发酵乳制品质量安全问题及控制技术

艾连中

(上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093)



发酵乳制品质量安全问题及控制技术

艾连中

(上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093)

摘 要:概述了我国发酵乳制品行业质量安全问题现状,结合原辅料质量、常见微生物污染、噬菌体污染和包装材料迁移四个方面分析了目前常见的安全危害来源,针对性提出了相应的解决方案,并对发酵乳制品安全的进一步研究方向进行前瞻性展望,为提高发酵乳的质量提供借鉴。

关键词:发酵乳;质量安全;解决方案

AI Lianzhong.Quality and safety issues and control technique of fermented milk[J].Journal of Food Science and Technology,2016,34(1):16-20.

发酵乳制品是以奶为主要原料,经均质、杀菌、乳酸菌发酵制得的一类乳制品,因其具有良好的营养价值,深受消费者青睐。在过去的十几年,我国的发酵乳制品每年都保持两位数的增长速率,乳制品工业保持了快速的发展。然而由于我国在发酵乳制品领域起步较晚,奶源建设落后,生产控制经验较少等各个因素的影响,导致了近些年发酵乳制品领域质量安全事故频发,尤以2008年的三聚氰胺事件,对我国的发酵乳制品工业造成严重负面影响。在一系列质量事件的影响下,促使乳制品企业与学者针对中国乳业基础,开展了对危害发酵乳制品质量因素的研究,并取得了一系列的成果。本文总结了发酵乳制品安全研究的现有成果,从原料乳质量、常见微生物污染、噬菌体污染、包装材料等方面分析了危害发酵乳质量的主要因素,并结合最新的安全性要求,指出未来发酵乳制品安全的研究方向。

1 原料乳对发酵乳质量安全的威胁

1.1 原料乳危害来源

原料乳营养丰富,如果微生物数量超标,微生物会快速生长,代谢乳中营养成分,使原料乳变质变味,而且这些微生物会产生代谢产物,这些代谢产物,例如生物胺本身就是有毒性的,另外还会产生脂肪酶等耐热酶,这些产物即使在原料乳杀菌消毒后,仍然存在,成为潜在的安全隐患。因此如果原料乳微生物严重超标,只能做报废处理。鲜奶必须存放至微生物检测结果出来后才能用于生产,目前广泛使用的快速检测法是直接荧光过滤技术(direct epifluorescent filter technique,DEFT),它在20 min内就可以得出菌落总数和总酵母数。

目前有研究表明奶中微生物总量与乳房患炎症的程度具有相关性,而当乳房受到感染时,体细胞数量明显增加。体细胞数反映了牛奶质量及奶牛的健康状况,在正常情况下,牛奶中体细胞数在2×104～2×105个/mL,因此原料奶中体细胞的数目也是检测的项目之一。目前我国原料奶一般按菌落总数来分级,而欧美各国基本上都同时使用菌落总数和体细胞数来评价原料奶的安全性。两因素所占的权数一般是:菌落总数为0.6,体细胞数为0.4。

抗生素残留是决定发酵乳能否正常发酵的关键因素之一,因此对发酵乳使用的原料乳进行抗生素检测也至关重要。为了预防或者治疗奶牛的多种疾病,需使用青霉素、链霉素、庆大霉素、磺胺类等抗生素,这些抗生素均能转运至乳汁中。若原料奶中存有抗生素,由于发酵乳菌种受到抗生素抑制,只能缓慢生长甚至停止生长,这样会使整批牛奶不能发酵,从而影响发酵乳的正常生产。发酵乳的凝固性实验可以检测原料奶是否含有抗生素,不过比较耗时。常用的平皿实验法的青霉素最低检出值是0.005 IU/mL；而现在广泛使用的Delvotest P青霉素最低检出值是0.004 IU/mL,且其可在2.5 h内完成,当奶中青霉素含量≥0.006 IU/mL 时,Delvotest P的准确度可达100%。最近,又出现一批新的检测方法,如Lac-Tek、Delvo-x-press、βL-Ⅱ等,这些方法可以检测低至0.006 IU/mL的β-lactam抗生素,而且其过程耗时仅为7 min。有了这些快捷的检测方法,所有需要生产发酵乳的原料奶在进入正式生产之前均可进行抗生素的检测。

