MAIDON PROSESSOITAVUUS JA HYGIEENINEN LAATU

MAIDON PROSESSOITAVUUS JA HYGIEENINEN LAATU Maarit Mäki 1, Eero Pahkala 1, Tuomo Tupasela 1, Eeva Saarisalo 2, Terttu Heikkilä 2 ja Seija Jaakkola 2,3 1 MTT/Biotekniikka- ja elintarviketutkimus (BEL), maarit.maki@mtt.fi, 2 MTT/Kotieläintuotannon tutkimus (KEL), 31600 Jokioinen, 3 nykyinen osoite Helsingin yliopisto, Kotieläintieteen laitos, PL 28, 00014 Helsingin yliopisto Johdanto Juustonvalmistuksen taloudellisuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. maidosta saatava juustosaalis sekä lopputuotteen aistittava ja mikrobiologinen laatu. Varsinaiseen juustosaaliiseen vaikuttavia tekijöitä ovat mm. lehmärotu, lehmän geneettiset ominaisuudet juustonvalmistuksen kannalta (esim. κ- kaseiini B:llä saadaan suurempi juustosaalis), laktaatiovaihe, ruokinta, utareterveys, maidon varastointi ja maidon lämpökäsittely sekä juoksetetyyppi (Ernst 2004). Maidon kontaminoituminen voihappobakteeri-itiöillä (VHBI) eli voihappoklostrideilla voidaan välttää tilalla, jos säilörehu ei sisällä korkeita määriä VHBI:tä ja huolehtimalla lypsyhygieniasta (Bergère ja Lenoir 2000, Herlin ja Christiansson 1993). Lypsyhygienialla voidaan estää maidon kontaminoituminen tilalla, jos rehussa on alle 1 000 kpl VHBI/g (3 lg). Kun rehussa on yli 100 000 kpl VHBI/g (5 lg), on lähes mahdotonta saada VHBI-määrä pysymään maidossa alle 1 000 kpl VHBI/l (Vissers ym. 2006). Voihappokäymiselle herkimmissä juustoissa, kuten gouda- ja emmentaltyyppisissä, jo suhteellisen alhaiset raakamaidon VHBI-määrät (200 1 000 kpl VHBI/l tai jopa alemmat), voivat aiheuttaa virhekäymistä. Voihappokäymistä juustossa voidaan estää mm. joko poistamalla VHBI:t maidosta ennen prosessointia tai estämällä juuston voihappokäymistä lisäaineiden kuten nitraatin avulla. Clostridium tyrobutyricum on ryhmän klostrideista happo- ja suolaresistentein ja sitä pidetään tärkeimpänä voihappokäymisen aiheuttajana. C. tyrobutyricumin kasvu riippuu juustotyypistä ja kypsytysolosuhteista (Bergère ja Lenoir 2000). Raakamaidosta peräisin olevat koliformiset enterobakteerit harvoin aiheuttavat virheitä pastöroidusta maidosta valmistettuihin juustoihin, koska ne tuhoutuvat lämpökäsittelyssä (Walstra ym. 1999). Tutkimuksessa verrattiin kahta erilaista säilörehun korjuumenetelmää ja selvitettiin niihin liittyviä laaturiskejä ja vaikutuksia maidontuotannossa ja maidonjalostuksessa. Tutkimus käsitti rehuntuotannon, maidontuotantokokeet, maidon laatuanalyysit ja juustokokeet. Kokeessa oli mukana lievästi esikuivattu, hapolla säilötty siilorehu ja pitkälle esikuivattu, ilman säilöntäainetta tehty paalirehu. Juustonvalmistuskokeiden tarkoituksena oli vertailla eri menetelmillä valmistettujen rehujen vaikutusta juuston valmistusprosessiin sekä valmiiden juustojen kemialliseen, mikrobiologiseen ja aistittavaan laatuun. Tutkimusmenetelmät Tutkimusta varten valmistettiin säilörehua kahtena vuotena (2003 ja 2004) ensimmäisestä ja toisesta sadosta laakasiiloihin käyttäen happosäilöntäainetta ja pyöröpaaleihin ilman säilöntäainetta. Ruokintakokeet tehtiin MTT:n Lintupajun koenavetassa 16 