加壓CO2對乳品殺菌的研究進展

姚春艷　宋德花

摘要：加壓CO2殺菌是一種新興的乳品殺菌技術，本文綜述了加壓CO2對乳品殺菌的實際意義和國內外對加壓CO2殺菌技術的研究進展。

關鍵詞：加壓CO2；殺菌；乳品

中圖分類號：TS252.41 文獻標識碼： A 文章編號： 1674-0432（2014）-08-76-1

多數食品具有較高營養(yǎng)成分或較高水分活度，因此這將引起微生物生長而導致食品腐敗變質，并對人的健康造成危害。目前主要的殺菌方法是加熱殺菌，雖然加熱殺菌能有效的鈍化酶和殺滅微生物，但是也會改變食品的口感和組織性狀并降低食品的品質。乳和乳制品的營養(yǎng)非常豐富，當乳和乳制品被大量細菌污染時，其營養(yǎng)成分會遭到損失、乳和乳制品的品質和加工特性也將隨之發(fā)生降低，加熱殺菌還會破壞乳和乳制品的感官品質、營養(yǎng)品質和口感。加壓CO2殺菌是近些年來新興的一種冷殺菌技術，加壓CO2殺菌的優(yōu)點包括，CO2的低費用和廣泛來源，使用后CO2容易從產品中分離。

1 加壓CO2對乳品殺菌的實際意義

原料乳中常見的腐敗菌群包括假單胞菌、腸桿菌科細菌、乳酸菌，而假單胞菌是低溫冷藏原料乳中的常見嗜冷菌，它們分泌的胞外蛋白酶易引起超高溫滅菌乳在儲藏時發(fā)生水解、凝塊和變苦等品質劣變現象[1]。金黃色葡萄球菌是原料乳中常見的致病菌，其腸毒素可耐受100℃煮沸30分鐘而不破壞，嚴重影響健康。已經有研究表明加壓CO2對細菌具有明顯的殺滅酶作用。隨著社會及科技的發(fā)展，人們越來越意識到乳中所富含的營養(yǎng)成分對人類生長發(fā)育的重要性，我國消費者對乳品需求量逐年上升，目前乳品加工企業(yè)一般都采用熱殺菌方式殺菌，這雖然能達到殺菌效果，但是對風味破壞較大，而且浪費能源，最主要是嚴重破壞乳的營養(yǎng)成分。比如目前我國市售消毒奶99%都是超高溫滅菌奶（處理條件139℃～145℃，0.5～4秒），在此滅菌條件處理下，乳中的乳清蛋白質變性率高達91%，維生素損失也較大，特別是維生素C損失70%、維生素B1240%；優(yōu)質鈣有一部分成為不溶性鈣，由于不溶性鈣不容易被胃酸分解，所以不易消化吸收；乳中活性成分免疫球蛋白（IgG）變性率為100%，乳鐵蛋白（Lf）變性率95.38%，胰島素樣生長因子I變性65.2%，表皮生長因子也明顯降低；同時熱處理也使牛奶發(fā)生美拉德變化。目前全球乳品科學家都在研究如何在殺菌環(huán)節(jié)減少對乳營養(yǎng)成分的破壞，使其最大限度接近天然乳的營養(yǎng)價值。所以研究對熱敏性乳制品的冷殺菌來替代熱殺菌是乳品科學家們正在努力攻克的科技難題。目前認為加壓CO2殺菌技術具有不破壞乳營養(yǎng)成分，殺菌成本低、節(jié)約能源、安全無毒和CO2原料來源充分等優(yōu)點。