另外对原料奶需要进行防止人为故障掺假的检测项目。如添加异硫氰酸钠等抑菌剂,以增加牛奶保质期及鲜度；添加尿素、化肥等冒充营养成分等。前几年三聚氰胺非法添加等一系列威胁到发酵乳制品的质量安全的违法行为增加了检测难度和检测项目数量。

1.2 提高原料乳质量的措施

原料奶的验收是发酵乳制品生产的一个非常重要的环节,优质的奶源是发酵乳制品产品质量的前提,除了在奶牛饲养与挤奶过程提高管理措施外,最重要的环节就是检验[1]。收购奶源时,需要进行一系列的快速检测,根据近些年我国发酵乳制品的质量研究经验,形成了较为成熟的检测体系,原料乳入厂检测的关键项与限值见表1。

表1　原料奶的关键控制点和关键限值Tab.1 Critical control points and critical limits of raw milk

2 常见微生物污染对发酵乳质量安全的威胁

2.1 发酵乳常见污染微生物

发酵乳原料热处理条件通常为90～95℃、5 min,热处理强度较低,在发酵过程中除乳酸菌增殖外,也容易造成其他杂菌生长,且在灌装环节通常不是无菌灌装,这也就造成了发酵乳制品相对容易受到其他生物性的污染,以酵母菌和霉菌污染最为常见[2-3]。

从生产者的角度看,监控发酵乳制品生产环节霉菌和酵母菌最有意义,因为这些真菌类的微生物可以使发酵乳在保质期内腐败变质。酵母菌主要分布在含糖较高的偏酸性环境中,它在发酵乳中容易生长,它的繁殖会使菌数升高而影响人们身体健康,在繁殖过程中还会产气使发酵乳胀包。专家们建议出厂时发酵乳中的酵母菌≤50 CFU/mL。如果出厂时菌数达到1.0×103CFU/mL会有变质的危险,它只要在货架上放2～3周,酵母菌数就会很快达到1.0×105CFU/mL。据统计,发酵乳制品的质量事故中80%都是由于酵母菌污染引起。

此外,发酵乳制品也容易受到霉菌的污染,霉菌种类繁多,有毛霉(Mucor)、根霉(Rhizopus)、曲霉(Aspergillus)、青霉(Penicillium)、脉孢菌(Nenrospora)、交链孢霉(Alternaria)、赤霉菌(Gibberalla)和白僵菌(Beauveria)。霉菌的繁殖速度要比酵母菌慢,尽管一些种类(如曲霉)会变成纽扣型菌落,但它们大多数都需要用氧气来维持生长,所以霉菌一般出现在凝固型发酵乳中,搅拌型发酵乳的瓶盖密封性较好,霉菌难以生长。但是,偶尔通常也有霉菌出现并生长导致产品出现质量问题的现象。通常产品中的霉菌数应该控制在10 CFU/mL以内。

除了病原细菌以外,人们还认识到霉菌的代谢产物也能毒害消费者,尤其是黄曲霉毒素M1。虽然加工过程中的杀菌步骤会杀灭霉菌,但发酵过程还是有可能被霉菌二次污染的,那么就可能产生毒素。此外,如果所用的材料适于霉菌生长,那这些相对稳定的霉菌及其产生的毒素也可能在发酵前已存在于原材料中,而且会进入最终产品。在意大利的最近一次市场抽检中发现,抽取样品中的80%发现有黄曲霉毒素M1,因此,这也应该引起重视,产品中应该控制在0.5 μg/kg以内。

