Take home message

• Nieuwe technieken rondom niet-verhitte behandeling van magere, rauwe melk laten zien, dat door micro-filtratie (MF) al dan niet in combinatie met een lichte tot matige UV-bestraling (MUV1 en MUV2) weinig tot geen verschillen optreden in de eiwitsamenstelling van de melk
• Deze technieken geven een houdbaarheid van rauwe melk bij 4^oC tot circa 12 dagen, vergelijkbaar met HTST-pasteurisatie.

Sinds ruim 20 jaar is duidelijk geworden, dat rauwe melkconsumptie vanaf het eerste levensjaar het kind zijn leven lang beschermd tegen astma en allergieën. De reden ligt in het immuunsysteem, dat ‘op de juiste wijze’ geprogrammeerd wordt. Het betekent in dit geval, dat het immuunsysteem voeding en voedingscomponenten (met name eiwitten), kan onderscheiden van een allergeen, en dat melk-eiwitten en andere eiwitten (pollen, pinda, …) gewoon bij het normale leven horen, dus zonder allergische reacties.

De artsen zien echter een groot probleem in het stimuleren van rauwe melkconsumptie, namelijk de bacterie. Bacterie = gevaar, en met name de bacteriën die ziekten kunnen veroorzaken. Er worden er meestal vier genoemd, verbonden met rauwe melk: Salmonella, Campylobacter, STEC (of EHEC, een E.coli-bacterie) en Listeria.

Pasteurisatie, in het algemeen de verhitting van melk met name in het traject tussen 60 en 90^oC is strijdig met het behoud van de beschermende werking van de melk, dat men in de wei-eiwitten moet zoeken. Door verlies aan concentratie van bepaalde wei-eiwitten en door denaturatie van wei-eiwitten die door de hoogte en duur van de verhitting veranderen, wordt de allergeniteit uitgelokt.

Technische rauwe melk

Eerder beschreven we al eens het thema ‘koude-pasteurisatie’ een eufemisme, aangezien de melk niet gepasteuriseerd wordt, maar in buizen onder hoge druk gesteld wordt. Hier gaat het om twee andere technieken. Een groep onderzoekers uit China bekeek samen met Wageningse onderzoekers of men door technologie de geit en de kool kon sparen, met andere woorden: hoe kun je melk behandelen waarbij de bacteriën het loodje leggen, maar de eiwitten niet beschadigd worden? Twee technieken werden met elkaar vergeleken: de ultrafiltratie en de UV-behandeling. Ondermelk (melk zonder vet) werd over een zeer fijn filter geleid teneinde de bacteriën op het filter achter te laten. Zoals een traditioneel melkfilter na het melken van de koeien het grove vuil tegenhoudt, wil men hier de zeer kleine bacteriën staande houden. Het gaat hier om een keramisch filter met gaatjes van 1.4 μm (1 μm = 1 micrometer = 1 miljoenste deel van 1 m, erg klein dus). Nadat het volledige melkvet verwijderd is (ultracentrifuge 100.000g gedurende 90 min, 25^oC) wordt de ondermelk die door het filter loopt, voortdurend op 50^oC gehouden (een vorm van thermiseren dus). Ter vergelijking, een E.coli bacterie heeft een lengte en breedte van respectievelijk 2 en 1 μm. Tijdens de UV-behandeling werd de ondermelk bestraald met UV-C licht met een sterkte van 13 mW/cm². Men behandelde op 3 niveaus van UV-licht door de lengte van de doorstroming te kiezen (2, 4 of 6 meter). Samengevat waren er dus de volgende behandelingen en combinaties: MF (micro-filtraties), al dan niet in combinatie met UV (UV-bestraling) op niveau 1, 2 en 3. Ter controle was er de rauwe ondermelk, en de normaal gepasteuriseerde ondermelk (HTST).