2 加壓CO2對乳品殺菌的國內外研究進展

對于使用CO2抑制乳制品中的微生物，學者們已經研究了很多年，常壓溶解的CO2對原料乳中的微生物就具有較好的抑制效果。美國科內爾大學的Joseph Hotchkiss等人研究了常壓溶解CO2對乳中微生物的抑制作用，國內學者也研究了常壓溶解CO2對乳中微生物的抑制作用，包括對原料乳、巴氏殺菌乳、酸乳和干酪品質及保質期的影響。鐘葵等[2]對加壓CO2對牛乳殺菌的動力學進行了研究，結果發(fā)現，當溫度為50℃，壓力為30兆帕斯卡，時間為70分鐘時，牛乳細菌總數降低5個數量級，并且其失活曲線能夠用Weibull模型較好地擬合。韓冰等[3]也研究了加壓CO2對牛乳的殺菌效果及加壓CO2的殺菌動力學，結果發(fā)現加壓CO2對牛乳的殺菌效果受到壓力、溫度和時間的影響，殺菌效果隨著這幾個因素的增加而增強，使用Log-Logistic模型對加壓CO2殺菌曲線的擬合效果最好。劉美鳳等[4]研究了加壓CO2對乳中熒光假單胞菌的殺菌效果，結果表明當壓力為7兆帕斯卡，時間為70分鐘，溫度為40℃時，加壓CO2對熒光假單胞菌殺菌率為99.80%。付瑞東[5]研究了加壓CO2對乳中金黃色葡萄球菌的殺菌效果，結果表明在7.5兆帕斯卡、45℃、60分鐘時，殺菌效果最好，達到98%以上。廖紅梅等[6]使用加壓CO2技術處理牛初乳，當處理條件為壓力20兆帕斯卡，溫度37℃，時間30分鐘時，此時能夠對牛初乳中的細菌具有較好的殺滅效果，此外牛初乳的色澤變亮、粒度增大、黏度和pH值發(fā)生降低。一些學者也研究了加壓CO2對牛乳中細菌的殺滅效果。近些年來，研究者開始使用加壓CO2抑制乳中細菌，這些研究多數都集中在對乳中腐敗菌和致病菌的抑制和殺滅，而關于加壓CO2對乳制品品質影響的研究還很少。加壓CO2處理可以抑制牛乳中蛋白酶和脂肪酶的活性，減少酪蛋白水解，減少游離脂肪酸生成，從而減少對營養(yǎng)成分的破壞。Lin等研究加壓CO2對大腸桿菌的殺滅效果，結果表明加壓CO2對濕細胞的殺滅效果明顯好于對干細胞的殺滅效果。Erkmen研究了加壓CO2對肉湯中和牛乳中的金黃色葡萄球菌的殺滅效果，結果表明加壓CO2只能殺滅一部分全脂牛乳和脫脂牛乳中的金黃色葡萄球菌，Erkmen認為牛乳能夠阻止CO2 滲入微生物細胞，并且認為金黃色葡萄球菌及需氧微生物對壓力、加壓時間和懸浮基質都非常敏感。

參考文獻

[1] 母智深，白英，趙廣華，等.熒光假單胞桿菌胞外蛋白酶的純化及熱穩(wěn)定性[J].高等學校化學學報，2008，29（4）：762.

[2] 鐘葵，黃文，廖小軍，等.高密度二氧化碳技術對牛奶殺菌效果動力學分析[J].化工學報， 2010， 61（1）：146-150.

[3] 韓冰，謝宏，張德權.牛奶高密度CO2殺菌效果及殺菌動力學研究[J].食品科技，2010，（35）：67.

[4] 劉美鳳.加壓CO2對乳中熒光假單胞菌殺菌效果及殺菌機理研究[D].哈爾濱：東北農業(yè)大學， 2012.

[5] 付瑞東，劉美鳳，姚春艷，等.加壓CO2對污染乳中金黃色葡萄球菌殺菌效果的研究[J].食品工業(yè)，2012，（5）：20-24.

[6]廖紅梅，周林燕，廖小軍，等.高密度二氧化碳對牛初乳的殺菌效果及對理性性質影響[J].農業(yè)工程學報，2009，25（4）：260-264.