就致病菌而言,当发酵乳中的乳酸在1%左右时它的活动还很普遍,但当环境低于沙门氏菌(Salmonella spp.)和李斯特菌(Listria monocytogenes)生长繁殖pH值时,致病菌就几乎不能生存了。李斯特菌在pH值4.5的条件下尚能存活,但若在更加苛刻的条件下,也就是pH值更低时,它的数量会在24h之内迅速递减。有很多人认为在产品到达消费者手中之前,李斯特菌已经被发酵乳的发酵所抑制；但同时也有更多人建议,发酵乳的终点pH值很重要,它将会对李斯特菌有重大影响。

大肠杆菌在低pH值下是被抑制的,但有些种容易受抗生素的影响。Campylobacter对酸的敏感性说明它不能在正常发酵乳中存活,但对于Staphylococcus能否在发酵乳中存活仍处在争论中。在美国,目前还没有关于食品污染和其消耗量之间关系的具体记录,Attaie曾表示,Staphylococcus aurens病原体在发酵乳发酵过程中会被完全抑制,由于这个原因,对发酵乳的Staphylococci检测其实是不需要的[4]。所以,对原料奶中的大肠杆菌的测试的价值在于指示前段工序卫生程度,而不是产品对人体健康构成威胁的警告。不过,我们还是要密切注意产品的微生物污染。因为有过发酵乳在保质期内Escherichia coli O517超标的突发性事件的报道,这说明操作的不规范性或热处理的不完善性还是有可能会导致大肠菌的污染。而还有些所谓的致病菌,像耶尔森氏鼠疫杆菌(Yersinia enterocolitica)和亲水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)都很容易污染发酵乳,它们在发酵乳中的存活性与pH值密切相关要引起重视。

2.2 发酵乳常见微生物污染来源与预防

发酵乳常见微生物污染的主要来源是原料,尤其是菌种,果酱等其他不经热处理直接添加到发酵乳制品中的原料,此外包材的污染也是一个较常见的来源。除了原料,生产过程也是细菌污染的主要来源,尤其是菌种添加以及灌装过程,都极其容易受到环境中细菌的污染。另一个需要值得注意的是,现代化的工厂中,通常都是共用管道连续化生产,容易造成产品交叉污染。

对于发酵乳制品的常见微生物污染,必须加强原料与环境的检验,严格执行现有的成熟质量管理体系要求,加大对生产人员的培训,从源头上避免微生物对发酵乳质量的威胁,并对出厂产品进行相关检验,确保发酵乳制品的质量安全。

3 噬菌体对发酵乳质量安全的威胁

3.1 噬菌体的来源

噬菌体是一类能够感染细菌的病毒,能使细胞溶解,延缓乳酸的产生。噬菌体极其微小,体积约是细菌的1/1 000,具有非常专一的寄生性。发酵乳生产过程中,噬菌体的防治是个重要问题,尤其是对于产量大,产品线比较单一的工厂,或者一些发酵时间长的产品,出现噬菌体污染的概率较高,如72h发酵的养乐多类型产品极容易受到噬菌体污染。发酵乳制品一旦出现噬菌体污染,就会随污染程度的加大,发酵速度越来越慢直至发酵失败。

噬菌体广泛地存在于泥土、空气中,可以说有细菌的地方就有噬菌体的存在。发酵乳工厂噬菌体的感染来源有以下几种可能:生奶储罐和奶槽车、员工及外来参观者、污垢与灰尘、设备的死角、托盘和内部运输设备、CIP清洗、通风、生产用水及污水、生牛乳、返回的物料等。一个全新的发酵乳工厂在投产不久后往往就会出现噬菌体感染,工厂本身的排放物有时也给重复污染提供了噬菌体来源,发酵罐中污染少量噬菌体时(生产尚可进行),噬菌体被排放到环境中,造成恶性循环。一旦大规模感染噬菌体,废弃的发酵乳如果处理不当,也可成为难以对付的污染源。

