生物技術在乳制品加工過程中的應用分析

何 輝

（天津市優質農產品開發示范中心，天津 301508）

生物技術指的是利用生物學、化學和工程學的基本原理，利用生物體或其組成部分來生產有用物質或為人類提供某種服務的技術，該技術在近幾年發展過程中逐漸成熟，并因為經濟效益與生態效益在眾多行業廣泛應用，其中就包括乳制品行業。“三鹿事件”之后，我國乳制品行業發展就備受關注，國家也加大對乳制品行業的監管力度，所以近幾年乳制品行業整體質量水平呈現逐年上升的趨勢，但仍舊無法滿足人們的基本需求，主要原因就在于“三鹿事件”影響較深，以至于大眾對國產乳制品的信任度并不高。在這種情況下，企業就要更加注重乳制品品質的提升，并且利用先進技術最大限度保障乳制品的品質及安全。基于此，生物技術開始應用于乳制品加工，并且在乳制品行業發展中提供有效助力。

1 乳制品加工過程中應用生物技術的重要性分析

1.1 生物技術應用能夠改變乳制品成分

酪蛋白是一種含磷鈣的結合蛋白，不同物質的酪蛋白含量存在明顯差異性。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顯高于人乳。基于此，將牛乳加工成母乳奶粉就必須降低酪蛋白的含量，以促使牛乳更加接近母乳，嬰幼兒在使用時也更加安全。傳統的處理方法是在乳制品中添加乳清粉，稀釋酪蛋白的同時，提高乳清蛋白的比例，然而乳清粉的價格比較昂貴，會增加奶粉的成本。研究發現，在牛乳加工過程中應用生物技術可以調整乳清蛋白及酪蛋白的比例，進而達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，該成分不易被嬰幼兒吸收，不利于嬰幼兒生長發育。現今在加工牛乳時會通過生物技術對酪蛋白進行改性處理，改性后的酪蛋白更容易被嬰幼兒所吸收，乳制品的營養價值顯著提升[1]。

1.2 生物技術應用有效強化乳制品增強免疫力的作用

兒童奶粉/牛奶中含有豐富的營養物質，如免疫球蛋白和乳鐵蛋白。免疫球蛋白能夠提高機體免疫力，乳鐵蛋白對T細胞生成及淋巴細胞自然殺傷細胞等均有一定的調節作用。由此可以看出，部分乳制品具有增強機體免疫力的作用。在乳制品加工過程中，應用生物技術可以增加免疫因子的含量，促使乳制品增強免疫力的作用得到強化，兒童飲用后可以顯著提高免疫力，從而實現健康成長的目的[2]。

1.3 生物技術應用可以減少苯丙氨酸含量

苯丙氨酸是人體必需的氨基酸之一，當機體合成的苯丙氨酸無法滿足自身生命活動所需時，人們就需要從食物中攝取苯丙氨酸來維持正常生命活動。部分食物中含有一定量的苯丙氨酸，其中就包括乳制品。相關報道表明，乳制品中苯丙氨酸過高會嚴重損傷兒童中樞神經，對兒童智力發育造成嚴重影響。為了提高乳制品的安全性，苯丙氨酸的含量需要嚴格控制。許多原奶中苯丙氨酸的含量都相對較高，所以會在加工過程中通過生物技術來降低苯丙氨酸的含量。生物技術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離子交換處理乳制品就能降低苯丙氨酸含量，進而實現提高乳制品安全性的根本目標[3]。

2 乳制品加工過程中生物技術的具體應用

2.1 下一代測序技術

傳統的乳制品加工過程中會通過微生物檢測來保障乳制品的品質，常規的檢測方法是微生物培養或者其他可視化方法，然而這些檢測方法都有一定的局限性，微生物培養的檢測效率較低，可視化方法的敏感性較差，因此微生物檢測技術一直在革新與發展。下一代測序技術是一項顛覆性的生物技術，該技術基于細菌16S rRNA基因以及真菌rRNA基因間隔區快速獲取檢測樣本的基因序列或者堿基對信息，進而基于有效分析了解檢測樣品中微生物情況[4]。該技術在乳制品加工過程中應用時不僅不需要進行微生物培養，還可以檢測無法培養的微生物，使檢測的敏感性大幅度提升，再加上檢測速度快，可以更加準確掌握乳制品微生物情況，為乳制品品質與安全性提升提供相應依據。下一代測序技術在乳制品加工過程中的主要應用體現在以下幾個方面。

（1）原料乳微生物檢測。乳制品加工的主要原材料是原料乳，而影響原料乳品質安全的因素非常多，如儲存條件、儲存環境、動物品質等[5]。下一代測序技術通過對原料乳微生物情況的檢測來保證乳制品安全性，能夠及時發現原料乳污染原因，為動物養殖及養殖環境管理提供相應依據。