作者簡介：姚春艷，黑龍江職業(yè)學院食品藥品學院，講師，研究方向：農產品加工及貯藏工程。

摘要：加壓CO2殺菌是一種新興的乳品殺菌技術，本文綜述了加壓CO2對乳品殺菌的實際意義和國內外對加壓CO2殺菌技術的研究進展。

關鍵詞：加壓CO2；殺菌；乳品

中圖分類號：TS252.41 文獻標識碼： A 文章編號： 1674-0432（2014）-08-76-1

多數食品具有較高營養(yǎng)成分或較高水分活度，因此這將引起微生物生長而導致食品腐敗變質，并對人的健康造成危害。目前主要的殺菌方法是加熱殺菌，雖然加熱殺菌能有效的鈍化酶和殺滅微生物，但是也會改變食品的口感和組織性狀并降低食品的品質。乳和乳制品的營養(yǎng)非常豐富，當乳和乳制品被大量細菌污染時，其營養(yǎng)成分會遭到損失、乳和乳制品的品質和加工特性也將隨之發(fā)生降低，加熱殺菌還會破壞乳和乳制品的感官品質、營養(yǎng)品質和口感。加壓CO2殺菌是近些年來新興的一種冷殺菌技術，加壓CO2殺菌的優(yōu)點包括，CO2的低費用和廣泛來源，使用后CO2容易從產品中分離。

1 加壓CO2對乳品殺菌的實際意義

原料乳中常見的腐敗菌群包括假單胞菌、腸桿菌科細菌、乳酸菌，而假單胞菌是低溫冷藏原料乳中的常見嗜冷菌，它們分泌的胞外蛋白酶易引起超高溫滅菌乳在儲藏時發(fā)生水解、凝塊和變苦等品質劣變現象[1]。金黃色葡萄球菌是原料乳中常見的致病菌，其腸毒素可耐受100℃煮沸30分鐘而不破壞，嚴重影響健康。已經有研究表明加壓CO2對細菌具有明顯的殺滅酶作用。隨著社會及科技的發(fā)展，人們越來越意識到乳中所富含的營養(yǎng)成分對人類生長發(fā)育的重要性，我國消費者對乳品需求量逐年上升，目前乳品加工企業(yè)一般都采用熱殺菌方式殺菌，這雖然能達到殺菌效果，但是對風味破壞較大，而且浪費能源，最主要是嚴重破壞乳的營養(yǎng)成分。比如目前我國市售消毒奶99%都是超高溫滅菌奶（處理條件139℃～145℃，0.5～4秒），在此滅菌條件處理下，乳中的乳清蛋白質變性率高達91%，維生素損失也較大，特別是維生素C損失70%、維生素B1240%；優(yōu)質鈣有一部分成為不溶性鈣，由于不溶性鈣不容易被胃酸分解，所以不易消化吸收；乳中活性成分免疫球蛋白（IgG）變性率為100%，乳鐵蛋白（Lf）變性率95.38%，胰島素樣生長因子I變性65.2%，表皮生長因子也明顯降低；同時熱處理也使牛奶發(fā)生美拉德變化。目前全球乳品科學家都在研究如何在殺菌環(huán)節(jié)減少對乳營養(yǎng)成分的破壞，使其最大限度接近天然乳的營養(yǎng)價值。所以研究對熱敏性乳制品的冷殺菌來替代熱殺菌是乳品科學家們正在努力攻克的科技難題。目前認為加壓CO2殺菌技術具有不破壞乳營養(yǎng)成分，殺菌成本低、節(jié)約能源、安全無毒和CO2原料來源充分等優(yōu)點。

