Influence of the lactoperoxidase-system and N2-flushing on raw milk microflora

Romanie Quintyn
Baanbrekend onderzoek in Finland om de zuivelindustrie in ontwikkelingslanden te helpenIn dit werk worden innovatieve methodes getest om de zuivelindustrie te ondersteunen, in het bijzonder de producenten van rauwe melk in ontwikkelingslanden. Dit onderzoek kan interessant zijn voor ieder land, zodat zowel consumenten als producenten over de hele wereld de kans krijgen om deze nieuwe ontwikkelingen te ontdekken! Op heden wint de voedingsindustrie steeds meer aan belang in de actualiteit en consumenten willen alles weten over de oorsprong en samenstelling van voeding.

Influence of the lactoperoxidase-system and N2-flushing on raw milk microflora

Baanbrekend onderzoek in Finland om de zuivelindustrie in ontwikkelingslanden te helpen

In dit werk worden innovatieve methodes getest om de zuivelindustrie te ondersteunen, in het bijzonder de producenten van rauwe melk in ontwikkelingslanden. Dit onderzoek kan interessant zijn voor ieder land, zodat zowel consumenten als producenten over de hele wereld de kans krijgen om deze nieuwe ontwikkelingen te ontdekken! Op heden wint de voedingsindustrie steeds meer aan belang in de actualiteit en consumenten willen alles weten over de oorsprong en samenstelling van voeding. Voedingsinformatie wordt steeds belangrijker. De interesse om hulp te bieden aan ontwikkelingslanden , waar het leven en de mogelijkheden veel minder ver staan, wordt ook steeds groter. In dit onderzoek is een perfecte combinatie van beide onderwerpen uitgewerkt. Het geeft de mogelijkheid meer te leren over de mogelijke methodes om rauwe melk een betere kwaliteit te geven, niet enkel om ontwikkelingslanden te helpen maar om de voedingsindustrie wereldwijd een toegevoegde waarde te geven.

Doel

Het doel van dit onderzoek is om de zuivelindustrie in ontwikkelingslanden te helpen. Twee verschillende wetenschappelijke methodes werden onderzocht om de initiële microflora laag te houden in rauwe melk. De initiële microflora is de hoeveelheid micro-organismen aanwezig op het tijdstip dat de melk uit de uier komt. Wanneer de consument melk koopt in de winkel, is dit behandelde melk door middel van verhittingsmethodes die dienen om de microflora en de besmetting van de melk laag te houden. Op deze manier kan melk voor langere tijd bewaard worden. Wanneer de melk rechtstreeks uit de koe komt, onderging deze melk geen enkele verhittingsbehandelingen waardoor de mogelijkheid bestaat dat de initiële microflora in de onbehandelde melk gaat groeien. Om deze groei laag te houden wordt de melk bewaard bij gekoelde temperaturen tot verdere behandeling met behulp van hittebehandelingen of andere methodes. In ontwikkelde landen zijn er genoeg methodes om de melk te koelen tot verdere behandelingen worden uitgevoerd. Er gebeurt gekoeld transport met tankwagens. In ontwikkelingslanden daarentegen zijn koelsystemen helemaal niet zo ver ontwikkeld, in vele omstandigheden zijn er zelf geen mogelijkheden om de melk te koelen waardoor de groei van de initiële microflora mogelijk is vanaf het begin van het proces. Om dit probleem op te lossen, werden twee methodes onderzocht.

Eerste methode

De eerste onderzochte methode om de initiële microflora laag te houden, is het lactoperoxidase-systeem. Lactoperoxidase is een enzyme aanwezig in rauwe melk. Deze substantie moet geactiveerd worden om een component te produceren met antimicrobiële werking. Dit betekent dat de geproduceerde component verschillende micro-organismen afremt of doodt in de melk. Voordat deze component gevormd kan worden, moet  lactoperoxidase geactiveerd worden. Er zijn twee chemische substanties die toegevoegd kunnen worden aan de melk om lactoperoxidase te activeren. Deze twee substanties zijn thiocyanaat en H2O2 ( waterstofperoxide). In dit onderzoek werden experimenten uitgevoerd door middel van toevoeging van deze substraten. Ofwel werd enkel één van beide substraten toegevoegd, ofwel werden beide substraten toegevoegd om de effectiviteit van de substraten op lactoperoxidase te onderzoeken. Onderzoek werd gedaan bij 15°C en 25°C omdat dit temperaturen zijn waarbij melk wordt opgeslagen in ontwikkelingslanden waar er geen mogelijkheden zijn om de rauwe melk te koelen voor verdere hittebehandelingen. Wanneer de substraten lactoperoxidase activeren, wordt er een antimicrobieel systeem gevormd dat de initiële microflora laag houdt, wat zeer positief is voor de melkkwaliteit. Onderzoek werd ook gedaan op de duur van de activatie van lactoperoxidase bij deze verschillende temperaturen. Op deze manier werd onderzoek gedaan naar de kortere of langere productie van de antimicrobiële component.

