巴氏殺菌乳最佳熱處理工藝的分析研究

劉燕珺，王 瓊*，沈易霖，隆旭紅，卓玉鳳，胡永清，徐 虎

（1.嘉峪關市食品藥品和醫療器械檢驗檢測中心，甘肅 嘉峪關 735100；2.甘肅祁牧乳業有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

巴氏殺菌乳是最大限度保留生牛乳中優質蛋白、脂肪、維生素等營養物質的乳制品，是人們日常生活中重要的優質乳品，但是高溫加熱和過度加工會造成牛乳中活性成分和重要營養物質的損失。熱加工可以有效殺滅生牛乳中的各種致病微生物，但也會對牛乳中的營養成分產生影響[1-2]。熱處理強度不夠，牛乳中致病性微生物無法被殺滅。因此，使巴氏殺菌乳既能最大限度保留生牛乳中的優質蛋白等營養物質，又能有效殺滅牛乳中致病性微生物，巴氏殺菌乳的熱處理工藝至關重要。

本研究對不同熱處理條件下巴氏殺菌乳中營養物質和微生物的量進行了系統分析，并對熱敏指標進行監測，得出巴氏殺菌乳最佳熱處理工藝。

1 材料與方法

1.1 樣品的制備

1.1.1 生鮮乳的采集 生鮮乳采集于甘肅祁牧乳業有限責任公司牧場。檢測指標：脂肪4.04%，蛋白3.16%，非脂乳固體8.53%，抗生素陰性（-），黃曲霉毒素M1 陰性（-）。

1.1.2 生鮮乳的熱處理 將生鮮乳過濾均質后用熱加工設備分別在70 ℃、72 ℃、74 ℃、76 ℃、78 ℃、80 ℃、82 ℃、85 ℃加熱15 s，樣品為生鮮乳和熱處理后的乳制品各6 份，每份樣品100 ml，用無菌袋分裝，立即4 ℃保存，24 h 內檢測，該試驗進行9次，結果取平均值。

1.2 儀器與設備

紫外可見分光光度計（上海美譜達，UV-6100），高效液相色譜儀（Agilent，1260 Infinity，美國），凱氏定氮儀（FOSS，丹麥），離心機（SIGMA，德國），多功能乳品分析儀（FOSS，FT1，丹麥）。

1.3 標準物質與試劑

乳果糖標準品（中國食品藥品檢定研究院），糠氨酸標準品（Iris，德國），β- 乳球蛋白標準品（SIGMA，美國），乳鐵蛋白標準品（北京美正檢測技術有限公司），β-D-半乳糖苷酶（酷爾化學），葡萄糖氧化酶（SIGMA，美國），過氧化氫酶（酷爾化學），己糖激酶（SIGMA，美國），葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（酷爾化學），磷酸葡萄糖異構酶（SIGMA，美國），5'- 腺苷三磷酸二鈉鹽（上海藍季生物），過氧化氫（天津凱信化學），碳酸氫鈉（天津凱信化學），硫酸鋅（天津凱信化學），亞鐵氰化鉀（天津大茂化學），磷酸氫二鈉（西安化學試劑廠），磷酸二氫鈉（上海中秦化學），鹽酸（天津大茂化學），乙酸銨（天津大茂化學），甲醇（色譜純）（山東禹王試劑），乙腈（色譜純）（山東禹王試劑），辛醇（山東禹王試劑），三乙醇胺鹽酸鹽（天津大茂化學），乙酸（天津大茂化學），三氟乙酸（天津大茂化學），氫氧化鈉（西安化學試劑廠），氯化鈉（上海中秦化學），平板計數瓊脂培養基（北京陸橋），煌綠乳糖膽鹽肉湯（北京陸橋），結晶紫中性紅膽鹽瓊脂（北京陸橋）等常用試劑。

1.4 試驗方法

1.4.1 乳果糖 牛乳在熱加工過程中，乳糖在酪蛋白游離氨基的催化下，堿基異構而形成的一種雙糖。其化學名稱為4-o-β-D-吡喃半乳糖基-D-果糖，可作為評價牛奶熱處理效應的指標[3]。檢測方法參照NY/T 939-2016《巴氏殺菌乳和UHT 滅菌乳中復原乳的鑒定》。試樣經β-D-半乳糖苷酶水解后產生半乳糖和果糖，通過酶法測定產生的果糖量計算乳果糖含量。

