|
Два экологических
показателя сырого молока по техническому регламенту являются обязательными при
его приемке на переработку.
Это измерения
концентраций болезнетворных бактерий и соматических клеток (СК), т.е.
лейкоцитов, которые призваны природой к борьбе с заболеваниями. В этом кажущемся
противоречии стоит разобраться.
Болезнетворные
(патогенные) бактерии могут проникать в молоко из внешней среды, т. е. из
санитарно загрязненных транспортных емкостей и других контактных поверхностей,
которые сопровождают молоко на пути от фермы до входа молокоперерабатывающего
предприятия. Таким образом этот показатель характеризует безопасность от внешней
среды. Из многих ее воздействий на сырое молоко выбрано самое опасное для
человека – патогенная бактериальная обсемененность – ее и определяют с помощью
микроскопического подсчета колоний бактерий.
Что измеряют
Соматосы?
Концентрации СК
призваны характеризовать внутреннюю «безопасность» молока, в качестве
обобщенного показателя, отражающего здоровье дойного стада (для сборного
молока).
Однако, что
означает этот обобщенный показатель?
Ведь корова, как
любое млекопитающее животное (включая человека!), может иметь различные
заболевания. На каждое из них иммунная система будет откликаться повышением
концентраций лейкоцитов, с последующим их переходом в молоко.
Общепринято
мнение, что длительные периоды лактации у дойных животных, позволяют
устанавливать надежную связь между концентрациями лейкоцитов и заболеванием
маститом (воспаление молочной железы). Но также известно, что по
распространенности заболеваний в дойном стаде лейкоз соперничает с маститом и т.
д.
Казалось бы,
также как при контроле патогенных бактерий следовало бы перейти к определениям
концентраций токсикантов, которые попадают в молоко с патогенной микроплазмой,
выделяемой заболевшими органами. Ведь, именно они, а не лейкоциты представляют
опасность для человека.
Это
многочисленные устойчивые и ядовитые химические соединения, которые не поддаются
тепловым и иным воздействиям. Но экспрессных и простых методов их определений,
которые могли бы встроиться в процедуру транспортировки потоков молока от
дойного стада до молококомбинатов, нет не только в РФ но и за рубежом.
Возникает вопрос:
существует ли определенная связь между концентрациями СК и токсикантов в сборном
молоке?
Рассматривая этот
вопрос необходимо учитывать, что больное животное, которое не выведено из дойки,
способно накапливать токсиканты. В пределе, по мере развития болезни и
возможного подавления сопротивляемости организма и его иммунной системы,
концентрация СК будет снижаться и, наоборот, концентрация токсикантов достигнет
максимума. Условно говоря, больное животное, не выведенное из дойки,
превращается в «генератор» токсикантов с нелинейно возрастающей характеристикой
во времени.
Этот фактор
позволяет хотя бы качественно ответить на поставленный вопрос:
1.
Определенная связь существует и она близка к
линейной, если дойное стадо находится под постоянным наблюдением, в
благоприятных условиях, с хорошим питанием и заболевшее животное еще в
субклинической стадии выводится из дойки.
2.
Если эти условия не выполняются, то линейность
нарушается и в пределе зависимость может приобрести гиперболический характер.
По данным ВНИ
молочного института (г. Москва, гл. метролог О. А. Гераймович), при таких
обстоятельствах, повышение концентраций СК на 100 тыс. приводит к росту
концентраций токсикантов в 4 раза. Это означает для молока диапазона 1-го сорта
(400-1000 тыс.ск/см3), что рост концентраций СК на 10-25% приводит к
росту концентраций токсикантов на 400%.
При этом,
предельно допустимые по техническому регламенту количества, например, микотоксина, афлатоксина и т.д. в продуктах переработки молока составляют 0.5
мкг на 1 кг продукта. Тем же техническим регламентом предусмотрен выборочный
контроль токсикантов и других опасных веществ в готовых молочных продуктах.
Масштабы их производства и разнообразие типовой номенклатуры продукции таковы,
что присутствуют значительные риски чрезвычайных происшествий.
Публикации в СМИ
о массовых отравлениях молочными продуктами свидетельствуют об этом.
Общеизвестно
также, что повышенные концентрации СК препятствуют производству сыров,
кисломолочных продуктов, мороженного и т.д.
Таким образом,
концентрации СК (лейкоцитов) в силу описанных обстоятельств является
стратегическим интегральным показателем, характеризующим экологическую
безопасность и технологическую пригодность сырого молока, которое является
основным продуктом отрасли молочного животноводства.
Как измеряют СК СОМАТОСы?
Весь процесс
измерений происходит в колбе с капиллярным узлом (КУ), показанной на Рис.
1 (колба прибора Соматос -В).
