Opracowanie: dr hab. inż. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW

Zakład Biotechnologii Mleka, Wydział Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie

Mleko UHT (z ang. Ultra High Temperature) jest to mleko spożywcze utrwalone poprzez zadziałanie bardzo wysokiej dawki ciepła w procesie zwanym sterylizacją w przepływie. Proces ten polega na bardzo szybkim ogrzaniu mleka do temperatury nie mniejszej niż 135oC, utrzymaniu w tej temperaturze odpowiedni czas (zwykle > 1 sek.) i następnie momentalnym schłodzeniu mleka do temperatury około 20oC. Zastosowanie bardzo wysokiej temperatury ogrzewania ale przez bardzo krótki czas zapewnia uzyskanie efektu całkowitego zniszczenia żywych komórek drobnoustrojów oraz ich form przetrwanych (w tym przetrwalników bakteryjnych) mogących występować w mleku surowym. Po sterylizacji UHT mleko rozlewa się w czyste mikrobiologicznie hermetyczne opakowania, najczęściej wielowarstwowe kartony z naprzemiennie ułożonymi warstewkami polietylenu, papieru i folii aluminiowej. Rozlew mleka do takich opakowań odbywa się w warunkach aseptycznych, czyli uniemożliwiających przedostanie się do środka opakowania mikroorganizmów z otoczenia. Dzięki temu mleko wykazuje bardzo długą trwałość, nawet kilka miesięcy w temperaturze pokojowej, bez konieczności stosowania jakichkolwiek konserwantów chemicznych lub przetrzymywania w warunkach chłodniczych.

Sterylizacja jest procesem, który pozwala na całkowite zniszczenie drobnoustrojów i enzymów w mleku. Umożliwia to osiągnięcie prawie sterylności absolutnej. Jak wiadomo słowo „prawie” czyni różnicę. Dlatego, w praktyce mleczarskiej używa się terminu „sterylności handlowej” mleka UHT, co oznacza zniszczenie drobnoustrojów i aktywności enzymów do poziomu umożliwiające kilkumiesięczne przechowywanie produktu w temperaturze pokojowej bez obawy zmiany jego trwałości i jakości. Po prawidłowo przeprowadzonym procesie sterylizacji mleka systemem UHT i aseptycznym rozlewie w opakowania szansa zepsucia mleka UHT podczas przechowywania i dystrybucji w handlu wynosi jak 1 do 10000, co oznacza, że tylko jeden 1-litrowy kartonik mleka UHT na 10000 wyprodukowanych 1-litrowych kartoników może ewentualnie ulec zepsuciu z powodu zmian mikrobiologicznych lub enzymatycznych. Dzięki zastosowanej obróbce cieplnej mleko UHT można pić od razu po otworzeniu opakowania, bez konieczność uprzedniego przegotowania. Jednak, gdy opakowanie już raz zostanie otworzone, mleko należy przechowywać w warunkach chłodniczych (4-6oC) maksymalnie 2 dni.

Parametry temperatury i czasu ogrzewania mleka systemem UHT są tak dobrane, aby jednocześnie maksymalnie zniszczyć mikroflorę obecną w mleku surowym i w jak najmniejszym stopniu wpłynąć na zawartość składników odżywczych i cechy smakowo-zapachowe mleka. Pomimo ogrzewania mleka w wysokiej temperaturze zawartość w nim białka, laktozy, tłuszczu, składników mineralnych i części witamin (witaminy B2, A, D) praktycznie pozostaje bez zmian. To zachowanie wartości odżywczej zawdzięczamy temu, że mleko jest ogrzewane przez bardzo krótki czas – czas wystarczający do zniszczenia mikroorganizmów, ale niewystarczający do zniszczenia większości składników odżywczych. Obróbka cieplna systemem UHT wpływa w niewielkim stopniu także na straty witaminy B6. Co ciekawsze, znaczne straty tej witaminy odnotowuje się podczas długotrwałego przechowywania mleka (już po 90 dniach straty witaminy B6 mogą sięgać o 50% początkowej zawartości). Podczas sterylizacji mleka systemem UHT częściowemu zniszczeniu ulegają witaminy wrażliwe na działanie temperatury. Są to głównie witaminy B12, B1 i kwas foliowy. W przypadku sterylizacji systemem UHT straty te nie przekraczają około 20% ilości tych witamin w mleku surowym (dla porównania, w mleku pasteryzowany straty tych witamin wynoszą około 10% pierwotnej ich zawartości). Należy dodać, że straty witamin zachodzą również podczas długiego przechowywana mleka UHT w magazynie, szczególnie w podwyższonej temperaturze (> 20oC).

