超高溫滅菌乳產品常見的質量問題分析

趙澤民 楊學博 石芳芳 王力 黑龍江龍丹乳業科技股份有限公司

近年來，超高溫滅菌乳（UHT乳），發展速度很快，然而我國在引進該技術的過程中，一方面對UHT、無菌灌裝的加工技術缺乏理解，另一方面軟、硬件與UHT加工技術所要求的不配套，因此經常出現各種問題。現就UHT乳生產中常見的質量問題進行分析，力求通過生產控制，使其得以預防和解決。

1 物理缺陷

1.1 脂肪上浮

脂肪上浮一般出現在生產后幾天至幾個月范圍內，上浮的嚴重程度與貯存及銷售的溫度有關，溫度越高，則上浮速度越快，嚴重時在包裝的頂層會出現幾毫米厚的脂肪。

出現脂肪上浮的原因如下：均質效果不佳；低溫下均質；過度機械處理（低溫高速攪拌，低溫反復泵送等）；前處理不當，混入過多空氣；原料乳中含有過多脂肪酶（脂肪酶的耐熱性高于蛋白酶）。研究表明，經140℃、5s的熱處理，胞外脂肪酶的殘留量約為40%，殘留的脂肪酶在貯存期間分解脂肪球膜，釋放自由脂肪酸而導致聚合、上浮。飼料喂養不當，導致原料乳中脂肪與蛋白質比例不合適（含有過多自由脂肪酸等）也是原因之一。

1.2 凝塊

原料乳中蛋白酶的殘留是成品形成凝塊的主要原因，蛋白酶的耐熱性遠遠高于耐熱芽孢。曾有人做過實驗，一種耐熱蛋白酶耐熱性是嗜熱脂肪芽孢桿菌的4000倍。同樣有研究表明，經140℃、5s的熱處理，胞外蛋白酶的殘留量為29%，殘留的蛋白酶分解κ-酪蛋白及α-酪蛋白，而導致酪蛋白相互聚合形成凝塊。

凝塊現象出現的快慢與產品中耐熱蛋白酶的殘留量和分銷條件關系很大。一般情況下凝塊出現在生產3個月以后，有時甚至在整個保質期內都不會出現，但如果耐熱蛋白酶殘留量大，儲存條件差，則凝塊在2個星期后就可出現。此外，乳房炎乳、鈣、磷酸鹽的混入，使用初乳、末乳等，也可能導致產品在存儲期內產生凝塊，尤其是采用磷酸清洗時，若沖洗不徹底，殘留的磷酸根將形成膠體磷酸鈣而導致酪蛋白的聚合。

1.3 變味

UHT乳在貯存期內會產生風味、口味的變化，主要表現為2種現象，即苦味和脂肪氧化味。

苦味的產生主要是由于UHT殘留的微生物代謝蛋白酶水解蛋白質形成短肽鏈、氨基酸；所致苦味就是由某些帶苦味的氨基酸殘基（如纈氨酸、蘇氨酸等）形成的。

脂肪氧化味的產生主要是由UHT殘留的微生物代謝脂肪酶分解乳脂肪所致，因酶的種類不同，可形成金屬味、脂肪腐敗味、紙板味等。

1.4 褐變及蒸煮味

褐變是由于賴氨酸與乳糖進行美拉德反應生成黑色素而導致的。這種反應主要在熱處理過度時表現比較明顯，尤其對于保持滅菌乳來說褐變是相對較嚴重的；正常UHT乳的褐變是不可見的，但若控制不好也偶然有褐變現象，主要原因是原料乳偏堿性，原料乳中微生物含量過高，氧氣含量過高，回流量過大等。蒸煮味是由于牛乳被加熱到70℃以上時，β-乳球蛋白釋放的-SH與O2產生H2S，以及被加熱至90℃以上時美拉德反應中形成的副產物（如雙乙酰、內酯、醇酮、香草醛等）共同形成的，但這種味道在生產的3～5天明顯減輕，不易察覺。

2 微生物污染

無論是對消費者的健康還是產品的市場形象，微生物的污染危害都是最大的，它是導致壞包的直接原因。根據污染微生物的不同類型，壞包表現為酸包、漲包、苦包、異味包等。導致UHT乳產生壞包的原因為：①壞包率——滅菌后芽孢的殘留量+再污染；②滅菌后芽孢的殘留量——原料中芽孢的含量+UHT滅菌的條件+UHT及無菌包裝系統滅菌+包裝材料的滅菌；③再污染——系統的完整性。以上各種原因可由不同類型的微生物污染所致，因此分析污染微生物的類型對故障排除將很有幫助。

