文/吳志東 高安平 任彩霞 董利川
〔內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團(tuán))股份有限公司〕
牛乳是人類普遍食用的一種天然食品,因其高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而成為人們生活中必不可少的營(yíng)養(yǎng)來源[1],牛乳及其制品也成為了我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不可或缺的組成部分。牛乳富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是各種微生物的溫床,易受細(xì)菌、酵母、霉菌等微生物污染,且牛乳自身富含多種酶類,在常溫下也會(huì)分解其含有的脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),造成乳制品出現(xiàn)質(zhì)量問題[2]。因此,在乳制品加工過程中,殺滅微生物及抑制牛乳自身酶類分解是重中之重。食品熱殺菌技術(shù)雖應(yīng)用普遍,但其缺點(diǎn)也不容忽視,如超高溫滅菌乳易出現(xiàn)變色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失等問題;巴氏殺菌乳存在保質(zhì)期較短、保存條件局限等問題。非熱殺菌技術(shù)可規(guī)避熱殺菌的弊端,在多個(gè)行業(yè)內(nèi)均有應(yīng)用。本文論述了非熱殺菌技術(shù)在乳制品加工中的應(yīng)用情況,以及對(duì)乳制品品質(zhì)的影響。
超高壓殺菌(U l t r a-H i g h Pressure,UHP)是一種新型非熱殺菌技術(shù),又稱為超高壓瞬時(shí)殺菌處理技術(shù)(Ultra High Pressure Processing,UHPP),通常處理壓力為100.00~1 000.00 MPa[3]。姜雪等研究表明,UHP技術(shù)可殺死牛乳中97%以上的細(xì)菌;在大于400.00 MPa的壓力下,可殺死99%以上的細(xì)菌[4]。馮艷麗等研究中,200.00 MPa保持20 min,大腸桿菌被滅活;60.1℃、300.00 MPa保持20 min后,巨大芽孢桿菌多黏芽孢桿菌可被殺滅;而金黃色葡萄球菌、傷寒沙門氏菌、糞鏈球菌和蠟樣芽孢桿菌在600.00 MPa的高壓下保持≥10min才能被殺滅[5]。Mussa等將新鮮生乳在200.00~400.00 MPa下,保持5~120 min進(jìn)行超高壓殺菌處理,對(duì)微生物具有較高的破壞率[6]。
高壓脈沖電場(chǎng)(High-Intensity Pulsed Electric Field,HIPEF)是一種非熱處理技術(shù),具有殺菌時(shí)間短、能耗低等優(yōu)點(diǎn),可殺滅牛乳中的微生物。Evrendilek等的研究中,PEF處理對(duì)接種金黃色葡萄球菌細(xì)胞的脫脂乳具有明顯的滅活作用[7]。Bendicho等選用HIPEF處理牛乳,可滅活牛乳中的微生物,并抑制了牛乳中細(xì)菌酶的活性[8]。Sepulveda等通過高溫短時(shí)殺菌與PEF技術(shù)結(jié)合處理生牛乳,抑制了牛乳中的微生物和耐熱芽孢,延長(zhǎng)了牛乳的保質(zhì)期[9]。PEF是有效替代巴氏殺菌法的處理技術(shù),基本不會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)素、顏色以及口感造成影響[10]。PEF技術(shù)已經(jīng)成為微生物控制的重要方法,并應(yīng)用于乳制品加工中。
輻照殺菌(Irradiation Sterilization)是利用電離輻射的高能量對(duì)乳制品進(jìn)行處理,使其發(fā)生物理、化學(xué)和生物效應(yīng),從而改變了物質(zhì)的性質(zhì)或使生物體受到不可恢復(fù)的破壞,現(xiàn)在使用最多的輻照殺菌技術(shù)是X射線、γ射線或高速電子射線照射。Jun等對(duì)比了輻照殺菌與超高溫殺菌對(duì)牛乳中微生物的處理情況,結(jié)果表明,采用UHT(135 ℃、4 s)處理并在高于3 kGy的輻射下處理的牛乳4 ℃條件下保存7 天后沒有發(fā)現(xiàn)活菌,在該輻照條件下牛乳中氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分損失相對(duì)較少[11]。
高壓二氧化碳(HPCD),又稱為高密度二氧化碳(DPCD),是新型的非熱殺菌技術(shù)。該技術(shù)可以有效地滅活食品中常見的微生物,與傳統(tǒng)熱處理相比,HPCD利用高于或接近于臨界溫度(31.1 ℃)和臨界壓力(7.13 MPa)的CO2對(duì)食品進(jìn)行殺菌,具有無污染、安全性高、較好保持食品固有營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)[12]。Liao等的研究中,HPCD滅活了牛乳中存在的微生物,延長(zhǎng)了牛乳的保質(zhì)期[13]。李華等研究結(jié)果顯示,HPCD可有效殺滅牛乳中的細(xì)菌,同時(shí)保持了牛乳原有的營(yíng)養(yǎng)成分[14]。
超聲波(Ultrasonic Wave)是頻率大于20 KHz的聲波,在媒質(zhì)中傳播的一種機(jī)械振動(dòng)。超聲波的空化效應(yīng)可以破壞細(xì)胞,并使病毒等微生物失活,實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)牛乳保質(zhì)期的目的。研究表明,經(jīng)15~60 s超聲波消毒處理后,牛乳可保存5 天不酸敗變質(zhì),經(jīng)一般消毒處理的牛乳再經(jīng)超聲波,在冷藏條件下可保存18 個(gè)月[15]。劉媛麗介紹了超聲波對(duì)牛乳中微生物的殺菌作用,通過超聲波可明顯降低牛乳中的大腸桿菌、沙門氏菌、枯草芽孢桿菌及菌落總數(shù),延長(zhǎng)牛乳的保質(zhì)期,經(jīng)超聲波結(jié)合熱處理除菌后的牛乳,其感官、酸度均符合巴氏殺菌乳的要求[16]。
微生物是乳制品加工過程中的主要污染來源,隨著優(yōu)質(zhì)乳工程的推行及消費(fèi)者對(duì)乳制品質(zhì)量要求的提高,使得乳制品的非熱殺菌技術(shù)有了進(jìn)一步發(fā)展。非熱殺菌技術(shù)在保持乳制品品質(zhì)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熱技術(shù)殺菌的不足。與此同時(shí),非熱殺菌技術(shù)也有一些待解決的問題:一是其研究仍普遍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,暫未形成一定規(guī)模的推廣及應(yīng)用;二是單種非熱殺菌技術(shù)殺菌不徹底、殺菌設(shè)備成本高、殺菌處理影響因素不明確等。這些都影響著非熱殺菌技術(shù)在乳制品加工過程中的應(yīng)用。
非熱殺菌技術(shù)勢(shì)必將在未來成為用于包括乳制品在內(nèi)的食品行業(yè)的主流殺菌方式。在未來的非熱殺菌發(fā)展中,通過逐步改良優(yōu)化設(shè)備,降低造價(jià),以減少殺菌成本,最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)是未來非熱殺菌技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。