直接UHT滅菌對牛乳營養成分、感官和風味的影響

閆虹，李洪亮，錢文濤，王美華，王孟輝，高飛*

內蒙古蒙牛乳業（集團）股份有限公司常溫研發中心（呼和浩特 011517）

市場上銷售的牛乳均需要進行適當熱處理。因為生鮮牛乳中含有對人體有害的微生物，進行適當的熱處理可以消除牛乳中病原微生物對人體造成的危害，確保飲用牛乳制品的安全性。根據熱處理工藝的不同，液態乳可分為巴氏殺菌乳、超巴氏殺菌乳、延長貨架期乳、灌裝高壓滅菌乳和超高溫滅菌乳[1]。其中，超高溫滅菌乳，也稱UHT乳，是采用超高溫處理（高于130 ℃，一般為140～150 ℃，持續數秒，一般為1～2 s），后續完全無菌包裝獲得的產品[2-3]。

與巴氏殺菌乳和延長貨架期乳相比，UHT乳無需冷藏，且貨架期穩定；與灌裝高壓滅菌方式相比，其對產品質量（如風味、顏色和營養價值等）的不良影響要小得多，并且可以通過調整加工工藝和貯藏條件來控制影響程度[1,4]。因此，對工藝條件進行優化，使UHT乳既能擁有較長貨架期、好的穩定性，又能較大程度地保證牛乳的營養美味，值得深入研究探討。

UHT滅菌類型分為直接和間接2種。直接UHT是指蒸汽和牛乳直接接觸的滅菌類型。間接UHT是指通過熱傳導進行的滅菌過程，管式和板式是間接UHT處理中最主要的2種類型[2,5]。間接UHT，特別是管式UHT的滅菌方式較為常見，而直接UHT的滅菌方式仍未普及。

此次試驗采用直接UHT滅菌方式對牛乳進行滅菌，并和傳統管式UHT滅菌方式進行對比，探討這兩種滅菌方式對牛乳中營養物質、感官品質和風味特征變化的影響。在進行感官品評和風味特征檢測時，增加一款市售的A品牌低溫巴氏奶，低溫巴氏奶一般被認為能夠更好地保存牛乳中的口感和風味[1]，便于將直接UHT和管式UHT滅菌乳與之進行比較。

不同滅菌溫度和時間的組合可以達到相同滅菌效果，但會對牛乳有不同的影響[2]。對于直接UHT滅菌，采用3種不同的溫度時間參數條件。觀察比較這幾種滅菌處理對牛乳產生的不同影響，為優化超高溫滅菌的工藝參數提供數據支持和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

生乳；A品牌低溫巴氏奶。

1.2 試驗設計

取用物理化學指標一致的原料奶，分別進行直接UHT滅菌、管式UHT滅菌處理，并比較不同滅菌方式及同一方式不同參數處理下牛乳中部分營養物質、感官品質和風味特征的表現。滅菌方式及參數見表1。

表1 滅菌方式及參數

1.3 檢測內容和方法

1.3.1 微生物指標的檢測

微生物指標檢測參照GB 4789.26—2013《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 商業無菌檢驗》進行。

1.3.2 營養物質的檢測

鉀、鈉、鈣、鎂采用干法消化法火焰原子吸收法測定；糠胺酸和乳果糖的檢測參照鑒定UHT乳中復原乳的方法進行；α-乳白蛋白和β-乳球蛋白采用Evergreen試劑盒法進行檢測。

1.4 感官品評

取4種UHT滅菌處理下的牛乳，與A品牌低溫巴氏奶一起進行感官品評。感官測試分為消費者喜好度測試和專業感官分析2種方式。

1.4.1 消費者喜好度

采用9點標度法，根據50人內部消費者的品評結果，評價消費者對產品的喜歡程度，評價標準見表2。數據分析采用Firedman檢驗（95%置信水平下）。

表2 消費者接受度評價標準

1.4.2 專業感官分析

采用10點標度法，根據10名專業品評人員的評價結果，評價產品具體屬性的強弱，評價標準見表3。專業感官分析的評價屬性依次為表面白度、乳香味、奶油味、甜感、咸感、蒸煮味、膻味、豆味、脂肪感、順滑度、口中稠度、滯留度。統計方法采用Anova（95%置信水平下）。

