Postpartum Stage and Lactic Acid Bacteria Strain Determine Fermentation Kinetics and Refrigerated Stability of Local Gorontalo Goat Colostrum

الحليب أكثر من مجرد سائل أبيض؛ إنه معلق حي يتنفس من الجسيمات الدقيقة التي تتفاعل باستمرار مع بعضها البعض. عندما يكون الحليب طازجاً، تطفو البروتينات والدهون والمعادن في توازن دقيق، تحافظ عليها الشحنات الكهربائية التي تمنعها من التكتل معاً. هذا التوازن هو ما يمنح الحليب قوامه الناعم واستقراره. ومع ذلك، عندما تُدخل البكتيريا لتحويل الحليب إلى زبادي أو أطعما متخمرة أخرى، فإنها تتغذى على السكريات وتنتج الحمض. هذا الحمض يغير الشحنات الكهربائية على جزيئات البروتين، مما يؤدي إلى فقدان التنافر بينها والتصاقها ببعضها البعض، لتشكل هلاماً (جل). هذا التحول هو جوهر عملية التخمر، لكن هذه العملية حساسة للغاية للظروف الأولية. فإذا كان الحليب غنياً جداً بعناصر غذائية معينة أو إذا كانت البكتيريا عدوانية للغاية، فإن الهلام الناتج قد يكون ضعيفاً، أو مائياً، أو عرضة للتفكك بمرور الوقت. إن فهم كيفية حدوث هذه التغييرات المجهرية بدقة أمر بالغ الأهمية لعلماء الأغذية الذين يسعون لابتكار منتجات ألبان جديدة عالية الجودة من مصادر فريدة، مثل اللبأ (السرسوب) الذي تنتجه الماعز فور ولادتها.

اللبأ هو أول حليب تنتجه الأم، وهو متميز بيولوجياً عن الحليب الذي يليه. فهو غني بالبروتينات والمركبات الواقية للمناعة المصممة لمساعدة المواليد على البقاء. وبسبب تكوينه الغني، يعد مرشحاً واعداً لصنع منتجات مخمرة ذات قيمة مضافة، ولكنه أيضاً أصعب بكثير في المعالجة من الحليب العادي. إن محتواه العالي من البروتين وتكوينه الكيميائي المتغير في الأيام الأولى بعد الولادة يعني أن دفعة تم جمعها اليوم قد تسلك سلوكاً مختلفاً تماماً عن دفعة أخرى تُجمع غداً. وقد سعى باحثون في غورنتالو، إندونيسيا، لفهم كيفية تفاعل هذه البيئة المتغيرة بدقة مع أنواع مختلفة من البكتيريا لتحديد ما إذا كان يمكن تحويل لبأ الماعز المحلي بشكل موثوق إلى غذاء مخمر مستقر. وقد ركزوا على ثلاثة أسئلة محددة: كيف يؤثر توقيت الحلب على سرعة التخمر، وكيف تغير السلالات البكتيرية المختلفة بنية الحليب، وما إذا كان المنتج النهائي يمكن أن يظل مستقراً في الثلاجة لأسابيع.

جمع الفريق اللبأ من ماعز غورنتالو المحلية في اليوم الأول والثاني والثالث بعد ولادة الحيوانات. قاموا ببسترة الحليب لإزالة البكتيريا غير المرغوب فيها، ثم لقحوا دفعات منفصلة بواحد من ثلاثة أنواع من المستنبتات البادئة الشائعة: Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus، أو Lactobacillus acidophilus، أو Lactococcus lactis subsp. cremoris. تُرِكت هذه البكتيريا لتخمير اللبأ لمدة يوم كامل في درجة حرارة مضبوطة. وبعد التخمر، لم يتوقف الباحثون عند هذا الحد؛ بل خزنوا المنتجات في ثلاجة عند درجة حرارة 4 درجات مئوية وراقبوها لمدة 28 يوماً. خلال هذه الفترة، قاموا بقياس كيفية تغير الحموضة، وكيف تغير حجم جزيئات البروتين، وكيف تطورت الشحنة الكهربائية على تلك الجزيئات، وكيف صمد القوام. كما تتبعوا عدد البكتيريا الحية لضمان بقاء المنتج آمناً ونشطاً، واستخدموا التصوير المتقدم وتحليل الطيف الضوئي لرؤية ما يحدث للجزيئات داخل الحليب.

أظهرت النتائج أن كلاً من يوم جمع اللبأ ونوع البكتيريا المستخدم كانت عوامل حاسمة في تحديد المنتج النهائي. نجحت جميع السلالات البكتريات الثلاث في خفض حموضة اللبأ، محولة إياه من درجة حموضة متعادلة تبلغ حوالي 6.4 إلى درجة حموضة حامضية تتراوح بين 4.6 و5.0. ومع ذلك، فإن سرعة ودرجة الوصول النهائية لهذه الحموضة اعتمدت بشدة على السلالة. كانت سلالة Lactococcus lactis subsp. cremoris هي الأكثر عدوانية، حيث دفعت الحموضة إلى أدنى نقطة، بينما توقفت السلالتان الأخريان عند مستويات أعلى قليلاً. كما كان ليوم الجمع أهمية أيضاً؛ إذ مال اللبأ الذي تم جمعه في اليوم الثاني بعد الولادة إلى الوصول إلى حموضة نهائية أقل من العينات التي جُمعت في اليومين الأول أو الثالث. يشير هذا إلى أن البيئة الكيميائية المتغيرة في ضرع الماعز في الأيام الأولى تخلق ركيزة فريدة تؤثر على كيفية عمل البكتيريا.

