مكونات الحليب، وخصائصه، وطرق قياس جودته

وصف الموقف التعليمي: يريد شخص العمل على جمع الحليب من المزارعين، وبيعه لمصانع الألبان، ويرغب في التعرّف إلى خصائص الحليب، وطرق فحصه، ومعرفة طرق الكشف عن غش الحليب وتلوثه، والطرق المثلى لنقله؛ وذلك لضمان جودة الحليب قبل استلامه من المزارعين، وأثناء نقله إلى مصانع الألبان.

ناقش: يُعد الحليب من المواد الغذائية سريعة التلف.

نشاط (1) نظري: أبحث عن القيمة الغذائية للحليب.

1. يُعد الحليب أول غذاء يعتمد عليه الرضيع في بداية حياته، فهو وجبة غذائية كاملة؛ لأنه يحتوي على جميع العناصر الغذائية بنسب مختلفة؛ إذ يحتوي على الماء، والدهن، والفيتامينات، والأملاح المعدنية ما عدا الحديد، والمواد اللازمة لبناء الجسم (البروتين، والفيتامينات)، والقيام بالنشاطات الحيوية (الكربوهيدرات، والدهون).
2. ويمتاز الحليب بكونه ذا طعم مستساغ، وقابلاً للهضم.
3. ويُعرف الحليب على أنّه سائل أبيض مائل للاصفرار، حلو المذاق، ذو رائحة خفيفة، وهو إفراز الغدد اللبنية لإناث الحيوانات الثديية، تفرزه بعد الولادة لإرضاع صغارها.
4. أما بالنسبة لحليب السرسوب (اللبا) فهو الحليب المفرز بعد الولادة مباشرة، ويستمر لمدة 2 - 3 أيام، ويمتاز باحتوائه على الأجسام المضادة لحماية حديثي الولادة من الأمراض والجراثيم، كما يمتاز باللزوجة، ويحتوي على نسبة مرتفعة من البروتينات، والأملاح، ومنخفض الدهون، ويمتاز باللون المائل للصفرة بدرجة أكبر من الحليب العادي.

تعتمد مكونات الحليب على نوع الحيوان، وسلالاته، وعمره، وموسم الحلابة، ونوع الغذاء وكميته، والحالة الصحية للحيوان، والظروف البيئية المحيطة به. أما بالنسبة لتركيب الحليب (الأبقار) فيحتوي على الأملاح المعدنية، مثل: ⁦Ca⁩، ⁦P⁩، ⁦Na⁩، ⁦Mg⁩، إضافة إلى الفيتامينات، التي تُقسم إلى:

1. الذائبة بالماء ⁦C⁩، ⁦B⁩.
2. الذائبة بالدهون ⁦A⁩، ⁦D⁩، ⁦E⁩، ⁦K⁩.

   ونتيجة لهذا التركيب الكيميائي، يُعد الحليب من المواد الغذائية سريعة التلف حيث تحدث تغيرات من أهمها: تفسخ الدهون، ويستدل على تفسخها من خلال الرائحة الكريهة المنبعثة منه. ويتكون الحليب من نسب مختلفة من الماء والمواد الصلبة، التي يُمكن قياسها باستخدام جهاز تحليل الحليب ⁦(LACTOSCAN)⁩، انظر جدول رقم (1)، الذي يبيّن نسب مكونات الحليب لدى بعض حيوانات المزرعة.

نشاط (2) عملي: قياس نسب مكونات حليب الأبقار المواد والأدوات: حليب خام طازج، جهاز تحليل الحليب (لاكتوسكان).

1. خلط الحليب جيداً.
2. تشغيل الجهاز والتأكد منه.
3. وضع كمية من الحليب في الأنبوب المخصص.
4. إعطاء أمر التشغيل والانتظار حتى ظهور النتائج.
5. قراءة النتائج وتسجيلها.
6. غسل الجهاز (الأنبوب) بالماء المقطر.
7. غسل الجهاز بمحلول قاعدي تركيز 3%.
8. غسل الجهاز بمحلول حامضي تركيز 3%.
9. شطف الجهاز بالماء المقطر.
10. كتابة تقرير.

