Effect of antibiotics in goat milk on the manufacture and characteristics of cheese

Abstract

[ES] Los residuos de antibióticos en la leche constituyen un aspecto de gran importancia para la salud pública y pueden tener un efecto negativo en la industria láctea. Para proteger al consumidor se han establecido los Límites Máximos de Residuos (LMR) para diferentes antibióticos en la leche cruda. Sin embargo, la transferencia de estas sustancias de la leche al queso ha sido poco estudiada y, por lo tanto, se desconoce el impacto de la presencia de antibióticos sobre el proceso de elaboración y la seguridad del queso. El objetivo de la tesis ha sido evaluar la transferencia de los antibióticos más empleados en el ganado caprino lechero, desde la leche a quesos curados y frescos, así como estudiar el efecto sobre el proceso de fabricación y la calidad de los quesos durante la maduración. Para alcanzar el objetivo se han realizado elaboraciones de quesos curados (60 días) a partir de leche en presencia de diversos antibióticos (amoxicilina, bencilpenicilina, cloxacilina, eritromicina, ciprofloxacina, enrofloxacina y oxitetraciclina) a niveles admisibles (LMR) y fabricaciones de leche libre de antibiótico como referencia. Los resultados obtenidos sugieren que la mayor parte de los antibióticos en la leche no afectaron al proceso de fabricación del queso. Solamente la eritromicina y oxitetraciclina incrementaron el tiempo requerido en el proceso de elaboración. Respecto a las características del queso evaluadas a diferentes tiempos de maduración (0, 30 y 60 días), las pocas diferencias encontradas se refirieron a la concentración de ácidos grasos libres, el color y las propiedades de textura, pero en su mayoría no fueron detectadas en la evaluación sensorial. Sin embargo, cantidades variables de antibióticos, se transfirieron de la leche al queso (entre 7,4 y 68%). Las quinolonas y oxitetraciclina presentaron las más elevadas tasas de retención, así como persistencia a lo largo de la maduración, con altas concentraciones de quinolonas (enrofloxacina: 148±12 µg/kg; ciprofloxacina: 253±24 µg/kg) y de oxitetraciclina (20±5,7 µg/kg) después de los 60 días de curado. En el estudio de quesos frescos, se evaluó la presencia de residuos de medicamentos en la leche pasteurizada y en los quesos frescos a partir de leche de cabra con antibióticos (amoxicilina, bencilpenicilina, cloxacilina, neomicina, eritromicina, ciprofloxacina, enrofloxacina y oxitetraciclina) a niveles de seguridad (LMR). Los resultados mostraron que altas cantidades de antibióticos, entre el 71 y el 100% de la concentración inicial en la leche cruda, permanecieron en la leche pasteurizada y que fueron transferidas al queso en gran medida, con porcentajes de retención que oscilaron entre 37,5 y 75%. Con respecto a los márgenes de seguridad de estos productos, se calcularon teniendo en cuenta diferentes grupos de edades (niños, adolescentes y adultos), y los efectos negativos de estos antibióticos sobre la salud. Los resultados indicaron que el mínimo margen de seguridad en la leche pasteurizada lo presentaron la ciprofloxacina, enrofloxacina, y eritromicina para el grupo de niños. En relación al queso fresco, se obtuvo un elevado margen de seguridad para todos los antibióticos y grupos de edad considerados, lo que sugiere que este producto probablemente no tenga efectos negativos en la salud del consumidor. Es importante enfatizar que concentraciones relativamente altas de antibióticos podrían permanecer en la leche de cabra pasteurizada y productos relacionados, como los quesos frescos y de corta maduración. La presencia de estos antibióticos podría contribuir al desarrollo y propagación de la resistencia a los antimicrobianos que actualmente constituye un grave problema a nivel mundial. Los resultados de este trabajo podrían servir a las autoridades de salud pública para evaluar si los sistemas actuales de control de antibióticos en la leche y los productos lácteos son adecuados o deberían ser revisados.