Рис.1
В шаровой части
колбы установлена заливная воронка с патрубком, доходящим до центра шара. В
результате, такая конструкция воспроизводит «чернильницу-непроливайку», что
позволяет переворачивать КУ вниз для вытекания жидкости.
Конструктивные
размеры колбы, патрубка с КУ, а так же капиллярный калиброванный канал КУ
определяют метрологию измерений и их воспроизводимость по всем выпускаемым
приборам. Все эти параметры определяют соответствие приборов ГОСТ 23453-90
«Молоко. Методы определения соматических клеток».
В колбу заливают
5мл водного раствора препарата Мастоприм и пробу молока 10 мл. Препарат
Мастоприм является порошковой смесью NaOH с
поверхностно-активным веществом (ПАВ).
С середины ХХ-го
века ПАВ использовали в анализах крови человека для разрушения мембранных
клеточных оболочек, в частности, эритроцитов. Тогда было замечено, что оболочки
лейкоцитов более прочные и для их разрушения требуется более длительное
перемешивание. В нашем случае, режим перемешивания должен обеспечить разрушение
внешней оболочки и двойной мембранной оболочки ядра лейкоцита, в котором плотно
упакованы молекулы ДНК. В результате, достигается цель – молекулы ДНК переходят
во внеклеточное пространство, т. е. в анализируемую жидкость.
На Рис.2
условно показаны разные уровни упаковки протяженных молекул ДНК. Замечательно
то, что если ДНК – материал одной клетки, развернуть линейно, то длина нити
будет около 2-х метров.
Рис.2
Когда многие
множества ДНК с анализируемой пробой протекают через капиллярный канал КУ, то их
количества начинают определять сдвиговые напряжения между слоями ламинарного
потока, а величина этих напряжений определяет величину вязкости, внутреннего
трения между слоями текущей жидкости.
Время вытекания
одинаковых количеств анализируемых проб начинает определяться концентрациями СК
(лейкоцитов), через концентрации ДНК.
В приборах
Соматос-М и Соматос-М.2К измеряются времена вытекания одинаковых количеств по
объему, которые отмеряются с помощью ИК-оптопары, установленной на патрубке КУ (Рис.1)
и выполняющей функцию ИК-уровнемера. Такая схема используется в классической
вискозиметрии и в стандартных вискозимтерах. Она действительно эффективна и
проста при измерениях непрозрачных для ИК-излучений и однородных жидкостей.
Эксплуатация
таких приборов на биологически активном сыром молоке, сотни тон которого
ежедневно транспортируется от ферм до перерабатывающих предприятий, выявила
существенные недостатки, приводящие к погрешностям.
Биологически
активное молоко смешиваясь с препаратом, по разного рода причинам, зачастую
сопровождается образованием пены, слизи сгустков и т. д. Проходя через
капиллярный канал они нарушают процесс равномерного вытекания с последующими
погрешностями. К таким же последствиям приводит механическая загрязненность
анализируемых жидкостей.
Поэтому в
приборах «Соматос-В» одинаковые количества анализируемых проб задаются
электронными весами, на рабочем столике которых устанавливается сливная
ванночка(весовая схема). По мере вытекания жидкости весы дают непрерывную
информацию о равномерности вытекания, обработка которой позволяет выявить
источники многих погрешностей. На Рис. 3,
4, 5, 6 приводятся примеры
выявления этих погрешностей при измерениях на пробах молока. В меньшей степени
подобные эффекты наблюдались в калибровочных измерениях на дистиллированной
воде, подкрашенной тушью (для приборов Соматос-М и Соматос – М.2К). Это было
связанно с образованием укрупненных частичек туши при хранении раствора или при
плохом предварительном перемешивании смеси.
Рис. 3
На
Рис.3
молочная проба с временем вытекания 19,3 с. (340 тыс СК/см3) и
равномерным режимом истечения.
Рис.
4
На
Рис.4 молочная
проба с временем вытекания 22,0 с (414 тыс. СК/см3) и допустимыми
отклонениями.
Рис. 5
На Рис.5
проба с недопустимым отклонением, когда некое образование перекрыло сечение
капилляра, вытекание остановилось, а затем образование вышло из канала и
вытекание продолжалось.
Рис.
6
На
Рис.6 показан случай, когда
образование перекрыло канал частично и задержалось на входе
канала, или по его длине.
В весовых
приборах эффект от этих источников погрешностей был существенно снижен, что
позволило снизить относительную погрешность каждодневных калибровочных измерений
с ±3,6% до ±2,2% и повысить воспроизводимость измерений.
Впервые
реализованная весовая вискозиметрическая схема наших приборов делает их
вполне конкурентноспособными с флуоресцентными счетчиками СК.
|