3.2 噬菌体污染的预防和控制

发酵乳制品生产中噬菌体污染是一个复杂的问题,虽然至今还没有方法能完全满意地解决,但是平时生产中可以采取一些措施来防治噬菌体污染。

3.2.1 加强环境消毒,防止噬菌体入侵和蔓延

缺乏正确的消毒处理是发生噬菌体污染的主要原因。首先,加工环境的设计需要便于消毒并处于良好维护状态,比如,地板、墙壁、天花板和门。如果这些区域被忽略,则很难控制噬菌体。可以在每个入口处安装泡沫地板清洗系统。一般用于此处的泡沫清洗剂的质量分数为8×10-4～10×10-4的Quat(季铵盐),也可以按说明书剂量使用PAA。喷洒氯化物或杀藻胺气溶胶能杀灭活噬菌体,紫外线照射可用作额外的保护措施。环境的泡沫清洗,一般推荐质量分数为3%～4%含氯清洗剂。如果工厂有噬菌体污染,添加1.14 L(1夸脱)含氯消毒剂到68.19 L(15加仑)氯化泡沫溶液中,泡沫发生到表面上停留15 min消毒。进一步控制噬菌体,可以每周使用一次含氯消毒剂。每天使用含氯消毒剂清洗排水系统。大致清洗后,每天用质量分数为2× 10-4含氯消毒剂,30～40℃保持20 min,或者质量分数为4.50×10-4过氧乙酸消毒剂,20℃保持20 min来消毒所有表面。也可以使用90～95℃热水保持15～30 min消毒管道。喷雾法对控制噬菌体几乎没用作用,因此不推荐。如果空气净化系统产生洁净的过滤空气,能正常维持正压力,环境表面清洁并消毒,噬菌体将无处藏身。

301调查启动之后，美国对华出口产品的准入要求变得越来越严格，产品要通过专业机构的EPA测试，取得各项认可证书，以CARB证书为例，每份证书费用3万元，并且认证时间较长，一般需要6个月左右；同时，进入美国市场的汽油机须缴纳每台25美元的保证金，占用了企业的大量资金，增加了企业的生产经营成本，在很大程度上影响了我国在美国市场的开发。

各种消毒剂对噬菌体数量级减少的作用如表2,为避免工厂噬菌体的增加,推荐每日消毒能力达到减少8个数量级的强度。

表2　一般消毒剂可使噬菌体减少的数量级Tab.2 Reducing number of phage caused by general disinfectant

3.2.2 噬菌体的检测与对策

通常噬菌体污染的检测方法有两种,即蚀斑检测法和抑制检测法。蚀斑检测法是一种琼脂覆盖法对噬菌体进行定性定量的检测方法。实验原理是在双层的琼脂之间混合噬菌体与宿主菌种,培养后,噬菌体会攻击细菌细胞,不断进行复制后释放出噬菌体来攻击临近细胞,使之溶解,形成透明的蚀斑。该方法专门用来检测乳清样品中的噬菌体。除了能确认噬菌体感染外还能显示出噬菌体的效价,即每毫升样品中噬菌体的数量。抑制检测法:相比蚀斑法更适合于混合菌种,可以用来检测液体样品如乳清、发酵乳中的噬菌体,如样品为冷冻型或冻干粉末型,也可以先配成溶液再使用本方法。该方法能证明样品中是否含有抑制细菌生长、阻碍酸化作用的物质。实验原理为向试管中接种新鲜发酵剂菌种和待检样品。如比只加发酵菌种的对照样相比出现酸化延迟的现象表明在样品中存在抑制生长物质。该方法特别适用于混合的菌种,因为蚀斑检测法在此情况下不太适用。