ay-lehmällä. Koemallina oli tasapainotettu 4 x 4 latinalainen neliö, joka toistettiin neljänä erillisenä neliönä. Kokeessa oli 4 ruokintaa (neljä erilaista säilörehua) ja neljä 3 viikon pituista jaksoa. Jakson viimeinen viikko oli koeviikko, jolloin kerättiin maidot juuston valmistusta varten. Koeviikon aikana otettiin lehmäkohtaisia maitonäytteitä, joista Elintarvikkeiden tutkimuksen (ETL) laboratoriossa tutkittiin koostumus, somaattiset solut, juoksettuvuus ja aistinvarainen laatu. Koerehujen valmistus, ruokintakokeiden järjestelyt ja tulokset on esitetty tarkemmin tämän raportin toisessa kirjoituksessa (Jaakkola ym. 2006). 43

Juustonvalmistusta varten kerättiin neljästä lypsystä ruokintakokeessa tuotettua maitoa. Maito varastoitiin tonkissa, jotka säilytettiin joko Lintupajun navetan tai ETL:n koehallin kylmiössä. Ensimmäisenä vuonna (2003-2004) maidosta valmistettiin emmental- ja murukolojuustoa ja toisena vuonna (2004-2005) edamjuustoa. Emmentaljuustoja valmistettiin kahtena peräkkäisenä päivänä kahdessa 150 l juustokattilassa. Kattilamaito lämpökäsiteltiin termisoimalla 63 C:ssa 15 s. Ylijäänyt maito pastöroitiin ja siitä keitettiin murukolojuustoa. Tarkoituksena oli selvittää, vaikuttaako rehujen hygieeninen laatu murukolojuuston hygieeniseen laatuun. Toisen vuoden ruokintakoe toteutettiin samalla tavalla kuin edellisenä vuonna, mutta kokeessa päätettiin valmistaa edamjuustoa, jonka prosessi ei ole yhtä herkkä virheille kuin emmentaljuuston prosessi. Kattilamaito pastöroitiin 72 C:ssa 15 s ja nitraattia käytettiin lisäaineena. Emmentaljuuston kypsytysaika oli 3 kk, ja murukolo- ja edamjuustojen 9 viikkoa. Analyysit Raakamaidon ja kattilamaidon koostumus määritettiin Milko Scan-analysaattorilla. Maidon kaseiini määritettiin IDF:n Standardin 29:1964 mukaan. Juustoista analysoitiin rasva (Van Gulik-menetelmä), kuiva-aine (IDF 4A:1982), proteiini (laskennallisesti typen määritystuloksista), kokonaistyppi (IDF 20B:1993) ja liukoinen typpi (Sode Mogensen, M.T. 1948). Raakamaidosta tutkittiin koliformiset enterobakteerit, E. coli (alustava kvalitatatiivinen määritys ensimmäisenä koevuonna), kokonaispesäkemäärä, Listeria monocytogenes (kvalitatatiivinen määritys ensimmäisenä koevuonna), voihappobakteeri-itiöt (VHBI) sekä aerobiset, itiölliset bakteerit. Valmiista juustoista tutkittiin koliformiset enterobakteerit, L. monocytogenes (kvalitatatiivinen määritys ensimmäisenä koevuonna) ja VHBI. Juustot arvosteltiin asiantuntija raadissa asteikolla 1 5, jossa 5 on erittäin hyvä ja 1 erittäin huono (IDF 99C:1997). I-luokan juuston on saatava kaikilta ominaisuuksiltaan vähintään kolme pistettä. Puristuslujuus mitattiin Lloyd 1000R-mittalaitteella. Tilastolliset analyysit tehtiin SAS/STATohjelmalla. Tulokset Emmental- ja murukolojuustojen valmistus Raakamaidon rasvapitoisuus ja kattilamaidon valkuaispitoisuus olivat ensimmäistä satoa syötettäessä tilastollisesti merkitsevästi korkeampia kuin toista satoa syötettäessä (Kuva 1a). Kattilamaidon kaseiinipitoisuus oli ensimmäisen sadon yhteydessä korkeampi kuin toisessa, vaikka ero ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Siilo- ja paalirehujen välillä todettiin tilastollisesti merkitsevä ero ainoastaan esiheran ph:ssa (P = 257), joka oli siilorehuilla hiukan alempi. Erot olivat kuitenkin käytännössä hyvin pieniä. Emmentaljuustojen keitto tapahtui analyysitulosten perusteella normaalisti ja juustojen koostumus vastasi tavoitearvoja (Kuva 1b). Emmentaljuustojen koostumuksessa ja juustosaaliissa ei todettu tilastollisesti merkitseviä eroja lukuun ottamatta kuiva-ainepitoisuutta, joka oli korkeampi siilorehuruokinnan yhteydessä paalirehuruokintaan verrattuna. Korkeampi kuiva-ainemäärä parantaa juustosaantoa. Juustosaaliissa ei kuitenkaan todettu ensimmäisenä koevuonna tilastollisesti merkitseviä eroja (Taulukko 1). Murukolojuuston prosessoinnissa ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja. Suuret vaihtelut juustojen rasva- ja valkuaispitoisuudessa johtuivat siitä, että maitomäärän vähyyden vuoksi rasvapitoisuutta ei vakioitu. Murukolojuustoissa ainut tilastollisesti merkitsevä ero todettiin liukoisen typen määrässä, joka oli korkeampi ensimmäistä satoa syötettäessä (P = 1). 44

Raakamaitojen ja juustojen mikrobiologinen laatu oli hyvä (Taulukko 2). Murukolojuustoissa todettiin pieniä pitoisuuksia koliformisia enterobakteereja, jotka olivat todennäköisesti peräisin prosessista. Maitojen ja juustojen mikrobimäärissä ei todettu tilastollisesti merkitseviä eroja. VHBI-määrät olivat alle määritysrajan sekä maidoissa että juustoissa (<0,30 ja <0,48 lg(mpn/g), vastaavasti). E. colia ja L. monocytogenestä ei todettu raakamaidoissa. Taulukko 1. Juustosaaliit emmental-, murukolo- ja edamjuustojen keitoista. Juustoa kg/100 l maitoa. 1. sato 2. sato Tilastollinen merkitsevyys SEM Siilo vs. Yhdysvaikutus Sato paali 1. koevuosi: Emmentaljuusto (n = 15) 8,9 8,9 8,7 8,8 0,2 1 1. koevuosi: Murukolojuusto (n = 15) 8,5 8,3 8,7 8,6 0,5 1 2. koevuosi: Edamjuusto (n = 12) 10,1 9,9 9,6 9,7 0,1 * 1 Siilon 2. sadon tulokset perustuvat neljän havainnon sijasta vain kolmeen havaintoon, joten SEM on sen osalta kerrottava luvulla 1,29 keskiarvoja verrattaessa. RM, rasva RM, valk. KM, rasva KM, valk. KM, kaseiini Kuva 1a. Emmentaljuuston valmistuksessa käytetyn raakamaidon (RM) ja kattilamaidon (KM) koostumukset (n = 15). 800 g/kg 600 400 200 0 Rasva Proteiini Kuiva-aine Kuva 1b. Emmentaljuustojen koostumukset (n = 15). Emment al-juust ojen keit t ot iedot Siilo,1. sato Paali, 1.sato Siilo, 2.sato Paali, 2. sato RM rasva RM valk KM rasva KM valk KM kaseiini 45

Tilastolliset Siilo vs. Yhdysvaikutus SEM Sato merkitsevyydet paali Raakamaidon rasva 6 * Raakamaidon valkuainen 4 Kattilamaidon rasva 6 Kattilamaidon valkuainen 4 * Kattilamaidon kaseiini 4 o Juuston rasva 6,0 Juuston proteiini 3,3 Juuston kuiva-aine 1,4 * Tilastolliset merkitsevyydet: o(p<0,1),*(p<5), **(P<1), ***(P<01), SEM = keskiarvon keskivirhe, n = havaintojen määrä. Siilon 2. sadon tulokset perustuvat neljän havainnon sijasta vain kolmeen havaintoon rehun loppumisen vuoksi, joten SEM on sen osalta kerrottava luvulla 1,29 keskiarvoja verrattaessa. Taulukko 2. Mikrobiologiset tulokset lg(pmy/ml) emmentaljuuston valmistuksesta (n = 15). 