Kiemgetal over 40 dagen

Elke vier dagen werd de behandelde melk bemonsterd om het totale kiemgetal te bepalen (Fig 1). Aangezien bacteriegroei exponentieel verloopt, drukt men het kiemgetal uit in een logaritmische maat, namelijk de log10. Daarbij zijn 10 kiemen, 10log10 =1, 100log10 = 2, 1000log10 = 3, 10.000log10 = 4, etc. Gepasteuriseerde melk moet volgens de Amerikaanse Voedselautoriteit (FDA) onder de 200.000 CFU/ml liggen. Dit is op de log10-schaal = 5,3.

Uit de grafiek zijn verschillende dingen af te lezen:

• De donkerblauwe lijn voor rauwe melk (Rauw) start bij een hoog kiemgetal, ruim 700.000 kiemen/ml.
• Pasteurisatie (HTST) reduceert het kiemgetal met 2 log10 eenheden, de melk blijft qua kiemgetal redelijk onveranderd tot bijna 20 dagen en stijgt vervolgens. De start van het kiemgetal na pasteurisatie ligt bij ca 7.500/ml.
• Microfiltratie (MF) reduceert het kiemgetal sterker, met ca 3,5 log10 eenheden. De melk blijft vervolgens 12 dagen onveranderd en stijgt vervolgens. De start van het kiemgetal ligt na MF bij ca 250 kiemen/ml.
• Microfiltratie, gevolgde door de laagste UV-behandeling (MUV1) geeft een reductie van 5 log10 eenheden, om vervolgens hetzelfde als de vorige behandeling te laten zien. Let wel de start van het kiemgetal na MF + MUV1 ligt bij slechts 13 kiemen/ml.
• Microfiltratie gevolgd met middelsterke UV-behandeling (MUV2) zakt aanvankelijk nog dieper en start op 5 kiemen/ml. Het lage kiemgetal blijft bij bewaring ook langer op dit zeer lage niveau, om pas op dag 24 te stijgen.
• Microfiltratie met de sterkste UV-behandeling (MUV3) is vrijwel of zelfs geheel kiemloos gemaakt. Gedurende de hele bewaartijd blijft het kiemgetal laag, pas in de laatste twee meetdagen (dag 36 en 40) is er sprake van enige opleving, echter niet meer dan enkele kiemen/ml.

De laatste behandeling doet qua houdbaarheid denken aan UHT-melk, die je buiten het koelvak makkelijk 3 maanden houdbaarheid mee kunt geven. Alle bacteriën en sporen zijn in UHT-melk onschadelijk gemaakt. In het onderzoek van Zhang gaat het nog steeds om gekoelde melk, die desondanks zeer lang houdbaar geworden is op het hoogste behandelingsniveau (MUV3).

Eiwitten in proteomics-studie

In melk kan men de eiwitten meten die in het melkserum aanwezig zijn. De onderzoekers vonden geen verschil in aantallen tussen de rauwe melk en de MF of MUV-behandelingen. Wel was het aantal eiwitten teruggelopen na de HTST-pasteurisatie. Op basis van 114 eiwitten die in alle monsters werden gevonden, maar in verschillende concentraties, is grafiek 2 gemaakt: de bi-plot.

De bi-plot projecteert de complexiteit van de eiwitten en hun concentraties in een 2-dimensionaal vlak (Fig. 2). Het is als het ware, hoe de 114 eiwitten onderling samenhangen. De bi-plot laat zien, dat de hoofdscheiding (bijna 39% verklaarde variantie) plaatsvindt tussen de HTST-monsters (links; groen) en alle andere monsters. Alle andere monsters liggen namelijk allemaal op hetzelfde punt op de horizontale X-as (tussen 0 en 0,25). De 2^e, verticale as verklaart nog eens 20% van de variantie en is nodig om ook de andere monsters uiteen te rafelen. Onderin (paars) ligt de rauwe melk (S=skimmed milk, rauw). Bovenin komt de sterkste behandeling (MUV3; blauw) terecht. Tussen de tegenstelling van deze twee behandelingen (S=rauw en MUV3) liggen de overige behandelingen op een hoopje (MUV2, MUV1 en MF). Statistisch is er geen verschil tussen deze behandelingen op basis van de gemeten eiwitten.

