاظ تجاری موفقیت قابل توجهی پیدا نکرده است. اما شیرهای کندانسه (غلیظ) شیرین که در قوطی کنسرو بسته‌بندی شده‌اند از فرآورده‌های پر مصرف شیر به شمار می‌روند. در مورد فراورده اخیر، شیر ابتدا پاستوریزه شده و سپس با حرارت بخار و تحت خلاء تبخیر گردیده و سپس هموژنیزه، بسته‌بندی و استریلیزه می‌شود. در این نوع شیر مشابه شیرهای استریلیزه طعمی تحت عنوان طعم پختگی (cooked Flavour) احساس می گردد.

1-4- شیر هموژنیزه

چربی در شیر به شکل گلبول و گویچه‌های مجزا وجود دارد که در آب نامحلول بوده و سبک‌تر از آب می‌باشد و به سطح شیر آمده و لایه خامه (cream line) را تشکیل می‌دهد. این خصوصیت در جداسازی تجارتی خامه از شیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اندازه گویچه‌های چربی در شیر از یک میلی‌متر) تا متغیر است. هدف هموژنیزاسیون یکنواخت کردن توزیع این چربی در شیر است به طوری‌که از آن جدا نشود. این عمل به وسیله عبور از یک دریچه تنگ و تحت فشار زیاد صورت می‌گیرد. این کار باعث شکسته شدن گویچه چربی و کاهش اندازه آن‌ها به حدود یک می‌شود. این گویچه‌های کوچک چربی به‌طور طبیعی از طریق جذب میسل‌های کازئین به سطح گلبول‌های چربی تئبیت می‌شوند و به شکل سوسپانسیون در شیر باقی می‌مانند.هموژنیزه از نظر مصرف بسیار پرطرفدار است زیرا چربی شیر به صورت هموژن و یکنواخت در شیر پخش می‌شود. همچنین انجام فرآیند هموژنیزاسیون در شیرهای با عمر ماندگاری طولانی کاملاً ضروری است (مثل شیرهای UHT/ استریلیزه) زیرا جدا شدن چربی در شیشه و یا پاکت در این نوع محصولات، موجب عدم رضایت مصرف‌کننده می‌گردد.
جدا شدن چربی یا جدا شدن خامه در شیر طبیعی موجب حفظ و به دام افتادن هر گونه پیکره سلولی مثل یاخته‌های پیکری یا ذرات ریز رسوبی در لایه خامه می‌شود و از رسوب و سدیمانتاسیون آن‌ها جلوگیری می‌کند.
عمل پاکسازی شیر یعنی جداسازی یاخته‌های پیکری از آن معمولاً قبل از عملیات هموژنیزاسیون و با استفاده از روش سانتریفوژ صورت می‌گیرد. زیرا در صورت عدم انجام فرایند پاکسازی در صورت عدم شکل‌گیری لایه خامه، تمامی پیکرهای سلولی و ذرات به صورت یک ماده قهوه‌ای روشن در کف شیشه شیر هموژنیزه رسوب خواهند کرد.
در هنگام آزمایش مقدار چربی شیر هموژنیزه به روش ژربر، ضروری است که بوتیرومتر حداقل سه بار پس از گرم کردن آن تا °c65 سانتریفوژ گردد تا از جدا شدن تمام چربی اطمینان حاصل شود.
روش‌های متعددی برای اندازه‌گیری کیفی هموژنیزاسیون وجود دارد. اندازه و مقدار گویچه چربی در شیر طبیعی با روش میکروسکوپی و با استفاده از رنگ سودان سیاه "B" که برای رنگ آمیزی چربی مورد استفاده قرار می‌گیرد، قابل اندازه‌گیری است. با این حال روش‌های اسپکترو توربیدومتری جهت اندازه‌گیری گویچه‌های چربی در شیر هموژنیزه مناسب‌تر می‌باشند. آسانترین آزمایش شامل اندازه‌گیری شاخص هموژنیزاسیون می‌باشد. شیر هموژنیزه به مدت 48 ساعت در درجه حرارت °c5 و داخل سیلندر اندازه‌گیری نگهداری می‌شود و پس از این مدت مقدار چربی 10% از سطح بالایی نمونه با چربی قسمت پایین‌تر مقایسه می‌گردد.
اگر مقدار چربی قسمت لایه بالایی (فوقانی) 3/90 و لایه‌ی پایینی (تحتانی) 3/70 درصد باشد شاخص هموژنیزاسیون برابر است با:

شاخص مورد نظر (هدف) در این آزمایش بسیار عملی و آسان، کمتر از 10 است.

1-5- شیر ایمن (Immune Milk)

امروزه جایگاه نوین بازار مصرف شیر ایمن گسترش یافته است. شیر گاوهایی که با واکسن‌های اختصاصی (غالباً واکسن از باکتری‌های کشته شده با حرارت تهیه می‌شود) ایمن شده باشند غالباً حاوی پادتن‌های اختصاصی بر علیه باکتری‌هایی می‌باشند که معمولاً دستگاه گوارش انسان را آلوده می‌کنند و این پادتن‌ها به داخل شیر گاو نیز ترشح می‌شوند. انسان با نوشیدن این گونه شیرها، پادتن‌ها را جذب می‌کند و به این ترتیب ایمنی غیرفعال (Passive) به انسان منتقل می‌شود که مشابه آن نوع ایمنی است که از طریق شیر مادر به نوزاد منتقل می‌گردد.

2- انواع عملیات حرارتی

2-1- پاستوریزاسیون

در دهه 1860 لویی پاستور مشاهده نمود در صورت نگهداری شراب در درجه حرارت بالا و سپس سرد کردن آن، مدت زمان نگه داری و کیفیت آن بهبود می‌یابد. البته تا سال 1900 آزمایش مشابهی بر روی شیر انجام نشد. از آنجائی که انجام عملیات حرارتی بر روی شیر در حد پاستوریزاسیون و بیش از آن، تمامی اشکال رویشی و خطرناک میکروارگانیسم‌ها برای سلامت انسان را از میان می‌برد، هدف اصلی پاستوریزاسیون دستیابی به شیر سالم می‌باشد.
بر اساس تعریف فدارسیون بین‌المللی شیر [(international Dairy Federation(IDF] پاستوریزاسیون عبارت است از نوعی فرآیند حرارتی بر روی شیر با هدف به حداقل رساندن خطرات سلامتی که از طریق میکروارگانیسم‌های بیماری‌زای موجود در شیر متوجه انسان است به طوری‌که حداقل تغییرات شیمیایی، فیزیکی و ارگانولپتیکی در محصول ایجاد گردد.
بدون انجام این فرایندهای حرارتی، شیر محیطی بسیار کامل برای رشد میکروارگانیسم‌ها می‌باشد که می‌تواند منبع عفونت و آلودگی بسیار مهمی باشد و بیماری‌های عفونی مثل سل (مایکوباکتریوم توبرکلوزیس)، بروسلوز (بروسلاابورتوس)، مسمومیت‌های غذایی مثل سالمونلا و یا لیستریا را منتقل نماید. به منظور از میان بردن باکتری‌های بیماری‌زا، توأم نمودن برنامه دقیق حرارتی و زمانی امری ضروری است.
پاستوریزاسیون در ابتدا به صورت یک فرایند کند و غیرمداوم در سیستم (batch) انجام می‌گرفت که در این روش شیر در مخازن بزرگ به مدت 30 دقیقه در درجه حرارت °c63/5 حرارت داده می‌شد. در بسیاری از کشورها سیستم بسته با روش دیگری بنام "HTST" (حرارت بالا، زمان کوتاه) جایگزین شد که در این سیستم شیر به‌طور مداوم توسط پمپ به قسمت تبادل حرارتی دستگاه منتقل شده و تا درجه حرارت °c71/7 گرم می‌شود و قبل از آنکه به سرعت خنک شود به مدت 15 ثانیه در این حرارت باقی می‌ماند.
بالاترین حد درجه حرارت در سیستم بسته °65/6 و در سیستم (c (HTST°80 می‌باشد تا صدمات شیمیایی، فیزیکی و ارگانولپتیکی که ممکن است بر شیر وارد شود را به حداقل برساند. از آنجائی‌که آنزیم فسفاتاز طبیعی شیر در درجه حرارت °c71/7 به مدت 15 ثانیه غیرفعال می‌شود لذا شیر پاستوریزه باید فسفاتاز منفی باشد و پراکسیداز مثبت، زیرا آنزیم پراکسیداز طبیعی شیر در درجه حرارت °c80 به مدت 15 ثانیه غیرفعال نمی‌شود.
پاستوریزاسیون علاوه بر از بین بردن میکرب‌های بیماری‌زا، بسیاری از میکروارگانیسم‌های عامل فساد را نیز از بین می‌برد. این میکروارگانیسم‌ها طعم شیر را تحت تأثیر قرار داده و عمر ماندگاری آن را کاهش می‌دهند. با این حال باکتری‌های سرما دوست یا مقاوم به حرارت در پاستوریزاسیون به روش HTST از بین نمی‌روند زیرا قادرند این درجه حرارت را تحمل نمایند. اما در درجه حرارت‌های بالاتر مثل استریلیزاسیون از بین می‌روند.
در جهت بهبود و آزمایش مدت نگهداری شیر پاستوریزه می‌توان با روش میکروفیلتراسیون باکتری‌های مقاوم به حرارت را از شیر خارج نمود. شیر پاستوریزه را می‌توان به مدت 6-8 روز در حرارت °c8 نگهداری کرده درحالی‌که در صورت انجام میکروفیلتراسیون قابلیت نگهداری شیر پاستوریزه به 16-21 روز افزایش می‌یابد.

