Fria fettsyror i leverantörmjölk - en kartläggningsstudie

Transkript

1 Branschintern Rapport nr 7000-I Fria fettsyror i leverantörmjölk - en kartläggningsstudie Inger Andersson Svensk Mjölk Forskning Telefon E-post fornamn.efternamn@svenskmjolk.se

2 Sammanfattning Under genomfördes en kartläggningsundersökning där fria fettsyror analyserades i leverantörmjölk från tre olika områden i landet vid tre olika tillfällen, våren 2000, sommaren 2000 samt januari Undersökningen visade att det finns leverantörer som återkommande levererat mjölk med förhöjda halter fria fettsyror. En viktig orsak till förhöjda halter fria fettsyror är brister i mjölkningsanläggningen. Förbättrade rekommendationer avseende mjölkningsrutiner och skötsel av mjölkningsutrustning eventuellt kombinerat med ett signalsystem med analys av fria fettsyror borde kunna förbättra mjölkråvarans kvalitet i detta avseende. Inledning Signaler har kommit från mejeriföretagen om kvalitetsfel som kan eller misstänks kunna hänföras till fettet i mjölken. Ett sådant problem är höga halter fria fettsyror. Höga halter av fria fettsyror orsakar bismak i mjölk och mjölkprodukter. För exportsmör finns ett gränsvärde för innehåll av fria fettsyror och på senare tid har rapporterats om svårigheter att uppfylla detta krav. Halten fria fettsyror påverkas i olika led i kedjan från ko till färdig produkt. Vid undersökningar i samband med produktproblem på 1980-talet bedömdes leverantörmjölkens innehåll av fria fettsyror vara den viktigaste orsaken. Forskning och kunskap kring uppkomst av fria fettsyror i mjölk och mjölkprodukter har beskrivits i flera review-artiklar (t.ex. IDF, 1980 och Deeth et.al., 1994) Flera faktorer i mjölkproduktionen kan påverka leverantörmjölkens innehåll av fria fettsyror (FFA). Forskningsresultat har beskrivits i flera). Viktigast är troligtvis mjölkningsrutiner och mjölkningsutrustning. En ökad kunskap om variationen mellan leverantörer skulle ge en bättre möjlighet att värdera hur viktiga insatser på gårdsnivå är för att kunna förbättra mjölkråvarans kvalitet i detta avseende. Därför genomfördes under 2000 en kartläggningsundersökning där halten fria fettsyror bestämdes i leverantörmjölk inom tre områden i landet. Genomförande Halter av fria fettsyror i leverantörmjölk undersöktes i tre områden i landet vid tre olika tillfällen under ett år. I varje område undersöktes mjölk från ca 100 leverantörer, i möjligaste mån samma leverantörer vid alla tre tillfällena. Ambitionen har inte varit att ge en heltäckande bild utan prov togs från leverantörer på samma eller näraliggande linjer och representerar mindre områden inom Norrmejerier, Arla Foods i Sverige och Skånemejerier. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 2(11)

3 Mjölkprov togs ut från ordinarie mjölkbedömningsprov på MSABs laboratorier i Umeå, Jönköping och Hörby och överfördes till rör med extraktionsvätska som samtidigt konserverar proven. Överföring till extraktionsvätska skedde 1 dygn efter provuttagning på gården. Proven transporterades till Svenska Mejerilaboratoriet i Lund och analyserades där med Auto- Analyzer metod (Lindqvist et al., 1975). Rören med mjölk/extraktionsvätska förvarades i frys (-18 C) fram till analys. Första provtagningsomgången genomfördes i mars 2000, andra omgången i juli-augusti 2000 och tredje omgången i januari Förutom fria fettsyror analyserades mjölkproven på MSAB också med avseende på lukt och smak enligt ordinarie rutin för kvalitetskontroll av leverantörmjölk. Två bedömare luktar och smakar på mjölken. Om mjölken avviker från normen graderas avvikelsen på en tregradig skala (0, 10 eller 20 felpoäng) samt anges arten av avvikelsen. De båda bedömarnas resultat sammanfattas till en klass (I, Ib eller II) enligt respektive mejeriföretags anvisningar. På MSAB gjordes också analys av fettindex, en metod att med infraröd metodik (IR) spåra mjölk med avvikande fettkvalitet (Andersson et al 1997, Sjaunja 1993). Resultat Totalt analyserades 1048 prov. Halter fria fettsyror illustreras i diagram 1 i form av en frekvensfördelning % n=1048 mv=0.72 median= mekv/l Diagram 1 Frekvensfördelning fria fettsyror i leverantörmjölk, alla områden alla omgångar.

