生鲜乳嗜冷菌的危害及其防控措施的探讨

文/高 健

（蒙牛奶源宿迁有限公司）

生鲜乳嗜冷菌的危害及其防控措施的探讨

文/高 健

（蒙牛奶源宿迁有限公司）

综合分析嗜冷菌对生鲜乳的危害及其防控措施，讨论嗜冷菌的作用机理，研究其对生鲜乳生产加工影响的作用机制，归纳嗜冷菌对成品乳口感、保质期等方面的影响，对比国内外关于嗜冷菌的防控研究，总结嗜冷菌污染生鲜乳的关键源头，进而为有效提升生鲜乳品质，提高市场竞争力提供参考。

生鲜乳；嗜冷菌；防控；分析

随着消费水平的提高，人们对健康优质绿色有机食品的需求也在不断增加。牛奶作为一种大众消费品，以其丰富的营养物质及清香润甜的口感备受全球消费者的喜爱。但近年来奶制品质量问题不断被曝光，消费者更加关注牛奶的食品安全问题[1]。而嗜冷菌是影响生鲜乳质量的一个关键因素。巴氏杀菌可以有效杀死生鲜乳中的嗜冷菌，但无法清除嗜冷菌的代谢产物，如脂肪酶和蛋白酶，因此先进包装工艺条件下的成品乳仍会出现牛奶涨包问题，且随着上市时间的延长口感下降，成品乳保质期缩短。但受巴氏奶需求量逐渐增加的影响，巴氏奶未来市场竞争力也将趋向于口感、品质及保质期等各个方面的优化，因此，管控生鲜乳中嗜冷菌的数量，建立一套完整的防控方案对未来巴氏奶市场的开发具有重要价值。

1 嗜冷菌的介绍

1.1 嗜冷菌的定义

自Forster[2]于1887年首次在鱼中分离出可以在0 ℃条件下生长的微生物以来，嗜冷菌的概念被多次定义。1975年，Morita[3]对其重新命名，将生长最低温度≥0 ℃、最高温度≤20 ℃、最适温度≤15 ℃的微生物定义为嗜冷菌，将能在5 ℃以下生长的微生物定义为耐冷菌。1998年，中国科学院微生物研究所的辛明秀[4]认为，必须生活在低温条件下，且其最高生长温度≤20 ℃、最适生长温度≤15 ℃，且在0 ℃可以生长的微生物称为嗜冷菌；而最高生长温度≥20 ℃、最适生长温度≥15 ℃，且在0～5 ℃可以生长繁殖的微生物称为耐冷菌。目前国际乳品联合会（IDF）定义嗜冷菌：7 ℃以下可以生长繁殖的微生物为低温菌；20 ℃以下能生长繁殖，最适生长温度为10～15 ℃的微生物为嗜冷菌[5]。规范嗜冷菌的定义，可以有效防控生鲜乳中的嗜冷菌数量。

1.2 生鲜乳中嗜冷菌限量标准

2008年吴荣荣[6]报道称，生鲜乳中嗜冷菌数量超过1.0×106CFU/mL时，过多的蛋白酶和脂肪酶将导致UHT乳制品产生凝块等，并产生脂肪氧化味，因此嗜冷菌数量应控制在1.0×103CFU/mL以下最佳。目前我国生鲜乳收购标准《生乳》（GB19301-2010）中规定：生鲜乳中微生物菌落数在2.0×106CFU/mL以下为合格乳。与国内《生乳》标准相比，国外对生乳中微生物指标要求更加严格，如欧美等国规定生鲜乳中微生物菌落数在0.5×106CFU／mL 以下，同时嗜冷菌菌落数控制在1.0×103CFU/mL以下为合格乳。尽管我国对如何控制生鲜乳嗜冷菌也有所关注，但限制标准主要以行业标准为主，因此管控措施稍落后于某些欧美国家。

1.3 生鲜乳中嗜冷菌的来源

生鲜乳中嗜冷菌的来源较广，菌株类型较多，其中以假单胞菌、微球菌和产碱杆菌数量居多。假单胞菌属主要存在于土壤、淡水、海水和许多植物体中；微球菌分布较为广泛，以空气、水、设备及动物体表居多；产碱杆菌主要存在于水、饲料及粪便中。在嗜冷菌的污染环节中，接触传播是最主要的传播途径，如挤奶工手的卫生、药浴杯污染、水清洗乳头污染、运输及贮存设备的不清洁及消毒不严格等均容易造成嗜冷菌数量超标[7]。2006年何光华[8]报道，选取牧场的不同污染角落进行嗜冷菌分离培养，结果发现原奶贮存罐是影响原奶嗜冷菌数量的最主要因素，间接反映了牧场管理对嗜冷菌的防控具有较大的影响。

