高新技術在奶牛業上的應用

華玉新 （江蘇省金湖縣塔集中心畜牧獸醫站 211631）

高新技術在奶牛業上的應用

華玉新 （江蘇省金湖縣塔集中心畜牧獸醫站 211631）

牛奶及其制品是最接近“完善”的食品，幾乎含有生物活動所需要的全部營養成分，如能量、營養、免疫、強化、生理調節等諸多物質，在人類食品中占有著特殊的地位。隨著世界科學技術的急速發展，以及知識經濟的到來，伴隨著基礎科學的不斷滲透和進步，奶牛業充滿了高新科學和技術，其產品和生產管理中蘊涵著極其豐富的技術含量。同時人們對營養、健康、綠色和方便食品的需求日益增加，現代科學技術已賦予奶牛業廣闊的發展空間及其無窮的生命力。

1 生物技術在奶牛業中的最新進展

生物技術是70年代初在分子生物學和細胞生物學基礎上，多學科滲透發展起來的新領域，其主要內容為基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生化工程等。是利用生物體系，應用先進的生物學和工程學技術，改變生物特性進行物質轉化，以生產人類所需的各種產品。國外近年來將生物技術應用于乳業及乳品工業顯得異常活躍。

1.1 利用外源激素提高牛奶的產量 采用BST，即牛生長激素，來提高乳牛的產奶量是近年來迅速發展起來的一項高新技術。在反芻家畜的產乳中BST的濃度與奶牛產乳量成正比關系。目前利用DNA的克隆繁殖技術，把人垂體激素(ST)重組體互補BST的mRNA中，利用外源BST來注射乳牛，可提高15%左右的產奶量，BST現已進入商業化領域。美國的FDA最近指明：＂飲用抗體激素復合體的奶牛乳，對人體無害＂。現在英、美等國都已采用BST來提高乳牛的產奶量，具有極大的經濟效益，而且對人體無害，是一種很有前景的生物新技術。

1.2 增強牛奶的免疫功能 新出生的嬰兒尚未完成免疫系統的發育，在自身免疫系統活性較差的情況下，依賴于母乳的保護。隨著營養學、醫學等方面的進展，逐漸了解母乳中各種營養成分、生理及免疫功能的作用，促進了母乳化奶粉的不斷完善，相應出現了第二代和第三代嬰兒乳粉。因為人乳乳清蛋白中存在一定量的乳鐵蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白等，這些物質的存在使人乳具有抗微生物的效應，所以在嬰兒配方乳粉中，強化這些免疫因子將增加其免疫能力。牛乳中的免疫球蛋白對人體亦有一定的保護作用，如抑制和殺滅腸道病原菌。免疫乳對人體健康所起的作用是全方面的，改善肺和心血管功能、抗破傷風毒素。降血脂功能、預防齲齒及牙周炎等口腔疾病。隨著免疫學上的每一個新的發展，都會為免疫乳的開發創造一個新的機會。

1.3 改善牛奶的組成成分 對于許多西方國家而言，牛奶不僅作為一種天然食品，而且還能作為改善特殊人群健康營養成分的載體加以利用。如乳糖不耐癥者、牛乳過敏者、苯酮尿癥患者等。利用β-半乳糖苷酶的固定化、生物反應器等方法。如果采用生物反應器連續對乳中所含乳糖進行水解，對眾多乳糖不耐癥者則是一個難得的好產品。此外，針對α-乳白蛋白的mRNA，用核酸編碼的轉基因，使與乳糖合成有關的α-乳白蛋白的基因被淘汰，以此達到降低乳中乳糖含量的目的。基因轉移似乎也是減少諸如β-乳球蛋白或者酪蛋白這類乳蛋白質的最好方法，因為它們是某些特殊人體的過敏源。生產無過敏的牛乳，可以采用生物反應器連續式地進行有控制的水解，也可以不使用高昂的凝乳酶而采用生物反應器連續生產干酪，而且這種干酪在成熟期間不發生苦味。這是一項很有發展前景的生物技術。

1.4 酶工程技術開發乳蛋白生物活性肽 乳蛋白是生產乳制品的重要原料，而蛋白酶是生產乳品的重要手段。當今這一領域再度引起人們的關注，是因為從中發現了多種具有生物活性的功能肽。通過選擇性地水解乳蛋白，可獲得不同的生物活性肽，活性肽類食品具有易消化、易吸收、抗過敏性、治療低血壓和降低膽固醇等作用。類鴉片肽類是乳中最早被發現的活性肽類，具有受體結合功能；嗎啡類活性肽和許多生理反應密切相關，如BCM7有增加血漿中胰肽作用，誘導腸上氨基酸的積累，增加腸道細胞層的交換，改變腸道的蠕動性，誘導人腹膜淋巴球上組織胺的游離，釀蛋白素C有利于回腸收縮。降血壓活性肽在食品蛋白中存在著某些具ACEⅠ活性的序列，可以通過酶解方法獲得，從而起到防止或治療高血壓的目的。

2 膜技術在牛乳品工業中的應用

膜技術在乳品工業中的應用已有多年，傳統膜技術只用于乳清處理，現在已逐步進入乳品加工業的其它領域。膜分離是一種分子級分離，主要的膜系統按膜孔的緊密程度由密到疏，可分為反滲透(RO)、納米過濾(N)、超濾(UF)、微波(MF)。用NF膜對牛乳進行濃縮，部分低分子量的離子可以與水共同得到分離，與以前的濃縮牛乳相比，其口味得到明顯改善。另外在脫脂乳粉的濃縮中，可分離低分子量的雜味成分，在無脂肪牛乳的制造中還可增加鮮味。目前，國外正在研究將微濾技術和色譜方法及化學處理、酶處理結合起來，將乳蛋白中各種組分分開，得到酪蛋白和乳清蛋白。免疫球蛋白可用于生產高級嬰兒奶粉。超濾是70年代興起的一種新的分離技術，其操作條件較低，成本、能耗亦低。收集經大腸桿菌、沙11氏菌混合疫苗免疫處理的乳牛產后7天之內初乳，經去脂、去釀蛋白后所得免疫初乳乳清，用中空纖維超濾器進行濃縮分離，濃縮4.5～7倍，ⅠgG回收率在90%以上。