表3 專業感官分析評價標準

1.5 風味特征物質檢測

應用GC-MS法測定各種滅菌處理乳和A品牌低溫巴氏牛奶中揮發性成分的相對百分含量，并對比分析其揮發成分的不同。

2 結果與分析

2.1 不同滅菌處理乳的比較

2.1.1 不同滅菌處理乳中微生物指標結果

同一批原料奶經過不同的滅菌處理后，各樣品微生物檢測指標見表4。可以看出，這幾種滅菌處理都可以得到商業無菌性穩定的產品。

表4 不同滅菌處理下微生物的指標結果

2.1.2 不同滅菌處理乳中成分對比

干物質是牛奶除去水分后的部分，非脂乳固體是牛奶去除水分和脂肪后的部分。牛奶品質的好壞，主要與牛奶中干物質含量有關，而干物質含量則直接與牛奶中脂肪和蛋白質等組分含量相關[6]。

根據表5數據可以看出同一批原奶經過不同處理后幾種組分的變化。其中，采用直接UHT（154 ℃，0.25 s）滅菌工藝的樣品中干物質、非脂乳固體、脂肪和蛋白質的含量最高；其次是采用管式UHT滅菌乳中這幾種組分含量較高；采用直接UHT（143 ℃，3 s）和直接UHT（143 ℃，3 s）工藝處理下奶中這幾種組分含量較低。可以看出，調整工藝參數可以使直接UHT滅菌比傳統管式UHT滅菌更好地保存牛奶中的干物質、非脂乳固體、脂肪和蛋白質等組分。

表5 不同滅菌方式乳中的成分變化

2.1.3 不同滅菌處理乳中營養物質的變化

牛乳中含有鈉、鉀、鈣、磷、鎂、氯、鐵、碘、錳、鋅、鈷和鉻等礦物質和微量元素[7]。其中，鉀、鈉、鈣和鎂是牛奶中的4種常量元素，對于維持人體正常的生理機能有重要作用[8]。試驗檢測這4種不同UHT滅菌處理下牛乳中鉀、鈉、鈣和鎂4種礦物質含量。由圖1可以看出，鉀和鈣的含量均在直接UHT（154 ℃，0.25 s）的處理下較高，而鈉和鋅的含量則是在直接UHT（143 ℃，3 s）和直接UHT（143 ℃，3 s）的處理下較高，但不同處理的檢測值之間差距較小，差異不明顯。也有研究表明，不同熱處理方式對牛乳中礦物質的影響不大[9]。

圖1 不同滅菌處理下，乳中部分營養物質的變化

同時，試驗檢測乳中α-乳白蛋白、β-乳球蛋白，觀測這4種處理下2種蛋白變性情況。由表5中數據可以看出，從α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的數量上講，直接UHT滅菌乳中這兩種蛋白含量明顯高于管式UHT滅菌方式下這兩種蛋白的含量，而在直接UHT滅菌的所有處理中，154 ℃，0.25 s滅菌乳中的這2種蛋白含量最高。

糠氨酸是美拉德反應的初期產物，乳果糖是牛乳加熱過程中乳糖異構化產生的物質，二者都是重要的熱損標志物質[7]。由表6中的數據可以看出，143 ℃，3 s和154 ℃，0.25 s直接UHT滅菌產生的糠氨酸和乳果糖含量低于143 ℃，4 s時的含量，也遠低于管式UHT滅菌方式下的含量。

結果表明，在α-乳白蛋白、β-乳球蛋白保護方面，以及糠胺酸和乳果糖的產生方面，直接UHT滅菌方式明顯優于管式UHT滅菌；而在直接UHT滅菌的3種處理中，154 ℃，0.25 s和143 ℃，3 s的表現較好，143 ℃，4 s的表現較差。