الخواص الحسيّة للحليب هي تلك الخواص التي يمكن التعرُّف إليها بوساطة حواس الإنسان، وتُعدّ الاختباراتُ الحسيّة اختباراتٍ أوليّةً سريعةً عند استلام الحليب في مصانع الألبان؛ لتقييم جَوْدته، وتحديد صلاحيّته للاستهلاك، ومن هذه الخواص ما يأتي:

1. اللون: الحليب سائل غير شفّاف، لونه أبيض، مائل للصفرة بسبب انعكاس الأشعة الضَّوْئيّة من أسطح حُبيْبات الدهن، وكيزينات الكالسيوم، إضافة إلى مادة الكاروتين الصفراء التي تنتقل من الأعلاف.
2. الطعم: يمتاز طعم الحليب بالحلاوة الخفيفة بسبب سكر اللاكتوز، أمّا تواجُد الأملاح المعدنيّة فيُعطي طعماً مالحاً خفيفاً.
3. الرائحة: يستطيع الإنسان التمييز بين الروائح المختلفة، وتُعدّ رائحةُ الحليب رائحةً متميزةً وخفيفةً تُشم بعد الحلابة مباشرة، وتتأثر رائحة الحليب بنوع الغذاء الذي يتناوله الحيوان، مثل البصل والثوم. ويتميّز الحليب بسرعة عشقه للروائح، والغازات المحيطة به.

إحضار عيّنة من حليب الأبقار الطازج، وعيّنة أخرى من حليب قديم (عمره لا يتجاوز يوم واحد)، وملاحظة رائحة كلٍّ منهما. سجّل ملحوظاتك، وناقشها مع زملائك ومعلمك.

للخواص الفيزيائيّة أهميّة كبيرة في تقييم جوْدة الحليب والكشف عن الغش فيه، ومدى ملاءمته للتصنيع، ومن هذه الخواص ما يأتي:

1. الوزن النوعيّ: يُعرّف بأنه وزن حجم معين من الحليب مقسوماً على وزن الحجم نفسه من الماء، عند درجة حرارة $15.5$ درجة مئوية، ويتأثر الوزن النوعي للحليب بالأوزان النوعية لمكوّناته الصلبة المختلفة إذ يتراوح بين $1.027 - 1.034$ تبعاً لاختلاف نسب هذه المكوّنات.
2. درجة التجمُّد: وهي الدرجة التي يتحوّل فيها السائل من حالة السيولة إلى حالة الصّلابة. وتعتمد درجة تجمّد الحليب على مكوّناته الذائبة في الماء، وهي اللاكتوز والأملاح المعدنيّة، إذ يبلغ معدل درجة تجمُّد الحليب البقري من ($-0.53$ – $-0.55$) درجة مئوية. وتُستخدَم درجة التجمّد للكشف عن إضافة الماء للحليب، إذ ترتفع لتقترب من درجة تجمُّد الماء.

3. معامل الانكسار: يقيس معامل الانكسار مقدار الانحراف الذي يحدث للأشعة الضوئيّة عند مرورها في وسطين مختلفين في الكثافة كالهواء والماء. ومعامل الانكسار لأيّ سائلٍ طبيعيّ قيمته ثابتة عند درجة حرارة معينة. فمعامل انكسار الماء $1.3329$ ولحليب الأبقار ($1.3440$ إلى $1.3480$). ويُقاس معامل الانكسار باستخدام جهاز يُسمّى الرفراكتوميتر. ⁦(REFRACTOMETER)⁩.
4. التخثّر: يعرّف التخثّر بأنه حالة التجبّن للحليب، حيث يحدث عند إضافة أنزيم الرينين، أو عند غليه إذا كانت حموضته فوق معدلها الطبيعيّ؛ نتيجة لتلوّثه بالميكروبات، وتكون حموضة الحليب الطبيعيّة عند مقدار $pH(6.4 - 6.9)$.
5. درجة غليان الحليب: تكون درجة غليان الحليب النقي عند $100.17$درجه مئوية، إلا أنّ هذه الدرجة قد ترتفع أو تنخفض قليلاً تبعاً لمكونات الحليب.