1. sato 2. sato SEM* Raakamaito Koliformiset enterobakt. 0,21 0,79 0,62 0,39 0,18 Kokonaispesäkemäärä 3,51 3,62 3,67 3,72 0,12 Aerobiset itiölliset bakt. 0,63 0,40 1,52 0,23 0,28 Kattilamaito Kokonaispesäkemäärä 3,30 3,44 3,35 3,81 0,18 *Siilon 2. sadon tulokset perustuvat neljän havainnon sijasta vain kolmeen havaintoon, joten SEM on sen osalta kerrottava luvulla 1,29 keskiarvoja verrattaessa. Emmental- ja murukolojuustojen aistinvaraiset tulokset Kaikki emmentaljuustot saivat arvostelussa jonkin virhemaininnan, mutta tilastollisesti merkitseviä eroja ei todettu (Kuva 3). Heikoimmat pisteet annettiin juuston sisäiselle ulkonäölle ja korkeimmat hajulle ja maulle. Sisäisen ulkonäön tyypillisimmät virheet olivat väriraita, herapesäkkeet, rosokolot, glesler eli rakoilua ja epätyypilliset kolot. Myös muita yksittäisiä virheellisiä kolonmuodostusvirheitä todettiin. Glesleriä esiintyi siilorehujen käsittelyissä viisi kertaa, eli enemmän kuin paalirehuissa, joista kummassakin sitä oli vain kerran. Virheellinen kolonmuodostus voi osittain johtua siitä, että juustot jouduttiin valmistamaan pienessä mittakaavassa. Rakenne- ja massavirheistä yleisin oli lyhyt massa ja virhettä esiintyi kaikissa käsittelyissä. Muita virheitä olivat mureneva, rakeinen ja hauras. Makuvirheitä todettiin vähiten, ja viisi juustoa jäi ilman virhemainintaa. Ensimmäisen sadon juustoille annettiin vähemmän makuvirhemainintoja kuin toisen sadon juustoille. Makuvirheistä yleisimpiä olivat epätyypillinen ja karvas. 46

Pisteet Ulkonäkö ulkopuoli Ulkonäkö sisäpuoli Rakenne, massa Haju, maku Kuva 3. Emmentaljuustojen aistinvaraiset tulokset (n= 15). Emment al-juust ojen keit t ot iedot Siilo,1. sato Paali, 1.sato Siilo, 2.sato Paali, 2. sato RM rasva RM valk KM rasva KM valk KM kaseiini Murukolojuustot saivat arvostelussa parempia pisteitä kuin emmentaljuustot ja niissä todettiin vähemmän virheitä. Murukolojuustoista kaksi oli virheetöntä (pisteet 4,5). Molemmat juustot oli valmistettu 2. sadon siilorehun maidosta. Tilastollisesti merkitseviä eroja ei todettu. Yleisimmät ulkonäkövirheet olivat epätasainen ulkopinta, liian vähän koloja, tahmea massa ja karvas maku. Puristuslujuus mitattiin emmentaljuustoista (Taulukko 3). Ensimmäisen sadon juustot olivat tilastollisesti merkitsevästi kovempia, kun taas elastisuudessa ei todettu eroja. Kovuuden heikkenemiseen ja lisääntyneeseen elastisuuteen vaikuttaa alhainen kuiva-ainepitoisuus, joka näkyy toisen sadon paaliruokinnan juustossa. Vaihtelu juustojen välillä on kuitenkin luonnollisen vaihtelun sisällä. Taulukko 3. Emmentaljuustojen puristuslujuusmittaukset. 