生鮮乳嗜冷菌的危害及其防控措施的探討

文/高 健

（蒙牛奶源宿遷有限公司）

生鮮乳嗜冷菌的危害及其防控措施的探討

文/高 健

（蒙牛奶源宿遷有限公司）

綜合分析嗜冷菌對生鮮乳的危害及其防控措施，討論嗜冷菌的作用機理，研究其對生鮮乳生產加工影響的作用機制，歸納嗜冷菌對成品乳口感、保質期等方面的影響，對比國內外關于嗜冷菌的防控研究，總結嗜冷菌污染生鮮乳的關鍵源頭，進而為有效提升生鮮乳品質，提高市場競爭力提供參考。

生鮮乳；嗜冷菌；防控；分析

隨著消費水平的提高，人們對健康優質綠色有機食品的需求也在不斷增加。牛奶作為一種大眾消費品，以其豐富的營養物質及清香潤甜的口感備受全球消費者的喜愛。但近年來奶制品質量問題不斷被曝光，消費者更加關注牛奶的食品安全問題[1]。而嗜冷菌是影響生鮮乳質量的一個關鍵因素。巴氏殺菌可以有效殺死生鮮乳中的嗜冷菌，但無法清除嗜冷菌的代謝產物，如脂肪酶和蛋白酶，因此先進包裝工藝條件下的成品乳仍會出現牛奶漲包問題，且隨著上市時間的延長口感下降，成品乳保質期縮短。但受巴氏奶需求量逐漸增加的影響，巴氏奶未來市場競爭力也將趨向于口感、品質及保質期等各個方面的優化，因此，管控生鮮乳中嗜冷菌的數量，建立一套完整的防控方案對未來巴氏奶市場的開發具有重要價值。

1 嗜冷菌的介紹

1.1 嗜冷菌的定義

自Forster[2]于1887年首次在魚中分離出可以在0 ℃條件下生長的微生物以來，嗜冷菌的概念被多次定義。1975年，Morita[3]對其重新命名，將生長最低溫度≥0 ℃、最高溫度≤20 ℃、最適溫度≤15 ℃的微生物定義為嗜冷菌，將能在5 ℃以下生長的微生物定義為耐冷菌。1998年，中國科學院微生物研究所的辛明秀[4]認為，必須生活在低溫條件下，且其最高生長溫度≤20 ℃、最適生長溫度≤15 ℃，且在0 ℃可以生長的微生物稱為嗜冷菌；而最高生長溫度≥20 ℃、最適生長溫度≥15 ℃，且在0～5 ℃可以生長繁殖的微生物稱為耐冷菌。目前國際乳品聯合會（IDF）定義嗜冷菌：7 ℃以下可以生長繁殖的微生物為低溫菌；20 ℃以下能生長繁殖，最適生長溫度為10～15 ℃的微生物為嗜冷菌[5]。規范嗜冷菌的定義，可以有效防控生鮮乳中的嗜冷菌數量。

1.2 生鮮乳中嗜冷菌限量標準

2008年吳榮榮[6]報道稱，生鮮乳中嗜冷菌數量超過1.0×106CFU/mL時，過多的蛋白酶和脂肪酶將導致UHT乳制品產生凝塊等，并產生脂肪氧化味，因此嗜冷菌數量應控制在1.0×103CFU/mL以下最佳。目前我國生鮮乳收購標準《生乳》（GB19301-2010）中規定：生鮮乳中微生物菌落數在2.0×106CFU/mL以下為合格乳。與國內《生乳》標準相比，國外對生乳中微生物指標要求更加嚴格，如歐美等國規定生鮮乳中微生物菌落數在0.5×106CFU／mL 以下，同時嗜冷菌菌落數控制在1.0×103CFU/mL以下為合格乳。盡管我國對如何控制生鮮乳嗜冷菌也有所關注，但限制標準主要以行業標準為主，因此管控措施稍落后于某些歐美國家。

1.3 生鮮乳中嗜冷菌的來源

生鮮乳中嗜冷菌的來源較廣，菌株類型較多，其中以假單胞菌、微球菌和產堿桿菌數量居多。假單胞菌屬主要存在于土壤、淡水、海水和許多植物體中；微球菌分布較為廣泛，以空氣、水、設備及動物體表居多；產堿桿菌主要存在于水、飼料及糞便中。在嗜冷菌的污染環節中，接觸傳播是最主要的傳播途徑，如擠奶工手的衛生、藥浴杯污染、水清洗乳頭污染、運輸及貯存設備的不清潔及消毒不嚴格等均容易造成嗜冷菌數量超標[7]。2006年何光華[8]報道，選取牧場的不同污染角落進行嗜冷菌分離培養，結果發現原奶貯存罐是影響原奶嗜冷菌數量的最主要因素，間接反映了牧場管理對嗜冷菌的防控具有較大的影響。