4 Medelvärdet för de analyserade 1048 proven var 0,72 mekv/l, medianen 0,65 och standardavvikelsen 0,34. Fördelningen är sned, det finns fler prov med avvikande höga halter än med avvikande låga halter. Andelen prov med halter 1,2 mekv/liter var 5%, andelen prov med 1,0 mekv/l var 10% och andelen prov med 0,9 mekv per liter var 14%. I tabell 1 och 2 redovisas statistiska data för varje område samt för varje period. Tabell 1 Median och medelvärde av FFA-halter inom respektive område och period. Ca prov per period och område. median (mekv/l) mv (mekv/l) Område A Område B Område C totalt Område A Område B Område C totalt mars juli-aug januari totalt Tabell 2 Andel prov med höga FFA-halter inom respektive område och period. Ca prov per period och område. % av proven med FFA-halt >=1.2 % av proven med FFA-halt >=1.0 Område A Område B Område C totalt Område A Område B Område C totalt mars juli-aug januari totalt Totalt sett kan ingen systematisk skillnad upptäckas mellan perioder eller mellan områden. De tendenser till skillnader som tycks finnas bör inte övertolkas, dessa kan vara orsakade av skillnader i provtagningsrutiner och provens ålder. Leverantörer med återkommande höga FFA-halter Samma grupp av leverantörer har i möjligaste mån studerats under alla tre perioderna. Det är därför möjligt att studera om höga halter av fria fettsyror återkommer hos samma leverantörer. Sådana jämförelser illustreras i tabellerna 3a och 3b. Totalt analyserades den första perioden prov från 366 leverantörer, av dessa togs prov från 322 stycken även i andra analysomgången. I tredje analysomgången togs prov från 306 av de 366 leverantörerna. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 4(11)

5 Tabell 3a Utfall av FFA-analys i analysomgång 2 för leverantörer med normala och förhöjda halter i analysomgång 1 Tabell 3b Utfall av FFA-analys i analysomgång 3 för leverantörer med normala och förhöjda halter i analys omgång 1 FFA-halt antal Fördelning FFA-halt juli-augusti 2000, % av leverantörerna apr-maj 2000 lev FFA-halt antal Fördelning FFA-halt januari 2001, % av leverantörerna apr-maj 2000 lev leverantörer analyserades i både första och andra omgången. 29 av dessa hade en FFAhalt 1,0 i första omgången. Av dessa 29 hade 45% (13 st) en FFA-halt som var 1,0 eller högre även i andra analysomgången. 306 leverantörer analyserades i både första och tredje omgången. 23 av dessa hade en FFA-halt 1,0 i första omgången. Av dessa 23 hade 43% (10 st) en FFA-halt som översteg 1,0 även i tredje analysomgången. Av de 297 leverantörer som analyserats vid alla tre tillfällena hade 23 st (8%) en FFA-halt som var 1,0 i första analysomgången. Av dessa 23 hade 14 st ( 61%) förhöjd halt vid ytterligare minst ett tillfälle. 6 st (26%) hade hög halt ( 1,0 mekv/l) vid alla tre tillfällena. Samband mellan FFA-halt och sensorisk analys samt fettindex Samtidigt med analys av fria fettsyror gjordes också en sensorisk analys på samma prov enligt ordinarie rutin i mjölkbedömningsverksamheten. Utfallet illustreras i tabell 4. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 5(11)