يُعدّ الحليب مغشوشاً إذا نُزِع أحد مركّباته، أو أُضيفت إليه مادة أخرى، وأهمّ هذه الطرق ما يأتي:

1. إضافة مواد تزيد من الكثافة، مثل:النشا، الدقيق، الجيلاتين، صفار البيض، بياض البيض.
2. إضافة مواد حافظه، مثل بايكربونات الصوديوم.
3. إضافة حليب خام مع حليب معامل حراريّاً.
4. إضافة مواد ملوّنة.
5. إضافة الحليب المجفّف.

• اللون: يمكن الكشف عن التهاب الضرع من لون الحليب الأحمر، حيث يظهر في الحليب لون أحمر خفيف في حالة التهاب الضرع.
• الطعم والرائحة: يُعدّ الطعم الحامض، والطعم المر، والرائحة الحامضيّة الكريهة دلالة على فساد الحليب، وتلوّثه الشديد بالجراثيم.
• اختبار الحليب بالغليان: إن غلي الحليب يُعدّ مؤشّراً سريعاً على جودة الحليب، فالحليب الفاسد يتخثر عند الغلي؛ بسبب ارتفاع حموضته الناتجة عن شدة تلوّثه بالميكروبات.
• الكشف عن غش الحليب بالنشا: يتم باستخدام اليود.

المواد والأدوات: حليب أبقار، نشا، يود، كأس شفاف عدد 2، ملعقة

1. وضع الحليب في كأسين.
2. إضافة النشا إلى إحدى الكأسين، وتحريكه جيداً.
3. إضافة اليود إلى كلا الكأسين وتحريكهما جيداً.
4. ملاحظة اللون الناتج في كلا الكأسين.
5. تسجيل الملحوظات.
6. ناقش ملحوظاتك مع الطلبة ومعلمك.

يخلو الحليب عالي الجودة من المواد الملوّثة، والشوائب، وبقايا الأدوية والمواد الكيميائيّة، وفي حالة تلوّث الحليب هناك دليل على أنّ الطّرق المتّبعة في إنتاج الحليب غير سليمة، ومستوى النظافة متدنٍ.

1. مكان الحلابة.
2. أدوات الحلابة أو أنابيب المحلب.
3. أوعية نقل الحليب.
4. العاملون في المَزارع ومصانع الألبان.

كما أنّ وجود بقايا العلاجات، والحيوانات المريضة، والأعلاف الملوّثة، والحشرات والقوارض يؤدي إلى تلوّث الحليب.

تُعدّ عمليّة نقل الحليب من المزرعة إلى المصنع مهمّةً جداً لضمان جودة الحليب، حيث إنّه خلال هذه العمليّة يمكن أن تنخفض جودة الحليب إذا لم تتم السيطرة على عملية النقل؛ وذلك لأنّ الحليب يُعدّ وسطاً ملائماً لنموّ الأحياء المجهرية وتكاثرها؛ وذلك لاحتوائه على المتطلبات الغذائيّة لنموّها، ومن الأدوات المستخدمة في نقل الحليب ما يأتي:

1. الأواني العميقة: شائعة الاستعمال في نقل الحليب وتختلف أشكالها وأحجامها حسب الغرض من استخدامها، وحسب أماكن استعمالها، ولكن يفضل توحيد الشكل والحجم في المزرعة الواحدة، أو في البلد الواحد وذلك لأسباب عدّة، أهمّها:

• سهولة التداُول والترتيب.
• سهولة عمليات الغسل والتعقيم.
• سهولة حساب كمية الحليب المنقولة.

2. الصهاريج: يُنقل الحليب بواسطة صهاريج مزدوجة الجدران، ومعزولة، ومصنوعة من الحديد الصلب المقاوم للصدأ (ستانلس ستيل)، محمولة على سيارات نقل خاصة، مزودة بمضخات خاصة لتعبئة الحليب وتفريغه.