1.4 嗜冷菌的嗜冷機制

何新宇等報道，嗜冷菌的細胞膜中含有不飽和脂肪酸，隨著溫度的降低，其不飽和脂肪酸結構上的支鏈長度不斷增加，提高了細胞膜在低溫下的流動性，以及營養物質的攝取量；嗜冷菌具有合成低溫酶的能力，在低溫條件下，快速進行構象調整，以適應催化反應的需要，減少能量消耗，從而維持嗜冷菌的正常新陳代謝[9]。Potier等[4]發現，嗜冷菌在10 ℃條件下可以合成冷休克蛋白，提高其低溫環境的適應能力。

1.5 嗜冷菌的危害

1.5.1 影響成品乳口感

生鮮乳經快速制冷貯存后，嗜冷菌生長緩慢，因此對短暫貯存的生鮮乳品質影響不大，巴氏殺菌后嗜冷菌均被殺死，但是嗜冷菌的代謝產物脂肪酶及蛋白酶難以被滅活[7]。生鮮乳中假單胞菌株可以產生耐高溫的脂肪酶和蛋白酶，其在低溫貯藏繁殖期間具有強力分解脂肪和蛋白質的能力[10]，導致生鮮乳中蛋白質分解成蛋白胨，或將脂肪分解產生脂肪酸，從而降低生鮮乳中乳蛋白和乳脂肪含量。脂肪酶分解脂肪產物中的游離脂肪酸，容易導致牛奶產生異味，如腐爛味、乳酪味等；蛋白酶分解蛋白質的代謝產物容易引起牛奶發苦，進而影響成品乳口感。

1.5.2 影響乳品加工設備的清洗

由于嗜冷菌合成的蛋白酶會分解乳蛋白中的酪蛋白，引起牛奶膠體系統破壞，蛋白發生聚集，生鮮乳中出現膠化奶，因此牛奶在UHT加工過程中容易導致熱交換器及管道接口淤阻，設備表面和膠墊上形成生物膜，導致清洗困難，最終引起成品奶中殘留奶垢等問題[11]。

1.5.3 影響成品奶的保質期

據相關報道，目前歐美國家為延長成品乳保質期，保障其品質，規定原奶微生物菌落數在10 萬CFU/mL以下，同時限制生鮮乳中嗜冷菌數量在1 000 CFU/mL以下，從而有效控制原料奶中某些嗜冷菌合成產物耐高溫酶的含量，因為這些酶一旦殘存到成品乳中，容易導致乳及乳制品風味、質地發生變異，出現牛奶漲包等問題，從而縮短了成品乳保質期[12，13]。胥波強研究顯示，當使用含有嗜冷菌（數量為6.0×106CFU/mL）的原料乳生產UHT乳（生產條件為140 ℃、5 s）時，一般20 ℃的貨架期只有3周[14]。

2 國內對生鮮乳嗜冷菌的相關防控措施

控制生鮮乳中嗜冷菌數量是解決成品乳質量問題最根本的途徑。近年來，國內各大乳企對生鮮乳中嗜冷菌的控制方法主要包括嗜冷菌傳播控制、菌體生長代時控制、嗜冷菌合成酶滅活處理及貯存條件控制4 種。在傳統奶牛養殖時期，由于養殖規模較小，資金缺乏，養殖理念落后，奶牛舒適度及牛體衛生未得到重視，造成很多小型牧場因管理差導致牛體乳房糞污嚴重，而奶廳擠奶過程中大量水洗乳房也會引起乳頭二次污染。但近年來隨著養殖模式的轉型升級逐漸完成，養殖理念發生改變，減少外源性污染（如牛體衛生、奶站環境、擠奶器具、冷藏奶及運奶的器具、擠奶操作人員的衛生等）成為控制原奶中嗜冷菌數量的重要措施。同時，由于嗜冷菌可以產生大量耐熱性酶，這種酶在巴氏殺菌下難以存活，因此很多人建議使用冷消毒（如化學藥品二氧化氯）對生鮮乳加工各設備及存放容器進行滅菌和酶活性降解[8]。但是，使用化學藥品進行消毒，容易導致牧場濫用抑菌劑來控制生鮮乳中微生物菌落數，造成抑菌劑殘存等食品安全問題，這與法律法規相違背。因此嚴格控制牛體衛生，以及監控清洗操作的各個環節，對生鮮乳中嗜冷菌的防控最為重要。

韓中惠等[15]報道，縮短生鮮乳在加工前的儲藏時間，以及利用深度冷藏措施控制生鮮乳中嗜冷菌的世代間隔，可以作為生鮮乳中嗜冷菌數量控制的輔助措施。嗜冷菌在生奶中4 ℃條件下平均一代擴增需要8～9 h，深度冷藏可以延長其生長周期，從而降低嗜冷菌的數量，抑制其代謝產物耐高熱酶的合成，但是低溫對嗜冷菌的抑制效果主要取決于生鮮乳中最初嗜冷菌數。延長低溫時間可以防控嗜冷菌擴增，但是難以抑制嗜冷菌產物耐熱酶（如脂肪酶）的合成，這是因為嗜冷菌合成的脂肪酶具有耐高溫特性，單一的熱處理不能對其滅活，但是多數脂肪酶對低溫熱處理比較敏感，因此利用UHT結合低溫加熱處理可有效降低嗜冷菌合成的脂肪酶殘留量。此外，在生鮮乳中增加重金屬離子（如Zn2+、Hg2+、Cu2+等）含量可以抑制某些嗜冷菌合成產物耐熱性脂肪酶的活性[16]。