1. sato 2. sato Tilastollinen merkitsevyys SEM* Siilo vs. Yhdysvaikutus Sato paali Kovuus, N 124,1 113,7 109,4 95,8 5,1 o * Elastisuus, 57,9 56,7 57,7 60,3 2,2 * Siilon 2. sadon tulokset perustuvat neljän havainnon sijasta vain kolmeen havaintoon, joten SEM on sen osalta kerrottava luvulla 1,29 keskiarvoja verrattaessa. Edamjuuston valmistus Edamjuustojen keitto tapahtui analyysitulosten perusteella normaalisti (Kuva 4a) ja juustojen koostumus vastasi tavoitearvoja (Kuva 4b). Ensimmäisen sadon rehuista saadun maidon valkuais- ja rasvapitoisuus oli tilastollisesti merkitsevästi korkeampi verrattuna toisen sadon rehuista saatuun maitoon. Lisäksi kattilamaidon kaseiinipitoisuus oli ensimmäisessä sadossa tilastollisesti merkitsevästi korkeampi samoin kuin juustosaalis (Taulukko 1). Muissa valmistuksen aikana tehdyissä analyyseissä erot olivat pieniä eivätkä ne olleet tilastollisesti merkitseviä. Maitojen ja juustojen mikrobiologinen laatu oli hyvä (Taulukko 4). Tuloksissa ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja. VHBI-määrät olivat alle määritysrajan sekä maidoissa että juustoissa (<0,30 ja <0,48 lg(mpn/g), vastaavasti). Juustot analysoitiin edamjuustolle tyypillisestä kuuden viikon kypsytysajasta poiketen yhdeksän viikon kuluttua, jotta juustojen kypsymisen aikana tapahtuvat muutokset tulisivat selvemmin esiin. Koostumusanalyyseissä ei kuitenkaan todettu tilastollisesti merkitseviä eroja. 47

RM, rasva RM, valk. KM, rasva KM, valk. KM, kaseiinia Kuva 4a. Edamjuuston valmistuksessa käytetyn raakamaidon (RM) ja kattilamaidon (KM) koostumukset (n = 16). 800 600 g/kg 400 200 0 Rasva Proteiini Kuiva-aine Kuva 4b. Edamjuustojen koostumukset (n = 12). Emment al-juust ojen keit t ot iedot Siilo,1. sato Paali, 1.sato Siilo, 2.sato Paali, 2. sato RM rasva RM valk KM rasva KM valk KM kaseiini Tilastolliset Siilo vs. SEM merkitsevyydet paali Sato Raakamaidon rasva 5 * Raakamaidon valkuainen 1 *** Kattilamaidon rasva 6 Kattilamaidon valkuainen 2 *** Kattilamaidon kaseiini 2 ** Juuston rasva 7,4 Juuston proteiini 3,4 Juuston kuiva-aine Yhdysvaikutus 48

Taulukko 4. Mikrobiologiset tulokset lg(pmy/ml) edamjuuston valmistuksesta (n = 16). 1. sato 2. sato SEM Raakamaito Koliformiset enterobakt. 0,84 0,33 0,61 0,20 0,20 Kokonaispesäkemäärä 2 4,12 3,94 3,85 0,18 Aerobiset itiölliset bakt. 1,33 0,85 1,67 0,78 0,56 Kattilamaito Kokonaispesäkemäärä 3,19 2,92 2,86 3,23 0,33 Edamjuustojen aistinvaraiset tulokset Edamjuustoja arvosteltiin 12 kappaletta, joista kolme oli täysin virheetöntä (Kuva 5). Juustojen aistinvarainen laatu oli yleisesti ottaen hyvä. Juustoille annetut pistemäärät vaihtelivat :sta :aan. Parhaat pisteet annettiin ulkopinnan ulkonäöstä ja heikoimmat rakenteesta ja massasta. Toisen sadon paalirehut olivat sisäpuolen ulkonäöltä virheettömiä, ja pisteet olivat tilastollisesti merkitsevästi parempia kuin siilorehujen (P = 5). Yleisimmät virhemaininnat olivat liikaa koloja ja liian pienet kolot. Osa kolonmuodostusvirheistä selittyy keitossa tai laskussa tapahtuneista virheistä. Rakenne- ja massavirheistä yleisimmät olivat tahmea ja pehmeä. Toisen sadon siilorehu oli virheetön. Makuvirheistä yleisimmät olivat mauton ja karvas. Ensimmäisen sadon paalirehu ja toisen sadon siilorehu olivat virheettömiä. Juustojen puristuslujuudessa ei todettu tilastollisesti merkitseviä eroja (Taulukko 5). Vaihtelu juustojen välillä on kuitenkin luonnollisen vaihtelun sisällä. Pisteet Ulkonäkö ulkopuoli Ulkonäkö sisäpuoli Rakenne, massa Haju, maku Kuva 5. Edamjuustojen aistinvaraiset tulokset (n = 12). Emment al-juust ojen keit t ot iedot Siilo,1. sato Paali, 1.sato Siilo, 2.sato Paali, 2. sato RM rasva RM valk KM rasva KM valk KM kaseiini Taulukko 5. Edamjuustojen puristuslujuusmittaukset (n = 12). 1. sato 2. sato SEM Kovuus, N 67,0 85,8 66,2 60,6 11,5 Elastisuus, 6 66,9 64,2 63,8 1,31 49

