Punkt zamarzania mleka – oznaczanie, norma i znaczenie wyniku

Spis treści:
1. Punkt zamarzania mleka – co właściwie oznacza ten parametr?
2. Norma i prawidłowe wartości
3. Oznaczanie punktu zamarzania mleka
4. Wysoki punkt zamarzania mleka – co oznacza?
5. Niski punkt zamarzania mleka – jakie są przyczyny?
6. Jak prawidłowo interpretować wynik?

W praktyce laboratoryjnej punkt zamarzania oznacza się za pomocą krioskopu. Metoda oparta na krioskopii termistorowej opisano w normie ISO 5764:2009, która jest określana jako referencyjna metoda oznaczania punktu zamarzania mleka.

Punkt zamarzania mleka – co właściwie oznacza ten parametr?

Czysta woda zamarza w temperaturze 0°C. Mleko zamarza natomiast w temperaturze niższej ponieważ zawiera rozpuszczone w nim laktozę, sole mineralne i witaminy A, D, E. To właśnie obecność tych substancji powoduje obniżenie temperatury zamarzania.

W przypadku surowego mleka krowiego punkt zamarzania najczęściej znajduje się w okolicy –0,520°C. Badania surowego mleka zbiornikowego prowadzone w Holandii wykazały średnią wartość –0,5209°C dla 338 próbek. W literaturze naukowej podawany jest szerszy zakres typowych wartości, między około –0,522 a –0,540°C.

Warto jednak pamiętać, że nie istnieje jedna identyczna wartość dla każdego gospodarstwa i każdej próbki. Na punkt zamarzania wpływają między innymi skład mleka, sezon, faza laktacji, żywienie oraz warunki przechowywania.

Potwierdzają to badania przeprowadzone w Polsce na bardzo dużej grupie zwierząt. Otwinowska-Mindur, Ptak i Grzesiak przeanalizowali 4 719 787 próbek mleka od 752 770 krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej. Średni punkt zamarzania wyniósł –0,5326°C.

Norma i prawidłowe wartości

Określenie normy punkt zamarzania mleka wymaga pewnego wyjaśnienia. W starszych polskich przepisach jako wartość graniczną wskazywano –0,520°C. Ówczesne przepisy przewidywały jednak możliwość zaakceptowania wyższej wartości, jeżeli przeprowadzone badania nie potwierdziły dodania wody do mleka.

Obecne przepisy unijne podchodzą do tego zagadnienia inaczej. Rozporządzenie (UE) nr 1308/2013 wskazuje, że mleko spożywcze powinno mieć temperaturę zamarzania zbliżoną do średniej temperatury zamarzania surowego mleka z obszaru jego pochodzenia. Oznacza to, że wartości –0,520°C nie należy traktować automatycznie jako uniwersalnego progu świadczącego o jakości każdej próbki.

Dlatego wynik krioskopowy należy zawsze interpretować w odniesieniu do rodzaju mleka, jego pochodzenia, stosowanej metody oraz innych wyników analitycznych.

Oznaczanie punktu zamarzania mleka

Oznaczanie punktu zamarzania mleka metodą krioskopową polega na kontrolowanym schłodzeniu próbki poniżej jej rzeczywistego punktu zamarzania, a następnie wywołaniu krystalizacji. W momencie rozpoczęcia krystalizacji temperatura próbki gwałtownie zmienia się i stabilizuje na poziomie odpowiadającym punktowi zamarzania mleka.

Norma ISO 5764:2009 określa termistorową metodę krioskopową jako metodę referencyjną dla oznaczania punktu zamarzania między innymi surowego mleka krowiego. Norma zwraca również uwagę, że na podstawie punktu zamarzania można szacować udział dodanej wody, jednak takie obliczenia zależą od zmienności dobowej i sezonowej.

Oznaczanie punktu zamarzania mleka za pomocą krioskopu CryoTouch

Jednym z urządzeń przeznaczonych do tego rodzaju badań jest polecany przez nas krioskop CryoTouch. Urządzenie wykorzystuje krioskopię termistorową i pracuje zgodnie z metodą określoną w ISO 5764:2009. W zależności od wersji analizator może badać pojedyncze próbki lub pracować z automatyczną karuzelą na 20 albo 40 próbek.

Pomiar wymaga niewielkiej objętości próbki – od 2 do 2,5 ml. Producent podaje czas analizy na poziomie około 2 minut dla jednej próbki. CryoTouch oferuje również rozdzielczość ±0,0005°C, powtarzalność 0,002°C oraz odtwarzalność ±0,0025°C. Wyniki można zapisywać w pamięci urządzenia i eksportować przez port USB.