（2）巴氏殺菌乳微生物檢測。巴氏殺菌乳是一種以新鮮牛奶為原材料，采用巴氏殺菌法加工而成的乳制品。巴氏殺菌方法在保證乳制品品質、口感的基礎上利用低溫滅菌方式殺滅乳制品中的有害菌群，從根本上保障乳制品安全性，然而該方法的缺點是無法殺滅所有的微生物[6]。相關研究證明，在不同貯藏溫度以及時間環境下，乳制品中的微生物含量可能存在明顯差異，為確保巴氏殺菌乳沒有被微生物所污染，在加工生產過程中就需要利用下一代測序技術實時掌握巴氏殺菌乳菌群變化情況，有效保證巴氏殺菌乳的品質。

（3）超高溫瞬時滅菌乳微生物檢測。除了巴氏殺菌方法以外，超高溫瞬時滅菌也可以殺滅乳制品中的微生物，超高溫瞬時滅菌通過熱處理的方法完全殺滅微生物和芽孢。然而部分報道顯示，市場上部分超高溫瞬時滅菌乳也會出現壞包或者脹包的情況，說明超高溫瞬時滅菌乳的滅菌并不徹底。為了提高超高溫瞬時滅菌乳的品質，在超高溫瞬時滅菌乳加工生產過程中可以利用下一代測序技術檢測乳制品中的微生物，從而為超高溫瞬時滅菌效果提升提供依據[7]。

（4）配方奶粉微生物檢測。許多嬰幼兒在斷奶之后需要通過配方奶粉來滿足機體的營養需求，為促使嬰幼兒健康成長，配方奶粉的品質與安全十分重要。在配方奶粉加工生產過程中應用下一代測序技術可以檢測配方奶粉中的微生物情況，進而為配方奶粉質量控制以及監管提供科學依據[8]。

2.2 超高壓技術

超高壓技術指的是利用100 MPa以上的壓力，在常溫或者低溫條件下促使食品中的酶、蛋白質及淀粉等生物大分子改變活性、變性或糊化，同時殺死細菌等微生物的生物技術[9]。乳制品中的小分子間距在超高壓狀態下會明顯縮小，而大分子不會受到影響，隨著小分子間距的縮小，水分子會滲透到出現的縫隙中，在乳制品恢復常壓時，大分子的立體結構就會被破壞，這是超高壓技術滅菌的主要原理。該技術的優點在于不會影響乳制品的成分和味道，在乳制品加工中主要應用體現在以下幾個方面。

（1）原料乳加工中應用。原料乳本身的微生物含量較多，經過相應的殺菌處理之后可以延長原料乳的保質期，同時提高原料乳的安全性，但有些殺菌技術也會破壞原料乳本身的營養成分，在殺菌時能夠破壞原料乳的品質。超高壓技術應用于原料乳加工過程中時可以在有效殺菌的同時，保障原料乳的營養價值，提高乳制品的安全性和品質[10]。

（2）干酪乳制品加工中應用。干酪乳制品加工中應用超高壓技術可以有效減少乳制品中微生物含量，因為大多數微生物在500 MPa壓力下無法存活，根據不同的干酪產品設置合理的處理壓力，微生物殺滅效果相對顯著[11]。除此之外，超高壓技術處理干酪乳制品時會促使乳制品中的酶活性和底物反應性發生變化，這種情況下干酪乳制品就更容易成熟，極大程度上提高了干酪乳制品的生產效率。

（3）酸奶加工中應用。酸奶最大的缺陷是脫水收縮，在酸奶加工過程中應用超高壓技術可以改善酸奶的貯藏特性和流變特性，促使酸奶緊實度明顯提升，防止脫水收縮的同時，還能增強酸奶的保水能力，從而延長酸奶的保質期[12]。超高壓技術處理酸奶時可以促使凝乳更加干凈，降低乳清滲出量，顯著提升酸奶品質。

（4）冰淇淋加工中應用。冰淇淋加工中應用超高壓技術可以增強冰淇淋混合物的黏度，提高冰淇淋的抗融化性，促使低脂冰淇淋品質更高，為制備無穩定劑冰淇淋奠定良好基礎的同時，獲取更多的經濟效益。除此之外，利用超高壓技術對乳清蛋白溶液進行處理，可以促使低脂冰淇淋與全脂冰淇淋的質地更加相似。超高壓技術的應用可以增加冰淇淋混合料的黏度和硬度，最終制成的低脂冰淇淋口感較好[13]。雖然超高壓技術現今在乳制品加工中應用較少，但是擁有巨大的發展潛力，在乳制品加工產業優化中勢必會發揮更大的作用。

3 結語

乳制品除了要營養豐富以外，還要新鮮、口感良好，最重要的是能夠安全食用，企業為了能夠生產出符合上述要求的乳制品，就需要在乳制品加工過程中應用生物技術。下一代測序技術、超高壓技術等均是現階段在乳制品加工過程中應用的生物技術，其中下一代測序技術通過對乳制品加工過程中微生物的有效監測來實現對微生物的控制，防止乳制品被污染，以此保證乳制品的品質與安全；超高壓技術不僅能夠在原料乳滅菌中發揮重要作用，還能改變部分乳制品產品的風味與質構，促使這些乳制品的品質與營養價值得到顯著提升。這兩種生物技術雖然現今在乳制品加工過程中應用并不廣泛，但是具有極大的發展潛力，隨著研究的深入可以發揮更大的作用，從而推動乳產品行業進一步發展。