Ogrzewanie mleka systemem UHT nie obniża zawartości ani wartości biologicznej białka mleka, a nawet czyni je łatwiej przyswajalnym przez organizm człowieka, ze względu na ułatwiony dostęp enzymów trawiennych do denaturowanych cząsteczek białka. Wysoka temperatura obróbki cieplnej mleka powoduje denaturację białek serwatkowych. Dopiero długie przechowywanie mleka sterylizowanego systemem UHT w podwyższonej temperaturze (szczególnie w temperaturze > 20oC) powoduje spadek zawartości niektórych aminokwasów (głównie lizyny), chociaż straty te nie przekraczają 5%.

Pod wpływem silnego ogrzewania mleka UHT, w wyniku przemian chemicznych, niewielka ilość laktozy ulega przekształceniu w laktulozę. Laktuloza, podobnie jak laktoza, jest węglowodanem tyle, że nie jest przyswajalna przez organizm człowieka. Ma jednak korzystny wpływ na rozwój mikroflory w przewodzie pokarmowym, głównie bakterii z rodzajów Bifidobacterium i Lactobacillus. Z tego względu laktuloza ma status prebiotyku i często jest dodawana do mlecznych odżywek dla niemowląt.

Najistotniejszą zmianą, odczuwalną w mleku po zastosowaniu sterylizacji systemem UHT, jest zmiana cech organoleptycznych: wyglądu, smaku i zapachu. Zmiany te nasilają się w trakcie długotrwałego przechowywania mleka, szczególnie w podwyższonej temperaturze. Smak i zapach mleka UHT bardzo często są określane jako „gotowania”, „karmelowy”, „przypalenia”, „goryczki”, „stalowy”, co jest efektem przemian w zakresie białek, laktozy i witamin. Barwa ulega lekkiemu zbrązowieniu, co również jest efektem przemian chemicznych między cząsteczkami białek i cukrów. Reakcje takie nazywa się reakcjami typu Maillarda. Takie reakcje chemiczne zachodzą wszędzie, gdzie białka mają styczność z cukrami i wysoką temperaturą. Także zachodzą w mleku – podczas jego pasteryzacji, gotowania lub sterylizacji, przy czym ich tempo jest tym szybsze, im wyższa temperatura i dłuższy czas jej działania. Jednym z pośrednich produktów reakcji Maillarda jest związek o nazwie 5-hydroksymetylofurfural (w skrócie HMF). Jest to związek nietoksyczny, ale to właśnie dzięki niemu mleko UHT ma barwę lekko beżową. Mleko sterylizowane systemem UHT zawiera o ok. 24% więcej HMF niż mleko pasteryzowane, ale, co ciekawsze, o połowę mniej niż mleko gotowane w garnku. W czasie przechowywania mleka UHT zawartość HMF ulega zwieszeniu, bowiem już raz zapoczątkowane reakcje Maillarda zachodzą dalej.

Warto zauważyć, że tak naprawdę, to w każdej ogrzewanej żywności naturalnie zachodzą reakcje Maillarda prowadząc do zmiany barwy, smaku i/lub zapachu. Wielokrotnie sami dążymy do takich zmian, bo dają one ciekawe, wręcz smaczne, efekty sensoryczne. Na przykład zachodzą one podczas smażenia lub grillowania mięsa, pieczenia chleba (chrupiąca skórka jest ich świadectwem) lub prażenia ziaren kawy.

