杀菌技术对乳制品生产的影响

□ 郭晓峰　新疆库尔勒市巴州产品质量检验所

杀菌技术对乳制品生产的影响

□ 郭晓峰新疆库尔勒市巴州产品质量检验所

乳制品杀菌是乳制品生产中至关重要的环节，杀菌的效果直接影响乳制品的风味和维生素的含量。传统杀菌采用的是加热法，使乳制品中微生物的蛋白质发生变性，从而达到杀菌的目的。在如今的生产中，杀菌技术以热杀菌技术和冷杀菌技术为主，热杀菌技术包括微波、电磁波杀菌技术，红外线杀菌技术，感应加热杀菌技术等；冷杀菌包括超高压杀菌技术、辐照杀菌技术、高压脉冲电场杀菌技术等。近年来，国内外已开发出一系列高效、安全的冷杀菌技术，能最大限度地保留乳制品的风味特点和营养成分，其中有一些可能取代现有的热杀菌技术。本文总结部分热杀菌技术和冷杀菌技术的特点和在当前乳制品生产中的应用，并对其今后的乳制品杀菌技术发展趋势进行预测。

乳制品杀菌技术的背景

国外杀菌技术的发展状况

1. 低温高压杀菌法

近年来，国外出现一些新型的杀菌技术，能有效杀灭乳制品中的致病菌，并能最大限度地保持乳制品原有风味。在美国，日本等发达国家，大多采用低温高压杀菌法，主要利用高的大气压和相对低的温度环境对食品进行杀菌。日本主要采用60 ℃，6×108Pa，20 m in，可将食品中的霉菌孢子和细菌孢芽减少到原来的10-6，该方法在乳制品生产中得到广泛的应用。日本大阪的一位71岁老人井川重信开发出一种新型牛奶杀菌技术，即利用高电场中存在大电位的原理实现杀灭细菌的目的。该方法主要是将含有细菌的液体，通过一个电位差很大的高电场，使细菌内外的电压产生很大的差异，从而使细菌的细胞膜破裂，达到杀菌的目的。

2.辐照杀菌技术

联合国粮农组织（FAO）、国际原子能机构（IAEA）、世界卫生组织（W HO）三大国际组织认定总平均剂量不超过10 kGy辐照的食品是安全的。辐照杀菌技术已得到美国乳制品业协会的认可，辐照杀菌的优势主要是不需要添加任何物质，通过X射线、γ射线或电子射线辐射食品，破坏生物体内的遗传物质，阻碍其新陈代谢，使细胞组织死亡，从而达到杀菌消毒的作用。

3.高压脉冲电场杀菌技术

目前，该项技术已在欧美等发达国家得到广泛应用，近年来，中国也尝试该项技术的开发，但仍处于实验室的小规模阶段，未得到推广。高压脉冲电场技术主要适用于乳制品等液体食品的生产，具有杀菌效果好、成本低、杀菌时间短、能耗低和对食品质量影响小等特点。

国外杀菌技术的发展主要以日本，美国为主，所采用的杀菌方法代表着当今世界最前沿的技术。这些技术可充分保留乳制品中的原有风味和营养成分，甚至还会产生让人喜爱的特殊风味。相较于其他国家及地区，这些发达国家敢于尝试新技术，在一定程度上促进了杀菌技术在乳制品生产中的应用。

国内杀菌技术的发展状况

与国外新型杀菌技术相比，国内以传统杀菌技术为主。在乳制品的生产中，巴氏杀菌占据主导地位。乳制品巴氏杀菌分为低温长时间杀菌、高温短时间杀菌和超高温瞬间灭菌。从杀死微生物的角度考虑，热处理强度越强越好，但要精确控制时间和温度的组合，这直接决定乳制品的外观，味道和营养价值。过高的温度会使乳制品中的蛋白质变性，出现蒸煮味或焦糊味。目前，高密度二氧化碳杀菌技术（DPCD）得到进一步的研究与推广，与传统的杀菌技术相比，高密度二氧化碳杀菌技术的处理温度低，对食品中的热敏物质破坏作用较小，有利于保持食品的原有品质。

