不同灭菌工艺和贮存条件对牛奶品质的影响

由于生鲜乳中含有大量的病原菌,因此在乳制品加工过程中,最重要的加工环节就是灭菌,其目的主要是为了杀灭乳中部分(主要是病原菌和腐败菌)或全部的微生物、破坏酶类,延长产品的保质期;其次,就是改善乳制品的风味、黏度或质地。

改善乳的物理化学性质以满足进一步加工的需求[1]。

通常
而言,随着温度提高,灭菌的效果更好,但同时过高
的温度也会造成牛奶中蛋白质的变性、牛奶风味的改变及营养成分的降低,因此选择合适的灭菌参数对于牛奶品质具有重要的影响。

1
牛奶灭菌工艺现状
根据温度和时间等工艺参数的不同,目前常见的液态奶消毒工艺主要分为巴氏灭菌法和超高温灭菌法(UHT 法)。

主要技术指标如表1所示。

从表1可以看出,巴氏灭菌法和超高温灭菌法主要的区别在于加热温度和时间的不同。

从效果而言,巴氏灭菌法是属于低温灭菌,该方法可以最大限度的保留牛奶的风味和营养物质,但由于杀菌不完全,只能将致病菌的数量降低到对消费者不会造
成危害的水平,因此保存条件要求较高,保存时间较短;超高温灭菌法可以杀死大部分的微生物,因此保存时间很长,一般为常温6个月,甚至一年,但高温杀死细菌的同时,牛奶本身营养物质损失也较严重,因此除中国大陆外,全球大部分国家都采用的是巴氏灭菌法。

2不同温度对牛奶品质的影响
如前所述,不同的灭菌温度对灭菌程度、牛奶
中蛋白质、维生素、钙以及牛奶风味等都会产生很大的影响。

2.1灭菌程度的影响
尽管UHT 法和巴氏灭菌法均可以达到对人体无害的灭菌要求,但从灭菌程度而言,UHT 法要远远好于巴氏灭菌法。

低温巴氏灭菌法可杀死牛奶中大部分结核杆菌和生长型致病菌,灭菌效率可达97.3%~99.9%,残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌
以及芽孢等;UHT 法则基本上可以达到商业无菌。

表3是欧盟对于牛奶中菌落总数的规定。

从表3可以看出,巴氏灭菌乳的菌落总数较原料乳明显减少,说明巴氏灭菌法可以有效杀灭微生文章编号:1004-2342(2016)01-0014-03中图分类号:S879.1
文献标识码:C
不同灭菌工艺和贮存条件对牛奶品质的影响
李勇,夏骏,徐国茂,冷外员,王艺霖,杨琳芬*(江西省兽药饲料监察所,江西南昌
330000)
摘要:介绍了牛奶常见的灭菌工艺,分析了不同温度、不同压力对灭菌效果、乳蛋白、乳脂、乳糖及其它营养成份的影响,以及不同贮存条件对牛奶品质的影响等。

关键词:牛奶;巴氏灭菌;超高温灭菌;贮存条件
作者简介:李勇(1985~),男,硕士,从事畜产品质量安全检测工作。

*通讯作者:杨琳芬(1964~),女,研究员,从事畜牧投入品和畜产品质量安全工作。

低温巴氏灭菌法高温巴氏灭菌法UHT 法
表1不同灭菌方法的比较
62.8℃~65.6℃72℃~75℃80℃~85℃
135℃~150℃温度
灭菌方法
维持时间
保质期30min 15~40s 10~15s 2~6s
冷链3~5d 常温保存6个月
加拿大美国日本中国台湾澳大利亚中国大陆
表2不同国家或地区液态奶中巴氏杀菌乳与超高温灭菌乳
的比例[2]
99.999.799.397.692.6<20
巴氏杀菌乳国家
超高温灭菌乳
0.1
0.30.72.47.4≥80
%
··
. All Rights Reserved.
物,但仍有残菌;UHT 灭菌法的灭菌效果更加完全,15d 培养后基本无菌[4]。

2.2对牛奶风味的影响
正常牛乳的风味是新鲜的、具有麦芽香和乳香等气味。

促成这种香味的化学成份是复杂的,已知的主要物质是丙酮、乙醛、油酸、丁酸、甲硫醚和其他游离脂肪酸和羰基化合物[5]。

当牛奶被加热时,乳
中的二甲基硫化物(DMS )、硫化氢(H 2S )、二甲基二硫化物(dimethyl disulfide )和甲硫醇(MeSH )等含硫挥发性组份浓度增加,影响牛奶风味。