2 加壓CO2對乳品殺菌的國內外研究進展

對于使用CO2抑制乳制品中的微生物，學者們已經研究了很多年，常壓溶解的CO2對原料乳中的微生物就具有較好的抑制效果。美國科內爾大學的Joseph Hotchkiss等人研究了常壓溶解CO2對乳中微生物的抑制作用，國內學者也研究了常壓溶解CO2對乳中微生物的抑制作用，包括對原料乳、巴氏殺菌乳、酸乳和干酪品質及保質期的影響。鐘葵等[2]對加壓CO2對牛乳殺菌的動力學進行了研究，結果發(fā)現，當溫度為50℃，壓力為30兆帕斯卡，時間為70分鐘時，牛乳細菌總數降低5個數量級，并且其失活曲線能夠用Weibull模型較好地擬合。韓冰等[3]也研究了加壓CO2對牛乳的殺菌效果及加壓CO2的殺菌動力學，結果發(fā)現加壓CO2對牛乳的殺菌效果受到壓力、溫度和時間的影響，殺菌效果隨著這幾個因素的增加而增強，使用Log-Logistic模型對加壓CO2殺菌曲線的擬合效果最好。劉美鳳等[4]研究了加壓CO2對乳中熒光假單胞菌的殺菌效果，結果表明當壓力為7兆帕斯卡，時間為70分鐘，溫度為40℃時，加壓CO2對熒光假單胞菌殺菌率為99.80%。付瑞東[5]研究了加壓CO2對乳中金黃色葡萄球菌的殺菌效果，結果表明在7.5兆帕斯卡、45℃、60分鐘時，殺菌效果最好，達到98%以上。廖紅梅等[6]使用加壓CO2技術處理牛初乳，當處理條件為壓力20兆帕斯卡，溫度37℃，時間30分鐘時，此時能夠對牛初乳中的細菌具有較好的殺滅效果，此外牛初乳的色澤變亮、粒度增大、黏度和pH值發(fā)生降低。一些學者也研究了加壓CO2對牛乳中細菌的殺滅效果。近些年來，研究者開始使用加壓CO2抑制乳中細菌，這些研究多數都集中在對乳中腐敗菌和致病菌的抑制和殺滅，而關于加壓CO2對乳制品品質影響的研究還很少。加壓CO2處理可以抑制牛乳中蛋白酶和脂肪酶的活性，減少酪蛋白水解，減少游離脂肪酸生成，從而減少對營養(yǎng)成分的破壞。Lin等研究加壓CO2對大腸桿菌的殺滅效果，結果表明加壓CO2對濕細胞的殺滅效果明顯好于對干細胞的殺滅效果。Erkmen研究了加壓CO2對肉湯中和牛乳中的金黃色葡萄球菌的殺滅效果，結果表明加壓CO2只能殺滅一部分全脂牛乳和脫脂牛乳中的金黃色葡萄球菌，Erkmen認為牛乳能夠阻止CO2 滲入微生物細胞，并且認為金黃色葡萄球菌及需氧微生物對壓力、加壓時間和懸浮基質都非常敏感。

參考文獻

[1] 母智深，白英，趙廣華，等.熒光假單胞桿菌胞外蛋白酶的純化及熱穩(wěn)定性[J].高等學?；瘜W學報，2008，29（4）：762.

[2] 鐘葵，黃文，廖小軍，等.高密度二氧化碳技術對牛奶殺菌效果動力學分析[J].化工學報， 2010， 61（1）：146-150.

[3] 韓冰，謝宏，張德權.牛奶高密度CO2殺菌效果及殺菌動力學研究[J].食品科技，2010，（35）：67.

[4] 劉美鳳.加壓CO2對乳中熒光假單胞菌殺菌效果及殺菌機理研究[D].哈爾濱：東北農業(yè)大學， 2012.

[5] 付瑞東，劉美鳳，姚春艷，等.加壓CO2對污染乳中金黃色葡萄球菌殺菌效果的研究[J].食品工業(yè)，2012，（5）：20-24.

[6]廖紅梅，周林燕，廖小軍，等.高密度二氧化碳對牛初乳的殺菌效果及對理性性質影響[J].農業(yè)工程學報，2009，25（4）：260-264.