2-2- استریلیزاسیون

استفاده از روش‌های حرارتی شدیدتر بر روی شیر به منظور افزایش مدت زمان نگهداری آن، تاریخچه‌ای طولانی دارد. استریلیزاسیون شیر در دهه 1880 حتی خیلی قبل‌تر از اختراع دستگاه هموژنیزه کننده در سال 1904 در عمل به کار گرفته شده است. در استریلیزاسیون، شیر در معرض حرارت و زمان بالا قرار می‌گیرد به طوری‌که تمام میکروارگانیسم‌های شیر از بین می‌روند. به همین دلیل شیر استریلیزه قابلیت نگهداری بسیار بالایی دارد (مدت 6 ماه در درجه حرارت محیط). این مسئله یک مزیت اختصاصی شیر استریلیزه به خصوص در آب و هوای گرم به شمار می‌رود زیرا می‌توان به مدت طولانی آن را در درجه حرارت محیط نگه‌داری نمود. با اینکه از از نقطه نظر نگهداری و مصرف شیر استریلیزه مزایای فراوانی دارد اما تنها عیب این محصول به وجود آمدن طعم کارامل و پختگی است که به دلیل ایجاد واکنش میلارد (Mailard Reaction) و تغییر رنگ قهوه‌ای در این فرآورده به وجود می‌آید.
روش متعارف استریلیزاسیون یک روش بسته است که در آن شیر ابتدا بعد از عبور از صافی و جدا شدن یاخته‌های پیکری و ذرات خارجی از آن هموژنیزه شده و سپس در شیشه‌های تمیز و حرارت داده شده پر می‌شود. این بطری‌ها کاملاً دربندی شده و در اتاق بخار قرار داده می‌شوند. (دیگ بخار Steam chamber) هموژنیزاسیون جهت جلوگیری از تشکیل خط خامه در بطری کاملاً ضروری است. سپس بطری‌های کاملاً در بسته را به مدت 40-15 دقیقه در دمای °c115-120 حرارت می‌دهند درصورتی‌که استریلیزاسیون به این روش صورت گیرد، نیازی به سترون بودن مراحل و مسیر انتقال محصول نیست چون شیر در بطری در بسته منتقل می‌شود. اما استفاده از این روش معایبی هم دارد از جمله اینکه دمای بالا و زمان طولانی بر طعم، رنگ و محتوای ویتامین شیر اثر نامطلوبی دارد.
زمانی‌که شیر به مدت طولانی در درجه حرارت بالا نگهداری شود، واکنش‌های شیمیایی مختلفی در آن صورت گرفته و منجر به ایجاد رنگ قهوه‌ای شبیه طعم کارامل می‌شود. واکنش میلارد به دلیل ترکیب شیمیایی لاکتوز و پروتئین‌های شیر در اثر حرارت به وجود می‌آید. اندازه‌گیری آزمایشگاهی چنین ترکیبات شیمیایی روش تفریقی شیر استریلیزه از شیر UHT می‌باشد.

2-3- روش (Ultra High Temperature) UHT

تغییر ماهیت (دناتوراسیون) پروتئین‌ها و تغییرات شیمیایی که به دلیل نوع فرآیند در شیر استریلیزه اتفاق می‌افتد، به مقدار زیادی در روش UHT کاهش می‌باید در روش UHT (روش حرارتی با دمای °c135-150) شیر به مدت 1-4 ثانیه در دمای بسیار بالا حرارت داده می‌شود.
برتری روش UHT بر شیر استریلیزه در اینجاست که شیر مدت بسیار کوتاهی در معرض حرارت بالا قرار می‌گیرد و به همین دلیل دناتوراسیون حرارتی آن به حداقل می‌رسد. علاوه بر آن شیر UHT را می‌توان به مدت طولانی خارج از یخچال و در دمای محیط نیز نگهداری کرد. بنابراین نیازی به یخچال نبوده و از طرفی به دلیل آنکه زمان حرارت دادن شیر در این روش بسیار کوتاه است، واکنش‌های شیمیایی در این نوع فرایند به حداقل رسیده و طعم و رنگ آن به شیر پاستوریزه نزدیک‌تر می‌باشد. در کارخانه‌های و واحدهای پیشرفته فراوری به روش UHT، شیر در یک سیستم کاملاً بسته پمپاژ می‌شود به طوری‌که پس از سپری کردن مراحل حرارت اولیه، استریلیزاسیون، هموژنیزاسیون، سرد شدن به صورت کاملاً بهداشتی و سترون در ظروف و بسته‌بندی‌های استریل پر می‌شود.
بر خلاف شیر استریلیزه، شیر UHT در محفظه استریل نمی‌شود بلکه در یک جریان مداوم (و نه در یک سیستم بسته) سترون می‌گردد. بنابراین در عملیات UHT نیاز به سیستم بسته‌بندی آستپیک وجود دارد تا مدت زمان نگهداری فراورده افزایش یابد.
با این وجود در شیر UHT نیز درجاتی از تغییر ماهیت حرارتی (دناتوراسیون) دیده می‌شود. میزان این تغییر به مدت زمان نگهداری شیر در درجه حرارت بالا و زمانی‌که به طول می‌انجامد تا دمای شیر به °c135 برسد و اینکه چه مدت طول می‌کشد تا شیر با این درجه حرارت سرد شود بستگی دارد. در واقع هدف اصلی در این روش به حداقل رساندن صدمات حاصل از حرارت در طول بالا رفتن و پایین آمدن درجه حرارت شیر و از سوی دیگر اعمال درجه و زمان لازم جهت کشتن باکتری‌ها می‌باشد. در واقع میزان حرارت به کار رفته موجب درجات متفاوتی از تغییرات مختلف در شیر می‌شود که این تغییرات شیمیایی نظیر به وجود آمدن ترکیباتی مثل لاکتوز (Lactulose) می‌تواند به منظور تشخیص نوع فرایند حرارتی به کار برده می‌شود.