另外,乳脂受热产生的苯甲醛及乳糖生成的羟甲基糠醛及香草醛,也会对牛奶的风味产生影响[6]。

然而在不同的热处理下,牛奶也会产生不同的
风味变化。

低温巴氏杀菌法基本上不产生异味;高
温巴氏杀菌就因生成巯基化合物而产生蒸煮味。

而
使用UHT 法,则会使乳糖发生美拉德反应,轻微褐化而生成焦糊味。

2.3对蛋白质的影响
乳清蛋白是牛乳中最重要的蛋白质的一种,其在乳蛋白的比例约为20%。

乳清蛋白对热不稳定,其临界变性温度为74℃[7]。

巴氏灭菌可使15.4%的乳清蛋白发生变性,而采用UHT 灭菌法乳清蛋白变性率则高达71.1%;巴氏灭菌乳中胱氨酸/半胱氨酸、蛋氨酸、赖氨酸的损失率分别为4.6%、10.0%、1.8%,而UHT 灭菌法的损失率分别为34.0%、34.0%、3.8%。

而对于乳中免疫球蛋白和β-乳球蛋
白,UHT 的破坏也明显高于巴氏灭菌。

2.4对维生素的影响
牛乳中富含多种维生素。

维生素A 、D 、E 及核黄素、泛酸、烟酸、生物素对热处理相对稳定,维C 、B 1、B 6、B 12和叶酸等容易被高温破坏[8]。

经巴氏灭菌,
维B 1、B 6、B 12、C 和叶酸的损失率分别为5.0%、5.0%、10.0%、13%和7.3%,而经UHT 灭菌后,上述物质的损失率分别为35.2%、10.0%、17.8%、20%、35.2%。

2.5对牛乳脂肪的影响
加热会使脂肪发生物理变化。

实验证明,65℃~70℃加热条件使得稀奶油分离性能变坏;高温加热
会使乳脂肪球融化在一起且上浮至液面。

当加热温度低于135℃时,随着温度升高,乳脂肪球膜由于吸附了变性的乳清蛋白,其直径会增大;但当加热温度超过135℃时,会导致脂肪球膜破裂和脂肪球变形。

脂肪球膜破裂还会引起游离脂肪的形成,出现“析油”和“奶油塞”现象,导致产品品质劣变。

相对于蛋白质和维生素,乳脂肪属于非热敏性成分,较为稳定。

只有在高温长时间加热时,部分脂肪才会发生变化并产生内酯和苯甲醛、甲基酮等物质,从而影响牛乳的风味[9]。

2.6对盐类的影响
牛奶中钙离子、镁离子、柠檬酸盐、磷酸盐等无机离子受热对其溶解状态有一定的影响,但其过程可逆。

随着加热温度的升高,钙离子会可逆性的沉淀,但对人体的吸收无显著性差别。

3
不同压力对牛奶品质的影响
总体而言,加工过程中的压力对牛奶品质的影响要小于温度的影响。

压力产生影响的主要有以下几个方面。

3.1灭菌程度的影响
压力可使微生物的细胞形态,遗传机制以及组织结构均发生变化,改变细胞膜的通透性,使得生
物大分子的立体构象发生改变,造成蛋白质变性,
使得酶活性受到抑制,最终导致微生物死亡。

姜雪等人对生牛乳进行加压灭菌实验的结果表明,压力越大,杀菌效果越好。

相同压力下,加压时间越长,作用效果越好。

在600MPa 、10min 的杀菌条件下,菌落总数较生牛乳减少了3个数量级。

同时有实验表明,在300MPa 、5min 的条件下可达到低温巴氏灭菌的效果;400~600Mpa 的灭菌效果
原料乳
原料乳贮存于乳品厂贮奶罐中超过36h 巴氏灭菌乳
巴氏灭菌乳在80℃培养5d 后
UHT 灭菌乳在30℃条件下培养15d 之后
表3欧盟关于牛奶中菌落总数的规定[3]
产品
平板计数<100000<200000<30000<100000
<10cfu ·ml -1
巴氏灭菌乳UHT 乳
表4蛋白质在不同热处理下的损失率
15.471.1
乳清蛋白变性率(%)种类
蛋氨酸损失率(%)胱氨酸/半胱氨酸损失率(%)赖氨酸损失率(%)免疫球蛋白含量(mg/L )β-乳球蛋白含量(mg /L )
10.034.0
4.634.0
1.83.8
-0
2900200~400
图1维生素在不同热处理方法中的损失率(%
)
15··
. All Rights Reserved.
与高温巴氏灭菌效果相当[10]。

3.2对色泽的影响
增大压力能使牛奶中酪蛋白胶束分裂,从而减小粒径,增加了牛乳的透光性,因此使牛乳的亮度和白度值降低。

由于在加热灭菌过程中盐类组成改变,酪蛋白的稳定性受到影响,酪蛋白胶束分子结构松弛,直径增大,变性的乳清蛋白沉积于酪蛋白胶束表面而表现出蛋白质分子的聚集,粒径增大,浊度增加。