1. يجب أن تكون نظيفة ومعقّمة.
2. ألا تزيد درجة حرارة الحليب المنقول عن 6 درجات مئوية، خصوصاً إذا كانت المسافة بعيدة.
3. أن تكون مملوءة بالحليب إلى نهايتها؛ منعاً لرج الحليب حتى لا تتكوّن حبيبات الزبد على السطح.
4. عدم تعريضها لأشعة الشمس المباشرة خصوصاً في الصيف.
5. عدم فتحها أثناء النقل، منعاً لتلوثها.

عند استلام الحليب في المصنع يجب مراعاة ما يأتي:

1. إجراء الفحوصات الأولية على الحليب قبل تفريغه.
2. سحب عينات لإجراء فحوصات الزرع الميكروبي أو قياس حجمه.
3. تفريغ الحليب ثم توزينه، ثم ضخ الحليب إلى خزانات الحفظ المبردة.
4. غسل الأواني والصهاريج وتعقيمها.

إن تبريد الحليب بعد الحلابة مباشرة من الأمور الضرورية التي يجب القيام بها، وعدم التهاون بشأنها للحد من نشاط الميكروبات التي تكون قد وصلت للحليب أثناء عملية الحلابة؛ وذلك لأن الحليب وسط جيّد لنمو هذه الميكروبات، فالتبريد يثبّط النشاطات الأنزيمية والكيميائية غير المرغوب فيها، ويبرّد الحليب مباشرة إلى درجة 3 - 6 درجة مئوية.

1. نسبة الحموضة في الحليب الطازج تكون بين (0.14 - 0.16 %)، وترجع هذه الحموضة إلى وجود مركبات ذات تأثير حمضي، مثل: ثاني أكسيد الكربون الذائب، بروتينات الشرش، أملاح الفوسفات، والكازين، وهذا ما يسمى بالحموضة الطبيعية للحليب.
2. ولكن عند ترك الحليب فترة من الوقت تقوم الميكروبات الموجودة طبيعياً في الحليب بتخمير سكر اللاكتوز، وتكوين حامض اللاكتيك، وهذه تسمى الحموضة المتولّدة، أو الحموضة الناشئة.

هو عبارة عن اللوغارتم السالب لتركيز أيون الهيدروجين في المحلول، ورقم ⁦pH⁩ الحليب الطبيعي هو (6.4 - 6.9)، ويرتفع هذا الرقم إذا نتج الحليب من حيوانات مصابة بالتهاب الضرع، كما ينخفض رقم ⁦pH⁩ عن 6.4 عند نشاط بكتيريا حامض اللاكتيك، وتحويل جزء من سكر اللاكتوز إلى حامض اللاكتيك، وهناك علاقة عكسية بين الحموضة ورقم ⁦pH⁩؛ أي كلما ارتفعت الحموضة انخفض رقم ال ⁦pH⁩.

كما أن قياس الحموضة يساعد على تحديد:

1. مدى كون الحليب طازجاً، والعناية بإنتاجه.
2. مدى ملاءمة الحليب لمنتجات الألبان المختلفة، أو رفضه بشكل كامل.

وهناك العديد من طرق الكشف عن مستوى حموضة الحليب، منها:

1. طريقة التجبن بالغليان ⁦Clot on boiling test⁩: إذا ارتفعت حموضة الحليب عن 0.25 % يتجبن الحليب بالغليان. ولإجراء هذا الاختبار: يؤخذ 2 - 5 مل في أنبوبة اختبار، وتوضع في حمام مائي يغلي لمدة 5 دقائق، تخرج الأنابيب وترج، ويلاحظ التخثّر من عدمه فإذا وجد التخثر دل على أن حموضة الحليب أعلى من 0.25 %، وإن لم يوجد فهذا يدل على أن حموضة الحليب أقل من 0.25 %.

   وفي حال عدم توفر الحمام المائي، يمكن وضع الأنبوب المحتوي على الحليب مباشرة على موقد حراري (اللهب).