Opracowanie: dr hab. inż. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW

Zakład Biotechnologii Mleka, Wydział Nauk o Żywności, SGGW w Warszawie

Mleko UHT (z ang. Ultra High Temperature) jest to mleko spożywcze utrwalone poprzez zadziałanie bardzo wysokiej dawki ciepła w procesie zwanym sterylizacją w przepływie. Proces ten polega na bardzo szybkim ogrzaniu mleka do temperatury nie mniejszej niż 135oC, utrzymaniu w tej temperaturze odpowiedni czas (zwykle > 1 sek.) i następnie momentalnym schłodzeniu mleka do temperatury około 20oC. Zastosowanie bardzo wysokiej temperatury ogrzewania ale przez bardzo krótki czas zapewnia uzyskanie efektu całkowitego zniszczenia żywych komórek drobnoustrojów oraz ich form przetrwanych (w tym przetrwalników bakteryjnych) mogących występować w mleku surowym. Po sterylizacji UHT mleko rozlewa się w czyste mikrobiologicznie hermetyczne opakowania, najczęściej wielowarstwowe kartony z naprzemiennie ułożonymi warstewkami polietylenu, papieru i folii aluminiowej. Rozlew mleka do takich opakowań odbywa się w warunkach aseptycznych, czyli uniemożliwiających przedostanie się do środka opakowania mikroorganizmów z otoczenia. Dzięki temu mleko wykazuje bardzo długą trwałość, nawet kilka miesięcy w temperaturze pokojowej, bez konieczności stosowania jakichkolwiek konserwantów chemicznych lub przetrzymywania w warunkach chłodniczych.

Sterylizacja jest procesem, który pozwala na całkowite zniszczenie drobnoustrojów i enzymów w mleku. Umożliwia to osiągnięcie prawie sterylności absolutnej. Jak wiadomo słowo „prawie” czyni różnicę. Dlatego, w praktyce mleczarskiej używa się terminu „sterylności handlowej” mleka UHT, co oznacza zniszczenie drobnoustrojów i aktywności enzymów do poziomu umożliwiające kilkumiesięczne przechowywanie produktu w temperaturze pokojowej bez obawy zmiany jego trwałości i jakości. Po prawidłowo przeprowadzonym procesie sterylizacji mleka systemem UHT i aseptycznym rozlewie w opakowania szansa zepsucia mleka UHT podczas przechowywania i dystrybucji w handlu wynosi jak 1 do 10000, co oznacza, że tylko jeden 1-litrowy kartonik mleka UHT na 10000 wyprodukowanych 1-litrowych kartoników może ewentualnie ulec zepsuciu z powodu zmian mikrobiologicznych lub enzymatycznych. Dzięki zastosowanej obróbce cieplnej mleko UHT można pić od razu po otworzeniu opakowania, bez konieczność uprzedniego przegotowania. Jednak, gdy opakowanie już raz zostanie otworzone, mleko należy przechowywać w warunkach chłodniczych (4-6oC) maksymalnie 2 dni.