[CA] Els residus d'antibiòtics en la llet animal constitueixen un aspecte de gran importància per a la salut pública, i poden tindre un efecte negatiu en la indústria làctia. Per a protegir al consumidor s'han establit els Límits Màxims de Residus (LMR) per a diferents medicaments veterinaris en la llet crua. No obstant això, la transferència d'estes substàncies de la llet al formatge ha sigut poc estudiada i, per tant, es desconeix el impacte de la presència de antibiòtics sobre el procés d'elaboració i la seguretat del formatge. L'objectiu de la tesi ha sigut avaluar la transferència dels antibiòtics més empleats en el bestiar caprí lleter, des de la llet a formatges curats i frescos, així com l'efecte sobre el procés de fabricació i la qualitat dels formatges durant la maduració. Per a aconseguir l'objectiu s'han realitzat elaboracions de formatges curats (60 dies) a partir de llet en presència de diversos antibiòtics (amoxicilina, bencilpenicilina, cloxacilina, eritromicina, ciprofloxacina, enrofloxacina i oxitetraciclina) a nivells admissibles (LMR) i fabricacions de llet lliure d'antibiòtic (control) com a referència. Els resultats obtinguts suggerixen que la major part dels antibiòtics en la llet no van afectar el procés de fabricació del formatge. Només l'eritromicina i l'oxitetraciclina van incrementar el temps requerit en el procés d'elaboració del formatge. Respecte a les característiques del formatge avaluades a diferents temps de maduració (0, 30 i 60 dies), les poques diferències trobades es van referir a la concentració d'àcids greixos lliures, el color i les propietats de textura, però majoritàriament no van ser detectades en l'avaluació sensorial. No obstant això, quantitats variables d'antibiòtics, es van transferir de la llet al formatge (entre 7,4 i 68%). Les quinolones i l'oxitetraciclina van presentar les més elevades taxes de retenció, així com persistència al llarg de la maduració, amb altes concentracions de quinolones (enrofloxacina: 148±12 µg/kg; ciprofloxacina: 253±24 µg/kg) i d'oxitetraciclina (20±5,7 µg / kg) després dels 60 dies de curació. En l'estudi de formatges frescos, es va avaluar la presència de residus de medicaments en la llet pasteuritzada i en els formatges frescos a partir de llet de cabra amb antibiòtics (amoxicilina, bencilpenicilina, cloxacilina, neomicina, eritromicina, ciprofloxacina, enrofloxacina i oxitetraciclina) a nivells de seguretat (LMR). Els resultats van mostrar que altes quantitats d'antibiòtics, entre el 71 i el 100% de la concentració inicial en la llet crua, van romandre en la llet pasteuritzada i que van ser transferides al formatge en gran manera, amb percentatges de retenció que van oscil·lar entre 37,5 i 75%. Respecte als marges de seguretat d'estos productes, es van calcular tenint en compte diferent grups d'edats (xiquets, adolescents i adults), i els efectes negatius d'estos antibiòtics sobre la salut. Els resultats van indicar que el mínim marge en la llet pasteuritzada ho van presentar la ciprofloxacina, la enrofloxacina, i l'eritromicina per al grup de xiquets. En relació al formatge fresc, es va obtindre un elevat marge de seguretat per a tots els antibiòtics i grups d'edat considerats, la qual cosa suggereix que este producte probablement no tinga efectes negatius en la salut del consumidor. És important emfatitzar que concentracions relativament altes d'antibiòtics podrien romandre en la llet de cabra pasteuritzada i productes relacionats, com els formatges frescos i de curta maduració. La presència d'estos antibiòtics podria contribuir al desenrotllament i propagació de la resistència als antimicrobians que actualment constitueix un greu problema a nivell mundial. Els resultats d'este treball podrien servir les autoritats de salut pública per a avaluar si els sistemes actuals de control d'antibiòtics en la llet i els productes lactis són adequats o haurien de ser revisats.

[EN] Antibiotic residues in milk are a great concern for public health, and they have negative implications for the dairy industry. To guarantee the safety of milk and derivates, Maximum Residues Limits (MRL) for different veterinary drugs in raw milk have been established. However, the transfer of these substances from milk to cheese, has been poorly studied and, therefore, the impact of the use of raw milk containing antibiotics on the cheese-making and the cheese safety is thus far unknown. The aim of this thesis was to evaluate the transfer of the most widely used antibiotics used in dairy goats, from milk to matured and fresh cheese, as well as their effect on the cheese-making process and the quality characteristics of the cheeses during ripening. To this end, antibiotic-free milk was spiked individually with seven veterinary drugs (amoxicillin, benzylpenicillin, cloxacillin, erythromycin, ciprofloxacin, enrofloxacin and oxytetracycline) and used to make mature Tronchón cheeses, which were analyzed at different ripening times (0, 30, and 60 days) to determine antibiotic residues, pH, chemical composition, proteolytic and lipolytic activities, color, and textural properties. The cheese-making process was unaffected by the presence of most antibiotics in milk. Only erythromycin and oxytetracycline significantly increased the time required for cheese production. Regarding cheese characteristics, the few differences found were related to the free fatty acid concentration, color and textural properties, which remained mostly undetected by the sensory analysis panelists. However, variable amounts of antibiotics, ranging from 7.4 to 68 %, were transferred from milk spiked with antibiotics, to cheese. Oxytetracycline and quinolones presented the highest retention rates as well as persistence along maturation, with high concentrations of quinolones (enrofloxacin: 148±12 µg/kg, ciprofloxacin: 253±24 µg/kg) and oxytetracycline residues (20±5.7 µg/kg) in cheeses after 60 days of ripening. In the study of fresh cheeses was evaluated the presence of drug residues in pasteurized fluid milk and fresh cheeses obtained from goat milk containing antibiotics (amoxicillin, benzylpenicillin, cloxacillin, neomycin, erythromycin, ciprofloxacin, enrofloxacin and oxytetracycline) at safety levels (MRLs). The safety margin of these dairy products for consumers was also evaluated. Results showed that high amounts of antibiotics, between 71-100% of the initial concentration in raw milk, remained in pasteurized goat milk and were transferred to cheese to a high extent, with retention percentages ranging from 37.5 to 75%. Regarding the safety margin of goat milk products, calculated taking into account different age groups (children, teenagers and adults), and the published negative effects of such antibiotics on consumer health, results indicate that the minimum safety margin of pasteurized milk was obtained for ciprofloxacin, enrofloxacin and erythromycin in the group of children. Regarding fresh cheese, an elevated safety margin was obtained for all antibiotics and age groups considered. It is important to emphasize that relatively high concentrations of antibiotics could remain in pasteurized fluid goat milk and related products such as fresh cheese and cheeses of a short ripening period. The presence of these antibiotics in dairy products might contribute to the development and spread of antimicrobial resistance, which is considered an important public health concern worldwide. The result of this research could serve the public health authorities to assess if current control systems of antibiotics in milk and dairy products are adequate or have to be revised.