由于一旦出现噬菌体的严重污染,该批次产品只能报废,因此在实际生产中,必须加大对噬菌体的预防力度,除了工厂、设备设计的合理性外,必须进行日常设备与产品的噬菌体监测,以做到在噬菌体污染早期能及时发现,一旦发现噬菌体污染,可以参照表2加大对相关设备的消毒强度,并实施不少于1周的菌种轮换。

4 包装材料对发酵乳质量安全的威胁

发酵乳制品为液态,为方便消费者通常都灌装到单一包装的盒、袋、桶或杯中,产品直接接触包装容器,发酵乳制品通常为酸性,部分产品甚至会在灌装到容器后经受高温处理,在酸性条件下,包装材料的物质迁移可能对发酵乳制品的质量造成威胁。目前发酵乳制品常用的包装材料从原料上可分为塑料制品、橡胶制品、陶瓷、玻璃、食品包装用纸、复合薄膜袋等[5]。

4.1 塑料包装材料的危害分析

塑料是一种以高分子聚合物,再加入一些用来改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料。塑料包装材料因其原材料丰富、成本低廉、性能优良、质轻美观的特点,成为近40年来世界上发展最快的包装材料。塑料包装材料内部残留的有毒有害物质迁移、溶出而导致发酵乳制品污染,主要有以下几方面:树脂本身所具有的毒性；因塑料易带电,易吸附微尘杂质和微生物,导致塑料包装表面污染从而对发酵乳制品形成的污染；塑料制品在制造过程中添加的稳定剂、增塑剂、着色剂等助剂的毒性；非法使用的回收塑料中的大量有毒添加剂、重金属、色素、病毒等对发酵乳制品造成的污染；油墨中颜料、树脂、助剂和溶剂的毒性；聚醚类和聚氨酯类黏合剂残留有害物质。

4.2 纸类包装材料的危害分析

纸包装材料因其一系列独特的优点,在发酵乳制品中应用非常广泛。单纯的纸是卫生、无毒、无害的,且在自然条件下能够被微生物分解,对环境无污染。纸中有害物质的来源及对发酵乳制品安全的影响主要存在以下几个方面:造纸原料本身带来的污染；造纸过程中的添加物如防渗剂、施胶剂、填料、漂白剂、染色剂等；我国没有食品包装专用油墨,在纸包装上印刷的油墨,大多是含甲苯、二甲苯的有机溶剂型凹印油墨,为了稀释油墨常使用含苯类溶剂,造成残留的苯类溶剂超标。

4.3 玻璃包装材料的危害分析

玻璃是硅酸盐、金属氧化物等的熔融物,是一种惰性材料,无毒无害。玻璃作为包装材料的最大特点是:高阻隔、光亮透明、化学稳定性好、易成型。玻璃作为包装材料对发酵乳制品造成安全隐患,可能出现在熔炼过程有毒物质的溶出、重金属含量超标、加色玻璃中含有的着色剂等环节。

4.4 陶瓷包装材料的危害分析

我国是使用陶瓷制品历史最悠久的国家,近几年来陶瓷制品开始应用在一些高端或地方特色发酵乳制品。陶瓷包装材料用于食品包装的卫生安全问题,主要是指上釉陶瓷表面釉层中重金属元素铅或镉的溶出。一般认为陶瓷包装容器是无毒、卫生、安全的,不会与所包装食品发生任何不良反应。但长期研究表明,釉料主要由铅、锌、镉、锑、钡、铜、铬、钴等多种金属氧化物及其盐类组成,多为有害物质。陶瓷在1 000～1 500℃下烧制而成,如果烧制温度低,彩釉未能形成不溶性硅酸盐,在使用陶瓷容器时易使有毒有害物质溶出而污染食品。