6 Tabell 4 Utfall i lukt- och smak analys för prov med normala och förhöjda halter fria fettsyror. FFA (mekv/l) antal lukt/smak Ib lukt/smak II lukt/smak Ib+II prov % av proven % av proven % av proven Av 1047 studerade prov totalt hade 2,9% klass IB eller II i lukt- och smak analys. Av 88 prov som hade FFA-halt mellan 1,0 och 2,0 mekv/l hade 4,5% (4 st) klass Ib eller II och av 13 prov med FFA-halt över 2 mekv/l hade 69% (9st) klass Ib eller II. Inte förrän vid FFA-halter över 2 mekv/ liter ges en signal om avvikande lukt och smak och då i de flesta fall som klass Ib, varningsklass. Endast ett av dessa prov gav upphov till klass II. I ett tidigare projekt har Svensk Mjölk i samarbete med MSAB och mejeriföreningarna provat att använda IR-teknik för att spåra leverantörer med avvikande fettkvalitet (Andersson et al 1997, Sjaunja 1993). Tekniken fettindex bygger på analys av fetthalt vid två olika våglängder. Dessa båda våglängder absorberas av olika bindningar, karbonylbindningar respektive bindningar i kolkedjorna i fettmolekylen. För mjölk med höga halter fria fettsyror eller avvikande fettsyrasammansättning kommer det därför att bli en skillnad vid fetthaltsmätning med dessas båda våglängder. Denna skillnad betecknas fettindex och kan användas för att indikera avvikande fettsammansättning. I de genomförda undersökningarna har föreslagits att fettindex större än 0,07 %-enheter indikerar att mjölkfettet är onormalt. Gränsvärden här måste emellertid diskuteras i relation till system totalt, för ett avdragssystem baserat på enstaka prov skulle kanske en gräns på 0,10 vara mer lämplig. I tabell 5 redovisas fettindex för proven med höga halter fria fettsyror. Tabell 5 Utfall i fettindex analys för prov med normala och förhöjda halter fria fettsyror. FFA (mekv/l) antal fettindex >0.07 fettindex >0.1 prov % av proven % av proven Av 1048 studerade prov totalt hade 9,5% fettindex >0,07, 3,9% hade fettindex >0,10. Av 88 prov som hade FFA-halt mellan 1,0 och 2,0 mekv/l hade 20% (18 st) fettindex >0,1 och 38% hade fettindex >0,07. Av 13 prov med FFA-halt över 2 mekv/l hade 85% (11 st) fettindex > 0,07 och 69% (9st) hade fettindex >0,10. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 6(11)

7 Invägning och resultat i lukt- och smakanalys för leverantörer med förhöjda halter fria fettsyror Information från mejeriföreningarna om invägning samt utfall i lukt- och smak analys i ordinarie kvalitetskontroll för de leverantörer som undersökts i studien insamlades. I analysomgång 1 analyserades prov från 366 leverantörer. 31 av dessa 366 prov (8.5%) hade FFA-halter som översteg > 1,0 mekv per liter. 7 av dessa 31 leverantörer (22%) hade slutat innan försöksperioden var slut. (Av totala materialet hade 35 av 366 (10%) slutat.) I tabell 6 redovisas månadsinvägningen (medeltal under försöksperioden) för de 24 leverantörer som i omgång 1 haft FFA-halt över 1.0 mekv/liter och som inte slutat under perioden och i tabell 7 redovisas andelen prov med höga FFA-halter inom i olika invägningsintervall. Förekomsten av höga FFA-halter är större bland leverantörer med lägre invägning, men höga FFA-halter förekommer även bland medelstora leverantörer. Antalet leverantörer med invägning över kg/mån var alltför begränsat för att några slutsatser skall kunna dras om denna grupp. Tabell 6 Genomsnittlig månadsinvägning för leverantörer som i försöksomgång 1 haft FFA-halt > 1.0 mekv/liter jämfört med samtliga leverantörer. (leverantörer som slutat under perioden har ej medräknats). invägning kg/mån / sa Leverantörer med FFA > 1.0 antal % Alla leverantörer antal % Tabell 7 FFA-halter (analysomgång 1) inom olika invägningsintervall invägning FFA (mekv/liter) FFA>1.0 kg/mån/1000 antal medel median antal lev % av lev (0) (0) totalt Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 7(11)

