乳制品常溫UHT產品快速保溫實驗技術研究

儀虹伯，唐亞娟，胡偉，劉永峰，郝暉,劉治國

（蒙牛乳業集團股份有限公司，呼和浩特011500）

0 引言

目前乳制品常溫UHT產品執行的《快速保溫試驗》檢測方法（即：溫度為35℃，放置時間為24 h），作為UHT產品放行的判斷標準，不僅與國家相關法律規定和行業執行標準GB/T4789.26—2003[1]中對UHT產品執行7天保溫試驗的規定不符，同時因抽樣量太少的抽樣方式，不符合微生物生長原理的壞包微生物鑒定參數，導致壞包檢出代表性差、檢出率低，而且通過調研統計各事業部保溫室數據，得出實際壞包檢出的對應關系幾率也非常低，在統計學和微生物學上缺乏合理性、準確性。因此，研究一種合理準確科學的快速保溫實驗檢測方法就顯得十分重要。

通過快速模擬壞包實驗，利用design軟件進行時間、pH值、溫度相關性分析，建立數學模型，分析微生物總量、pH值與時間及微生物總量、pH值與溫度的曲線關系[2]，確定最優的實驗方案。

1 實驗

1.1 材料

乳制品，恒溫保溫培養箱，微生物超凈臺，500 mL量筒，1000 mL燒杯，移液槍。

1.2 方法

1.2.1 微生物總量、pH值與時間的相關性

（1）抽取11包利樂枕純牛奶（其中1包作為空白對照樣，不進行劃包,1包作為脹包測量對照樣）編號為1#～11#，將1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#分別用刀片劃1 cm豁口。

（2）將1#～10#樣品放置于托盤中，依次放置五個位置，每個位置放置10 min。

（3）測量10#樣品的微生物總量，記錄為n1；同時將1#～9#樣品在恒溫箱恒溫放置，每隔3 h進行體積、酸度測量（測量對照記錄表進行），測量是否脹包、酸包。（注：1#～9#樣品測量順序為先測微生物總量、再測pH值）

酸度測量方法：pH計進行測量，若pH=6.4時，判定為酸包。由于觀察是否脹包及品嘗酸味存在主觀差異，故在本實驗過程中將脹包及酸包現象的觀察品評進行量化，規定體積變化率為30%時，判定為脹包；若pH=6.4時，判定為酸包。

（4）將9#樣品封口進行體積變化測定，每隔3 h測量一次體積變化，記錄為Δ V（當體積變化率a=30%時，剪包測微生物總量，記錄為n2）。

體積測量方法：①將燒杯注滿水，總體積為1000 mL；②將未脹包的樣品放入燒杯中，排出水量為V1；③將恒溫放置后的樣品放入燒杯中，排出水量為V2；④樣品體積變化Δ V=(V2-V1)；體積變化率a=Δ V/V1。

（5）依據記錄表中數據分別繪制時間—微生物總量、時間—pH值曲線圖，在曲線圖上找出n2值、pH=6.4所對應的時間值。

2.2.2 微生物總量、pH值與溫度的相關性

（1）抽取11包利樂枕純牛奶（其中1包作為空白對照樣，不進行劃包,1包作為脹包測量對照樣）編號為1#～11#，將1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#分別用刀片劃1 cm豁口。

（2）將1#～10#樣品放置于同一托盤中，依次放置五個位置，每個位置放置10 min。

（3）測量10#樣品的微生物總量，記錄為n1；同時將1#～9#樣品按照記錄表的溫度要求放置在恒溫箱，放置24 h后進行微生物總量及pH值測定。（注：1#～9#樣品測量順序為微生物總量、pH值。）

（4）將各樣品按照溫度要求在保溫箱放置24 h后進行檢測、完成記錄。

3 結果與分析

3.1 微生物總量、pH值與時間的相關性

依據快速保溫驗證試驗數據，利用design軟件得出變化響應曲面見圖1～圖3所示。

圖1 溫度-時間-pH值響應曲面（I）

圖2 溫度-時間-pH值響應曲面（II）

圖3 溫度-時間-pH值響應曲面（III）

由圖1～圖3可以看出，隨著時間的延長，pH值呈下降趨勢；而隨著溫度的不斷增大，pH值呈先下降后增大趨勢。由曲面投射曲線可知，pH=6.4左側區域為本實驗理想區域，即該區域內對溫度和時間進行取值，樣品pH＞6.4，判定為酸包。