3 高壓食品加工技術在牛乳制品中的應用

隨著現代高壓物理學的誕生和發展，國外干80年代末出現了食品的超高壓加工技術。1899年，美國化學家BertHite首次發現了450MPa高壓鍋能延長牛乳的保存期。目前日本在超高壓(100～1000Mpa)食品加工方面居國際領先地位，而歐美等國也先后對高壓食品加工原理、方法及應用前景開展了廣泛的研究。1991年，Hoover等發現，23℃時經340MPa高壓處理生乳60min，乳中單細胞增生性李斯特氏菌的致死量達106cfu/ml。Johnston等在1992年報道，壓力達600MPa(2h)，乳中Ca2+的含量對其穩定性有強烈的影響。令人滿意的是，高壓乳中Ca2+的活性并未有大的變化，但乳清中鈣和磷的總水平都有一定程度的增加。壓力作用不膠粒的小片化可釋放出非離子鈣和磷。

4 冷殺菌技術在牛乳品加工保藏中的應用

冷殺菌技術是近年來研究較多的一種殺菌技術，由于殺菌過程中食品溫度并不升高或升高很低，既利于保持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持其色、香、味及營養成分。

4.1 高壓脈沖電場殺菌 它與一般的加熱殺菌有著本質的區別，屬于非加熱殺菌范疇。是利用電場脈沖的介電阻斷原理對食品微生物產生抑制作用。國內外對此技術已作了許多研究，并設計出相應處理裝置，有效地殺滅與食品腐敗有關的幾十種細菌。法國、美國一些廠家已將這種強電場破壞細胞的新技術用于實踐，避免了加熱引起的蛋白質變性和維生素破壞等一系列缺點。

4.2 超聲波滅菌 超聲波對傳聲媒質的相互作用，蘊藏著巨大的能量，這種能量在極短的時間內足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且能夠對食品產生諸如均質。裂解大分子物質等多種作用，具有其它物理滅菌方法難以比擬的效果，從而提高乳品品質，保持其功能成分不受破壞。

4.3 抗微生物酶的殺菌 抗微生物酶在食品殺菌中的開發應用，正在日本、美國受到重視。如帶有溶菌酶的多糖酶和葡萄糖酶，其主要有效成分是溶菌酶，它可抑制革蘭氏陽性菌，作用機制是破壞細菌的細胞膜。Morinage公司應用蛋清溶菌酶保存嬰幼兒食用的奶粉。國內常在乳制品，如酸奶的保藏中使用，以延長酸奶的保質期。其它冷殺菌技術有：磁力殺菌、感應電子殺菌。輻射殺菌、脈沖強光殺菌、微波殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌、電阻殺菌。為了拓寬冷殺菌技術在乳品工業的廣泛應用，我們還應了解更深的理論知識，以研制開發相應的配套設備，盡快應用于實踐。

5 高新技術在牛乳品檢測中的應用

牛乳品工業的發展要求有效的檢測技術對乳制品進行檢測，尤其針對乳中含量甚微，但影響大的活性物質或毒素。

5.1 超聲波技術 乳制品中應用于超聲波技術的產品包括一系列牛乳或植物脂肪球分散在含有不同組分的介質中的復雜體系，體系的組成以及各組分的狀態和相互作用能極大地影響加工過程的操作和產品質量。超聲波技術可以有效地檢測這類體系。如蛋白質分子的行為和變化對體系物化性質的影響、體系中脂肪(包括固態脂肪)含量及液態體系的貯存穩定性(包括監測脂肪的結晶過程)、也可用于產品質構等物化指標的鑒定。

5.2 生物傳感器 牛乳鮮率傳感器最早由高橋福辛發明，實際上是一個菌數測定儀。探頭是一種燃料電池，它包括一個鉑陰極和一個Ag2O陽極，兩極間用陰離子交換膜隔開。被測定樣品與陽極接觸，樣品中的細菌可在陽極上氧化，加入電子傳遞介體，如亞甲基蘭、二氯酚靛酚等可加快電極反應速度，增大電流。電流值與樣品中的細菌濃度成正比，菌數越多，表明牛乳越不新鮮。牛乳放置過程中，受細菌作用而產生乳酸，因此，乳酸含量可表示牛乳的鮮度。此外，也可從放置過程由于脂解作用產生的短鏈脂肪酸的含量來判斷牛乳及其制品的新鮮度，這類傳感器已開發利用。

5.3 免疫學技術 免疫學技術在乳品工業中的應用主要有：（1）牛奶成分分析，如乳清蛋白分析；（2）形成牛奶正常和非正常風味的微生物與酶的鑒定；（3）牛奶中的病原微生物和毒素的檢測；（4）加熱工藝對牛奶中蛋白質結構的影響；

除上述所介紹的高新技術在奶牛業中的應用與開發外，還有計算機化技術、顯微鏡分析等諸多技術也日益得到科學家們的青睞。運用現代科技知識和手段，使奶牛業中的技術含量越來越豐富。隨著高新技術的進一步發展與完善，奶牛業將有更大地騰飛。

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