5 发酵乳质量安全控制的发展趋势

发酵乳制品的生产过程较长,检测项目众多,传统的检测方法耗时久,人力消耗大,经常产品销售后所有的检测结果才能获得,容易导致企业不得不召回问题批次产品。随着技术的进步,尤其是分子生物学的技术研究进展,加大对新技术的研究与应用,开发出快速、经济、准确的检测方法将成为未来的研究热点,将有助于进一步提升发酵乳制品的安全性。此外,乳品企业对包装材料研究较少,而包装材料企业只要确保材料符合国家标准,对材料应用产品种类并没有深入研究,对所包装食品性质及应用工艺是否影响材料安全性更不关注。例如在中性或酸性条件下,产品工艺经受的处理温度对包装材料的迁移是否相同都缺少深入研究。从提升发酵乳制品质量与安全出发,必须将发酵乳制品的具体产品特点、保质期、贮藏温度以及生产工艺各个方面相结合,针对性研究包装材料不同条件下对产品的影响,从而提高安全性研究深度,为提升发酵乳制品的安全奠定基础。

发酵乳制品的质量安全与民众的生活息息相关,企业应利用目前现有的质量管理体系,加强生产环节的管控；国家出台的一系列食品安全法律,引导我国乳业良性发展,提升原料乳质量,加强监管,杜绝违法添加；研究人员应加大对质量与安全性的深入研究,从而更好地提升发酵乳制品安全与质量。

参考文献:

[1]TETRA PAK.Dairy processing handbook[M].Lund:Tetra Pak Processing Systems AB,2003.

[2]游春苹,任婧,孙克杰.乳品安全风险评估的研究进展[J].食品工业科技,2012,33(14):408-413.

[3]郭本恒.乳品微生物学[M].北京:中国轻工业出版社,2001.

[4]ATTAIE R,WHALEN P J,SHAHANI K M,et al.Inhibition of growth of Staphylococcus aureus during production of acidophilus yogurt[J].Journal of Food Protection, 1987,50(3):224-228.

[5]刘浩,赵笑虹.食品包装材料安全性分析[J].中国食物与营养,2009(5):11-15.

(责任编辑:李 宁)

专题研究专栏

编者按:不同农产品原料品种加工特性不同,长期以来,我国主要农产品原料品种加工特性本底不清,缺乏加工品质评价模型、方法和标准,这些问题成为制约农产品加工业健康发展的瓶颈。国外研究表明,品种加工品质特性分析与特征指纹图谱的建立、加工品质评价模型的构建、加工适宜性评价标准与专用品种的筛选是该领域研究的热点。本期选择了涉及花生、马铃薯、葡萄3个大宗农产品品种加工品质评价研究的3篇文章,从品种特性与加工制品品质的相关关系分析,加工品质评价模型与适宜性评价标准的建立,加工专用品种筛选等方面进行了系统研究,明确了按照加工要求对农产品原料品种进行分类评价的理论和方法。该研究对系统分析农产品原料品种加工特性,建立适宜于不同加工要求的原料品质评价模型和标准,以及加工专用品种的筛选等工作具有重要参考价值。

(主持人:王强研究员)

Quality and Safety Issues and Control Technique of Fermented Milk

AI Lianzhong
(School of Medical Instrument and Food Engineering,University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093,China)

Abstract:The status of quality and safety issues of fermented dairy products in China was summarized, of which hazard sources were analyzed based on the quality of raw materials,contamination of common microbes and phages,as well as migration of packing materials.Besides,the targeted solutions were proposed correspondingly,while the research interests were further prospected in the safety of fermented dairy products,in order to provide an advisable reference for better quality of fermented dairy products.

Key words:fermented milk；quality safety；solutions

作者简介:艾连中,男,教授,博士生导师,博士,国家百千万人才工程人选,主要从事食品生物技术方面的研究。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(31371809)；上海科委国际合作项目(14390711700)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-13-0901)。

收稿日期:2015-12-15

doi:10.3969/j.issn.2095-6002.2016.01.003

文章编号:2095-6002(2016)01-0016-05

中图分类号:TS252.42

文献标志码:A

引用格式:艾连中.发酵乳制品质量安全问题及控制技术[J].食品科学技术学报,2016,34(1):16-20.