2-4- عوامل مؤثر بر زمان ماندگاری شیرهای حرارت دیده

کیفیت شیر حرارت دیده به کیفیت شیر خام اولیه بستگی دارد. همچنین نحوه‌ی فرایند حرارتی، مقدار آلودگی ایجاد شده در مرحله پرکردن محصولات حرارت دیده و همچنین حرارت و شرایط زنجیره توزیع تا مصرف می‌تواند کیفیت شیر حرارت دیده را تحت تأثیر قرار دهند.
کیفیت باکتریایی شیر خام می‌تواند بر کیفیت محصول نهایی مؤثر باشد به طوری‌که اگر تعداد باکتری‌های سرما دوست در شیر به ml/ 106-107 برسد، در اثر تولید آنزیم‌های لیپاز و پروتئاز مقاوم به حرارت توسط آن‌ها بر کیفیت شیر خام اولیه اثر سوء ایجاد می‌کند.
شیر خام می‌تواند حاوی طیف گسترده‌ای از بیماری‌زاها باشد. به عنوان مثال در گزارشی در بیش از 3 نمونه از 1000 نمونه‌ی آزمایش شده میکرب سالمونلا جدا شده است. لیستریا در 15 نمونه از 100 نمونه مورد آزمایش جدا شده که 5 نمونه آن‌ها لیستریا مونوسیتوژنز بوده است.
پاستوریزاسیون سلول‌های رویشی بیماری‌زاها را از بین می‌برد لذا حفظ شرایط مناسب جهت پاستوریزاسیون و همچنین جلوگیری از ایجاد آلودگی پس از پاستوریزاسیون جهت سلامت محصول، امری الزامی است. به همین دلیل اپیدمی‌های مسمومیت غذایی ناشی از مصرف شیر حرارت دیده نسبتاً نادر می‌باشند. اما در هر حال بیماری‌زاهایی مثل لیستریا می‌توانند در مراحل بین پاستوریزاسیون و بسته‌بندی محصول به درون شیر راه یابند که اصطلاحاً تحت عنوان آلودگی‌های پس از پاستوریزاسیون شناخته می‌شوند. در بعضی کارخانه‌های صنایع شیر بر روی شیر پاستوریزه آزمایش‌های میکربی صورت می‌گیرد اما متأسفانه نتایج این آزمایش‌ها زمانی مشخص می‌شود که دیگر شیر بدست مصرف‌کننده رسیده و شاید هم مصرف شده باشد. به همین دلیل در بسیاری از صنایع شیر اجرای سیستم‌های نظارتی مثل سیستم HACCP (1) و GMP (2) جهت اطمینان از عاری بودن شیر از بیماری‌زاها اجرا می‌شود.
نقطه کنترل اصلی در زنجیره پاستوریزاسیون شیر، همان مرحله پاستوریزاسیون است که توسط ترموگراف‌های دقیق کنترل می‌شود به طوری‌که این دستگاه‌ها شرایط حرارت و زمان اعمال حرارتی کارخانه را دقیقاً ثبت می‌کند. در اینجا از دریچه‌های خاصی در مسیر جریان شیر استفاده می‌شود، به طوری‌که اگر شیر در معرض حرارت ناکافی قرار گرفته شده باشد این دریچه‌ها شیر را در جهت عکس مسیر مجدداً به دستگاه پاستوریزاتور برمی‌گرداند و آزمایش‌های محصول نهایی را نیز مجدداً انجام می‌دهند.
آزمایش فسفاتاز جهت ارزیابی صحت فرایند حرارتی به کار می‌رود. معمولاً تست فسفاتاز همراه با آزمایش‌های جستجوی ارگانیسم‌های خاص بر روی شیر پاستوریزه انجام می‌شود که در واقع وجود و جداسازی ارگانیسم‌های گرم منفی در محصولات نهایی پاستوریزاسیون نشان دهنده آلودگی پس از پاستوریزاسیون می‌باشد.

3- کنترل کیفی شیرهای حرارت دیده

3-1- شیر پاستوریزه

از آنجائی‌که زمان ماندگاری شیر پاستوریزه نسبتاً کوتاه می‌باشد، لذا ضرورت دارد که کنترل کیفی کارخانه به صورت مستمر انجام گیرد. ترموگراف‌هایی که درجه حرارت / زمان فرایند پاستوریزاسیون را ثبت می‌کنند باید به طور مداوم کنترل شده و هر 6 ماه یک بار باید بازرسی شوند. هر 0/5 ساعت یک بار از خط شیر پاستوریزه باید نمونه‌برداری صورت گرفته و مقدار چربی و آب خارجی شیر تعیین شود و با انجام آزمایش فسفاتاز مشخص شود که عملیات پاستوریزاسیون به خوبی انجام شده است.
درجه حرارت نگهداری شیر در انبار سرد قبل از توزیع نیز باید کنترل شود. این مسئله به خصوص در مورد شیری که در بطری‌های شیشه‌ای بسته‌بندی شده اهمیت می‌یابد. زیرا ممکن است درجه حرارت خود شیشه‌ها به علت شستشو با آب گرم، بالا باشد. کیفیت شیر پاستوریزه در اثر آلودگی پس از فرایند کاهش می‌یابد. بنابراین باید وجود ارگانیسم‌های گرم منفی در شیر پس از پاستوریزاسیون و قبل از بسته‌بندی آزمایش شود زیرا مقادیر بسیار جزیی آلودگی حتی در حد یک ارگانیسم در لیتر می‌تواند در نهایت منجر به افزایش تعداد باکتری‌ها در محصول شود. به خصوص اگر کنترل حرارتی مناسبی بر روی شیر در موقع نگهداری صورت نگیرد.
از آنجائی‌که اندازه‌گیری و سنجش مقادیر پایین آلودگی بسیار مشکل می‌باشد لذا نمونه‌ها را ابتدا گرمخانه‌گذاری می‌کنند تا مقدار میکرب احتمالی در آن رشد کرده و به حداقل شمارش برسد و سپس توسط یکی از روش‌های سریع شمارش (DEFT و ATP و یا امپدانس) آزمایش می‌شود. می‌توان قبل از گرمخانه‌گذاری نمونه‌ها با افزودن عوامل انتخابی ممانعت کننده از رشد باکتری‌های گرم مثبت (مقاوم به حرارت ) شرایط را برای رشد ارگانیسم‌های گرم منفی حساس به حرارت مناسب‌تر نمود.
روش‌های فوق علاوه بر اینکه اطلاعاتی از آلودگی پس از پاستوریزاسیون را فراهم می‌سازد، زمان ماندگاری محصول را نیز تعیین خواهد کرد. و نتایج این آزمایش‌ها طی 24-48 ساعت پس از پاستوریزاسیون مشخص می‌شود. باید توجه داشت حتی در روش پیشنهاد شده در قوانین اتحادیه اروپا برای شمارش باکتری‌ها باید نمونه‌ها به مدت 5 روز در °c6/5 گرمخانه‌گذاری شوند.
غالباً عدم جداسازی کلی فرم‌ها به عنوان شاخص آلودگی نشان دهنده عدم آلودگی پس از پاستوریزاسیون می‌باشد. با این که عدم جداسازی کلی فرم‌ها راهنمای مناسبی است اما قادر نیست مانند آزمایش‌های میکربی نمونه‌هایی که پیش‌تر در گرمخانه قرار گرفته‌اند طیف وسیعی از میکرب‌ها را شناسایی کند.
درصورتی‌که شیر به‌طور صحیح پاستوریزه شود و قبل از بسته‌بندی دچار آلودگی نگردد و در یخچال نگهداری شود می‌توان گفت که عاری از عوامل بیماری‌زاست. با این حال تعداد و نوع میکروارگانیسم‌هایی که می‌توانند در مرحله پس از حرارت دادن وارد شیر شوند بسیار متغیر می‌باشد. می‌توان در این میان به ارگانیسم‌های عامل فساد شیر اشاره کرد و همچنین گروهی از باکتری‌های بیماری‌زا نیز می‌توانند به درون شیر راه یابند که البته بیشتر به نوع میکروارگانیسم‌های موجود در محیط و فضای کارخانه و سالن تولید بستگی دارد. لیستر یا مونوسیتوژنز یک باکتری بیماری‌زا بوده و در محیط به مقدار زیادی یافت می‌شود، لذا این باکتری می‌تواند یکی از مهم‌ترین عوامل آلوده‌کننده شیر پس از پاستوریزاسیون باشد.
بنابراین گاهی اوقات بهتر است شیر از نظر وجود بیماری‌زاها بررسی شود. در این میان لیستریامونوسیتوژنر بیشتر مورد توجه است زیرا بر خلاف سایر بیماری‌زاها، این باکتری می‌تواند با آرامی در درجه حرارت‌های پایین و به خصوص در غیاب میکروارگانیسم‌های رقیب بهتر رشد کند زیرا رشد سایر باکتری‌ها در درجه حرارت‌های پایین متوقف می‌گردد.
با این حال حتی در صورت عاری بودن شیر از آلودگی پس از پاستوریزاسیون، درصورتی‌که شرایط نگهداری شیر در یخچال نامناسب باشد باز هم عمر ماندگاری محصول به تعداد ارگانیسم‌های (مقاوم به حرارت) موجود در شیر خام محدود می‌شود. این میکرب‌ها در درجه حرارت پایین نمی‌توانند به خوبی رشد کنند بنابر این کاهش آن‌ها در شیر خام و خنک کردن و نگهداری شیر پاستورریزه در حرارت مناسب می‌تواند زمان ماندگاری محصول را افزایش دهد.

3-1-1- تعیین کفایت عملیات حرارتی

شیر یک مایع بیولوژیک است و حاوی طیف وسیعی از آنزیم‌ها می‌باشد. آنزیم‌ها پروتئین‌هایی هستند که به عنوان کاتالیزورهای اختصاصی عمل می‌کنند. در واقع هر آنزیم جایگاه عمل مخصوص به خود را دارد که به‌طور اختصاصی بر روی یک سوبسترای خاصی عمل می‌کند. به عنوان مثال لاکتاز یک آنزیم است که توسط باکتری‌ها برای بازکردن مولکول لاکتوز به کار می‌رود و مولکول‌های کوچکتر گلوکز و گالاگتوز را تولید می‌کند که سریع‌تر و راحت‌تر هضم می‌شوند.