8 I analysmaterialet fanns 355 leverantörer som analyserats avseende fria fettsyror minst två gånger under försöksperioden. Av dessa hade 19 st. (5.4%) vid mer än ett tillfälle haft en FFA-halt över 1.0 mekv/liter. I tabell 8 sammanfattas utfallet i den ordinarie lukt- och smakanalysen för dessa. Tabell 8 Utfall i ordinarie lukt- och smakanalys under försöksperioden (januari 2000 t.o.m. mars 2001) för de leverantörer (totalt 19 st.) som 2 eller 3 gånger haft FFA > 1.0 antal antal % av antal antal % av klass II lev lev klass Ib eller II lev lev summa summa De flesta av de leverantörer som haft upprepat höga halter fria fettsyror hade fått minst en klass IB, men 9 av 19 (47%) hade inte någon gång under försöksåret fått klass II för avvikande lukt och smak. Det bör påpekas att analyssystemen för de olika områdena skiljer sig. Inom Skånemejerier och Norrmejerier utförs två lukt- och smakanalyser per månad. Inom Arla utförs en lukt- och smakanalys per månad och leverantörer som fått anmärkning följs upp genom analys vid varje provtagningstillfälle, maximalt fyra gånger per månad. Klassningsreglerna skiljer sig också åt mellan företagen. I samtliga mejeriföreningar erhålls klass I om resultaten från de båda bedömarna varit 0/0 eller 0/10. Om resultaten varit 10/10 erhålls i alla föreningarna klass Ib. Resultatet 10/20 ger i Arla klass II men i Norrmejerier och Skåne klass Ib. Resultatet 20/10 ger i Arla klass II, i övriga föreningar klass Ib. Resultatet 20/20 ger i samtliga föreningar klass II. Här redovisas totala antalet klass II respektive klass Ib oavsett analyssystem. Diskussion Gränsvärden för fria fettsyror i mjölkråvara Vi har försökt att mot bakgrund av befintlig information göra en bedömning av hur höga halter fria fettsyror som kan accepteras i leverantörmjölk. Det är inte enkelt att fastställa ett gränsvärde för råvarans (t.ex. silomjölk före pastör, ystmjölk) innehåll av fria fettsyror. Detta kräver en mera omfattande utredning. Med tidigare information och den här presenterade undersökningen som underlag gör vi bedömningen att en halt över i leverantörmjölk måste betraktas som klart förhöjd. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 8(11)

