生物技术在乳制品加工过程中的应用分析

何 辉

（天津市优质农产品开发示范中心，天津 301508）

生物技术指的是利用生物学、化学和工程学的基本原理，利用生物体或其组成部分来生产有用物质或为人类提供某种服务的技术，该技术在近几年发展过程中逐渐成熟，并因为经济效益与生态效益在众多行业广泛应用，其中就包括乳制品行业。“三鹿事件”之后，我国乳制品行业发展就备受关注，国家也加大对乳制品行业的监管力度，所以近几年乳制品行业整体质量水平呈现逐年上升的趋势，但仍旧无法满足人们的基本需求，主要原因就在于“三鹿事件”影响较深，以至于大众对国产乳制品的信任度并不高。在这种情况下，企业就要更加注重乳制品品质的提升，并且利用先进技术最大限度保障乳制品的品质及安全。基于此，生物技术开始应用于乳制品加工，并且在乳制品行业发展中提供有效助力。

1 乳制品加工过程中应用生物技术的重要性分析

1.1 生物技术应用能够改变乳制品成分

酪蛋白是一种含磷钙的结合蛋白，不同物质的酪蛋白含量存在明显差异性。牛乳中乳清蛋白及酪蛋白的比例是15∶78，人乳中乳清蛋白及酪蛋白的比例是60∶40，可以看出牛乳中的酪蛋白比例要明显高于人乳。基于此，将牛乳加工成母乳奶粉就必须降低酪蛋白的含量，以促使牛乳更加接近母乳，婴幼儿在使用时也更加安全。传统的处理方法是在乳制品中添加乳清粉，稀释酪蛋白的同时，提高乳清蛋白的比例，然而乳清粉的价格比较昂贵，会增加奶粉的成本。研究发现，在牛乳加工过程中应用生物技术可以调整乳清蛋白及酪蛋白的比例，进而达到降低酪蛋白含量的目的。除此之外，牛乳的酪蛋白中包含αs1-酪蛋白，该成分不易被婴幼儿吸收，不利于婴幼儿生长发育。现今在加工牛乳时会通过生物技术对酪蛋白进行改性处理，改性后的酪蛋白更容易被婴幼儿所吸收，乳制品的营养价值显著提升[1]。

1.2 生物技术应用有效强化乳制品增强免疫力的作用

儿童奶粉/牛奶中含有丰富的营养物质，如免疫球蛋白和乳铁蛋白。免疫球蛋白能够提高机体免疫力，乳铁蛋白对T细胞生成及淋巴细胞自然杀伤细胞等均有一定的调节作用。由此可以看出，部分乳制品具有增强机体免疫力的作用。在乳制品加工过程中，应用生物技术可以增加免疫因子的含量，促使乳制品增强免疫力的作用得到强化，儿童饮用后可以显著提高免疫力，从而实现健康成长的目的[2]。

1.3 生物技术应用可以减少苯丙氨酸含量

苯丙氨酸是人体必需的氨基酸之一，当机体合成的苯丙氨酸无法满足自身生命活动所需时，人们就需要从食物中摄取苯丙氨酸来维持正常生命活动。部分食物中含有一定量的苯丙氨酸，其中就包括乳制品。相关报道表明，乳制品中苯丙氨酸过高会严重损伤儿童中枢神经，对儿童智力发育造成严重影响。为了提高乳制品的安全性，苯丙氨酸的含量需要严格控制。许多原奶中苯丙氨酸的含量都相对较高，所以会在加工过程中通过生物技术来降低苯丙氨酸的含量。生物技术可以水解酪蛋白或使微生物在胰酶作用下形成蛋白酶，水解后再用活性炭及离子交换处理乳制品就能降低苯丙氨酸含量，进而实现提高乳制品安全性的根本目标[3]。

2 乳制品加工过程中生物技术的具体应用

2.1 下一代测序技术

传统的乳制品加工过程中会通过微生物检测来保障乳制品的品质，常规的检测方法是微生物培养或者其他可视化方法，然而这些检测方法都有一定的局限性，微生物培养的检测效率较低，可视化方法的敏感性较差，因此微生物检测技术一直在革新与发展。下一代测序技术是一项颠覆性的生物技术，该技术基于细菌16S rRNA基因以及真菌rRNA基因间隔区快速获取检测样本的基因序列或者碱基对信息，进而基于有效分析了解检测样品中微生物情况[4]。该技术在乳制品加工过程中应用时不仅不需要进行微生物培养，还可以检测无法培养的微生物，使检测的敏感性大幅度提升，再加上检测速度快，可以更加准确掌握乳制品微生物情况，为乳制品品质与安全性提升提供相应依据。下一代测序技术在乳制品加工过程中的主要应用体现在以下几个方面。

（1）原料乳微生物检测。乳制品加工的主要原材料是原料乳，而影响原料乳品质安全的因素非常多，如储存条件、储存环境、动物品质等[5]。下一代测序技术通过对原料乳微生物情况的检测来保证乳制品安全性，能够及时发现原料乳污染原因，为动物养殖及养殖环境管理提供相应依据。