Takie rozwiązanie pozwala połączyć referencyjną metodę krioskopową z automatyzacją pracy laboratorium. CryoTouch posiada również funkcję badania mleka bez laktozy, co ma znaczenie w zakładach kontrolujących proces enzymatycznego rozkładu laktozy.

Ekran prezentujący przykładowe wyniki z oznaczania punktu zamarzania mleka przy pomocy krioskopu CryoTouch.

Wysoki punkt zamarzania mleka – co oznacza?

Temperatura zamarzania jest mniej ujemna, czyli znajduje się bliżej 0°C. Przykładowo wynik –0,500°C oznacza wyższą temperaturę zamarzania niż wynik –0,520°C.

Jedną z najważniejszych przyczyn podwyższenia punktu zamarzania może być obecność dodatkowej wody. Dodatek wody rozcieńcza naturalne składniki mleka, dlatego zmniejsza efekt obniżenia temperatury zamarzania. Z tego powodu krioskopia znajduje zastosowanie w kontroli potencjalnego zafałszowania mleka wodą. Norma ISO 5764 wskazuje właśnie możliwość wykorzystania punktu zamarzania do szacowania udziału obcej wody.

Nie należy jednak traktować pojedynczego wyniku jako automatycznego dowodu dodania wody. Na punkt zamarzania wpływają również naturalne różnice w składzie mleka. W przypadku nietypowego wyniku warto więc powtórzyć pomiar oraz zestawić go z innymi parametrami, na przykład zawartością laktozy, suchej masy, białka i gęstością.

Niski punkt zamarzania mleka – jakie są przyczyny?

Oznacza, że temperatura zamarzania jest bardziej ujemna. Przykładowo –0,550°C jest niższą temperaturą zamarzania niż –0,520°C.

Taki wynik może wiązać się ze zwiększonym stężeniem substancji rozpuszczonych w mleku. Szczególne znaczenie mają tutaj laktoza oraz składniki mineralne, ponieważ wpływają na temperaturę zamarzania mleka. Na naturalną zmienność punktu zamarzania mogą wpływać także między innymi rasa krów, etap laktacji, pora roku, żywienie, pobranie wody czy stan zdrowotny zwierząt. Badania mleka zbiornikowego wskazują, że wpływ tych czynników może powodować zauważalne różnice między próbkami.

Dlatego obniżonego punktu zamarzania również nie należy interpretować w oderwaniu od pozostałych wyników. W praktyce laboratoryjnej istotne jest przede wszystkim stwierdzenie, czy wynik mieści się w zakresie oczekiwanym dla konkretnego rodzaju i pochodzenia mleka.

Jak prawidłowo interpretować wynik?

Interpretacja wyniku powinna rozpocząć się od oceny jakości samego pomiaru. Laboratorium powinno stosować odpowiednią metodę, kontrolować stan krioskopu i prawidłowo przygotować próbkę. Norma ISO 5764:2009 określa warunki referencyjnego oznaczania punktu zamarzania, dlatego zgodność procedury z tą metodą ma istotne znaczenie dla porównywalności wyników.

Następnie warto porównać wynik z historią pomiarów oraz innymi parametrami składu mleka. Szczególnie ważne jest odróżnienie rzeczywistej zmiany składu od błędu przedanalitycznego lub analitycznego.

W przypadku wyniku odbiegającego od typowego zakresu rozsądnym postępowaniem jest wykonanie powtórnego oznaczenia i sprawdzenie próbki. Dopiero po potwierdzeniu wyniku można przejść do szerszej oceny przyczyn. Takie podejście ogranicza ryzyko wyciągnięcia zbyt daleko idących wniosków na podstawie jednego pomiaru.

Punkt zamarzania mleka jest więc przede wszystkim parametrem kontrolnym, który pozwala wykryć odchylenia i skierować dalszą diagnostykę. Najbardziej wartościową informację daje w połączeniu z innymi wynikami analitycznymi, a nie jako pojedynczy, oderwany od kontekstu pomiar.

Bibliografia

1. ISO 5764:2009 – Milk — Determination of freezing point — Thermistor cryoscope method (Reference method). ISO wskazuje tę metodę jako referencyjną dla oznaczania punktu zamarzania mleka.
2. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 1308/2013 – przepisy dotyczące mleka spożywczego, w tym wymóg dotyczący temperatury zamarzania zbliżonej do średniej wartości dla mleka surowego z obszaru pochodzenia.
3. Slaghuis B.A., The freezing point of authentic and original farm bulk tank milk in The Netherlands, International Dairy Journal, 2001.
4. Otwinowska-Mindur A., Ptak E., Grzesiak A., Factors affecting the freezing point of milk from Polish Holstein-Friesian cows, Annals of Animal Science, 2017, 17(3), 873–885, DOI: 10.1515/aoas-2016-0088.