1.4.2 糠氨酸 牛乳在熱加工過程中，氨基酸、蛋白質與乳糖通過美拉德反應生成ε-N-脫氧乳果糖基-L-賴氨酸，經酸水解轉換成更穩定的糠氨酸[4-6]。檢測方法參照NY/T 939-2016《巴氏殺菌乳和UHT 滅菌乳中復原乳的鑒定》。試樣經鹽酸水解后測定蛋白質含量，水解液經稀釋后用高效液相色譜在紫外（波長280 nm）檢測器下進行分析，外標法定量。

1.4.3 β- 乳球蛋白 檢測方法參照T/TDSTIA 007-2019《奶及奶制品中β-乳球蛋白的測定 液相色譜法》。試樣溶液調節至pH 4.6，使酪蛋白和變性的乳清蛋白沉淀，而未變性的β-乳球蛋白仍保留在溶液中，離心后可以在高效液相色譜儀上，經反向蛋白質分離柱分離，利用紫外光檢測，外標法定量。

1.4.4 乳鐵蛋白 檢測方法參照T/TDSTIA 006-2019《奶及奶制品中乳鐵蛋白的測定 液相色譜法》。試樣中的乳鐵蛋白經磷酸鹽緩沖液提取，肝素親和柱富集凈化，用液相色譜儀分析，經反向蛋白質分離柱分離，紫外光檢測，外標法定量。

1.4.5 菌落總數 檢測方法參照GB4789.2-2016《食品微生物學檢驗 菌落總數測定》。

1.4.6 大腸菌群 檢測方法參照GB4789.3-2016《食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》（第二法大腸菌群平板計數法）。

1.5 數據處理與統計分析

試驗數據使用Excel 2007 進行整理，用IBM SPSS Statistics 25.0 軟件進行數據處理，統計分析，圖表分析等。以P＜0.05 作為差異顯著性判斷標準。

2 結果與分析

2.1 不同熱處理條件下牛乳中熱敏指標

2.1.1 不同熱處理條件下牛乳中乳果糖的指標 由表1 和圖1 可知，生鮮乳中乳果糖為4.0 mg/L，經過70 ℃/15 s 熱處理后乳果糖為8.7 mg/L，78 ℃/15 s熱處理后乳果糖為9.8 mg/L，85 ℃/15 s 熱處理后乳果糖為11.6 mg/L。隨著熱處理溫度的升高，牛乳中乳果糖的含量逐漸增加。

圖1 不同熱處理條件下牛乳中乳果糖的指標

表1 不同熱處理條件下牛乳中各項指標

2.1.2 不同熱處理條件下牛乳中糠氨酸的指標 由表1 和圖2 可知，生鮮乳中糠氨酸為7.5 mg/100 g蛋白質，經過70 ℃/15 s 熱處理后糠氨酸為8.5 mg/100 g 蛋白質，80 ℃/15 s 熱處理后糠氨酸為10.6 mg/100 g 蛋白質，85 ℃/15 s 熱處理后糠氨酸為10.7 mg/100 g 蛋白質。在熱處理條件80～85 ℃/15 s 時糠氨酸一直為平穩狀態，在熱處理條件70～85 ℃/15 s 時牛乳中糠氨酸的含量緩慢增加，增加幅度不大。

圖2 不同熱處理條件下牛乳中糠氨酸的指標

2.2 不同熱處理條件下牛乳中乳蛋白的含量

2.2.1 不同熱處理條件下牛乳中β- 乳球蛋白的含量 由表1 和圖3 可知，生鮮乳中β-乳球蛋白為3 727 mg/kg，經過70 ℃/15 s 熱處理后β-乳球蛋白為3 509 mg/kg，78 ℃/15 s 熱處理后β-乳球蛋白為3 318 mg/kg，≥80 ℃/15 s 熱處理后β-乳球蛋白為3 109～3 121 mg/kg。

圖3 不同熱處理條件下牛乳中β- 乳球蛋白的含量

2.2.2 不同熱處理條件下牛乳中乳鐵蛋白的含量由表1 和圖4 可知，生鮮乳中乳鐵蛋白為108 mg/kg，經過70 ℃/15 s 熱處理后乳鐵蛋白為52 mg/kg，生鮮乳中乳鐵蛋白顯著高于經過70 ℃/15 s 熱處理后牛乳中的乳鐵蛋白（p＜0.05），差異48%。85 ℃/15 s 熱處理后乳鐵蛋白為40 mg/kg，在熱處理條件70 ℃/15 s～85 ℃/15 s 時牛乳中乳鐵蛋白差異不顯著（p＞0.05）。結果均符合優質巴氏殺菌乳熱敏感和生物活性物質指標要求[7]中規定乳鐵蛋白≥25 mg/kg。