بينما كانت المنتجات تقبع في الثلاجة، لاحظ الباحثون تحولاً بطيئاً ومستمراً في البنية الفيزيائية للحليب. انخفضت الشحنة الكهربائية على جزيئات البروتين، التي تساعد في إبعادها عن بعضها البعض، بنحو 15 بالمائة خلال الأسابيع الأربعة. وفي الوقت نفسه، نمت الجزيئات وأصبحت أكبر حجماً، بزيادة تتراوح بين 8 و20 بالمائة. أشار هذا إلى أن البروتينات بدأت تتكتل ببطء في مجموعات أكبر، وهي عملية تُعرف بالتجميع (aggregation). وبالرغم من هذا إعادة التنظيم الهيكلي، ظل المحتوى الفعلي للبروتين والدهون مستقراً بشكل ملحوظ. انخفض محتوى البروتين قليلاً فقط، ولم يتغير محتوى الدهون بشكل كبير على الإطلاق. هذا الاكتشاف مهم لأنه يثبت أن التغيرات في القوام لم تكن ناتجة عن قيام البكتيريا بأكل العناصر الغذائية أو تكسر الدهون، بل كان الحليب ببساطة يعيد ترتيب مكوناته الموجودة في هيكل جديد أكثر ارتخاءً قليلاً.

كما تصرفت البكتيريا الحية بشكل مختلف اعتماداً على السلالة المستخدمة. فقد زاد عدد سلالة Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricuss فعلياً خلال أسابيع التخزين الأربعة، حيث نمت بنحو نصف وحدة لوغاريتمية، وهو ما يمثل ارتفاعاً كبيراً في تعدادها. في المقابل، شهدت سلالتا Lactococcus lactis subsp. cremoris و Lactobacillus acidophilus انخفاضاً تدريجياً في أعدادها، رغم بقائها فوق المستويات المطلوبة لمنتج صحي ونشط. وحتى بعد 28 يوماً، احتوت جميع العينات على ملايين البكتيريا الحية لكل ميليلتر، مما يضمن بقاء اللبأ المخمر غذاءً حيوياً (بروبيوتيك) قابلاً للاستهلاك.

وعندما نظر الباحثون على المستوى الجزيئي باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء، وجدوا أن اللبنات الكيميائية الأساسية للحليب لم تُدمر. كانت البروتينات والدهون والسكريات لا تزال موجودة، لكن ترتيباتها الداخلية قد تغيرت. الطريقة التي تمسك بها الجزيئات بالماء وتتصل ببعضها البعض قد تغيرت، مما أكد أن عملية التخمر والتخزين قد غيرت البيئة الجزيئية دون تفكيك الغذاء. وقد انعكس هذا الترتيب الجزيئي في قوام المنتج؛ فقد بدأ اللبأ المخمر كهلام مرن ومتماسك، ولكن على مدار الأسابيع الأربعة، أصبح أكثر ليونة وانسيابية. انخفضت صلابة الهلام، وأصبح المنتج أكثر عرضة للتدفق، وإن لم يتحول أبداً إلى سائل. كان هذا الضعف أكثر وضوحاً في العينات المصنوعة من بكتيريا معينة في أيام محددة، مما يظهر أن الظروف الأولية للحليب هي التي حددت مدى قدرة المنتج النهائي على الحفاظ على شكله بمرور الوقت.

وفرت الصور المجهرية تأكيداً بصرياً لهذه التغييرات. أظهرت العينات مزيجاً من عناقيد البروتين الصغيرة وقطرات الدهون الكبيرة. في بعض الدفعات، أنشأت البكتيريا شبكة ضيقة ومنتظمة، بينما كانت البنية في دفعات أخرى غير متساوية، مع تشكل كتل أكبر. اتفقت هذه الاختلافات البصرية تماماً مع قياسات حجم الجزيئات والقوام، مما يثبت أن العالم المجهري للحليب كان مسؤولاً بشكل مباشر عن الخصائص العيانية (الماكروسكوبية) للغذاء. وخلصت الدراسة إلى أن نجاح صنع منتجات اللبأ المخمر للماعز يعتمد على المطابقة الدقيقة بين يوم جمع الحليب ونوع البكتيريا المختارة للتخمر. ومن خلال فهم هذه التفاعلات، يمكن للمنتجين اختيار المزيج الصحيح من المادة الخام والمستنبت البادئ لإنتاج منتج ألبان مخمر مستقر، مغذٍ، وعالي الجودة من هذا المورد المحلي الفريد.