1.4 嗜冷菌的嗜冷机制

何新宇等报道，嗜冷菌的细胞膜中含有不饱和脂肪酸，随着温度的降低，其不饱和脂肪酸结构上的支链长度不断增加，提高了细胞膜在低温下的流动性，以及营养物质的摄取量；嗜冷菌具有合成低温酶的能力，在低温条件下，快速进行构象调整，以适应催化反应的需要，减少能量消耗，从而维持嗜冷菌的正常新陈代谢[9]。Potier等[4]发现，嗜冷菌在10 ℃条件下可以合成冷休克蛋白，提高其低温环境的适应能力。

1.5 嗜冷菌的危害

1.5.1 影响成品乳口感

生鲜乳经快速制冷贮存后，嗜冷菌生长缓慢，因此对短暂贮存的生鲜乳品质影响不大，巴氏杀菌后嗜冷菌均被杀死，但是嗜冷菌的代谢产物脂肪酶及蛋白酶难以被灭活[7]。生鲜乳中假单胞菌株可以产生耐高温的脂肪酶和蛋白酶，其在低温贮藏繁殖期间具有强力分解脂肪和蛋白质的能力[10]，导致生鲜乳中蛋白质分解成蛋白胨，或将脂肪分解产生脂肪酸，从而降低生鲜乳中乳蛋白和乳脂肪含量。脂肪酶分解脂肪产物中的游离脂肪酸，容易导致牛奶产生异味，如腐烂味、乳酪味等；蛋白酶分解蛋白质的代谢产物容易引起牛奶发苦，进而影响成品乳口感。

1.5.2 影响乳品加工设备的清洗

由于嗜冷菌合成的蛋白酶会分解乳蛋白中的酪蛋白，引起牛奶胶体系统破坏，蛋白发生聚集，生鲜乳中出现胶化奶，因此牛奶在UHT加工过程中容易导致热交换器及管道接口淤阻，设备表面和胶垫上形成生物膜，导致清洗困难，最终引起成品奶中残留奶垢等问题[11]。

1.5.3 影响成品奶的保质期

据相关报道，目前欧美国家为延长成品乳保质期，保障其品质，规定原奶微生物菌落数在10 万CFU/mL以下，同时限制生鲜乳中嗜冷菌数量在1 000 CFU/mL以下，从而有效控制原料奶中某些嗜冷菌合成产物耐高温酶的含量，因为这些酶一旦残存到成品乳中，容易导致乳及乳制品风味、质地发生变异，出现牛奶涨包等问题，从而缩短了成品乳保质期[12，13]。胥波强研究显示，当使用含有嗜冷菌（数量为6.0×106CFU/mL）的原料乳生产UHT乳（生产条件为140 ℃、5 s）时，一般20 ℃的货架期只有3周[14]。

2 国内对生鲜乳嗜冷菌的相关防控措施

控制生鲜乳中嗜冷菌数量是解决成品乳质量问题最根本的途径。近年来，国内各大乳企对生鲜乳中嗜冷菌的控制方法主要包括嗜冷菌传播控制、菌体生长代时控制、嗜冷菌合成酶灭活处理及贮存条件控制4 种。在传统奶牛养殖时期，由于养殖规模较小，资金缺乏，养殖理念落后，奶牛舒适度及牛体卫生未得到重视，造成很多小型牧场因管理差导致牛体乳房粪污严重，而奶厅挤奶过程中大量水洗乳房也会引起乳头二次污染。但近年来随着养殖模式的转型升级逐渐完成，养殖理念发生改变，减少外源性污染（如牛体卫生、奶站环境、挤奶器具、冷藏奶及运奶的器具、挤奶操作人员的卫生等）成为控制原奶中嗜冷菌数量的重要措施。同时，由于嗜冷菌可以产生大量耐热性酶，这种酶在巴氏杀菌下难以存活，因此很多人建议使用冷消毒（如化学药品二氧化氯）对生鲜乳加工各设备及存放容器进行灭菌和酶活性降解[8]。但是，使用化学药品进行消毒，容易导致牧场滥用抑菌剂来控制生鲜乳中微生物菌落数，造成抑菌剂残存等食品安全问题，这与法律法规相违背。因此严格控制牛体卫生，以及监控清洗操作的各个环节，对生鲜乳中嗜冷菌的防控最为重要。