圖4 不同熱處理條件下牛乳中乳鐵蛋白的含量

2.3 不同熱處理條件下牛乳中微生物指標

2.3.1 不同熱處理條件下牛乳中菌落總數的指標由表1 和圖5 可知，經過70 ℃/15 s 熱處理后菌落總數為570 CFU/g，78 ℃/15 s 熱處理后菌落總數為80 CFU/g，殺菌效果好，符合GB19645-2010《食品安全國家標準 巴氏殺菌乳》規定。

圖5 不同熱處理條件下牛乳中菌落總數的指標

2.3.2 不同熱處理條件下牛乳中大腸菌群的指標由表1 和圖6 可知，經過70 ℃/15 s 熱處理后大腸菌群為3 CFU/g，78 ℃/15 s 熱處理后大腸菌群為0 CFU/g，殺菌效果好，符合GB 19645-2010《食品安全國家標準 巴氏殺菌乳》規定。76 ℃/15 s 熱處理后大腸菌群為1 CFU/g，對大腸菌群的消殺不夠徹底。

圖6 不同熱處理條件下牛乳中大腸菌群的指標

3 討論

3.1 不同熱處理條件對牛乳中熱敏指標的影響

Ⅱ型熱敏指標是生鮮乳中本身不存在或者含量很少、熱處理過程中產生或顯著增加的一類物質。乳果糖和糠氨酸是比較重要的2 種Ⅱ型熱敏指標[8]。

乳果糖是美拉德反應過程中乳糖的堿基異構化反應生成的雙糖[8]。在70～85 ℃/15 s 熱處理條件下，牛乳中乳果糖逐漸增加，與熱處理溫度成正比。

糠氨酸是牛乳在熱處理過程中，蛋白質和核糖發生美拉德反應生成的一種含有糠醛基的氨基酸[8]。在70～85 ℃/15 s 熱處理條件下，牛乳中糠氨酸緩慢增加。在文獻中優質巴氏殺菌乳熱敏感和生物活性物質指標要求中規定糠氨酸≤10 mg/100 g 蛋白質，78 ℃/15 s 熱處理后糠氨酸為9.4 mg/100 g 蛋白質，80 ℃/15 s 熱處理后糠氨酸為10.6 mg/100 g 蛋白質，≤78 ℃/15 s 熱處理條件下糠氨酸含量符合該文獻要求。

3.2 不同熱處理條件對牛乳中乳蛋白的影響

β-乳球蛋白和乳鐵蛋白是乳制品中營養價值很高的優質乳蛋白。

β-乳球蛋白是乳清蛋白的一種，具有保健和抗菌作用[9-10]。在70～85 ℃/15 s 熱處理條件下，牛乳中β- 乳球蛋白逐漸減少，與熱處理溫度成反比。結果均符合優質巴氏殺菌乳熱敏感和生物活性物質指標要求中規定β- 乳球蛋白≥2 200 mg/kg。

乳鐵蛋白是一種鐵結合蛋白，具有抗菌、抗氧化、抗癌和抗炎等活性[9,11]。生鮮乳中乳鐵蛋白為108 mg/kg，經70 ℃/15 s 熱處理后降為52 mg/kg，≥70 ℃/15 s 熱處理對乳鐵蛋白有較大影響。

3.3 不同熱處理條件對牛乳中微生物指標的影響

GB 19645-2010《食品安全國家標準 巴氏殺菌乳》對巴氏殺菌乳中菌落總數和大腸菌群都做了明確的規定，牛乳在78 ℃/15 s 熱處理后菌落總數為80 CFU/g，大腸菌群未檢出。

綜上所述，牛乳在78 ℃/15 s 熱處理條件下熱敏指標較低，乳蛋白含量較高，菌落總數較低，大腸菌群未檢出，均符合優質巴氏殺菌乳熱敏感和生物活性物質指標要求，是一種比較合理的熱處理條件。

4 結論

經過對不同熱處理條件下牛乳中熱敏指標、乳蛋白含量和微生物指標的系統分析，最終確定牛乳在78 ℃/15 s 熱處理條件下熱敏指標較低，乳蛋白含量較高，菌落總數較低，大腸菌群未檢出，均符合優質巴氏殺菌乳熱敏感和生物活性物質指標要求，是一種比較合理的熱處理條件，為廣大乳品企業巴氏殺菌乳熱處理工藝提供參考。