2.1 單—菌株的污染

2.1.1 革蘭氏陰性菌

這種污染是典型的后污染引起的，也就是說滅菌后系統的完整性被破壞，其中包括封合不良，UHT冷卻段的泄漏，無菌輸送過程中的泄漏等。

2.1.2 革蘭氏陽性菌

出現這種情況的污染除以上導致單一革蘭氏陰性菌的污染因素之外，還可能由于清洗不足，預滅菌不徹底，灌裝機無菌環境的破壞，以及不良的衛生操作所致。

2.1.3 芽孢桿菌

單一的芽孢桿菌污染在絕大多數情況下是由于滅菌不徹底所致，其中包括：UHT加熱溫度、時間不夠；原料乳中芽孢含量不定期增多導致殘留量過多；包裝材料滅菌或預滅菌不徹底；清洗不良以及無菌空氣系統出現故障等。此外，單一芽孢的污染也可能由于后污染所致，如UHT段80℃以上污染以及無菌均質的后污染等。

2.2 混合菌株的污染

混合菌株的污染相對較復雜，但絕大多數是由于后污染引起的，其中包括封合不良，UHT冷卻段的泄漏，不良的環境衛生以及無菌輸送過程中的泄漏等。

3 解決辦法

3.1 脂肪上浮的控制

在UHT生產過程中，適當提高均質效果是增加乳脂肪物理穩定性的常用辦法。但提高均質效果并非意味著僅重視均質壓力，均質效果的好壞常常與均質頭的磨損情況、單向閥嚴密程度有直接關系。通常情況下，使用新鮮度較高且脂肪含量適中（或經過標準化）的原料乳生產UHT滅菌產品，也會提高貨架期內的脂肪穩定性；當滅菌牛乳銷售周期長于3個月時，一般應進行脫氧處理，以免因氧氣的作用致使乳脂肪氧化，穩定性下降。

3.2 褐變的控制

正常的U H T滅菌條件（135～140℃、3～4s）一般不會造成明顯褐變。新鮮牛乳只有在滅菌溫度過高或時間過長時，才會有明顯的褐變現象。因此，控制滅菌參數的穩定是預防褐變的主要方法。當無菌灌裝設備因任何原因停止灌裝時，牛乳在UHT滅菌器中反復循環，勢必造成牛乳嚴重褐變。此種情況下，應將滅菌器排空后以水循環，待可以灌裝后重新進料。另外，控制生鮮牛乳的新鮮度在一定程度上也會提高牛乳的抗褐變能力。

3.3 蛋白質變性的控制

為改善UHT滅菌牛乳中蛋白質的穩定性并減輕蛋白質變性數量，滅菌處理前應對原料乳進行常規的蛋白穩定性檢驗。為嚴格控制質量，只有通過酒精試驗確認其蛋白穩定性良好的原料乳方可進行加工，而酒精陽性乳不宜使用。

3.4 微生物引起的變質的控制

3.4.1 減少生鮮牛乳的污染機會，及時進行凈乳冷藏，必要時進行巴氏殺菌，控制耐熱芽孢總數（不應多于100個/mL）。

3.4.2 合理設定UHT滅菌機組的滅菌參數（135～140℃、3～4s），保證滅菌溫度平穩。確保UHT滅菌機組和無菌包裝機程序設定正確，滅菌徹底，確保AIC或CIP清洗效果良好。

3.4.3 經常檢查用于包材滅菌的化學消毒劑濃度是否足夠（以30%～50%的H2O2為主），消毒劑對包材內表面必須涂抹均勻或浸潤良好。包裝材料應密封貯存和運輸，以免微生物污染（包材帶菌量不應多于5個/cm2）。

3.4.4 監控并保持灌裝過程中無菌環境的無菌空氣壓力及溫度。當無菌室的無菌空氣正壓被破壞時（如利樂包裝機或依萊克斯德EA5000LL包裝機包材形成的膜管開裂；或阿法拉伐AS2包裝機生產過程中無菌室門被打開等），則需要重新進行設備滅菌。

3.4.5 包裝過程中，按設備操作要求抽檢包裝的封口質量。當封口不良時，應立即對設備的封口溫度（或電流）進行調節，并應定期檢查封口元件，以免導致外源性微生物污染。

4 小結

通過以上分析可看出，控制超高溫滅菌乳的質量首先應從原料乳入手，嚴格控制整個生產環節，在工廠內全面推行優質生產規范，建立完善的質量保證系統，才能最終使產品質量穩定。

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