作者簡介：姚春艷，黑龍江職業(yè)學院食品藥品學院，講師，研究方向：農產品加工及貯藏工程。

摘要：加壓CO2殺菌是一種新興的乳品殺菌技術，本文綜述了加壓CO2對乳品殺菌的實際意義和國內外對加壓CO2殺菌技術的研究進展。

關鍵詞：加壓CO2；殺菌；乳品

中圖分類號：TS252.41 文獻標識碼： A 文章編號： 1674-0432（2014）-08-76-1

多數食品具有較高營養(yǎng)成分或較高水分活度，因此這將引起微生物生長而導致食品腐敗變質，并對人的健康造成危害。目前主要的殺菌方法是加熱殺菌，雖然加熱殺菌能有效的鈍化酶和殺滅微生物，但是也會改變食品的口感和組織性狀并降低食品的品質。乳和乳制品的營養(yǎng)非常豐富，當乳和乳制品被大量細菌污染時，其營養(yǎng)成分會遭到損失、乳和乳制品的品質和加工特性也將隨之發(fā)生降低，加熱殺菌還會破壞乳和乳制品的感官品質、營養(yǎng)品質和口感。加壓CO2殺菌是近些年來新興的一種冷殺菌技術，加壓CO2殺菌的優(yōu)點包括，CO2的低費用和廣泛來源，使用后CO2容易從產品中分離。

1 加壓CO2對乳品殺菌的實際意義

原料乳中常見的腐敗菌群包括假單胞菌、腸桿菌科細菌、乳酸菌，而假單胞菌是低溫冷藏原料乳中的常見嗜冷菌，它們分泌的胞外蛋白酶易引起超高溫滅菌乳在儲藏時發(fā)生水解、凝塊和變苦等品質劣變現象[1]。金黃色葡萄球菌是原料乳中常見的致病菌，其腸毒素可耐受100℃煮沸30分鐘而不破壞，嚴重影響健康。已經有研究表明加壓CO2對細菌具有明顯的殺滅酶作用。隨著社會及科技的發(fā)展，人們越來越意識到乳中所富含的營養(yǎng)成分對人類生長發(fā)育的重要性，我國消費者對乳品需求量逐年上升，目前乳品加工企業(yè)一般都采用熱殺菌方式殺菌，這雖然能達到殺菌效果，但是對風味破壞較大，而且浪費能源，最主要是嚴重破壞乳的營養(yǎng)成分。比如目前我國市售消毒奶99%都是超高溫滅菌奶（處理條件139℃～145℃，0.5～4秒），在此滅菌條件處理下，乳中的乳清蛋白質變性率高達91%，維生素損失也較大，特別是維生素C損失70%、維生素B1240%；優(yōu)質鈣有一部分成為不溶性鈣，由于不溶性鈣不容易被胃酸分解，所以不易消化吸收；乳中活性成分免疫球蛋白（IgG）變性率為100%，乳鐵蛋白（Lf）變性率95.38%，胰島素樣生長因子I變性65.2%，表皮生長因子也明顯降低；同時熱處理也使牛奶發(fā)生美拉德變化。目前全球乳品科學家都在研究如何在殺菌環(huán)節(jié)減少對乳營養(yǎng)成分的破壞，使其最大限度接近天然乳的營養(yǎng)價值。所以研究對熱敏性乳制品的冷殺菌來替代熱殺菌是乳品科學家們正在努力攻克的科技難題。目前認為加壓CO2殺菌技術具有不破壞乳營養(yǎng)成分，殺菌成本低、節(jié)約能源、安全無毒和CO2原料來源充分等優(yōu)點。