（2）巴氏杀菌乳微生物检测。巴氏杀菌乳是一种以新鲜牛奶为原材料，采用巴氏杀菌法加工而成的乳制品。巴氏杀菌方法在保证乳制品品质、口感的基础上利用低温灭菌方式杀灭乳制品中的有害菌群，从根本上保障乳制品安全性，然而该方法的缺点是无法杀灭所有的微生物[6]。相关研究证明，在不同贮藏温度以及时间环境下，乳制品中的微生物含量可能存在明显差异，为确保巴氏杀菌乳没有被微生物所污染，在加工生产过程中就需要利用下一代测序技术实时掌握巴氏杀菌乳菌群变化情况，有效保证巴氏杀菌乳的品质。

（3）超高温瞬时灭菌乳微生物检测。除了巴氏杀菌方法以外，超高温瞬时灭菌也可以杀灭乳制品中的微生物，超高温瞬时灭菌通过热处理的方法完全杀灭微生物和芽孢。然而部分报道显示，市场上部分超高温瞬时灭菌乳也会出现坏包或者胀包的情况，说明超高温瞬时灭菌乳的灭菌并不彻底。为了提高超高温瞬时灭菌乳的品质，在超高温瞬时灭菌乳加工生产过程中可以利用下一代测序技术检测乳制品中的微生物，从而为超高温瞬时灭菌效果提升提供依据[7]。

（4）配方奶粉微生物检测。许多婴幼儿在断奶之后需要通过配方奶粉来满足机体的营养需求，为促使婴幼儿健康成长，配方奶粉的品质与安全十分重要。在配方奶粉加工生产过程中应用下一代测序技术可以检测配方奶粉中的微生物情况，进而为配方奶粉质量控制以及监管提供科学依据[8]。

2.2 超高压技术

超高压技术指的是利用100 MPa以上的压力，在常温或者低温条件下促使食品中的酶、蛋白质及淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化，同时杀死细菌等微生物的生物技术[9]。乳制品中的小分子间距在超高压状态下会明显缩小，而大分子不会受到影响，随着小分子间距的缩小，水分子会渗透到出现的缝隙中，在乳制品恢复常压时，大分子的立体结构就会被破坏，这是超高压技术灭菌的主要原理。该技术的优点在于不会影响乳制品的成分和味道，在乳制品加工中主要应用体现在以下几个方面。

（1）原料乳加工中应用。原料乳本身的微生物含量较多，经过相应的杀菌处理之后可以延长原料乳的保质期，同时提高原料乳的安全性，但有些杀菌技术也会破坏原料乳本身的营养成分，在杀菌时能够破坏原料乳的品质。超高压技术应用于原料乳加工过程中时可以在有效杀菌的同时，保障原料乳的营养价值，提高乳制品的安全性和品质[10]。

（2）干酪乳制品加工中应用。干酪乳制品加工中应用超高压技术可以有效减少乳制品中微生物含量，因为大多数微生物在500 MPa压力下无法存活，根据不同的干酪产品设置合理的处理压力，微生物杀灭效果相对显著[11]。除此之外，超高压技术处理干酪乳制品时会促使乳制品中的酶活性和底物反应性发生变化，这种情况下干酪乳制品就更容易成熟，极大程度上提高了干酪乳制品的生产效率。

（3）酸奶加工中应用。酸奶最大的缺陷是脱水收缩，在酸奶加工过程中应用超高压技术可以改善酸奶的贮藏特性和流变特性，促使酸奶紧实度明显提升，防止脱水收缩的同时，还能增强酸奶的保水能力，从而延长酸奶的保质期[12]。超高压技术处理酸奶时可以促使凝乳更加干净，降低乳清渗出量，显著提升酸奶品质。

（4）冰淇淋加工中应用。冰淇淋加工中应用超高压技术可以增强冰淇淋混合物的黏度，提高冰淇淋的抗融化性，促使低脂冰淇淋品质更高，为制备无稳定剂冰淇淋奠定良好基础的同时，获取更多的经济效益。除此之外，利用超高压技术对乳清蛋白溶液进行处理，可以促使低脂冰淇淋与全脂冰淇淋的质地更加相似。超高压技术的应用可以增加冰淇淋混合料的黏度和硬度，最终制成的低脂冰淇淋口感较好[13]。虽然超高压技术现今在乳制品加工中应用较少，但是拥有巨大的发展潜力，在乳制品加工产业优化中势必会发挥更大的作用。

3 结语

乳制品除了要营养丰富以外，还要新鲜、口感良好，最重要的是能够安全食用，企业为了能够生产出符合上述要求的乳制品，就需要在乳制品加工过程中应用生物技术。下一代测序技术、超高压技术等均是现阶段在乳制品加工过程中应用的生物技术，其中下一代测序技术通过对乳制品加工过程中微生物的有效监测来实现对微生物的控制，防止乳制品被污染，以此保证乳制品的品质与安全；超高压技术不仅能够在原料乳灭菌中发挥重要作用，还能改变部分乳制品产品的风味与质构，促使这些乳制品的品质与营养价值得到显著提升。这两种生物技术虽然现今在乳制品加工过程中应用并不广泛，但是具有极大的发展潜力，随着研究的深入可以发挥更大的作用，从而推动乳产品行业进一步发展。