Kartlegging av sammensetning og overlevelse av sporedannere langs produksjonslinjen for melkepulver med spesielt fokus på Klostridier

Abstract

Sporer av genus Clostridium (Klostridier) og genus Bacillus (Basillus) lever i jord og vann, og under innhøsting av gresset kan sporer som lever nederst på stengelen bli med over i silofôret. Slik kan sporer entre melkeproduksjonslinjen når kuene mates på silofôr rik på sporer. Kjente Klostridiearter i melk- og melkeprodukter er Cl. tyrobutyricum, Cl. butyricum, Cl. beijerinckii, Cl. sporogenes, Cl. botulinum og Cl. perfringens.

Målsetningen med denne masteroppgaven var å kartlegge sammensetning og overlevelse av sporedannere langs produksjonslinjen for melkepulver med spesielt fokus på Klostridier. Studien var en del av et større forskningsprosjekt ved navn «CLOBIO». Dette er et prosjekt i samarbeid mellom Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) og meieriindustrien. Prosjektet skal undersøke hvordan Klostridiesporer overlever og påvirkes av ulike prosesseringer langs produksjonslinjen for ost og melkepulver, og hvilken betydning deres tilstedeværelse vil ha for produktkvaliteten og matvaretryggheten.

Det ble samlet inn prøver fra Ås gård i uke 7, 9 og 11, og melka ble prosessert i pilotanlegget tilknyttet NMBU. Prøver fra rå melk, rå fløte, pasteurisert fløte, pasteurisert skummet melk, permeat, retentat, skummetmelkpulver og kaseinpulver ble dyrket opp på rør tilsatt RCM-buljong og inkubert ved 37˚C og 22˚C. Fra prøver det ble observert vekst i form av gassproduksjon eller blakket buljong, ble bakteriene i prøvene DNA-sekvensert.

Resultatet viste at det ble detektert lite Klostridiersporer i fløte. I pasteurisert skummet melk, skummetmelkpulver, retentat og kaseinpulver ble det detektert Cl. tyrobutyricum, Cl. pabulybutyricum og Cl. diolois/beijerinckii/saccharoperbutylacetonicum. Dette kan tyde på at disse artene er tilstede i det ferdige melkeproduktet og kan ha betydning for produktets kvalitet og holdbarbarhet. Cl. diolois/beijerinckii/saccharoperbutylacetonicum var den eneste Klostridiearten som vokste i prøver inkubert ved 22˚C. Denne temperaturen er nærmere modningstemperaturen for ost, og dens tilstedeværelse i ost bør undersøkes videre. B. cereus/thuringiensis/wiedmanni/spp. utgjorde størst prosentandel av alle detekterte arter, noe som kan gi mistanke om at det ikke bare er Klostridiesporer som utgjør et kvalitetsproblem i ost og melkepulver. Basillussporenes gassproduserende evne i ost bør undersøkes videre.

Sporeformers of the genus Clostridium (Clostridia) and genus Bacillus (Bacillus) live in soil and water, and during harvest, spores on the grass stalk may join the silo feed. In this way spores can enter the milk production line when the cows are fed on grass silage rich in spores. The most known Clostridium species in milk and milk products are Cl. tyrobutyricum, Cl. butyricum, Cl. beijerinckii, Cl. sporogenes, Cl. botulinum and Cl. perfringens.

The aim of this thesis was to analyze the composition and survival of sporeformers along the milk powder production line with special focus on Clostridia. The study was a part of the reaserch project «CLOBIO», a collaboration between Norwegian University of Life Sciences (NMBU) and the dairy industry. The project will investigate how Clostridia spores survive and are affected by various processes along the production line for cheese and milk powder, and what significance their presence will have on product quality and food safety.

Samples were collected from Ås farm in week 7, 9 and 11, and the milk was processed in the pilot plant at NMBU. Samples from raw milk, raw cream, pasteurized cream, pasteurized skimmed milk, permeate, retentate, skimmed milk powder and casein powder were grown on tubes containing RCM broth and incubated at 37°C and 22°C. From tests where growth in gas production or cloudy broth where observed, the bacterias in the samples where DNA-sequenced.

The result showed that minor amounts of Clostridia spores were detected in cream. In pasteurized skimmed milk, skimmed milk powder, retentate and casein powder detected bacterias were Cl. tyrobutyricum, Cl. pabulybutyricum and Cl. diolois/beijerinckii/-saccharoperbutylacetonicum. This may indicate that these species are present in the finished milk product and may affect the quality and safety of the product. Cl. diolois/beijerinckii/saccharoperbutylacetonicum was the only bacteria grown in samples incubated at 22°C. This temperature is closer to the ripening temperature for cheese, and its presence in cheese should be further investigated. B. cereus thuringiensis/wiedmanni/spp. made up the largest percentage of all detected species, which may indicate that it is not only Clostridia spores that pose a quality problem in cheese and milk powder. The Bacillus spores ability to produce gas in cheese should be further investigated.