3-1-2- آزمایش فسفاتاز جهت کنترل پاستوریزاسیون

در دهه 1930 مشخص شد که در خون انسان آنزیم فسفاتاز قلیایی (ALP) وجود دارد و مقدار آن در انسان با بیماری‌های استخوان و کبد در ارتباط است. در آن زمان که هنوز اشعه X و سایر روش‌های پیچیده تشخیص توسعه نیافته بود، این مسئله منجر شد تا به اندازه‌گیری این آنزیم توجه بیشتری معطوف گردد.
همچنین مشخص شد که فسفاتاز قلیایی آنزیمی است که به‌طور طبیعی در شیر خام موجود است دیگر اینکه این آنزیم در اثر حرارت غیرفعال می‌شود. درجه حرارت لازم برای غیرفعال شدن آن از درجه حرارت لازم برای از بین بردن عامل بیماری سل (Mycobacterium tuberculosis) کمب بالاتر می‌باشد. درجه حرارت و زمان لازم برای فعال کردن این آنزیم °c63/5 به مدت 30 دقیقه بود که امروزه در پاستوریزاسیون به روش HTST شیر در معرض درجه حرارت °c71/7 به مدت 15 ثانیه قرار می‌گیرد که در این شرایط کلیه بیماری‌زاها و آنزیم فسفاتاز قلیایی از بین می‌روند.
بدین ترتیب می‌توان فسفاتاز را پس از پاستوریزاسیون به عنوان یک روش کنترلی اندازه‌گیری نمود و وجود آنزیم پس از پاستوریزاسیون نشان می‌دهد که درجه حرارت و زمان لازم رعایت نشده و یا اینکه شیر پاستوریزه با شیر خام مخلوط گردیده است. بنابراین آزمایش فسفاتاز به عنوان روش مناسبی برای کنترل پاستوریزاسیون در شیر معرفی شده است. البته گاهی اوقات مقادیر بسیار کمی شیر خام با شیر پاستوریزه مخلوط می‌شود که ممکن است تأثیری در نتایج آزمایش فسفاتاز نداشته باشد. بنابراین به دلیل امکان ورود بیماری‌زاها به داخل شیر پاستوریزه به دنبال مخلوط شدن آن با شیر خام، انجام آزمایش‌ها به منظور اطمینان از عدم آلودگی شیر بعد از پاستوریزاسیون به‌طور منظم ضروری می‌باشد.
اساس واکنش اندازه‌گیری فسفاتاز باقیمانده در شیر، آزاد شدن رادیکال یا بنیان فسفات (H2PO4) از استرفسفات R(H2PO4) می‌باشد، که این فرایند توسط آنزیم فسفاتاز انجام می‌گیرد. (شکل 1) مقدار فسفاتاز در شیر گونه‌های مختلف حیوانات متفاوت است. بنابراین هنگام انجام آزمایش باید به این نکته توجه شود.

شکل 1: اصول واکنش آزمایش فسفاتاز قلیایی

این آزمایش برای اولین بار در اوایل دهه‌ی 1930 مطرح گردید و تا کنون تغییرات و اصلاحات زیادی برای بالا بردن سرعت و حساسیت آن و تغییر در سوبسترا و معرفا واکنش صورت گرفته است. ابتدا از فنیل فسفات در این آزمایش استفاده می‌شد که از ترکیب فنل آزاد شده با معرف رنگی مورد استفاده در آزمایش اندوفنل تشکیل می‌گردید. در این آزمایش جهت اندازه‌گیری مقدار آنزیم به‌طور کمّی، 24 ساعت گرمخانه‌گذاری لازم است. در اینجا باید منابع خارجی فنل آزاد مثل درپوش‌های لاستیکی و یا سایر منابع، حذف شوند.
بعدها P- نیتروفنل فسفات (P-Nittophenol phosphate) به عنوان سوبسترا در این آزمایش به کار گرفته شد (شکل 2) زیرا آزاد شدن P- نیتروفنل رنگ زرد مشخصی ایجاد می‌کند که در محلول قلیایی، در طول موج 405 نانومتر قابل اندازه‌گیری است.
بعد از آن فنل فتالئین فسفات به عنوان سوبسترا مطرح گردید که در حضور آنزیم فسفاتاز سبب آزاد شدن فنل فتالئین می‌شود و در محلول قلیایی تغییر رنگ ایجاد می‌کند و مقدار جذب آن را می‌توان با اسپکتروفتومتر در طول موج 540 نانومتر محاسبه کرد. اما این روش به صورت تجارتی چندان مورد توجه قرار نگرفت.
این روش‌ها به منظور کنترل وضعیت پاستوریزاسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند اما نسبتاً روش‌های کندی بوده و کمی وقت‌گیر می‌باشند. همچنین حساسیت آن‌ها چندان زیاد نیست و تنها قادرند وجود 0/1% شیر خام را در شیر پاستوریزه ردیابی نمایند و از طرفی در محصولات و فرآورده‌های شیر که رنگی باشند قابل استفاده نیستند. برخی از استانداردهای مربوط به این آزمایش‌ها توسط AOAC ’ISO و IDF منتشر شده است.

شکل 2: آزمایش فسفاتاز بر اساس آزاد سازی P- نیتروفنل

اخیراً روش جدیدی توسط مرکز ابزار و دستگاه‌های پیشرفته در امریکا (Rocco) مطرح شده که در آن از سوبستراهایی مثل مونواسترفسفات (شکل 3) استفاده می‌شود. این سوبسترای اختصاصی به تنهایی خاصیت فلورسانس ندارد اما مشتقات فنل آزاد شده که غلظت آن‌ها به‌طور مستقیم به مقدار آنزیم فسفاتاز موجود در شیر بستگی دارد، به شدت فلورسانت بوده و مقادیر کم آن‌ها نیز قابل محاسبه می‌باشد.
این روش جدید یا فلوروفس (Fluorophos) مزایایی نسبت به روش‌های قدیمی دارد ازجمله حدود 20 بار حساس‌تر از آن‌هاست، نیاز زیادی به کاردستی آزمایشگر ندارد و سریع‌تر انجام می‌شود (3 دقیقه) و در آن به جای روش رنگ سنجی از روش فلورومتری استفاده می‌شود. همچنین برای محصولات رنگی شیر مثل شیرهای طعم‌دار، محصولات حاوی زرده تخم‌مرغ، پنیر و سایر فراورده‌ها قابل استفاده می‌باشد.