2. طريقة التجبن بالكحول ⁦Alcohol test⁩: إذا ارتفعت حموضة الحليب عن 0.21 % يتجبن الحليب بالكحول ذي التركيز 68 %. ولإجراء هذا الاختبار، تؤخذ كمية من الحليب (2 مل) تقريباً، يضاف إليها (2 مل) من كحول الإيثايل 68 % (حجم متساو) وترج الأنابيب برفق، فإذا تكونت خثرة على جدار الأنبوب فهذا يدل على أن حموضة الحليب أعلى من 0.21 %.

كما هو معروف أن الحليب مادة غذائية سريعة التلف؛ ولذلك فإنه يُعامل حرارياً للتقليل من تلفه، ويمكن تعريف البسترة بأنّها معاملة حرارية يتم فيها تسخين الحليب إلى درجة حرارة، ووقت محدّد ومن ثم تبريده فجأة إلى درجة حرارة منخفضة للقضاء على جميع الميكروبات الممرضة الشائع وجودها في الحليب؛ بحيث تجعله آمناً للاستهلاك. وتهدف البسترة إلى تحقيق الأهداف الآتية:

• أ. القضاء على جميع الأحياء المجهرية الممرضة، ومن ثم المحافظة على صحة المستهلك.
• ب. إطالة مدة حفظ المادة الغذائية بتقليل أعداد الميكروبات فيها.
• ج. التقليل من التغيرات غير المرغوب فيها في الحليب، وذلك بإتلاف الأنزيمات ومنع نشاطها.
• د. تسهيل عملية التسويق إذ يمكن بيع الحليب المبستر في فترات أطول.

هناك أنواع عدة من البسترة، وقد تُجرى على دفعات أو بشكل مستمر، ومن أهم هذه الأنواع ما يأتي:

1. البسترة البطيئة ⁦(Low Temperature Long Time-LTLT)⁩: يتم فيها تسخين الحليب على درجة حرارة 63 درجة مئوية لمدة نصف ساعة، ثم تبريده مباشرة.
2. البسترة السريعة ⁦(High Temperature Short Time-HTSH)⁩: يتم فيها تسخين الحليب في مبادل حراري ذي صفائح على درجة حرارة 72 درجة مئوية لمدة 15 ثانية، ثم تبريده بشكل سريع.
3. البسترة الفائقة ⁦(Ultra-Pasteurization)⁩: يتم فيها تسخين الحليب في مبادل حراري على درجة حرارة 125-138 درجة مئوية، لمدة 2 - 4 ثوان، ثم تبريده بشكل سريع.
4. البسترة فائقة الحرارة ⁦(Ultra High Temperature-UHT)⁩: يتم فيها تسخين الحليب في مبادلات حرارية على مرحلتين، ترفع درجة حرارة الحليب في المرحلة الأولى لتصل حوالي 80 درجة مئوية، وفي المرحلة الثانية إلى 138 - 150 درجة مئوية لمدة 2 - 10 ثوان، ثم يُبرّد بشكل سريع، ويُعبأ في ظروف معقمة، وميزة هذا المنتج أنّه لا يحتاج للحفظ المبرد، بل يُحفظ على درجة حرارة الغرفة لمدة تصل إلى 6 أشهر، وبذلك يصبح المنتج النهائي معقماً تجارياً.

1. والجدير بالذكر أن جميع الأنواع السابقة تُعد بسترة مستمرة، عدا النوع الأول (البسترة البطيئة)، وتُحفظ جميع المنتجات المبسترة بالتبريد على درجة حرارة لا تزيد عن 7 درجات مئوية (باستثناء البسترة فائقة الحرارة).
2. وتتفاوت مدة الصلاحية وفق نوع البسترة، حيث إن مدة الصلاحية تكون 7 أيام، أو أقل لمنتجات البسترة البطيئة، و14 - 21 يوماً للبسترة السريعة، وتصل إلى 90 يوماً للحليب المعامل، باستخدام البسترة الفائقة.

1. اذكر خواص الحليب الحسية.
2. بيّن أهمية تبريد الحليب مباشرة بعد إجراء عملية الحلابة.
3. عدّد أنواع بسترة الحليب.