牛乳中耐熱芽孢桿菌致死條件的研究進展

文 / 李忠民 魏艷敏 龐偉華

（1黑龍江貝因美乳業有限公司；2黑龍江立高儀器設備有限公司）

隨著生活節奏的加快及人民生活質量的不斷提高，牛奶作為“營養全價”的食品，備受消費者青睞，從而帶動了我國乳制品行業的快速發展，乳制品種類越來越豐富，質量也越來越高。為了延長乳制品的貨架期，和食用安全性，不同種類的乳制品在生產過程中必須經過加熱殺菌，其目的是殺滅所有的致病菌以及大多數的細菌。對于長貨架期的高溫殺菌后的乳制品，引起腐敗變質的主要原因是耐熱菌和酶對乳品中營養物質的分解和利用。耐熱芽孢桿菌作為牛乳中存在的一種耐熱菌能引起乳制品的很多質量問題，是乳品行業不容忽視的關鍵性問題。資料顯示，在污染生牛乳的耐熱芽孢菌中，檢出率最髙的是枯草芽孢桿菌，占30%；其余依次是蠟狀芽孢桿菌，占19%；短小芽孢桿菌，占11%；環狀芽孢桿菌，占8%；緩慢芽孢桿菌，占8%；栗褐芽孢桿菌，占3%[1]。而在滅菌的乳制品中殘留的耐熱芽孢菌以蠟樣芽孢桿菌和嗜熱脂肪芽孢桿菌的檢出情況較多。原料乳中的細菌數是影響乳制品貨架期的主要因素。當原料乳中的微生物數量達到一定數量，一些芽孢桿菌如巨大芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌等在殺菌過程中不能完全被殺滅，在長時間的貯存過程中容易被激活，最終導致產品變質。

1 乳制品中常見的耐熱菌

1.1 枯草芽孢桿菌

枯草芽孢桿菌是芽孢桿菌屬的一種。單個細胞為（0.7～0.8）μm×（2～3）μm，著色均勻；無莢膜，周生鞭毛，能運動；芽孢（0.6～0.9）μm×（1.0～1.5）μm，橢圓到柱狀，位于菌體中央或稍偏，芽孢形成后菌體不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黃色，在液體培養基中生長時，常形成皺醭。該菌為需氧菌，可利用蛋白質、多種糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遺傳學研究中應用廣泛，對此菌的嘌呤核苷酸的合成途徑與其調節機制研究較清楚。其廣泛分布在土壤及腐敗的有機物中，易在枯草浸汁中繁殖[2]。

1.2 蠟樣芽孢桿菌

蠟狀芽孢桿菌，菌體為兩端平直的粗大桿菌，大小為（1.0～1.5）μm×（3.0～5.0）μm，多為短鏈，無莢膜，部分有鞭毛；產芽孢，芽孢呈橢圓形，中生或近中生，其橫徑不大于菌體。該菌為革蘭氏陽性菌，需氧菌，對營養要求不高，在普通瓊脂平板培養基上生長良好；最適溫度為28～35 ℃[3]。蠟狀芽孢桿菌細菌對外界有害因子抵抗力強，分布廣，存在于土壤、水、空氣以及動物腸道等處，部分菌株能產生腸毒素，有致嘔吐型和腹瀉型胃腸炎腸毒素兩類。

1.3 嗜熱脂肪芽孢桿菌

嗜熱脂肪芽孢桿菌的孢子是芽孢桿菌屬中最耐熱的微生物，但營養細胞對不良條件非常敏感。若冷卻到室溫，營養細胞會立即失去活性[4]。

嗜熱脂肪芽孢桿菌菌體大小為（0.6～1.0）μm ×（2.0～3.5）μm；具有運動性，最高生長溫度為 65～75 ℃，最低生長溫度為30～45 ℃。其菌落形狀從圓形到卵圓形，透明到模糊，光滑到粗糙，非常難以辨別，大小如針尖；耐酸性不強，pH值5.0 以下就停止生長。最低營養要求在各菌株中變化很大，其范圍從只需要碳源和NH4－N、無生長因素直到需要各種氨基酸和維生素。有些菌株當培養溫度較低時，表現出營養要求增加。

1.4 短小芽孢桿菌

短小芽孢桿菌為芽孢桿菌屬，菌體細桿狀，一般為（0.6～0.7）μm×（2.0～3.0）μm，革蘭氏陽性。該菌存在半透明型和不透明型兩種菌落形態，當分別進行傳代時，半透明菌落能產生半透明和不透明型菌落，且基本各占一半。而不透明菌落在傳代過程中只產生少許的半透明菌落，且傳至第4 代時半透明型菌落消失[5]。