9 En sammanställning avseende analysmetoder för fria fettsyror i mjölk och mjölkprodukter har gjorts inom IDF (IDF 1991). Här diskuteras också hur olika fria fettsyror följer olika processer och påverkar olika produkter. I Holland ingår analys av fria fettsyror i leverantörmjölken i kvalitetsbetalningssystemet. Man använder här BDI-metod, som bygger på isolering av fettet och därefter bestämning av fria fettsyror. Med denna metod mäts alltså fria fettsyror i fettfasen enbart, till skillnad från den metod vi använder i Sverige för analys av fria fettsyror i mjölk, Auto-Analyzer metoden. Här mäts i princip fria fettsyror i både vatten- och fettfas. Dessutom förekommer vissa skillnader mellan metoderna avseende känsligheten för olika fettsyror. Gränsvärdet för fria fettsyror i Hollands betalningssystem är 1,0 mmol/100 g fett mätt med BDI-metod. Enligt litteraturen (Bråthen 1980, Lindqvist et al 1975) kan sambandet mellan de båda metoderna uttryckas med ekvationen: BDI = 10 x AA / (1.4 x fetthalt) BDI = FFA-halt mätt med BDI metod uttryckt som mmol/100g fett AA = Auto-Analyzer metod uttryckt som mekv/liter mjölk Med detta som utgångspunkt och med en fetthalt på 4% skulle Hollands gränsvärde, 1,0 mmol/100g fett motsvara 0,56 mekv / liter mjölk med vår metod. Detta är något lägre än medianen i vår undersökning, vilket skulle innebära att mer än hälften av proven överstigit detta gränsvärde. Då ett sådant förhållande inte verkar rimligt gjordes ett mindre experiment där 15 leverantörmjölkprov från Sverige skickades till laboratoriet i Zutphen i Holland för analys. I medeltal erhölls med BDI-metoden i Holland 0,53 mmol /100 g fett, medan medeltalet med vår metod blev 0,54 mekv per liter. Detta överensstämde alltså inte med de data vi funnit i tidigare litteratur. En förklaring till detta kan vara att BDI-metoden modifierats sedan dessa jämförelser gjordes. För att kunna jämföra mellan undersökningar med olika metoder måste förhållandet utredas ytterligare. Undersökningar av smaktrösklar för härsken smak i mjölk och olika produkter finns beskrivna i litteraturen. Dessa är inte fullt jämförbara då de genomförts på olika sätt och med olika analysmetoder. En rimlig uppskattning kan anses vara den som gjorts i en norsk artikel (Bråthen, 1980). Smaktröskelvärdet anges här till ca 1,2-1,5 mekv FFA per liter mjölk (mätt med Auto-Analyzer). En annan utgångspunkt är de gränsvärden för fria fettsyror som finns för smör, 1,2 mmol/100g. Om man från denna siffra räknar baklänges till acceptabel halt i råvaran måste man ta hänsyn till hur stor andel av fria fettsyrorna i mjölken som återfinns i smöret. Härvid måste beaktas fettsyrornas sammansättning. En översiktlig sådan beräkning ger att gränsvärdet för smör motsvarar 0,69 mekv FFA per liter mjölk. Beräkningen bygger på antagandet att 30% av innehållet av fria fettsyror följer vattenfasen, om vi istället antar att 25% följer vattenfasen blir gränsvärdet för mjölken istället 0,64. Om 40% följer vattenfasen blir gränsvärdet 0,8. Resultaten av beräkningarna varierar alltså betydligt beroende på vilka antaganden som görs. Dessutom har inte tagits hänsyn till skillnaderna mellan söt och sur kärning och inte heller till eventuell ökning i processen. I undersökningar som gjordes i Sverige på 1980-talet (Borgström 1987) konstaterades att ökningen av halten fria fettsyror till följd av verkan av mjölkens originära lipas i processen efter pastörisering var försumbar. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 9(11)

10 Vid jämförelse av halter fria fettsyror i olika led i kedjan ko till produkt måste också beaktas att halten fria fettsyror ökar med tiden. Provtagningsrutiner och provhantering har därför betydelse. I ett försök där prov för fria fettsyror i leverantörmjölk togs ut mellan 0 och 50 timmar efter hämtning kunde konstateras att halten fria fettsyror ökade med totalt ca 0,1 mekv/liter varav den största ökningen skedde under det första dygnet. I den här genomförda undersökningen har prover tagits ut med provtagningsutrustning, transporterats till laboratoriet och analyserats ca ett dygn efter provtagningen. Medelvärdet av leverantörmjölksanalyser i undersökningen var 0.72 och medianen 0.65 mekv/liter, detta pekar på att marginalerna är små jämfört med kraven på en god råvara för att kunna tillverka produkter av god kvalitet. FFA-halt i leverantörmjölk som överstiger mekv/liter (mätt med Auto-Analyzer) metod bör inte förekomma. Fria fettsyror i leverantörmjölk Undersökningen har visat att det finns leverantörer (5-10%) som har en förhöjd halt fria fettsyror (> mekv/liter med Auto-Analyzer metod). Det har också konstaterats att merparten av dessa har återkommande höga halter. Detta borde kunna åtgärdas. Höga halter fria fettsyror var vanligare bland leverantörer med låg invägning men höga halter förekom också i medelstora och större besättningar. Flertalet av de leverantörer som haft återkommande höga halter fria fettsyror (2-3 gånger över 1,0 mekv/liter) hade vid något tillfälle under försöksåret haft klass Ib i lukt- och smakanalys, men endast hälften hade någon gång haft klass II. Om lukt- och smakresultaten för de prov som analyserats med avseende på fria fettsyror studeras kan konstateras att gränsen för klass Ib i lukt- och smakanalys som den tillämpas i mjölkbedömningsverksamheten tycks vara ca 2 mekv/liter. Tänkbar orsak till förhöjda halter fria fettsyror i leverantörmjölk är omild mekanisk bearbetning eller luftinblandning i samband med mjölkning eller i kyltanken. Fettkulemembranerna skadas och lipas i mjölkens vattenfas kan komma i kontakt med triglyceriderna i fettkulan. Sinmjölk och mastitmjölk innehåller ofta hög halt fria fettsyror. Kortare mjölkningsintervall ökar halten fria fettsyror. I viss litteratur anges också obalanserad utfodring som en orsak till höga halter. (IDF, 1980). I undersökningen har inte gjorts några försök att ta reda på vilken som är den dominerande orsaken till förhöjda halter i Sverige i nuläget. Det är dock troligt att felaktiga eller underdimensionerade mjölkningsanläggningar är den viktigaste faktorn. Kvalitetsbetalningssystemen ger inte tillräckliga signaler för att problemen skall uppmärksammas och åtgärdas på gården. För att komma tillrätta med problematiken bör andra insatser diskuteras. Åtgärder Genom att i en fältmässig undersökning kartlägga orsakerna till förhöjda halter fria fettsyror i mjölken bör lämpliga åtgärder kunna diskuteras. Om orsaken huvudsakligen är brister i mjölkningsutrustningen kan skärpta rutiner avseende service etc. rekommenderas generellt. Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 10(11)