国内乳制品杀菌技术相较于国外有较大的差距，乳制品生产商大多采用不同的温度和时间搭配进行巴氏杀菌，所以乳制品的保质期相对较短。也有少部分生产商在国外先进的杀菌技术上进行改良，开发出适合其产品的杀菌技术，达到保留乳制品原有风味、延长保质期的目的。但这些技术还不够成熟，在生产应用中还有很大的阻碍，所以必须在深入了解杀菌机理的同时，完善技术环节。相信在未来，冷杀菌技术会逐步取代传统的热杀菌技术，为我国国民提供品质更好、更安全的乳制品。

不同杀菌技术的分析

超高压杀菌技术

相关研究表明，高压技术和其他技术相结合，能更有效地杀灭微生物、破坏酶、延长货架期。食品超高压杀菌技术（Ultra-High Pressure processing，UHP），简称高压技术（High Pressure Processing，HPP）或高静水压技术（High Hydrostatic Pressure，HHP）。主要是将即将包装好的食品物料置于液体介质中，在100～1 000 M Pa的压力下处理一段时间，达到杀死细菌的目的。其主要利用压力对微生物的致死作用，破坏细胞膜，抑制酶的活性和影响DNA的复制实现杀菌。超高压杀菌技术的特点是温度升高值小，能很好地保留食品原有的风味、营养和保健成分，杀菌时间短、效率高、能耗低，能提高食品的安全性。超高压杀菌技术是一个纯物理过程，无需添加任何化学物质，无需加热在常温或低温下就能进行，且操作简单，没有废弃物产生，有利于环境保护。

巴氏杀菌

巴氏杀菌指能够杀死食品中几乎所有的病原菌的热处理强度，热处理程度视目标产品中对象菌的耐热性而定。在乳制品的加工生产中，巴氏杀菌是最主要的热处理方式（63 ℃/30 m in 或72 ℃/15 s）。总β-乳球蛋白变性率和糠氨酸含量是国际奶业普遍用来评估奶和奶制品品质的两个重要指标，与其他灭菌方式相比，经巴氏杀菌的乳制品中的这两个指标均为最低。经巴氏杀菌处理过的乳制品的货架期一般在10 d左右，其风味，营养价值相较于处理前，差异性很小。但采用巴氏杀菌处理乳制品时，必须严格控制杀菌时间和杀菌温度，因为这两个因素直接决定乳制品的品质和货架期，如何在生产中控制这些因素是巴氏杀菌的关键。

高密度二氧化碳杀菌（Dense phase carbon dioxide，DPCD）

高密度二氧化碳杀菌技术是近些年发展起来的一个新型的非热力杀菌技术，主要借助5～50 M Pa的亚临界或超临界CO2。CO2在常压下可抑制微生物，在高压状态下可有效杀灭大量微生物。当温度高于31 ℃，压力高于7.34 M Pa时，CO2处于超临界状态。在低于超临界压力和温度下，CO2是亚临界和气体状态。超临界CO2同时具备液体和气体的特性，黏度低、扩散性和溶解性高。高密度二氧化碳杀菌（DPCD）的杀菌机理可能是对微生物细胞造成机械损伤、细胞及细胞膜的破坏和细胞内成分的泄漏或失活、胞内pH值的降低等。同时，与其他杀菌方式采用的原料不同，CO2具有化学惰性，高的挥发性和独特的经济性，不仅能避免传统热力杀菌带来的不良后果，还能很好地保持乳制品的风味和营养价值。

结语

近年来，我国的乳制品行业发展迅速，乳制品的杀菌技术也显得尤为重要。人类利用牛奶的历史将近万年，但对牛奶消毒的历史还不到200年。随着生活水平的不断提高，人们对乳制品的要求也越来越高，这就要求乳制品生产企业在提高生产技术的同时，加强乳制品杀菌技术。近些年，中国的乳制品行业主要以传统的杀菌技术为主，相较于国外先进的杀菌技术，中国的杀菌技术还有一定的差距。因此，要根据实际的生产需要，在国外先进的杀菌技术的基础上，开发出适合自身生产需要的杀菌技术，最大限度地保留乳制品的原有风味，减少其营养物质的流失，延长保质期，以达到消费者的需求。