另外由于不同的热处理后牛乳蛋白变性程度不同,以及牛脂肪体粒径不同,因此浊度表现也不相同[11]。

3.3对维生素的影响
相关研究表明,压力对维生素的影响主要是体现在水溶性维生素方面。

其中维C和维B1对压力极为敏感。

有关实验表明,当压力达到300MPa,5 min时,维C的含量降低63%,维B1的含量降低42%;当时间达到10min后,维C和维B2几乎全部损失。

然而维B2的损失不明显。

另有实验表明,当温度下降到一定程度,维C和维B1的损失会减小[12]。

4贮存条件对牛奶品质的影响
岳静考察了UHT灭菌乳在不同温度长时间贮存下的感观品质、蛋白质、乳糖、乳脂含量、酸度及微生物的变化,结果表明贮存温度越高、时间越长,感观品质越低。

在贮存期间,乳中蛋白质含量、乳糖含量及乳脂肪含量随保藏时间的延长呈下降趋势,而酸度呈上升趋势;且保藏温度越高,以上变化越明显。

但由于UHT乳杀菌效果彻底,在不同温度下贮存32d后的奶样中,大肠杆菌均未检出[13]。

李冬梅的实验对瓶装巴氏奶在3个温度梯度下短期贮存的感观品质、理化指标、微生物指标变化进行了考察。

结果表明,在1~5d时间内,不同贮存温度下,样品的蛋白质、脂肪、乳糖和非脂乳固体几乎不变;酸度在8℃和10℃下几乎不变,而12℃有所增加;样品在8℃和10℃的感官品质不变,而12℃的样品在第4天感官品质开始下降;微生物指标检测结果表明,在5d保质期内,样品菌落总数在8℃和10℃贮存均符合国家标准,而12℃贮存第5天其结果超过国家标准;样品大肠菌群,在5d保质期内,8℃贮存时未检出,10℃贮存第5天超出国家标准,12℃贮存第2天开始检出大肠菌群,第3天超出国家标准[14]。

5结语
不同的处理方法对牛奶的品质具有不同的影响,一方面能降低微生物对牛奶带来的危害,延长产品的货架期,降低生产成本;另一方面,由于热处理和高压处理在加工过程中均会不同程度的破坏牛奶自身的风味和营养,影响到乳制品的品质。

因此在乳品加工过程中,应科学的选择合适的加工工艺和贮存方式,在保证产品质量的同时,降低牛奶营养成份的损失。

参考文献:
[1]张勇,段旭昌,白燕红,等.超高压杀菌处理对牛乳感官和理化特性的影响[J].中国乳品工业,2007,35(6):13~16. [2]王加启.建议我国实施优质乳工程[J].中国畜牧兽医,2013, S1:1~8.
[3]李启明,印佰星,顾瑞霞.原料乳微生物特性对ESL牛乳货架期影响的研究[J].中国乳品工业,2005(10):17~19. [4]陈泊韬,卢剑娴.热处理对乳制品加工品质的影响[J].农产品加工创新版,2011(8):70.
[5]韩清波,刘晶.乳及其制品中风味物质的研究进展[J].食品科技,2007(3):1~3.
[6]杨楠.牛乳加热过程中的主要成分对风味的影响[J].农产品加工,2007(6):81~84.
[7]周洁瑾,张列兵,梁建芬.加热及贮藏对牛乳脂肪及蛋白聚集影响的研究[J].食品科技,2010,35(5):72~76. [8]卫军峰,赵平.热处理和包装对牛奶营养物质的影响[J].乳品工业,2009(9):58~59.
[9]张勇,段旭昌,白艳红,等.超高压处理对牛乳微观特性影响的研究[J].食品科技,2008(3):115~118.
[10]任杰,胡志和,刘洋.超高压处理对牛初乳中微生物的影响[J].食品工业科技,2013,34(14):173~176. [11]姜雪,于鹏,肖杨,等.超高压处理对生鲜牛乳品质的影响[J].食品科技,2015(4):99~102.
[12]李迎秋,莫海珍,陈正行.高压对牛乳理化性质和成分的影响[J].食品工业,2006,(1):47~49.
[13]岳静,朱志成,张敏慧.UHT灭菌乳在不同保藏条件下品质的变化[J].食品工业,2014(1):174~176.
[14]李冬梅,吴达雄,陈平生,等.贮存温度对玻璃瓶装巴氏杀菌乳品质的影响研究[J].安徽农业科学,2014,42:12287~ 12289.
(收稿日期:2016-01-05)
图2不同处理方式对牛奶浊度的影响··16
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