Na het uitvoeren van deze experimenten, werden de beste resultaten bekomen wanneer beide substraten thiocyanaat en H2O2  werden toegevoegd. Bij 15°C was er activatie van lactoperoxidase voor 24-26 uren, bij 25°C was er activatie voor 11-12 uren.

Tweede methode

Een ander systeem dat werd onderzocht gedurende dit onderzoek is N2-flushing in de bovenruimte van de opslagruimte van de melk. N2 is stikstofgas. Hierbij wordt stikstofgas constant door de bovenruimte van de opslagruimte gestuurd. Het stikstofgas helpt om de groei van verschillende micro-organismen te verhinderen maar het heeft nog een ander voordeel ook. Verschillende bijproducten worden geproduceerd wanneer melk bij gekoelde of niet-gekoelde temperaturen wordt bewaard. Deze bijproducten zijn lipasen en proteasen. Ze veroorzaken een negatieve kwaliteit van de melk met de  bijhorende nadelen voor de zintuigelijke kenmerken en de verzuring van de melk. (Patricia Munsch-Alatossava, 2009). Wanneer N2-flushing wordt toegepast, zijn deze negatieve elementen verdwenen en wordt de groei van de initiële microflora geremd.

Experimenten werden uitgevoerd bij 15°C en 25°C. Combinaties met de eerste methode werden ook uitgevoerd door enkel één of beide substraten thiocyanaat en H2O2 toe te voegen. De beste resultaten werden bekomen wanneer beide substraten  thiocyanaat en H2O2 werden toegevoegd en er ook bijkomend stikstofgas doorheen de bovenruimte van de melkflessen werd gestuurd. Het combineren van beide methodes is dus het best om de initiële microflora laag te houden en de sensorische eigenschappen met de beste kwaliteit te bekomen. (Patricia Munsch-Alatossava, 2009). Dit kan zowel ontwikkelde als ontwikkelingslanden enorm vooruit helpen.

Labowerk

De effectiviteit van beide systemen werd onderzocht op drie verschillende micro-organismen: het totaal aeroob kiemgetal, Lactobacillus spp. en Streptococcus spp. Experimenten kunnen uiteraard worden toegepast op meerdere soorten micro-organismen. De experimenten werden regelmatig gecontroleerd om correcte conclusies te kunnen maken. De melk werd opgewarmd en op temperaturen van 15°C en 25°C gehouden in een warm waterbad. De temperatuur werd hierbij constant gemonitord. De initiële microflora werd iedere keer geteld en op verschillende tijdstippen werd de groei ervan gecontroleerd door stalen te nemen van iedere fles en deze aan te brengen op specifieke platen om de groei ervan te controleren. Deze platen worden groeimedia genoemd en werden onder specifieke omstandigheden en bij bepaalde temperaturen bewaard om op deze manier de duur van de effectiviteit van beide systemen te controleren. Hieronder wordt links een warm waterbad weergegeven en rechts een groeimedium.

Image removed.Image removed.

Na het tellen van de groei van de micro-organismen in de verschillende stalen werden grafieken en conclusies gemaakt. Op deze manier kunnen mensen in de voedingsindustrie de resultaten raadplegen om hun eigen producten te verbeteren. Zo kunnen ontwikkelde landen of deze wetenschappelijke informatie, ontwikkelingslanden helpen bij de introductie van deze methodes. Er is zeker geen twijfel mogelijk over de goede invloeden die dit onderzoek kan hebben op de zuivelindustrie wereldwijd.

Conclusie

Beide methodes onderzocht in dit baanbrekend onderzoek kunnen de zuivelindustrie dus zeker vooruit helpen in ontwikkelingslanden waar koeling niet mogelijk is na het melken. Maar ook in ontwikkelde landen kan het de zuivelindustrie vooruithelpen om zo nieuwe methodes te onthullen om de negatieve invloeden van verschillende substanties te vermijden.