شکل 3: اصول آزمایش فلوروفس ALP

3-1-2-1- تفسیر آزمایش

سه روش برای اندازه‌گیری باقیمانده فسفاتاز وجود دارد که در هر یک از این روش‌ها سوبسترای خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد:
الف) روش آشافن برگ و مولن (1949) :(Aschaffenburg and Mullen)
در این روش P- نیتروفنل آزاد شده و با روش رنگ سنجی اندازه‌گیری می‌شود. (استاندارد A82 IDF1987 برای شیر و شیر خشک، دوغ کره و پودر دوغ کره، آب پنیر و پودر آب پنیر). این روش مرجع بر اساس آزاد شدن و اندازه‌گیری P- نیتروفنل است.
ب ) روش شارر (1938): (Scharer)
در این روش فنل آزاد شده و با روش رنگ سنجی اندازه‌گیری می‌شود. (استاندارد 63 IDF 1971 برای شیر، پودر شیر، دوغ کره و پودر دوغ کره، آب پنیر و پودر آب پنیر - تعیین فعالیت فسفاتاز روش مرجع).
ج) روش فلوروفس
در این روش سوبسترای فلورومتریک آزاد می‌شود (استاندارد ISO/DLS شماره‌ی 1816 سال 1995- شیر و نوشیدنی‌های با پایه شیر - تعیین فعالیت فسفاتاز قلیایی (روش فلوریمتریک) که روش رنگ سنجی است.)
نظر به اینکه در این روش محصول نهایی که باید اندازه‌گیری شود متفاوت می‌باشد لذا سبب مشکلاتی در همخوانی متقاطع آن‌ها می‌گردد. حداکثر مقدار فعالیت مجاز فسفاتاز در شیر کاملاً پاستوریزه شده به روش P- نیترفنل و برای روش فنل یک است.
مقدار معادل این مقادیر در روش فلوروفس 500 میلی واحد در لیتر است (mu/litre). در مقادیر حداکثر فوق‌الذکر آزمایش‌های مذکور تنها قادرند حدود 0/2-0/1% شیر خام را در شیر کاملاً پاستوریزه شده اندازه‌گیری کنند. از نظر تاریخی این مقادیر از دهه 1940-1930 به عنوان مقادیر حداکثر در نظر گرفته شده زیرا در واقع این کمترین حد قابل اندازه‌گیری با روش‌های مذکور بوده است.
روش‌های جدید فلورومتریک قادرند مقادیر حدود 15-30 MU/Litre را اندازه‌گیری نمایند که معادل 0/003%-0/006 شیر خام در شیر پاستوریزه می‌باشد. بر اساس هم اکنون می‌توان مقادیر مجاز شیر خام در شیر پاستوریزه را پایین‌تر آورد و به این ترتیب خطر نفوذ بیماری‌زاهای قابل انتقال از شیر خام به درون محصول پاستوریزه را کاهش داد. روش فلوروفس یک روش فلورومتریک است و برخلاف روش رنگ سنجی می‌تواند برای تعیین مستقیم آنزیم فسفاتاز قلیایی محصولات رنگی مثل شیرهای طعم‌دار نیز به کار رود.
بنابراین در حال حاضر این روش‌ها ابزار بسیار مهم و دقیقی در کنترل کیفیت و بازرسی واحدهای پاستوریزاسیون در صنایع شیر به شمار می‌رود.
با اندازه‌گیری فسفاتاز باقیمانده بین حداقل میزان اندازه‌گیری (حدود 30 mu/litre) و حداکثر مجاز 500، می‌توان تصویر مستمری از وضعیت صفحات پاستوریزاتور بدست آورد. هرگونه نشت بین صفحات پاستوریزاتور می‌تواند مقدار فسفاتاز را افزایش دهد زیرا مقدار شیر خام حتی بدون رسیدن به حداکثر مجاز، افزایش یافته است.
تفسیر نتایج آزمایش متفاوت می‌باشد زیرا مقدار طبیعی و اولیه فسفاتاز در شیر گاو بسیار متفاوت است. به‌طور متوسط مقدار طبیعی آنزیم در شیر گاو حدود 3500 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر می‌باشد ( درحالی‌که حداکثر مقدار مجاز یک میکروگرم فنل برابر با 0/3% شیر خام است) مقدار فنل طبیعی در شیر گاو طیف وسیعی دارد و بین 1870-4740 میکروگرم گزارش شده است.
به همین دلیل پیشنهاد می‌شود که اگر ml0/1 از شیر خام تازه به ml100 شیری که در آزمایشگاه به مدت 1 دقیقه c°95 حرارت دیده باشد، اضافه گردد کنترل مثبتی از وجود 0/1% شیر خام بدست می‌آید که می‌توان شیر پاستوریزه تجارتی را با آن مقایسه کرد. تفسیر نتایج برای شیر گاو و بز نیز متفاوت خواهد بود زیرا مقدار آنزیم طبیعی اولیه با شیر گاو اختلافات شدیدی دارد. شیر گوسفند به‌طور طبیعی حاوی مقادیر بالاتری فسفاتاز قلیایی نسبت به شیر گاو می‌باشد. (در شیرگوسفند 8300-163 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر و در شیر گاو 1870-4700 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر است.) در شیر بز این مقدار بسیار پایین می‌باشد. (117-1292 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر). بنابراین در صورت انجام آزمایش برای شیر گوسفند و بز نیز بهتر است نمونه‌ای از شیر خام قبل از پاستوریزاسیون گرفته شود و نمونه کنترل و شاهد برای مقایسه محصولات تجارتی پاستوریزه تهیه گردد.
درصورتی‌که میانگین آنزیم در شیر بز 700میکروگرم فنل در میلی‌لیتر باشد، روش‌های رنگ سنجی قادر خواهند بود حدود 0/15%-0/2 شیر خام را در شیر پاستوریزه اندازه‌گیری نمایند.
در مقادیر پایین‌تر در حدود 117 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر، روش‌های رنگ سنجی تنها حدود 0/9 درصد شیر خام را اندازه می‌گیرند. بنابراین این روش‌ها به اندازه کافی حساس نبوده و روش فلوروفس روش حساس‌تری خواهد بود. مقدار حد مجاز برای شیر بز که به خوبی پاستوریزه شده باشد حدود 0/67 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر است.
شمارش باکتریایی در شیربز به خصوص در مواردی که شیردوشی با دست انجام می‌گیرد، بالاتر از شیر گاو خواهد بود و بنابراین امکان وجود فسفاتاز میکربی مقاوم به حرارت در چنین شیری بیشتر است.
در مواردی‌که شیر تحت یک حرارت اولیه قرار گرفته باشد، باید در تفسیر آزمایش دقت بیشتری شود به عنوان مثال در مواردی که شیر بدون چربی با شیر خام کامل مخلوط می‌شود تا شیر کم چربی تولید شود، مقدار فسفاتاز در مخلوط کاهش یافته و حساسیت آزمایش کمتر خواهد بود.

3-1-2-2- اندازه‌گیری فسفاتاز قلیایی

گاهی اوقات لازم است تا از نوع شیر به کار رفته در تولید پنیر اطمینان حاصل شود و مشخص شود که پنیر از شیر خام یا پاستوریزه تهیه شده است. در بعضی کشورها متمایز نمودن مصرف شیر 2 پاستوریزه از نوع خام لازم است زیرا پنیر تولید شده از شیر خام ارزش بیشتری دارد. از طرف دیگر پنیرهای تولید شده از شیر خام خطر بیشتری برای سلامتی دارند زیرا بیماری‌زاها را از شیر خام به پنیر منتقل می‌کنند.
بنابر این اندازه‌گیری آنزیم فسفاتاز قلیایی باقیمانده در این محصولات روشی برای تعیین نوع پنیر است. روش فلوروفوفس به این منظور به کار می‌رود. عواملی مثل اختلاف در مقادیر فسفاتاز طبیعی اولیه، اختلاف در ماده خشک انواع پنیر و تفکیک ALP، اختلاف در مقدار فسفاتاز میکربی و فعال شدن فسفاتاز تماماً تعیین حداکثر مقدار مجاز و بین‌المللی ALP باقیمانده در پنیر را دشوار می‌سازد.
تحقیقات انجام شده در آلمان و هلند مشخص ساخته که روش فلوروفس می‌تواند به‌طور مؤثری در مورد پنیر به کار گرفته شود.

3-1-2-3- پدیده تفکیک ALP

به سهولت فسفاتاز در گویچه‌های چربی جذب می‌شود بنابراین خامه و محصولات با چربی بالا نسبت به شیر بدون چربی و محصولات کم چرب، فسفاتاز بیشتری دارند. به عنوان مثال مقدار ALP طبیعی حدود 3500 میکروگرم فنل در میلی‌لیتر می‌باشد و برای شیر بدون چربی حدود نصف آن و در خامه پرچرب حدود چهار برابر مقدار آن در شیر کامل است.

3-1-2-4- فعال شدن مجدد فسفاتاز

وجود فسفاتاز و مثبت بودن نتیجه آزمایش به عنوان شاخص پاستوریزاسیون نامناسب یا آلودگی مجدد با شیر غیرپاستوریزه می‌باشد. اما در مواردی امکان وجود نتیجه مثبت کاذب نیز وجود دارد. تحت بعضی شرایط فسفاتاز در اثر پاستوریزاسیون غیرفعال می‌شود اما ممکن است دوباره پدیدار شود. این پدیده در محصولات پرچرب مثل خامه نگهداری شده در درجه حرارت بیش از °c20 یا بیشتر دیده می‌شود. برای متمایز ساختن فسفاتاز فعال شده از فسفاتاز باقیمانده از روش گرمخانه‌گذاری نمونه در حضور یون‌های منیزیوم استفاده می‌شود.

3-1-2-5- فسفاتاز میکروبی مقاوم به حرارت

بعضی باکتری‌ها فسفاتاز میکربی مقاوم به حرارت تولید می‌کنند. اگر شیر خام قبل از پاستوریزاسیون به مدت طولانی نگهداری شود، باکتری‌های سرمادوست در آن رشد کرده و فسفاتاز مقاوم به حرارت تولید می‌کنند که می‌تواند موجب مثبت شدن آزمایش فسفاتاز گردد. بهتر است نمونه در آزمایشگاه پاستوریزه شده و آزمایش دوباره انجام شود. تا مشخص گردد که نتیجه مثبت مربوط به آنزیم حساس به حرارت باقیمانده است یا ناشی از فسفاتاز میکربی مقاوم به حرارت می‌باشد.