Parametry temperatury i czasu ogrzewania mleka systemem UHT są tak dobrane, aby jednocześnie maksymalnie zniszczyć mikroflorę obecną w mleku surowym i w jak najmniejszym stopniu wpłynąć na zawartość składników odżywczych i cechy smakowo-zapachowe mleka. Pomimo ogrzewania mleka w wysokiej temperaturze zawartość w nim białka, laktozy, tłuszczu, składników mineralnych i części witamin (witaminy B2, A, D) praktycznie pozostaje bez zmian. To zachowanie wartości odżywczej zawdzięczamy temu, że mleko jest ogrzewane przez bardzo krótki czas – czas wystarczający do zniszczenia mikroorganizmów, ale niewystarczający do zniszczenia większości składników odżywczych. Obróbka cieplna systemem UHT wpływa w niewielkim stopniu także na straty witaminy B6. Co ciekawsze, znaczne straty tej witaminy odnotowuje się podczas długotrwałego przechowywania mleka (już po 90 dniach straty witaminy B6 mogą sięgać o 50% początkowej zawartości). Podczas sterylizacji mleka systemem UHT częściowemu zniszczeniu ulegają witaminy wrażliwe na działanie temperatury. Są to głównie witaminy B12, B1 i kwas foliowy. W przypadku sterylizacji systemem UHT straty te nie przekraczają około 20% ilości tych witamin w mleku surowym (dla porównania, w mleku pasteryzowany straty tych witamin wynoszą około 10% pierwotnej ich zawartości). Należy dodać, że straty witamin zachodzą również podczas długiego przechowywana mleka UHT w magazynie, szczególnie w podwyższonej temperaturze (> 20oC).

Ogrzewanie mleka systemem UHT nie obniża zawartości ani wartości biologicznej białka mleka, a nawet czyni je łatwiej przyswajalnym przez organizm człowieka, ze względu na ułatwiony dostęp enzymów trawiennych do denaturowanych cząsteczek białka. Wysoka temperatura obróbki cieplnej mleka powoduje denaturację białek serwatkowych. Dopiero długie przechowywanie mleka sterylizowanego systemem UHT w podwyższonej temperaturze (szczególnie w temperaturze > 20oC) powoduje spadek zawartości niektórych aminokwasów (głównie lizyny), chociaż straty te nie przekraczają 5%.

Pod wpływem silnego ogrzewania mleka UHT, w wyniku przemian chemicznych, niewielka ilość laktozy ulega przekształceniu w laktulozę. Laktuloza, podobnie jak laktoza, jest węglowodanem tyle, że nie jest przyswajalna przez organizm człowieka. Ma jednak korzystny wpływ na rozwój mikroflory w przewodzie pokarmowym, głównie bakterii z rodzajów Bifidobacterium i Lactobacillus. Z tego względu laktuloza ma status prebiotyku i często jest dodawana do mlecznych odżywek dla niemowląt.

Najistotniejszą zmianą, odczuwalną w mleku po zastosowaniu sterylizacji systemem UHT, jest zmiana cech organoleptycznych: wyglądu, smaku i zapachu. Zmiany te nasilają się w trakcie długotrwałego przechowywania mleka, szczególnie w podwyższonej temperaturze. Smak i zapach mleka UHT bardzo często są określane jako „gotowania”, „karmelowy”, „przypalenia”, „goryczki”, „stalowy”, co jest efektem przemian w zakresie białek, laktozy i witamin. Barwa ulega lekkiemu zbrązowieniu, co również jest efektem przemian chemicznych między cząsteczkami białek i cukrów. Reakcje takie nazywa się reakcjami typu Maillarda. Takie reakcje chemiczne zachodzą wszędzie, gdzie białka mają styczność z cukrami i wysoką temperaturą. Także zachodzą w mleku – podczas jego pasteryzacji, gotowania lub sterylizacji, przy czym ich tempo jest tym szybsze, im wyższa temperatura i dłuższy czas jej działania. Jednym z pośrednich produktów reakcji Maillarda jest związek o nazwie 5-hydroksymetylofurfural (w skrócie HMF). Jest to związek nietoksyczny, ale to właśnie dzięki niemu mleko UHT ma barwę lekko beżową. Mleko sterylizowane systemem UHT zawiera o ok. 24% więcej HMF niż mleko pasteryzowane, ale, co ciekawsze, o połowę mniej niż mleko gotowane w garnku. W czasie przechowywania mleka UHT zawartość HMF ulega zwieszeniu, bowiem już raz zapoczątkowane reakcje Maillarda zachodzą dalej.