Wei-eiwitten en allergie

Veel van het allergie-onderzoek richt zich op de hittegevoelige wei-eiwitten. Eerder onderzoek liet al zien, dat deze wei-eiwitten al vanaf een verhitting boven de 60^oC in concentratie teruglopen en onderzoek in muizen laat ook zien, dat dit reeds gepaard gaat met klinische allergieverschijnselen (Abbring et al., 2020). De onderzoekers beoordeelden apart de concentratie-afname van verschillende wei-eiwitten: lactoperoxidase (LPO), xanthine oxidase (XO), lactoferrine (LTF) en enkele immunoglobulinen (IgA, IgM en IgG). LPO en XO leveren een bijdrage aan de aangeboren immuniteit. Er zijn ook hier vooral veranderingen door de pasteurisatie (HTST) ten opzichte van de rauwe, magere melk. Uit de grafieken in het artikel wordt duidelijk, dat er veelal geen veranderingen zijn door de verschillende overige behandelingen, soms alleen bij de hogere UV-bestraling (MUV2 soms, MUV3 vaker). Dit betekent, dat deze resultaten het plaatje uit grafiek 2 ondersteunen: de grootste verschillen ontstaan door verhitting (HTST) en tussen de andere (onverhitte) varianten is met name MUV3 het meest belastend voor de uitslagen in melk.

Reflectie op rauwe melkwinning

Wanneer je de kiemgetallen van de melk die hier is gebruikt afzet tegen rauwe melk, die men gebruikt voor Vorzugsmelk, of melk die gebruikt wordt om rauwmelkse kefir te maken, dan heeft deze hygiënisch gewonnen melk lage kiemgetallen. Metingen laten zien, dat de laatste melk een kiemgetal hebben van log10 2,5 tot 3, respectievelijk ca 500 of ca 1.500 kiemen/ ml melk. Deze melk ligt dus lager dan de verhitte HTST-melk uit het onderzoek, dat hier beschreven wordt. Niet zozeer op basis van techniek of pasteurisatie, maar op basis van kennis en kunde lukt het de veehouders een dergelijke laag-kiemige melk aan te leveren. Echter het kiemgetal-niveau na micro-filtratie wordt niet gehaald.

Het onderzoek van Zhang et al. valt onder de zoektocht naar ‘less-processed milk’. ‘Less-processed’ is een relatief begrip, waarmee men aanduidt, dat er geen gebruik wordt gemaakt van verhitting. Zoals alle relatieve begrippen hangt het standpunt (‘less’) af van je vertrekpunt. Het klopt wellicht vanuit het standpunt ‘gepasteuriseerde of UHT-melk’, maar ten opzichte van rauwe melk blijft het ‘processing’.  Ultrafiltratie is niet mogelijk met volle melk, de poriën slippen dicht met vet, en derhalve moet je eerst zorgvuldig alle room verwijderen (en pasteuriseren). Uiteindelijk zal in dierstudies bepaald moeten worden of deze nieuwe technieken ook aanleiding zijn tot een reductie van allergie en astma, zoals dit inmiddels wel al is aangetoond voor rauwe Vorzugsmilch. Verder onderzoek is nodig om het begrip ‘less-processed milk’ te kunnen koppelen aan eventuele gezondheidsvoordelen.

Literatuur

Zhang, W., Liu, Y., Li, Z., Xu, S., Hettinga, K., & Zhou, P. (2021). Retaining Bioactive Proteins and Extending Shelf Life of Skim Milk by Microfiltration Combined with Ultraviolet-C Treatment. LWT, 110945.

Foto: een mooie koeienvlaai