3-1-2-6- کاربرد عملی آزمایش

آزمایش فسفاتاز برای ارزیابی پاستوریزاسیون تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است. روش جدید و حساس فلوروفس، روش پیشرفته آزمایش فسفاتاز می‌باشد که امروزه برای کنترل تأسیسات پاستوریزاسیون به کار می‌رود. با شرایط حداقل زمان / حرارت (ثانیه 15/°c71/7) برای پاستوریزاسیون سطح ALP باید به‌طور مرتب اندازه‌گیری شود. اگر مقدار این آنزیم به‌طور مشخصی افزایش یابد، حتی اگر به مقدار حداکثر مجاز در این آزمایش هم نرسد، نمایانگر یکی از موارد زیر است:
الف) کاهش حرارت پاستوریزاسیون
ب) نشت شیر خام احتمالاً در اثر عبور شیر خام از منافذ و سوراخ‌های ریز صفحات تبادل حرارتی
ج) افزایش مقدار فسفاتاز میکربی مقاوم به حرارت در شیر
مقادیر آنزیم فسفاتاز قلیایی بر حسب مقدار طبیعی قابل قبول این آنزیم محاسبه می‌گردد و بنابر این فعالیت کارخانه نیز براین اساس کنترل می‌شود.آنزیم طبیعی پراکسید از شیر در حرارت °c80 غیرفعال می‌شود لذا می‌توان از این آنزیم برای ارزیابی شیر پاستوریزه استفاده نمود تا مشخص شود که شیر بیش از درجه حرارت لازم برای پاستوریزاسیون حرارت ندیده است.

3-1-3- آزمایش‌های کنترل آلودگی پس از پاستوریزاسیون

آزمایش فسفاتاز جهت کنترل پاستوریزاسیون شیر به کار می‌رود و مشخص می‌کند که شیر در شرایط مناسب زمان و حرارت (S15/°c72) قرار داشته و محصول پاستوریزه با شیر خام مخلوط نشده است.
در خط فرایند تولید این نکته نیز حائز اهمیت است که شیر در هنگام پر شدن در بطری‌های شیشه‌ای و یا بسته‌های مقوایی نیز حداقل آلودگی مجدد باکتریایی را پیدا کند. این هدف با پرکردن شیر در خط سیستم بسته تأمین می‌شود. اما این سیستم گران و معمولاً برای شیرهای UHT به کار می‌رود.
مدت زمان نگهداری شیر پاستوریزه‌ای که قبل از بسته‌بندی آلوده شده باشد در صورت نگهداری در °c8 حداکثر چند روز خواهد بود، درصورتی‌که اگر شیر آلوده نشود می‌توان 21 روز آن را نگهداری نمود. حتی در صورت نگه داری در حرارت °c0-4 نشان داده شده که این زمان طولانی‌تر خواهد شد. باکتری‌های گرم منفی نظیر کلی فرم‌ها در اثر پاستوریزاسیون از بین می‌روند و بنابراین به عنوان ارگانیسم‌های شاخص در کنترل آلودگی بعد از پاستوریزاسیون به کار می‌روند.

3-1-4- شمارش کلی باکتریایی

شمارش باکتریایی شیر پاستوریزه به عنوان آزمایش کنترل کیفیت شناخته می‌شود. از آنجائی‌که پلیت‌ها به مدت 2 ساعت در c°30 گرمخانه‌گذاری می‌شوند، این روش ارگانیسم‌های مقاوم به حرارت را نیز شمارش می‌کند، درحالی‌که برای کنترل اختصاصی ارگانیسم‌های عامل آلودگی مناسب نمی‌باشد.
ارگانیسم‌های مقاوم به حرارت خطری برای کیفیت شیر پاستوریزه محسوب نمی‌شوند زیرا رشد آن‌ها در حرارت‌های پایین بسیار کمتر از سرمادوست‌ها بوده و در بعضی از گونه‌ها نیز رشد به‌طور کامل متوقف می‌شود.

3-1-5- ارگانیسم‌های گرم منفی

3-1-5-1- آزمایش کلی فرم‌ها

کلی فرم‌ها میکروارگانیسم‌های گرم منفی می‌باشند و در اثر پاستوریزاسیون از بین می‌روند. این باکتری‌ها در اثر شرایط بهداشتی نامناسب حضور می‌یابند و عامل آلودگی هستند. وجود این باکتری‌ها در شیر به عنوان شاخص آلودگی پس از پاستوریزاسیون است و با استفاده از محیط‌های اختصاصی جستجو می‌شوند رشد در محیط‌های کشت بر اساس تخمیر لاکتوز و مقاومت به املاح صفراوی است.
آزمایش کلی فرم در جایی ارزش تشخیصی دارد که وجود آلودگی کلی فرمی در محیط شایع باشد ولی در مکان‌هایی که فلور آلوده کننده گرم منفی عاری از کلی فرم‌ها باشد این آزمایش قابل اعتماد نیست.

3-1-5-2- پزودوموناس

حتی یک باکتری پزودموناس در لیتر می‌تواند به‌طور قابل ملاحظه‌ای کیفیت شیر پاستوریزه را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین نمونه‌های مورد آزمایش را پیش گرمخانه‌گذاری می‌کنند تا تعداد باکتری‌های موجود در آن افزایش یافته و به حد قابل شمارش برسد.
می‌توان نمونه مورد آزمایش را در همان بسته‌بندی تجارتی پیش گرمخانه‌گذاری کرد تا مطمئن شد که نمونه در حین نمونه‌برداری آلوده نشده است. اما عیب این روش این است که برای نگهداری و گرمخانه‌گذاری حجم زیاد نمونه نیازمند به اتاق و محل بزرگی می‌باشد.
پس از خاتمه مرحله پیش گرمخانه‌گذاری، می‌توان باکتری‌ها را با استفاده از روش‌های کشت پلیت و یا روش‌های شمارش سریع باکتریایی، شمارش کرد.
برای اطمینان از این که تمامی میکرب‌های شمارش شده ناشی از آلودگی بعد از پاستوریزاسیون هستند، از کریستال و یوله، پنی‌سیلین و نیسین به منظور ممانعت از رشد باکتری‌های مثبت مقاوم به حرارت استفاده می‌شود.

3-1-5-3- آزمایش سیتوکروم اکسیداز

باکتری‌های سرما دوست گرم منفی به‌طور طبیعی در اثر پاستوریزاسیون از بین می‌روند، بنابراین وجود آن‌ها در شیر پاستوریزه نشان دهنده آلودگی پس از پاستوریزاسیون است که در نتیجه مدت زمان نگه داری محصول را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این باکتری‌ها سیستم سیتوکروم اکسیداز دارند بنابر این اندازه‌گیری رنگ سنجی آنزیم سیتوکروم اکسیداز نیز به عنوان روشی برای پیش‌بینی مدت زمان نگهداری شیر پاستوریزه به کار می‌رود.
این روش سریع، ارزان و آسان می‌باشد و برای کنترل وضعیت بهداشتی تولید شیر پاستوریزه قابل انجام است، اما نتایج مثبت و منفی کاذبی دارد که نمی‌توان آن را به تنهایی به کار برد.

3-1-6- دورنمای آینده

به نظر می‌رسد روش اسپکتروسکوپی مادون قرمز FTLR) Fourier - Transfrom) به عنوان روش جستجوی اختصاصی باکتری‌ها در آینده مطرح باشد. طرح‌های مادون قرمز در واقع بر اساس خصوصیات جذب نوری اجزا سلولی RNA/DNA و ترکیبات دیواره سلولی است.
DNA و پراب‌های ریبوزومی جهت تشخیص اختصاصی میکروارگانیسم‌ها در نظر گرفته شده‌اند.

3-1-7- تعیین وضعیت و سابقه میکروبیولوژیکی شیر

از آنجائی‌که میکروارگانیسم‌های رویشی در اثر حرارت کشته شده و ممکن است سلول‌های آن‌ها در شیر فرایند شده از بین برود بنابراین سنجش وضعیت میکربی شیر خام با استفاده از روش‌های شمارش سلولی ممکن است مؤثر نباشد.
یکی از راه‌های بررسی سابقه‌ی بهداشتی محصول، اندازه‌گیری لیپوپلی ساکاریدهای (LPS) باکتری‌های گرم منفی در شیر فرآیند شده و محصولات شیر است.
باکتری‌هایی گرم منفی شاخص‌های وضعیت بهداشتی تولید هستند و LPS تولید می‌کنند که ترکیبی با وزن مولکولی زیاد و مقاوم به حرارت می‌باشد و از اجزاء دیواره سلولی باکتری‌های گرم منفی است. بنابر این مقدار LPS در شیر یا محصولات شیر می‌تواند نشان دهنده باکتری‌های گرم منفی موجود در شیر باشد. چون این ترکیب مقاوم به حرارت است بنابراین می‌تواند تخمینی جهت سلول‌های زنده و مرده موجود در شیر باشد.
LPS بر اساس مکانیسم انعقاد خون از نوعی خرچنگ فلوریدا (Limulus polyphemus)، اندازه‌گیری می‌شود که یک آنزیم هیدرولیز کننده (lysate) در سلول‌های آمبوسیت (amoebocyte) ژل این خرچنگ در حضور لیپوپلی ساکاریدها است.
با استفاده از نقطه پایانی تیتراسیون و بررسی عدم یا وجود ژل می‌توان به صورت کمی مقدار LPS موجود در نمونه را مشخص کرد. این روش امروزه به صورت تجارتی در بازار وجود دارد و قادر است مقادیر بسیار کمی در حد 10-15 میکروگرم LPS در هر میلی‌لیتر نمونه را اندازه‌گیری کرده و به این ترتیب وضعیت میکروبیولوژیکی شیر پاستوریزه، UHT و محصولات استریلیزه شیر را مشخص می‌نماید.