2.2 感官品評結果

2.2.1 消費者喜好度測試結果

消費者喜好度測試消費者對4種滅菌處理乳和A品牌低溫巴氏奶的喜愛程度，結果如圖2所示。可以看出，與A品牌低溫巴氏奶相比，消費者更喜歡4種UHT乳，且結果顯著。在4種UHT處理乳中，消費者更喜歡直接UHT滅菌處理乳，較不喜歡管式UHT滅菌乳，雖然這一結果并不顯著。

圖2 消費者對5支產品的喜好度

2.2.2 專業感官分析結果

由表7中的數據看出，與A品牌低溫巴氏奶相比，四種UHT乳中乳香味、奶油味、膻味、豆味、脂肪感和滯留度弱，蒸煮味重。

與管式UHT相比，直接UHT滅菌乳表面白度白，咸感較弱，蒸煮味輕。這也與前期研究結果認為直接UHT滅菌方式在降低蒸煮味方面效果顯著一致[10-11]。直接UHT滅菌不同參數處理下感官屬性無明顯差異，其中143 ℃、4 s樣品中乳香味、咸感略強。

表7 專業感官分析結果

2.3 風味特征物質檢測

牛乳成分復雜，加熱處理對牛奶中的化學成分影響較大，會改變牛奶的風味[12-13]。對4種不同UHT滅菌處理乳和A品牌低溫巴氏奶中的揮發性風味成分進行檢測，共鑒定25種揮發性化合物（圖3），其中酯類物質7種、醛類4種、酸類4種、酮類5種、烯類4種、醇類1種。

通過對5個樣品進行分析發現，直接UHT滅菌（154 ℃、0.25 s）處理后的牛乳由于存在萜烯類原料（蒎烯，苧烯等），呈現一個比較新鮮的牛奶味道。直接UHT滅菌143 ℃、3 s處理的牛乳中揮發性成分與前一個樣品基本一致，唯一區別在于內酯類物質較前一個樣品多0～10%，因此奶香味更重一些。直接UHT滅菌（143 ℃、4 s）樣品中低級脂肪酸的含量是所有樣品中最高的，其中丁酸、癸酸在其他幾個樣品中沒有發現，壬酸含量也是最高的，這些酸類物質是乳經UHT處理后所特有的酸類化合物[13]。香氣特點表現在口感上，更具有奶味。

管式UHT滅菌處理后的牛乳中酮含量最高，如2-庚酮、2-壬酮等，另外其內酯類物質含量表現比較均衡，應是這所有樣品中香氣最強的一支牛奶。乳中一些酮酸和羥基，經加熱后分別形成甲基酮和內酯類化合物，對加熱后的乳制品香氣有影響，如：2-庚酮是由亞油酸氧化產生的，賦予UHT乳奶油氣味；2-壬酮具有乳酪、奶香味。這些都是UHT處理所形成的獨特風味物質[12]。

A品牌低溫巴氏奶是一種新鮮的牛奶。己醛是使這種牛奶呈現新鮮感的主要原因，己醛分子結構中含有不飽和分子鍵，具有強烈的抗氧化作用。

結果表明，不同滅菌方式會產生不同揮發性物質，從而使牛奶呈現出不同風味。

3 結論

通過將直接UHT滅菌與傳統管式UHT滅菌方式進行比較發現，直接UHT滅菌在保留乳中一些營養物質（α-乳白蛋白、β-乳球蛋白等）方面具有明顯優勢。由消費者接受度測試和專業感官分析的結果可以看出，直接UHT滅菌乳更受消費者的喜愛，且能更有效的降低乳中的蒸煮味。通過比較直接UHT滅菌不同參數處理下的表現發現，154 ℃，0.25 s和143 ℃，3 s這2種處理能更好地保留乳中的營養物質，在專業感官品評中也表現較好。

同時，不同處理會對牛奶的風味產生不同影響。4種滅菌處理乳在呈現風味方面各有特點，其中，直接UHT 154 ℃、0.25 s和143 ℃、3 s滅菌均能帶給牛奶一種新鮮的風味，且后者奶香味更重。