2 加壓CO2對乳品殺菌的國內外研究進展

對于使用CO2抑制乳制品中的微生物，學者們已經研究了很多年，常壓溶解的CO2對原料乳中的微生物就具有較好的抑制效果。美國科內爾大學的Joseph Hotchkiss等人研究了常壓溶解CO2對乳中微生物的抑制作用，國內學者也研究了常壓溶解CO2對乳中微生物的抑制作用，包括對原料乳、巴氏殺菌乳、酸乳和干酪品質及保質期的影響。鐘葵等[2]對加壓CO2對牛乳殺菌的動力學進行了研究，結果發(fā)現，當溫度為50℃，壓力為30兆帕斯卡，時間為70分鐘時，牛乳細菌總數降低5個數量級，并且其失活曲線能夠用Weibull模型較好地擬合。韓冰等[3]也研究了加壓CO2對牛乳的殺菌效果及加壓CO2的殺菌動力學，結果發(fā)現加壓CO2對牛乳的殺菌效果受到壓力、溫度和時間的影響，殺菌效果隨著這幾個因素的增加而增強，使用Log-Logistic模型對加壓CO2殺菌曲線的擬合效果最好。劉美鳳等[4]研究了加壓CO2對乳中熒光假單胞菌的殺菌效果，結果表明當壓力為7兆帕斯卡，時間為70分鐘，溫度為40℃時，加壓CO2對熒光假單胞菌殺菌率為99.80%。付瑞東[5]研究了加壓CO2對乳中金黃色葡萄球菌的殺菌效果，結果表明在7.5兆帕斯卡、45℃、60分鐘時，殺菌效果最好，達到98%以上。廖紅梅等[6]使用加壓CO2技術處理牛初乳，當處理條件為壓力20兆帕斯卡，溫度37℃，時間30分鐘時，此時能夠對牛初乳中的細菌具有較好的殺滅效果，此外牛初乳的色澤變亮、粒度增大、黏度和pH值發(fā)生降低。一些學者也研究了加壓CO2對牛乳中細菌的殺滅效果。近些年來，研究者開始使用加壓CO2抑制乳中細菌，這些研究多數都集中在對乳中腐敗菌和致病菌的抑制和殺滅，而關于加壓CO2對乳制品品質影響的研究還很少。加壓CO2處理可以抑制牛乳中蛋白酶和脂肪酶的活性，減少酪蛋白水解，減少游離脂肪酸生成，從而減少對營養(yǎng)成分的破壞。Lin等研究加壓CO2對大腸桿菌的殺滅效果，結果表明加壓CO2對濕細胞的殺滅效果明顯好于對干細胞的殺滅效果。Erkmen研究了加壓CO2對肉湯中和牛乳中的金黃色葡萄球菌的殺滅效果，結果表明加壓CO2只能殺滅一部分全脂牛乳和脫脂牛乳中的金黃色葡萄球菌，Erkmen認為牛乳能夠阻止CO2 滲入微生物細胞，并且認為金黃色葡萄球菌及需氧微生物對壓力、加壓時間和懸浮基質都非常敏感。

參考文獻

[1] 母智深，白英，趙廣華，等.熒光假單胞桿菌胞外蛋白酶的純化及熱穩(wěn)定性[J].高等學?；瘜W學報，2008，29（4）：762.

[2] 鐘葵，黃文，廖小軍，等.高密度二氧化碳技術對牛奶殺菌效果動力學分析[J].化工學報， 2010， 61（1）：146-150.

[3] 韓冰，謝宏，張德權.牛奶高密度CO2殺菌效果及殺菌動力學研究[J].食品科技，2010，（35）：67.

[4] 劉美鳳.加壓CO2對乳中熒光假單胞菌殺菌效果及殺菌機理研究[D].哈爾濱：東北農業(yè)大學， 2012.

[5] 付瑞東，劉美鳳，姚春艷，等.加壓CO2對污染乳中金黃色葡萄球菌殺菌效果的研究[J].食品工業(yè)，2012，（5）：20-24.

[6]廖紅梅，周林燕，廖小軍，等.高密度二氧化碳對牛初乳的殺菌效果及對理性性質影響[J].農業(yè)工程學報，2009，25（4）：260-264.

作者簡介：姚春艷，黑龍江職業(yè)學院食品藥品學院，講師，研究方向：農產品加工及貯藏工程。