3-2- شیر UHT

وضعیت باکتریایی شیر خام می‌تواند کیفیت محصولات UHT تولید شده را نیز تحت تأثیر قرار دهد. شیر خام دارای شمارش کلی باکتریایی بالا (بیش از 106 سرما دوست در هر میلی‌لیتر) می‌تواند حاوی آنزیم‌های مقاوم به حرارتی باشد که در اثر باکتری‌هایی مثل پزودوموناس فلوروسانس تولید می‌شوند در جایی که این باکتری‌ها در اثر حرارت از بین می‌روند.
پروتئاز مقاوم به حرارت پایداری شیر را در حین فرایند UHT و نگهداری محصول تحت تأثیر قرار می‌دهد و می‌تواند در طول مدت نگهداری در حرارت محیط منجر به ایجاد طعم و مزه نامطلوب و ایجاد حالت ژله‌ای در شیر UHT شود.
همچنین خطر وجود لیپاز مقاوم به حرارت نیز وجود دارد. بنابراین شیر UHT حتماً باید از شیری تهیه شود که در حرارت‌های پایین نگهداری و حمل شده باشد. (فصل 8)
روش حساس و سریع برای کنترل وضعیت روش سنجش پروتئاز است که با استفاده از روش بیولومینسانس انجام می‌شود. اساس روش بر این است که لوسیفراز واکنش بین ATP و لوسیفرین را تسریع می‌کند و در نتیجه نور تولید می‌شود. ATP در تمامی سلول‌های زنده وجود دارد و انرژی مورد نیاز برای واکنش‌های بیولوژیک و حیاتی را تأمین می‌کند.
پروتئاز سرمادوست‌ها در حضور آنزیم لوسیفراز گرمخانه‌گذاری می‌شود و این آنزیم تجزیه شده و در هنگام افزودن لوسیفرین و ATP نور ایجاد می‌کند. این آزمایش جهت مقادیر بسیار کم پروتئاز قابل استفاده بوده و بسیار سریع می‌باشد. (5 دقیقه) و امروزه کیت آن در بازار موجود است.
در فرایند UHT پر کردن آسپتیک مرحله‌ای کاملاً ضروری است. برای اطمینان از سترون بودن محصول اغلب بر روی بسته‌های فرآورده که به مدت 15 روز در °c30 نگهداری شده باشند، شمارش پلیت انجام می‌شود. همچنین می‌توان از آزمایش‌های غیرمستقیم ولی سریع‌تر پس از پیش گرمخانه‌گذاری نمونه استفاده کرد. میزان نارسایی و اشکالات شرایط سترونی ترجیحاً باید کمتر از یک در 100/000 باشد و نباید از یک در 10000 تجاوز کند، بنابراین نمونه‌گیری تصادفی بیش از 300 در هر دوره تولید مورد نیاز است. اما از نظر آماری به نظر می‌رسد تنها موارد بروز فساد جدی قابل جستجو باشد.
در تمامی برنامه‌های نمونه‌برداری و کنترل کیفیت باید ثبت نتایج به دقت صورت گیرد تا بتوان در صورت بروز مشکل به آن مراجعه کرد و هرگونه نارسایی‌های تولید را شناسایی نمود.

3-3- شیر استریلیزه

در این روش شیر حرارت داده شده، ذرات و ناخالصی‌های آن گرفته شده و قبل از پر شدن در بسته‌بندی‌های قابل فروش، هموژنیزه گردیده و سپس دربندی می‌شود و بعد مرحله دوم عملیات استریلیزاسیون انجام می‌گیرد.
مرحله دوم حرارت دادن بسته‌های دربندی شده، مرحله بسیار حساسی است که باید پس از آن محصول سترون باقی بماند. در اینجا باید شیر خام اولیه کیفیت باکتریولوژیکی قابل قبولی داشته باشد.
معمولاً شیر استریلیزه به روش آزمایش کدورت "Aschaffenburg" بررسی می‌شود تا مشخص گردد مدت زمان و حرارت لازم انجام شده است. این آزمایش کازئین و پروتئین‌های سرم دناتوره شده که در اثر حرارت در شیر رسوب کرده‌اند را نیز شامل می‌گردد. در شیر استریلیزه نتیجه آزمایش برای وجود پروتئین سرم که در اثر حرارت دناتوره نشده باشد. منفی خواهد بود. درصورتی‌که برای شیر UHT نتیجه مثبت است زیرا در روش UHT این پروتئین‌ها همگی دناتوره نمی‌شوند چون ترکیب زمان (کوتاه‌تر) و حرارت (بالاتر) متفاوت است.

4- شیرهای اصلاح شده (از نظر کیفیت ترکیبی)

بازار مصرف شیر مایع در سال‌های اخیر در بسیاری از کشورها بسیار متنوع شده است زیرا صنایع شیر طیف وسیعی از انواع شیرهای اصلاح شده با تغییر در ترکیبات شیر را تولید کرده است تا نیازهای مختلف غذایی را برآورده سازد. بیشترین تغییرات بر روی ترکیب و مقدار چربی شیر صورت پذیرفته است.

4-1- شیر با درصد پایین چربی

مقدار چربی در شیر طبیعی بر اساس نژاد، فصل و کشور متفاوت می‌باشد. در بسیاری مناطق مقدار چربی طبیعی در شیر 4% است. در بسیاری کشورها برای تأمین نیاز افرادی که در رژیم غذایی خود به چربی کمتری نیاز دارند، شیرهای کم‌چرب تولید گردیده است. استانداردهای شیرهای کم‌چرب نیز تدوین شده است و در کشورهای مختلف متفاوت می‌باشد اما معمولاً انواع شیر بدون چربی 0/3%، نیمه‌چرب با چربی 1/5%-1/8 و شیر کامل استاندارد شده با چربی 3/5% موجود می‌باشد. چربی این شیرها با دستگاه‌های جداکننده تجارتی چربی جدا می‌شود. در این روش شیر تقریباً بدون چربی (کمتر از 0/1%) و خامه پرچرب از یکدیگر جدا می‌شوند که معمولاً چربی به صورت خامه یا کره به فروش می‌رسد. شیر بدون چربی را نیز می‌توان به روش افشان خشک نمود یا با شیر کامل به مقادیر مختلف مخلوط کرد تا شیری با درصد مطلوب چربی به دست آید.
فرایند مخلوط کردن در مورد شیر نیمه چرب و یا شیر استاندارد می‌تواند از یک فرایند بسته یا غیرمداوم تشکیل شود که در آن سیلوی شیر قبل از سالم‌سازی حرارتی استاندارد می‌گردد و یا اینکه در یک سیستم جریان مداوم صورت گیرد که البته این روش متداول‌تر است و در آن مقدار چربی شیر نهایی با مخلوط شدن شیر از دوسیلو استاندارد می‌شود (یک سیلو حاوی شیر کامل و دیگر حاوی شیر بدون چربی) در این سیستم به‌طور مداوم دو نوع شیر با هم مخلوط گردیده و کنترل نیز مرتباً و ابزاری اندازه‌گیری می‌شود. در بعضی کشورها حرکتی در جهت استاندارد کردن مقدار پروتئین شیر مصرف‌کننده هم آغاز گردیده است.
مصرف‌کننده انتظار دارد شیر بدون چربی نسبت به شیر نیمه‌چرب و کامل طعم و قوام نامطلوب‌تری داشته باشد. جهت افزایش ویسکوزیته شیر بدون چربی (از 7 به 9-120 Centipoise در حالت ثابت و تا 30-60 در حین هم زدن) به آن سلولز میکروکریستالین و سدیم کربوکسی میتل سلولز به عنوان افزودنی اضافه می‌شود. این افزودنی‌ها طعم شیر بدون چربی را نیز به شیر کامل نزدیک‌تر می‌کنند. همچنین می‌توان با افزودن مواد جامد بدون چربی به شیر نیز طعم و ویسکوزیته شیر بدون چربی را افزایش داد اما در این صورت ارزش کالری نیز تا 130-120 در مقایسه با شیر بدون چربی (80-90) افزایش می‌یابد.