Warto zauważyć, że tak naprawdę, to w każdej ogrzewanej żywności naturalnie zachodzą reakcje Maillarda prowadząc do zmiany barwy, smaku i/lub zapachu. Wielokrotnie sami dążymy do takich zmian, bo dają one ciekawe, wręcz smaczne, efekty sensoryczne. Na przykład zachodzą one podczas smażenia lub grillowania mięsa, pieczenia chleba (chrupiąca skórka jest ich świadectwem) lub prażenia ziaren kawy.

Po co potrzebna nam pasteryzacja mleka?

Opracowanie: dr hab. Małgorzata Ziarno Zakład Biotechnologii Mleka SGGW w Warszawie

mleko co trzeba o nim wiedziec

Mleko surowe, takie prosto udojone od zdrowej krowy czy kozy, nie jest produktem czystym mikrobiologicznie. Mikroorganizmy obecne w mleku surowym mogą mieć różny wpływ na organizm człowieka. Jedne są dla niego nieszkodliwe (np. bakterie mlekowe), inne chorobotwórcze lub powodujące zatrucie pokarmowe. Wśród mikroorganizmów mogących występować w mleku surowym i stanowiących szczególne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia lub życia należy wymienić Salmonella, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes czy Mycobacterium.

To właśnie potencjalna obecność tych drobnoustrojów jest motywem stosowania obróbki termicznej mleka. Proces pasteryzacji mleka surowego jest definiowany jako obróbka termiczna mająca na celu zmniejszenie liczby drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu gwarantującego bezpieczeństwo produktu spożywczego. Jednocześnie uzyskuje się efekt wydłużenia trwałości mleka pasteryzowanego przez znaczne ograniczenie liczby komórek wszystkich drobnoustrojów, a także inaktywację enzymów, które mogłyby doprowadzić do obniżenia jakości produktu. W procesie pasteryzacji mleka surowego zwykle stosuje się temperaturę z zakresu od 65 do 100°C. Proces pasteryzacji nie powoduje istotnych zmian fizykochemicznych i organoleptycznych produktu. Mleko pasteryzowane nie jest produktem wysoko przetworzonym, wręcz przeciwnie, jest uznawane za produkt świeży, nisko przetworzony, niezależnie od tego w jakiej temperaturze jest pasteryzowane.

W produkcji mleka spożywczego stosuje się także inny zabieg termiczny – sterylizację. Przy obecnych rozwiązaniach technologicznych sterylizację mleka surowego prowadzi się w przepływie (określane mianem systemu UHT), dzięki czemu mleko ma kontakt z bardzo wysoką temperaturą (zwykle z zakresu 135-150oC) przez bardzo krótki czas (rzędu 1-2 sek) i następnie szybko schłodzone do około 20oC. Celem takiej obróbki cieplnej jest całkowite zniszczenie żywych komórek drobnoustrojów, dlatego mleko UHT takie wykazuje znacznie dłuższą trwałość (liczona w miesiącach i to w temperaturze pokojowej) w porównaniu do trwałości mleka pasteryzowanego (które wymaga przechowywania w warunkach chłodniczych). Mleko UHT pakuje się w kartoniki wielowarstwowe w sposób aseptyczny, czyli uniemożliwiający dostanie się drobnoustrojów do środka.

Od kilkunastu lat dla zapewnienia bezpieczeństwa mleka spożywczego wykorzystywany jest jeszcze jeden zabieg technologiczny. Jest to mikrofiltracja, która znacznie redukuje liczbę komórek bakterii w mleku surowym, tym samym poprawia jego bezpieczeństwo i wydłuża okres przydatności do spożycia. Proces mikrofiltracji można porównać do cedzenia mleka przez bardzo gęste sito, tak gęste, że zatrzymuje komórki drobnoustrojów. Po tym zabiegu mleko surowe jest poddawane procesowi bardzo łagodnej pasteryzacji, w możliwie jak najniższej temperaturze (np. 72°C) w celu inaktywacji enzymów (na nie mikrofiltracja nie działa). Warunkiem koniecznym zapewnienia trwałości i świeżości mleka mikrofiltrowanego i pasteryzowanego jest zachowanie łańcucha chłodniczego na wszystkich etapach produkcji, magazynowania, handlu i konsumpcji.