Yhteenveto Sato (ensimmäinen vs. toinen sato) vaikutti enemmän maidon ja juustojen koostumukseen ja laatuun kuin korjuumenetelmä. Ensimmäisen sadon säilörehulla tuotetun maidon valkuais-, kaseiini- ja rasvapitoisuudet olivat korkeampia kuin toisen sadon. Ensimmäisenä vuonna erot maidon koostumuksessa olivat tosin pienempiä kuin toisena vuonna. Ero näkyi toisena vuonna myös ensimmäisen sadon parempana juustosaaliina. Kattilamaidon korkeampi valkuais- ja kaseiinipitoisuus toisena vuonna paransivat juustosaalista ensimmäiseen vuoteen verrattuna. Raakamaidon kokonaispesäkemäärät ja koliformisten enterobakteerien määrät olivat alhaiset, mikä osoittaa hyvää lypsyhygieniaa. VHBI-määrät olivat alle määritysrajan sekä maidoissa että juustoissa. Erot juustojen prosessoinnin aikana otetuissa näytteissä sekä valmiiden juustojen koostumuksessa ja laadussa olivat pieniä. Emmentaljuuston aistinvaraisessa arvioinnissa ensimmäisen sadon juustoille annettiin vähemmän makuvirhemainintoja kuin toisen sadon juustoille, mutta pistemäärien erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Lisäksi puristuslujuusmittausten mukaan ensimmäisen sadon juustot olivat kovempia. Toisena vuonna valmistetuissa edamjuustoissa ei koostumuksessa todettu tilastollisesti merkitseviä eroja. Aistinvaraisessa arvioinnissa pisteiden taso oli korkeampi kuin edellisenä vuonna emmentaljuustojen arvioinnissa. Kirjallisuus Bergère, J.L. ja Lenoir, J. 2000. Cheese manufacturing accidents and cheese defects. Kirjassa: Cheesemaking. From science to quality assurance (Toim. Eck, A. ja Gillis, J.-L). Lavoisier Publishing, Pariisi, Ranska. s. 477-508. Ernst, J. 2004. Milk coagulation. European Cheese Technology Module. 6.10.2004, Agroscope, Bern, Switzerland. Herlin, A.H. ja Christiansson, A. 1993. Cheese-blowing anaerobic spores in bulk milk from loosehoused and tied dairy cows. Milchwissenschaft 48(12):686-690. Jaakkola, S., Saarisalo, E., Heikkilä, T., Nysand, M., Suokannas, A., Taimisto, A-M., Mäki, M. 2006. Maitoa siilo- vai paalirehulla? In: toim. Eeva Saarisalo, Mari Topi-Hulmi. Rehuntuotantoteknologian kehitys riski maidon laadulle? Alkutuotannon ja maidonjalostuksen laaturiskit rehuntuotantoteknologian kehittyessä eli Amare-hankkeen loppuseminaari, Jokioinen 26.4.2006. Suomen Nurmiyhdistyksen julkaisu nro 23, p 26-35. Sode Mogensen, M.T. 1948. Bestemmelse af ostens spaltningsgrad saerligt henblik paa formoltitrering. Meddelande nr. 21 fra Statens Mejeriförsök. Walstra, P., Geurts, T.J., Noomen, A., Jellema, A. van Boekel, M.A.J.S. 1999. Dairy technology. Marcel Dekker, Inc., NY, Basel. s. 639-649. Vissers, M.M.M., Driehuis, F., Te Giffel, M.C., De Jong, P. ja Lankveld, J.M.G. 2006. Improving farm management by modeling the contamination of farm tank milk with butyric acid bacteria. J. Dairy Sci. 89:850-858. 50