4-2- شیر با مقادیر کمتر لاکتوز

انسان برای تجزیه لاکتوز به آنزیم لاکتاز احتیاج دارد تا بتواند آن را به گلوکز و گالاکتوز تبدیل کرده و هضم نماید. این آنزیم در بعضی افراد وجود ندارد بنابراین اخیراً شیرهای بدون لاکتوز یا با مقادیر کمتری لاکتوز به بازار عرضه شده است. کاهش لاکتوز را می‌توان با افزودن مقادیر بسیار کم و دقیق آنزیم لاکتاز به شیر UHT پس از اتمام فرایند حرارتی و در طی بسته‌بندی محصول انجام داد. حدود 90% لاکتوز پس از 10 روز نگهداری در حرارت اتاق (c°20) تجزیه می‌شود. هزینه آنزیم بسیار کم است اما برای کنترل بیشتر میزان هیدرولیز می‌توان از لاکتوز غیرمتحرک استفاده کرد در جایی که آنزیم به ستونی متصل می‌گردد که شیر از روی آن عبور می‌کند. در این روش کیفیت و مقدار هیدرولیز با اندازه‌گیری باقیمانده لاکتوز مشخص می‌شود.

5- کیفیت ترکیب فراورده‌های مایع شیر

کیفیت ترکیبات اصلی شیر مثل چربی، پروتئین و لاکتوز و مواد معدنی محلول در شیر و خامه به مقدار و نسبت چربی و سرم فراورده بستگی دارد. در جدول 1 مقادیر مختلف ترکیبات شیر در هر 100 گرم از محصول برای انواع شیر ارائه شده است.
مقدار ویتامین بر حسب نوع ویتامین محلول در آب یا محلول در چربی متفاوت است. به عنوان مثال ویتامین‌های E,D,A محلول در چربی بوده و در شیر کم‌چرب کمتر یافت می‌شوند به همین دلیل در بعضی کشورها به محصولات کم‌چرب شیر، ویتامین اضافه می‌گردد.
در جدول 2 این مقادیر برای خامه و کره نشان داده شده که در اینجا نه تنها اختلاف در مقادیر ویتامین‌های محلول در آب و چربی بلکه آنچه مشخص است اختلاف در مقدار مواد معدنی موجود در بخش سرم شیر نیز می‌باشد. برخی از ویتامین‌ها مثل C,A و ریبوفلاوین به نور خورشید حساس بوده و در معرض نور کاهش می‌یابند. ویتامین B1 و B12 و C در اثر فراوری شیر از بین می‌روند و مقدار آن‌ها به نوع فرایند حرارتی مورد استفاده بستگی دارد.
جدول 1: تفاوت‌های کیفیتی در انواع شیر (مقدار ترکیبات در هر 100 گرم محاسبه شده است)

	Ci شیر جرسی/گرنزی	شیر کامل	شیر نیمه چربی گرفته	شیر بدون چربی	پودر شیر بدون چربی تقویت نشده	شیر تبخیر شده کامل
انرژی (Kj) پروتئین (گرم) کربوهیدرات (گرم) چربی (گرم) چربی اشباع شده (گرم) مونو (گرم) پلی (گرم) ترانس (گرم)	320 3/6 4/6 4/9 3/1 1/1 0/1 0/3	276 3/2 4/6 3/9 2/5 1/0 0/1 0/2	194 3/3 4/7 1/6 1/0 0/4 0/1 0/1	140 3/3 4/8 0/1 0/06 به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم	1491 36 50/1 1/0 0/6 0/2 به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم	664 8/2 12 9 5/8 2/1 0/2 0/5
ویتامین‌ها
A (میکروگرم) تیامین (میلی‌گرم) ریبوفلاوین (میلی‌گرم) نیکوتینیک اسید (میلی‌گرم) B6 (میلی‌گرم) اسیدفولیک (میکروگرم) B12 (میکروگرم) اسید پانتوتنیک (میلی‌گرم) بیوتین (میکروگرم) C (میلی‌گرم) D (میکروگرم) E (میلی‌گرم)	60 0/04 0/19 0/08 0/06 5 0/3 0/3 2 1/5 0/04 0/1	52 0/04 0/17 0/08 0/06 5 0/4 0/3 2 1/5 0/03 0/08	25 0/04 0/18 0/09 0/06 5 0/4 0/3 2 1/5 0/01 0/03	به مقدار بسیار کم 0/04 0/18 0/1 0/06 5 0/4 0/3 2 1/5 به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم	به مقدار بسیار کم 0/38 1/6 1/0 0/6 50 2/5 3/3 20 13 به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم	80 0/06 0/42 0/25 0/07 11 0/1 0/8 4 1/5 0/09 0/6
مواد معدنی
سدیم (گرم) کلسیم (میلی‌گرم) کلرید (میلی‌گرم) مس (میکروگرم) ید (میکروگرم) آهن (میلی‌گرم) منیزیم (میلی‌گرم) فسفر (میلی‌گرم) پتاسیم (میلی‌گرم) سلینوم (میکروگرم) روی (میلی‌گرم)	0/05 130 80 3 30 0/05 12 100 120 2 0/4	0/06 115 100 3 30 0/05 11 90 130 2 0/4	0/06 118 100 3 30 0/05 11 95 130 2 0/4	0/06 120 100 3 30 0/05 12 95 140 2 0/4	0/56 1250 1080 0/2 300 0/4 130 970 1580 20 4	0/19 310 250 0/1 NA 0/2 30 250 350 NA 1

منبع: انجمن ملی شیر انگلستان و ویلز Composition of Standard Uk
Dairy Products
Channel lsland = Cl* (شیر جرسی / گرنزی)

جدول 2: اختلافات کیفی ترکیبات در انواع خامه و کره (مقدار ترکیبات در هر 100 گرم)

	خامه کم چربی (12% چربی)	خامه نیم چرب (18% چربی)	خامه زدنی (40% چربی)	خامه پرچربی (48% چربی)	خامه استریلیزه (23% چربی)	کره (2% چربی اضافه شده)
انرژی (Kj) پروتئین (گرم) کربوهیدرات (گرم) چربی (گرم) چربی اشباع شده (گرم) مونو (گرم) پلی (گرم) ترانس (گرم)	573 2/9 4/1 12/3 7/9 2/9 0/2 0/7	776 2/6 3/9 18/0 11/5 4/2 0/4 1/0	1564 2/0 3/0 40/0 25/6 9/4 0/8 2/3	1849 1/7 2/6 48 30/7 11/2 0/9 2/7	957 2/6 3/7 23 14/7 5/4 0/5 1/3	3014 0/5 0/5 81 51/8 18/9 1/6 4/6
ویتامین‌ها
A (میکروگرم) تیامین (میلی‌گرم) ریبوفلاوین (میلی‌گرم) نیکوتینیک اسید (میلی‌گرم) B6 (میلی‌گرم) اسیدفولیک (میکروگرم) B12 (میکروگرم) اسید پانتوتنیک (میلی‌گرم) بیوتین (میکروگرم) C (میلی‌گرم) D (میکروگرم) E (میلی‌گرم)	130 0/03 0/17 0/07 0/05 6 0/2 0/3 1/7 0/8 0/08 0/4	190 0/04 0/16 0/07 0/04 6 0/2 0/3 1/8 0/8 0/12 0/4	350 0/02 0/16 0/04 0/04 6 0/2 0/2 ¼ 0/7 0/23 0/8	430 0/02 0/16 0/04 0/03 6 0/2 0/2 1 0/6 0/28 1/0	200 0/03 0/16 0/06 0/02 1 0/1 < 0/25 2 0/03 0/14 0/5	830 به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم به مقدار بسیار کم 0/76 2
مواد معدنی
سدیم (گرم) کلسیم (میلی‌گرم) کلرید (میلی‌گرم) مس (میلی‌گرم) ید (میکروگرم) آهن (میلی‌گرم) منیزیم (میلی‌گرم) فسفر (میلی‌گرم) پتاسیم (میلی‌گرم) روی (میلی‌گرم)	0/05 100 90 0/1 < 20 < 0/3 11 8 125 0/3	0/05 90 80 0/1 < 20 < 0/3 9 75 120 0/3	0/04 60 60 0/1 < 20 < 0/2 7 60 80 0/2	0/04 50 50 0/1 < 20 < 0/2 6 50 65 0/2	0/05 90 75 0/2 < 20 < 0/3 11 78 110 0/2	0/79 15 1210 0/03 NA 0/2 2 25 15 0/2

منبع: انجمن ملی شیر انگلستان وویلز Composition of Standard Uk
Dairy Products

پی‌نوشت‌ها:

1- Harard Analysis, Critical Control Points
2- Good Manufacturing Practice

منبع مقاله :
F،HARDING؛ (1385)، شیر و کیفیت آن، دکتر گیتی کریم، دکتر ارمغان دیانی دردشتی، دکتر امیرحسین خلجی. تهران: مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، چاپ دوم