Temperatura i czas ogrzewania mleka spożywczego, pasteryzowanego, mikrofiltrowanego lub mleka UHT są tak dobrane, aby w jak najmniejszym stopniu wpłynąć na zawartość składników odżywczych i cechy smakowo-zapachowe mleka, oczywiście przy jednoczesnym skutecznym zniszczeniu drobnoustrojów. W wyniku działania ciepłem na mleko zawartość w nim białka, laktozy, tłuszczu, składników mineralnych i części witamin (witaminy B2, A, D) praktycznie pozostaje bez zmian. Zmieniają się jednak niektóre walory sensoryczne mleka, na przykład jego smak. Ponieważ mleko UHT poddawane jest działaniu wyższej temperatury niż w porównaniu do mleka pasteryzowanego czy mikrofiltrowanego, to w nim najsilniej odczuwamy zmiany cech smakowych. W wyniku zmian chemicznych inicjowanych obróbka cieplną pojawiają się zmiany smaku określane jako posmak „gotowania”, „karmelowy”, „przypalenia”, „goryczki”, „stalowy”. Dla niektórych konsumentów te posmaki są do zaakceptowania, a niekiedy wręcz pożądane. Dla innych osób, przyzwyczajonych do smaku mleka pasteryzowanego, mleko UHT nie jest smacznym produktem. Mleko UHT ze względu na długi okres przydatności do spożycia narażone jest także na zmiany barwy (lekkie zbrązowienie), także będące wynikiem zachodzących w mleku przemian chemicznych. Takie zmiany barwy fachowo nazywa się reakcjami typu Maillarda. Zachodzą one naturalne między cząsteczkami białek i cukrów. Te same reakcje zachodzą w każdej ogrzewanej żywności, na przykład w procesie prażenia ziaren kawy, przy pieczeniu pieczywa lub smażeniu mięsa.

Ogrzewanie mleka (pasteryzacja lub sterylizacja systemem UHT) nie obniża znacząco wartości biologicznej białka mleka, a nawet czyni je łatwiej przyswajalnym przez organizm człowieka, ze względu na ułatwiony dostęp enzymów trawiennych do denaturowanych cząsteczek białka. Nie ma żadnych dowodów naukowych, że mleko przegotowane lub pasteryzowane jest szkodliwe dla ludzkiego organizmu. Chyba, że mamy na myśli ludzi cierpiących na alergię lub wrażliwość na białka mleka, albo mających nietolerancję laktozy. Kiedyś twierdziło się, że mleko UHT nie jest odpowiednim mlekiem ani dla dzieci, ani dla osób dorosłych, bo ma niewiele właściwości żywieniowych. Ten stereotyp pokutuje do dzisiaj, ale już ma niewiele wspólnego z obecnie stosowanymi rozwiązaniami technologicznymi. Przy obecnie stosowanych technologiach produkcji zarówno mleka pasteryzowanego, jak i mleka sterylizowanego systemem UHT, sprawiają, że z żywieniowego punktu widzenia oba mleka są identyczne, a różnią się jedynie smakiem i trwałością.

Innym, nieaktualnym już stereotypem, jest mniemanie, że mleko pasteryzowane należy gotować przed spożyciem, gdyż istnieje ryzyko obecności bakterii chorobotwórczych. Prawda jest taka, że przy obecnych systemach produkcji nie ma konieczności gotowania mleka pasteryzowanego przed spożyciem. Tym bardziej nie ma potrzeby gotować mleko mikrofiltrowane lub mleko UHT. Jedynym mlekiem, które bezpieczniej jest zagotować przed spożyciem, jest mleko surowe, zakupione np. w osiedlowym mlekomacie lub na targowisku.