2 乳制品中常見的耐熱菌的致死條件

陳霞等[6]研究了熱處理條件對牛乳中耐熱芽孢致死效果的影響，結果表明，經生長特性比較，耐熱芽孢桿菌的最適生長溫度在37～42 ℃之間，經121 ℃/10 min和135 ℃/4 s熱處理后，熱致死率在58.08 %～71.43 %之間；不同熱處理方法比較發現，耐熱芽孢經85 ℃/15 s熱處理后，37 ℃保溫2 h，再經過135 ℃/4 s處理，熱致死率超過99.99%。德力格爾桑[7]等人研究了高壓處理對鮮牛乳中枯草桿菌芽孢致死效應，結果顯示，在40 ℃條件下，采用200 MPa低壓處理5 min，停壓1 min，再升至700 MPa下處理5 min，循環處理7 次，可將鮮乳中枯草桿菌芽孢數減少到102～103CFU/mL。劉成梅[8]等人研究了不同作用壓力和處理次數下瞬時高壓（IHP）對嗜熱芽孢桿菌的殺滅效果，以及食品基質對IHP殺菌的影響。結果表明，瞬時高壓對嗜熱芽孢桿菌有較好的殺滅效果，隨著處理壓力的提高，嗜熱芽孢桿菌的致死率上升；提高進料溫度，嗜熱芽孢桿菌的致死率略有升高；瞬時高壓對嗜熱芽孢桿菌的致死率隨著處理次數的增加而上升，且增加處理次數比提高壓力的效果要好得多；食品基質對瞬時高壓下的菌體有保護作用，在一定濃度范圍內，基質濃度愈高，對菌體保護作用愈強。武玉艷[9]等人對熱協同超高壓對不同介質中嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢的滅活作用進行了研究，結果表明，在600 MPa/40 ℃，保壓30 min的條件下，脫脂牛乳中蠟樣芽孢桿菌的失活率（約4.1 個數量級）大于磷酸緩沖液中的失活率。高媛等[10]人研究了高壓CO2處理對枯草芽孢桿菌芽孢殺滅及協同作用的影響，結果表明：20 MPa高壓CO2處理前在45 ℃預熱處理30 min時，枯草芽孢桿菌芽孢的失活率達到了3.84 個數量級；單純20 MPa高壓CO2處理30 min時其失活率達到2.44個數量級；10 MPa/50 ℃高壓CO2連續施壓30 min處理，對枯草芽孢桿菌芽孢的殺滅使其數量下降了0.67 個數量級，間歇性施壓處理（低壓10 MPa施壓10 min，高壓30 MPa施壓10 min）循環1 次時，枯草芽孢桿菌芽孢的失活率達到2.55 個數量級。

3 對耐熱芽孢菌的控制

3.1 前處理的控制

奶牛的糞便、飼料、水和土壤都可能因為含有耐熱菌而污染原料奶。有針對性地采取控制措施，可以大幅度降低耐熱菌對乳制品造成的危害。

牛舍環境不衛生，牛體粘附大量臟物，包括土壤、糞便、墊草及灰塵等，是嗜熱菌主要污染源之一。空氣中飄浮的灰塵中有各種微生物，其中也包括嗜熱菌，既能污染牛體又能污染沒有保管好的生奶和容器具。擠奶的過程中，頭三把奶中的芽孢桿菌數量很高，因此在擠奶前應徹底清洗奶牛乳房，棄去頭三把奶[11]。

生產花色乳制品使用的多種輔料會含有較多的芽孢菌。因此要加強對輔料質量控制。首先要加強對供應商的資質控制，要求提供完整、真實的輔料檢驗報告書，最好是具有檢驗資質的第三方檢驗機構出具的檢驗報告書；二是要加強對輔料的檢驗；三是使用含芽孢或耐熱芽孢較多的原料進行生產時，需要適當提高殺菌溫度，以保證芽孢菌的殺滅效果[12]。

3.2 生產過程的控制

車間空氣中也可能含有蠟樣芽孢桿菌，因此要加強對車間環境的控制。原則上，在一切食品生產加工經營的場所都可以安裝紫外殺菌燈進行空氣消毒殺菌，還可以采用臭氧殺菌。生產過程中的機械管道等也是耐熱芽孢菌的污染渠道，因此要增加設備清洗的頻率和強度，消除隱患。原料奶在使用之前可以經過短時間的高溫加熱，讓其營養體生長后，再進行二次滅菌將牛乳中的耐熱芽孢菌的營養體殺滅，從而達到殺滅耐熱芽孢菌的目的。如果牛乳經過短時間的高溫加熱后不馬上使用，必須要迅速冷卻并0～4 ℃冷藏，避免耐熱芽孢菌的營養細胞過度生長而影響牛乳的質量[13]。

[1]龜井俊郎.生乳中芽孢桿菌屬芽孢的分布.中國乳品工業，1996，24（5）：36-37.

[2]李雅麗，秦艷，周緒霞，等.6 株芽孢桿菌的生物學特性比較研究.中國畜牧獸醫，2011，38（4）：62-66.

[3]錢愛東.食品微生物學.第二版.北京：中國農業出版社，2008：203.

[4]郭本恒.乳品微生物學.北京：中國輕工業出版社，2001：136-137.

[5]于婷，尚玉珂，李艷芳，等.短小芽孢桿菌BSH24抗菌物質的提取及其特性.植物保護學報，2009，36（1）：65-69.

[6]陳霞，黃玉君，王琴，等.熱處理條件對牛乳中耐熱芽孢致死效果的影響.食品研究與開發，2011，32（12）：179-233.

[7]德力格爾桑，王英利，阿拉達日圖，等.高壓處理對鮮牛乳中枯草桿菌芽孢致死效應.食品科學，2007，28（1）：73-76.

[8]劉成梅，鐘業俊，劉偉，等.瞬時高壓對嗜熱脂肪芽孢桿菌的殺滅效果.食品科學，2006，27（9）：55-58.

[9]武玉艷，李汴生，阮征，等.熱協同超高壓對不同介質中嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢的滅活作用.食品與發酵工業，2009，35（4）：5-9.

[10]高媛，周先漢，曾慶梅，等.高壓CO2處理對枯草芽孢桿菌芽孢殺滅及協同作用的影響.食品科學，2011（11）：55-60.

[11]張輝，胡志，尹荻，等.原料奶中嗜熱菌的來源與控制措施.中國奶牛，2004（1）：52.

[12]徐懷德，王云陽.食品殺菌新技術.北京：科學技術文獻出版社，2005：133-227.

[13]李鈞，儀淑敏，李遠釗，等.高溫殺菌產品蠟樣芽孢桿菌的污染現狀及控制措施.中國食物與營養，2007（8）：25-27.