非热杀菌技术在乳制品加工中的应用研究进展

文/吴志东 高安平 任彩霞 董利川

〔内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司〕

牛乳是人类普遍食用的一种天然食品，因其高营养价值而成为人们生活中必不可少的营养来源[1]，牛乳及其制品也成为了我国农业农村经济不可或缺的组成部分。牛乳富含蛋白质、维生素、矿物质等多种营养物质，是各种微生物的温床，易受细菌、酵母、霉菌等微生物污染，且牛乳自身富含多种酶类，在常温下也会分解其含有的脂肪、蛋白质等营养物质，造成乳制品出现质量问题[2]。因此，在乳制品加工过程中，杀灭微生物及抑制牛乳自身酶类分解是重中之重。食品热杀菌技术虽应用普遍，但其缺点也不容忽视，如超高温灭菌乳易出现变色、营养价值损失等问题；巴氏杀菌乳存在保质期较短、保存条件局限等问题。非热杀菌技术可规避热杀菌的弊端，在多个行业内均有应用。本文论述了非热杀菌技术在乳制品加工中的应用情况，以及对乳制品品质的影响。

1 超高压杀菌

超高压杀菌（U l t r a-H i g h Pressure，UHP）是一种新型非热杀菌技术，又称为超高压瞬时杀菌处理技术（Ultra High Pressure Processing，UHPP），通常处理压力为100.00～1 000.00 MPa[3]。姜雪等研究表明，UHP技术可杀死牛乳中97%以上的细菌；在大于400.00 MPa的压力下，可杀死99%以上的细菌[4]。冯艳丽等研究中，200.00 MPa保持20 min，大肠杆菌被灭活；60.1℃、300.00 MPa保持20 min后，巨大芽孢杆菌多黏芽孢杆菌可被杀灭；而金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、粪链球菌和蜡样芽孢杆菌在600.00 MPa的高压下保持≥10min才能被杀灭[5]。Mussa等将新鲜生乳在200.00～400.00 MPa下，保持5～120 min进行超高压杀菌处理，对微生物具有较高的破坏率[6]。

2 高压脉冲电场技术

高压脉冲电场（High-Intensity Pulsed Electric Field，HIPEF）是一种非热处理技术，具有杀菌时间短、能耗低等优点，可杀灭牛乳中的微生物。Evrendilek等的研究中，PEF处理对接种金黄色葡萄球菌细胞的脱脂乳具有明显的灭活作用[7]。Bendicho等选用HIPEF处理牛乳，可灭活牛乳中的微生物，并抑制了牛乳中细菌酶的活性[8]。Sepulveda等通过高温短时杀菌与PEF技术结合处理生牛乳，抑制了牛乳中的微生物和耐热芽孢，延长了牛乳的保质期[9]。PEF是有效替代巴氏杀菌法的处理技术，基本不会对营养素、颜色以及口感造成影响[10]。PEF技术已经成为微生物控制的重要方法，并应用于乳制品加工中。

3 辐照杀菌技术

辐照杀菌（Irradiation Sterilization）是利用电离辐射的高能量对乳制品进行处理，使其发生物理、化学和生物效应，从而改变了物质的性质或使生物体受到不可恢复的破坏，现在使用最多的辐照杀菌技术是X射线、γ射线或高速电子射线照射。Jun等对比了辐照杀菌与超高温杀菌对牛乳中微生物的处理情况，结果表明，采用UHT（135 ℃、4 s）处理并在高于3 kGy的辐射下处理的牛乳4 ℃条件下保存7 天后没有发现活菌，在该辐照条件下牛乳中氨基酸等营养成分损失相对较少[11]。

4 高压/高密度二氧化碳杀菌技术

高压二氧化碳（HPCD），又称为高密度二氧化碳（DPCD），是新型的非热杀菌技术。该技术可以有效地灭活食品中常见的微生物，与传统热处理相比，HPCD利用高于或接近于临界温度（31.1 ℃）和临界压力（7.13 MPa）的CO2对食品进行杀菌，具有无污染、安全性高、较好保持食品固有营养品质的优点[12]。Liao等的研究中，HPCD灭活了牛乳中存在的微生物，延长了牛乳的保质期[13]。李华等研究结果显示，HPCD可有效杀灭牛乳中的细菌，同时保持了牛乳原有的营养成分[14]。

5 超声波杀菌技术

超声波（Ultrasonic Wave）是频率大于20 KHz的声波，在媒质中传播的一种机械振动。超声波的空化效应可以破坏细胞，并使病毒等微生物失活，实现延长牛乳保质期的目的。研究表明，经15～60 s超声波消毒处理后，牛乳可保存5 天不酸败变质，经一般消毒处理的牛乳再经超声波，在冷藏条件下可保存18 个月[15]。刘媛丽介绍了超声波对牛乳中微生物的杀菌作用，通过超声波可明显降低牛乳中的大肠杆菌、沙门氏菌、枯草芽孢杆菌及菌落总数，延长牛乳的保质期，经超声波结合热处理除菌后的牛乳，其感官、酸度均符合巴氏杀菌乳的要求[16]。

6 结论与展望

微生物是乳制品加工过程中的主要污染来源，随着优质乳工程的推行及消费者对乳制品质量要求的提高，使得乳制品的非热杀菌技术有了进一步发展。非热杀菌技术在保持乳制品品质方面具有独特优势，弥补了传统热技术杀菌的不足。与此同时，非热杀菌技术也有一些待解决的问题：一是其研究仍普遍停留在实验室阶段，暂未形成一定规模的推广及应用；二是单种非热杀菌技术杀菌不彻底、杀菌设备成本高、杀菌处理影响因素不明确等。这些都影响着非热杀菌技术在乳制品加工过程中的应用。

非热杀菌技术势必将在未来成为用于包括乳制品在内的食品行业的主流杀菌方式。在未来的非热杀菌发展中，通过逐步改良优化设备，降低造价，以减少杀菌成本，最终实现工业化生产是未来非热杀菌技术的发展趋势。