11 Analyssystem där fria fettsyror analyseras inom mjölkbedömningsverksamheten kan också diskuteras. Ett sådant system kan vara ett underlag för rådgivning och eller kvalitetsavdrag. Härvid behöver väljas lämpliga analysmetoder och analyssystem. De metoder som hittills använts (BDI och Auto-Analyzer) är tämligen kostsamma, men skulle kunna tänkas användbara för screening t.ex. en eller två gånger per år som i Holland. Ny metodik bygger på FTIR (Fourier Transform Infra Red). Nyare instrument för rutinmässig analys av fett- och proteinhalt bygger på FTIR-teknik och FFA-analys kan då i en framtid genomföras med samma instrument och i samma rutin som fett- och proteinanalyserna. En närmare utvärdering av denna metodik bör göras. Ytterligare ett alternativ är fettindexmetoden, som bygger på IR filterteknik (den teknik som idag används i Sverige för analys av fett- och proteinhalt). Fortsatt arbete Ett projekt planeras att för genomföra fältundersökningar för att utreda orsaker till förhöjda halter fria fettsyror och kunna beskriva åtgärder och förbättrade rutiner för att förebygga detta kvalitetsfel. Parallellt kommer lämplig analysmetodik att provas och diskuteras. Referenser Andersson, I., Lindmark Månsson, H., Nyberg, L., Pettersson, H.-E. (1997) Mjölkfettets stabilitet. Analys av markör - Fosfolipider Antioxidanter. Rapport Svensk Mjölk Forskning, Reg nr 4962 Borgström, S. (1987) Fria fettsyror i mjölk och mejeriprodukter. Rapport SMR Forskning, Reg nr 4829 Bråthen, B. (1980) Lipolyse i melk. Automatiske syretallsanalyser med Autoanalyzer Vurdering av syretallsverdier. Meieriposten 13, Deeth, H.C., Fitz-Gerald, C.H. (1994) Lipolytic enzymes and hydrolytic rancidity in milk and milk products. Advanced Dairy Chemistry Volume:2 Lipids. ISBN IDF Bulletin (1980) Flavour impairment of milk and milk products due to lipolysis. IDF Bulletin No 118. IDF Bulletin (1991) Determination of free fatty acids in milk and milk products. IDF Bulletin No 265 Lindqvist, B., Roos, T. and Fujita, H. (1975) Auto-Analyzer determination of free fatty acids in farm milk. Modification of present methods to simplify transportation of the sample. Milchwissenschaft 30 (1) Nyblom, U., Sandgren, N. (2001) Personligt meddelande Sjaunja, L.-O. (1993) Fettindex - en infraröd analysmetod att identifiera avvikande fettsyra sammansättning i mjölk. Rapport Svensk Mjölk Forskning, Reg nr 4956 Rapport Svensk Mjölk Forskning Reg. nr I 11(11)