經design軟件計算溫度、時間二因子相關系數，得出回歸數學模型為:

Y=6.82＋0.01X1－0.02X2－2.78×10-5X1×X2－8.04×10-4X12＋2.63×10-4X22，

式中：Y為pH值；X1為溫度；X2為時間。由此數學模型通過樣品保溫溫度、時間可預測樣品pH值，初步估計樣品質量。

3.2 溫度-pH值數據分析

依據快速保溫驗證試驗中“快速模擬壞包試驗”數據中的溫度—pH數據可以形成曲線如圖4所示。

圖4 溫度-pH值曲線

由圖4可以看出，在24 h不變的前提條件下，“快速模擬壞包產品”在35℃時的pH值表現最低，其次低是30℃和40℃，再次低為25℃和45℃產品。說明在35℃左右時是中性白奶產品的最佳保溫實驗條件，這一結論符合微生物的生長規律，35℃為最適微生物生長溫度[3]，此溫度破壞試驗樣品中微生物中的產酸菌較為活躍，產酸較多，導致PH值降到最低[4]。故選定快速保溫試驗檢測溫度35℃最優。

3.3 時間-pH數據分析

依據快速保溫驗證試驗中“快速模擬壞包試驗”數據中的溫度-pH值數據可以形成曲線如圖5所示。

圖5 時間-pH值曲線

由圖5可以看出，在35℃不變的前提條件下，“快速模擬壞包試驗”產品隨著保溫時間的延長而有pH值逐漸降低趨勢。在27 h后出現pH值逐漸低于6.4的不合格情況（中性白奶產品的pH值標準范圍為6.4～6.8之間）。

而正常生產的常溫保溫試驗的壞包表現時間（即pH值低于6.4的培養時間），會由于微生物的殘留數量、交叉污染時間、范圍等因素是遠遠低于“快速模擬壞包試驗”產品的，而需要遠遠長于27 h的培養時間方能表現出酸包產品的pH值低于6.4的不合格情況。

3.4 時間-脹包體積變化的數據分析

依據快速保溫驗證試驗中“快速模擬壞包試驗”數據中的35℃:時間h—脹包體積（V%）變化數據可以形成曲線如圖6所示，牛乳樣品如圖7和圖8所示。

由圖6可以看出，在35℃不變的前提條件下，“破壞快速模擬壞包”產品隨著保溫時間的延長、隨著牛奶中產氣菌增多和持續產氣而逐漸脹包[5]程度越來越明顯的趨勢。

圖6 時間—pH值曲線

圖7 27 h脹包牛奶樣

由圖7和圖8可以看出，在27 h以后用肉眼就可以觀察到明顯的利樂枕外觀脹包變化,其外形體積已經膨脹到20%左右。30 h后脹包更加明顯，清晰可見。

圖8 30 h脹包牛奶樣

在正常生產的常溫保溫試驗的脹包表現中，會因為微生物的殘留數量、交叉污染時間、范圍等因素遠遠低于“破壞快速模擬壞包”產品，而需要遠遠長于27 h的培養時間方能表現出脹包產品達到肉眼可明顯觀察的情況。

4 結 論

通過以上研究，本試驗完成了對最佳快速保溫實驗條件的初步研究，快速模擬壞包產品在35℃左右時的pH值表現最低，是中性白奶產品的最佳保溫實驗條件。在遠遠長于27 h的培養時間方能因持續酸包導致pH值低于6.4，且能用肉眼觀察到明顯的體積增大變化。

而“非破壞快速模擬”情況下的正常生產的常溫保溫試驗的產品，會因微生物基數小和持續污染程度很小而需要更長的時間來培養方能表現出來。因此，選定溫度為35℃，放置時間為72 h作為乳制品常溫UHT產品執行的《快速保溫試驗》檢測方法，在統計學和微生物學上更為科學準確，有利于對產品質量的控制及放行。

[1]GB/T4789.26-2003食品衛生微生物學檢驗罐頭食品商業無菌的檢驗[S].2003.

[2]韓永霞.微生物引起UHT滅菌乳的質量問題及其控制[J].乳業科學與技術2006，29（4）.

[3]杜鵬編.乳品微生物學實驗技術[M].北京：中國輕工業出版社,2008.

[4]SUAD HABE?.Qualitative-quantitative analysis of microorganisms biodiversity in raw and pasteurised milk[J].Mljekarstvo,2002.

[5]利樂包脹包原因分析[J].食品伙伴網，生產技術,食品生產加工技術[J].乳制品加工，2009.