3 國外對生鮮乳嗜冷菌的相關防控措施

生鮮乳中嗜冷菌的污染應從源頭進行防控。一些歐美國家除了采取限制生鮮乳中嗜冷菌的數量，提高嗜冷菌檢測精確度[17]，嚴格監控榨乳及巴氏殺菌過程中工藝參數等措施外，原料奶的超低溫儲存[18]、無害化滅菌技術[19，20]、嗜冷菌代謝產物脂解酶及蛋白酶的檢測以及無害化降解技術[21]等逐漸成為國外的關注焦點。

4 小結

盡管目前國內對生鮮乳嗜冷菌的防控措施有很多，但是實際生產中較為實用的很少。而且國外對生鮮乳中嗜冷菌源頭防控措施的報道不多，主要集中在原料乳中嗜冷菌的滅菌新技術和嗜冷菌代謝產物脂解酶及蛋白酶的降解技術。生鮮乳中嗜冷菌的防控是多向性，不僅需要從源頭進行防控，同時需要污染菌的無害化滅菌處理，以及有害代謝酶的降解滅活等一套完整的體系。因此生鮮乳中嗜冷菌的防控不僅要注重解決問題的關鍵環節，同樣要有完整的防控手冊。國內在提高乳制品品質的同時，也應該嚴格把控生鮮乳中嗜冷菌入場檢測的準確性及嗜冷菌數量的限量標準，并在實際生產中有效應用，才可以真正提高奶品質、成品奶口感，并延長貨架期。C

[1] 李婷婷.乳制品質量安全追溯系統研究：【碩士論文】. 北京：北京交通大學，2015.

[2] 周宗澄. 溫度，壓力和營養對深海微生物生命活動的影響，海洋通報，1983（5）:100-104.

[3] Morita R Y. Psychrophilic bacteria. Bacteriological Reviews，1975，39：144-167.

[4] 辛明秀，周培瑾. 低溫微生物研究進展. 微生物學報，1998（5）：400-403.

[5] 李晶，王繼華，崔迪，等. 嗜冷菌適冷代謝機制的研究. 哈爾濱師范大學自然科學報，2007，23（5）：88-91.

[6] 吳榮榮，王倩，王敏，等. 原料乳中嗜冷菌的危害分析及控制研究. 中國釀造，2008（19）：13-16.

[7] 朱雅玲.淺談如何控制生鮮乳中的嗜冷菌. 中國乳業，2013（5）：49-50.

[8] 何光華，吳金石，康華陽，等. 原料乳嗜冷菌的危害分析及控制. 中國乳品工業，2006，34（8）：33-36.

[9] 何新宇，劉青. 嗜冷菌的分子機制及其應用簡介. 青海環境，2002，12（3）：135-137.

[10] 付文菊. 嗜冷菌及其耐熱性酶對乳品品質的影響. 農產品加工，2009（9）：78-80.

[11] 張愛霞. 耐熱酶與乳成分對UHT乳穩定性影響的研究：【碩士論文】. 保定：河北農業大學，2003.

[12] Neubeck M V，Baur C，Krewinkel M，et al. Biodiversity of refrigerated raw milk microbiota and their enzymatic spoilage potential. International Journal of Food Microbiology，2015，7（211）：57-65.

[13] Machado S G，da Silva FL，Bazaolli DMS，et al. Pseudomonas spp. and Serratia liquefacies as Predominant spoilers in cold raw milk. Journal of Food Science，2015，8 （80）： 1842-1849.

[14] 胥波強. 嗜冷菌對長貨架期乳制品的影響. 食品與安全檢測，2003（3）：50.

[15] 韓中惠，黃艾祥，毛華明，等. 嗜冷菌對牛乳的危害及檢測控制. 中國奶牛，2012（19）：42-44.

[16] 張樹利，靳燁. 嗜冷菌產生的耐熱性脂肪酶對液態奶品質的影響.中國供銷商情.乳業導刊，2004（6）：26-28.

[17] Beisson F，Tiss A，Riviere C，et al. Methods for lipase detection and assay. European Journal of Lipid Science & Technology，2000，102（2）： 133-153

[18] Costa M，Gomez M F，Molina L H，et al. Growth kinetics and proteases production of Pseudomonas fluorescens in raw milk at refrigeration. Archivos Latinoamericanos De Nutrición，2001，51（4）：371-375.

[19] Morita R Y. Low-temperature environment in encyclepodia of microbiology. Academic Press Inc，1992（2）：625-637.

[20] Roberts R F，Torrey G S. Inhibition of Psychrotrophic Bacterial Growth in Refrigerated Milk by Addition of Carbon Dioxide. Journal of Dairy Science，1988，71（1）：52-60.

[21] Anthony R B ， Hayes P R. Enhanced inactivation of bacterial lipases and proteinases in whole milk by a modified ultra high temperature treatment. Journal of Dairy Research，1988，55（3）：373-380.

高健（1986-），男，碩士研究生，研究方向為生鮮乳質量管控。

2016-07-18）