非熱殺菌技術(shù)在乳制品加工中的應(yīng)用研究進(jìn)展

文/吳志東 高安平 任彩霞 董利川

〔內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司〕

牛乳是人類普遍食用的一種天然食品，因其高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而成為人們生活中必不可少的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[1]，牛乳及其制品也成為了我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不可或缺的組成部分。牛乳富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是各種微生物的溫床，易受細(xì)菌、酵母、霉菌等微生物污染，且牛乳自身富含多種酶類，在常溫下也會(huì)分解其含有的脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，造成乳制品出現(xiàn)質(zhì)量問題[2]。因此，在乳制品加工過程中，殺滅微生物及抑制牛乳自身酶類分解是重中之重。食品熱殺菌技術(shù)雖應(yīng)用普遍，但其缺點(diǎn)也不容忽視，如超高溫滅菌乳易出現(xiàn)變色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失等問題；巴氏殺菌乳存在保質(zhì)期較短、保存條件局限等問題。非熱殺菌技術(shù)可規(guī)避熱殺菌的弊端，在多個(gè)行業(yè)內(nèi)均有應(yīng)用。本文論述了非熱殺菌技術(shù)在乳制品加工中的應(yīng)用情況，以及對(duì)乳制品品質(zhì)的影響。

1 超高壓殺菌

超高壓殺菌（U l t r a-H i g h Pressure，UHP）是一種新型非熱殺菌技術(shù)，又稱為超高壓瞬時(shí)殺菌處理技術(shù)（Ultra High Pressure Processing，UHPP），通常處理壓力為100.00～1 000.00 MPa[3]。姜雪等研究表明，UHP技術(shù)可殺死牛乳中97%以上的細(xì)菌；在大于400.00 MPa的壓力下，可殺死99%以上的細(xì)菌[4]。馮艷麗等研究中，200.00 MPa保持20 min，大腸桿菌被滅活；60.1℃、300.00 MPa保持20 min后，巨大芽孢桿菌多黏芽孢桿菌可被殺滅；而金黃色葡萄球菌、傷寒沙門氏菌、糞鏈球菌和蠟樣芽孢桿菌在600.00 MPa的高壓下保持≥10min才能被殺滅[5]。Mussa等將新鮮生乳在200.00～400.00 MPa下，保持5～120 min進(jìn)行超高壓殺菌處理，對(duì)微生物具有較高的破壞率[6]。

2 高壓脈沖電場(chǎng)技術(shù)

高壓脈沖電場(chǎng)（High-Intensity Pulsed Electric Field，HIPEF）是一種非熱處理技術(shù)，具有殺菌時(shí)間短、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，可殺滅牛乳中的微生物。Evrendilek等的研究中，PEF處理對(duì)接種金黃色葡萄球菌細(xì)胞的脫脂乳具有明顯的滅活作用[7]。Bendicho等選用HIPEF處理牛乳，可滅活牛乳中的微生物，并抑制了牛乳中細(xì)菌酶的活性[8]。Sepulveda等通過高溫短時(shí)殺菌與PEF技術(shù)結(jié)合處理生牛乳，抑制了牛乳中的微生物和耐熱芽孢，延長(zhǎng)了牛乳的保質(zhì)期[9]。PEF是有效替代巴氏殺菌法的處理技術(shù)，基本不會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)素、顏色以及口感造成影響[10]。PEF技術(shù)已經(jīng)成為微生物控制的重要方法，并應(yīng)用于乳制品加工中。

3 輻照殺菌技術(shù)

輻照殺菌（Irradiation Sterilization）是利用電離輻射的高能量對(duì)乳制品進(jìn)行處理，使其發(fā)生物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，從而改變了物質(zhì)的性質(zhì)或使生物體受到不可恢復(fù)的破壞，現(xiàn)在使用最多的輻照殺菌技術(shù)是X射線、γ射線或高速電子射線照射。Jun等對(duì)比了輻照殺菌與超高溫殺菌對(duì)牛乳中微生物的處理情況，結(jié)果表明，采用UHT（135 ℃、4 s）處理并在高于3 kGy的輻射下處理的牛乳4 ℃條件下保存7 天后沒有發(fā)現(xiàn)活菌，在該輻照條件下牛乳中氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分損失相對(duì)較少[11]。

4 高壓/高密度二氧化碳?xì)⒕夹g(shù)

高壓二氧化碳（HPCD），又稱為高密度二氧化碳（DPCD），是新型的非熱殺菌技術(shù)。該技術(shù)可以有效地滅活食品中常見的微生物，與傳統(tǒng)熱處理相比，HPCD利用高于或接近于臨界溫度（31.1 ℃）和臨界壓力（7.13 MPa）的CO2對(duì)食品進(jìn)行殺菌，具有無(wú)污染、安全性高、較好保持食品固有營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)[12]。Liao等的研究中，HPCD滅活了牛乳中存在的微生物，延長(zhǎng)了牛乳的保質(zhì)期[13]。李華等研究結(jié)果顯示，HPCD可有效殺滅牛乳中的細(xì)菌，同時(shí)保持了牛乳原有的營(yíng)養(yǎng)成分[14]。

5 超聲波殺菌技術(shù)

超聲波（Ultrasonic Wave）是頻率大于20 KHz的聲波，在媒質(zhì)中傳播的一種機(jī)械振動(dòng)。超聲波的空化效應(yīng)可以破壞細(xì)胞，并使病毒等微生物失活，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)牛乳保質(zhì)期的目的。研究表明，經(jīng)15～60 s超聲波消毒處理后，牛乳可保存5 天不酸敗變質(zhì)，經(jīng)一般消毒處理的牛乳再經(jīng)超聲波，在冷藏條件下可保存18 個(gè)月[15]。劉媛麗介紹了超聲波對(duì)牛乳中微生物的殺菌作用，通過超聲波可明顯降低牛乳中的大腸桿菌、沙門氏菌、枯草芽孢桿菌及菌落總數(shù)，延長(zhǎng)牛乳的保質(zhì)期，經(jīng)超聲波結(jié)合熱處理除菌后的牛乳，其感官、酸度均符合巴氏殺菌乳的要求[16]。

6 結(jié)論與展望

微生物是乳制品加工過程中的主要污染來(lái)源，隨著優(yōu)質(zhì)乳工程的推行及消費(fèi)者對(duì)乳制品質(zhì)量要求的提高，使得乳制品的非熱殺菌技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)展。非熱殺菌技術(shù)在保持乳制品品質(zhì)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熱技術(shù)殺菌的不足。與此同時(shí)，非熱殺菌技術(shù)也有一些待解決的問題：一是其研究仍普遍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，暫未形成一定規(guī)模的推廣及應(yīng)用；二是單種非熱殺菌技術(shù)殺菌不徹底、殺菌設(shè)備成本高、殺菌處理影響因素不明確等。這些都影響著非熱殺菌技術(shù)在乳制品加工過程中的應(yīng)用。

非熱殺菌技術(shù)勢(shì)必將在未來(lái)成為用于包括乳制品在內(nèi)的食品行業(yè)的主流殺菌方式。在未來(lái)的非熱殺菌發(fā)展中，通過逐步改良優(yōu)化設(shè)備，降低造價(jià)，以減少殺菌成本，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)是未來(lái)非熱殺菌技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。