韩中惠等[15]报道，缩短生鲜乳在加工前的储藏时间，以及利用深度冷藏措施控制生鲜乳中嗜冷菌的世代间隔，可以作为生鲜乳中嗜冷菌数量控制的辅助措施。嗜冷菌在生奶中4 ℃条件下平均一代扩增需要8～9 h，深度冷藏可以延长其生长周期，从而降低嗜冷菌的数量，抑制其代谢产物耐高热酶的合成，但是低温对嗜冷菌的抑制效果主要取决于生鲜乳中最初嗜冷菌数。延长低温时间可以防控嗜冷菌扩增，但是难以抑制嗜冷菌产物耐热酶（如脂肪酶）的合成，这是因为嗜冷菌合成的脂肪酶具有耐高温特性，单一的热处理不能对其灭活，但是多数脂肪酶对低温热处理比较敏感，因此利用UHT结合低温加热处理可有效降低嗜冷菌合成的脂肪酶残留量。此外，在生鲜乳中增加重金属离子（如Zn2+、Hg2+、Cu2+等）含量可以抑制某些嗜冷菌合成产物耐热性脂肪酶的活性[16]。

3 国外对生鲜乳嗜冷菌的相关防控措施

生鲜乳中嗜冷菌的污染应从源头进行防控。一些欧美国家除了采取限制生鲜乳中嗜冷菌的数量，提高嗜冷菌检测精确度[17]，严格监控榨乳及巴氏杀菌过程中工艺参数等措施外，原料奶的超低温储存[18]、无害化灭菌技术[19，20]、嗜冷菌代谢产物脂解酶及蛋白酶的检测以及无害化降解技术[21]等逐渐成为国外的关注焦点。

4 小结

尽管目前国内对生鲜乳嗜冷菌的防控措施有很多，但是实际生产中较为实用的很少。而且国外对生鲜乳中嗜冷菌源头防控措施的报道不多，主要集中在原料乳中嗜冷菌的灭菌新技术和嗜冷菌代谢产物脂解酶及蛋白酶的降解技术。生鲜乳中嗜冷菌的防控是多向性，不仅需要从源头进行防控，同时需要污染菌的无害化灭菌处理，以及有害代谢酶的降解灭活等一套完整的体系。因此生鲜乳中嗜冷菌的防控不仅要注重解决问题的关键环节，同样要有完整的防控手册。国内在提高乳制品品质的同时，也应该严格把控生鲜乳中嗜冷菌入场检测的准确性及嗜冷菌数量的限量标准，并在实际生产中有效应用，才可以真正提高奶品质、成品奶口感，并延长货架期。C

[1] 李婷婷.乳制品质量安全追溯系统研究：【硕士论文】. 北京：北京交通大学，2015.

[2] 周宗澄. 温度，压力和营养对深海微生物生命活动的影响，海洋通报，1983（5）:100-104.

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

[4] 辛明秀，周培瑾. 低温微生物研究进展. 微生物学报，1998（5）：400-403.

[5] 李晶，王继华，崔迪，等. 嗜冷菌适冷代谢机制的研究. 哈尔滨师范大学自然科学报，2007，23（5）：88-91.

[6] 吴荣荣，王倩，王敏，等. 原料乳中嗜冷菌的危害分析及控制研究. 中国酿造，2008（19）：13-16.

[7] 朱雅玲.浅谈如何控制生鲜乳中的嗜冷菌. 中国乳业，2013（5）：49-50.

[8] 何光华，吴金石，康华阳，等. 原料乳嗜冷菌的危害分析及控制. 中国乳品工业，2006，34（8）：33-36.

[9] 何新宇，刘青. 嗜冷菌的分子机制及其应用简介. 青海环境，2002，12（3）：135-137.

[10] 付文菊. 嗜冷菌及其耐热性酶对乳品品质的影响. 农产品加工，2009（9）：78-80.

[11] 张爱霞. 耐热酶与乳成分对UHT乳稳定性影响的研究：【硕士论文】. 保定：河北农业大学，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] 胥波强. 嗜冷菌对长货架期乳制品的影响. 食品与安全检测，2003（3）：50.

[15] 韩中惠，黄艾祥，毛华明，等. 嗜冷菌对牛乳的危害及检测控制. 中国奶牛，2012（19）：42-44.

[16] 张树利，靳烨. 嗜冷菌产生的耐热性脂肪酶对液态奶品质的影响.中国供销商情.乳业导刊，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，硕士研究生，研究方向为生鲜乳质量管控。

2016-07-18）