 

 

Bibliografie

Bibliografie scriptie

Lisa Quigley, Orla O’Sullivan, Catherine Stanton, Tom P. Beresford, R. Paul Ross, Gerald F. Fitzgerald and Paul D. Cotter. (2013). In: Dieter Haas(ed), The complex microbiota of raw milk, Food Research Centre, Moorepark, Ireland, pp.664-687

Leatherhead Food International.(2009). Liquid milk products. In: Rea Fernandes (ed), Microbiology handbook dairy products, Leatherhead Food International Ltd, Cambridge, United Kingdom, pp. 1-15

Leatherhead Food International.(2009). Pathogen profiles. In: Rea Fernandes (ed), Microbiology handbook dairy products, Leatherhead Food International Ltd, Cambridge, United Kingdom, pp. 145-161

Bekaert F.(2013). Ziekteverwekkende kiemen(pathogenen). Cursus levensmiddelenmicrobiologie theorie, VIVES Hogeschool Roeselare, Roeselare, België, pp.118-130

Valerie De Jonghe, An Coorevits, Koenraad Van Hoorde, Winy Messens, Anita Van Landschoot, Paul De Vos and Marc Heyndrickx.(2010). Introduction. Influence of Storage Conditions on the Growth of Pseudomonas Species in Refrigerated Raw Milk, Faculty of Sciences Ghent University, Ghent, Belgium, pp.460-470

NIZO The food researchers, Markers microbiologische veiligheid en kwaliteit van melk- Bepaling van de dominante microflora in rauwe melk, https://www.prodzuivel.nl/pz/melkveehouderij/onderzoek/recent/NIZO_Rapport_E2010_135.PDF

A.A.Mossel and W.F. Jacobs-Reitsma.(1990).Kolonietelling van Bacillus cereus en verwante enterotoxine-vormend Bacillus-soorten. Microbiologisch Onderzoek van Levensmiddelen, Uitgeverij P.C. NOORDERVLIET B.V., Zeist, Nederland, pp.120-121

Rohit Sharma, Bhagwan S. Sanodiya, Gulab S. Thakur, Pallavi Jaiswal, Sangeeta Pal, Anjana Sharma and Prakash S. Bisen.(2013). Characterization of Lactic Acid Bacteria from Raw Milk Samples of Cow, Goat, Sheep, Camel and Buffalo with Special Elucidation to Lactic Acid Production. British Microbiology Research Journal, Sciencedomain international, pp. 743-752

Patricia Munsch-Alatossava, Oguz Gursoy, Tapani Alatossava.(2009). Potential of nitrogen gas (N2) to control psychrotrophs and mesophiles in raw milk. In: Elsevier GmbH (ed), Microbiological Research , Department of Food Technology, University of Helsinki, Helsinki, Finland, pp. 122-132

Patricia Munsch-Alatossava, Abdul Ghafar and Tapani Alatossava. (2013). Potential of Nitrogen Gas (N2) Flushing to Extend the Shelf Life of Cold Stored Pasteurised Milk. International Journal of Molecular Sciences, Department of Food and Environmental Sciences, University of Helsinki, Helsinki, Finland, pp. 5668-5685

Academic ranking of world universities, University of Helsinki, http://www.shanghairanking.com/World-University-Rankings/University-of-Helsinki.html

 

University of Helsinki, University of Helsinki 67th in the QS World Rankings, https://university.helsinki.fi/en/news/university-of-helsinki-67th-in-the-qs-university-rankings

 

University of Helsinki, Strategy, https://university.helsinki.fi/en/university/strategia-ja-johtaminen-englanti/strategy

 

University of Helsinki, Organisation, https://university.helsinki.fi/en/university/organisation

 

University of Helsinki, Units and faculties, https://university.helsinki.fi/en/university/units-and-faculties

 

University of Helsinki, The University’s finances, https://university.helsinki.fi/en/university/strategy-and-management/the-universitys-finances

 

Google Maps, Location of Viikki Campus, https://www.google.fi/maps/place/Viikinkaari,+00790+Helsinki/@60.2269394,25.0134293,17z/data=!3m1!4b1!4m2!3m1!1s0x469208fc5e28410f:0xada4d8946213dff1

 

University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, http://www.helsinki.fi/af-faculty/

 

James V. Chambers. (2002). In: Richard K. Robinson(ed), Dairy Microbiology Handbook, Wiley-Interscience, Canada, pp. 39-89

 

Acumedia, Lactobacilli MRS Agar, http://www.neogen.com/Acumedia/pdf/ProdInfo/7543_PI.pdf

 

FAO. (2005). In: FAO Headquarters (ed), Benefits and Potential Risks of the Lactoperoxidase System of Raw Milk Preservation, Rome, Italy, pp.1-73

 

BD, M17 Agar-M17 Broth, http://www.bd.com/europe/regulatory/Assets/IFU/Difco_BBL/218561.pdf

 

 

 

 

Universiteit of Hogeschool
voedingsmiddelentechnologie
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden