朱洪學(xué) 陳茂彬

[摘 要]UHT乳在貨架期間容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。本文綜述了引起UHT奶變質(zhì)的微生物的種類,就UHT乳貨架期間由微生物引起的常見質(zhì)量問題進(jìn)行了分析,并提出了預(yù)防措施。

[關(guān)鍵詞]UHT乳;微生物;質(zhì)量問題;分析

[中圖分類號]TS252.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

UHT乳是指原料乳被加熱到137℃～150℃,并在此溫度下保持4～20s的熱處理過程加工的乳。經(jīng)過這一溫度和時(shí)間組合的熱處理后,乳制品中將不再含有在室溫貯存條件下可生長繁殖的微生物,達(dá)到商業(yè)無菌的要求。UHT乳在牛乳的保久和保鮮兩個(gè)方面較巴氏殺菌乳和保持滅菌乳均具有獨(dú)到的優(yōu)越之處。但是,由于UHT滅菌牛乳對其原料和生產(chǎn)過程的控制要求相對嚴(yán)格,某些環(huán)節(jié)控制不當(dāng)將會造成產(chǎn)品在貨架期內(nèi)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。本文主要就UHT乳貨架期間由微生物引起的常見質(zhì)量問題進(jìn)行分析,并提出預(yù)防措施。

一、不同微生物對UHT乳的影響

1.原料乳中的細(xì)茵總數(shù)

原料乳中細(xì)菌非常多,在繁殖過程當(dāng)中能產(chǎn)生蛋白分解酶和脂肪分解酶,這些酶的耐熱性非常高,它們經(jīng)過超高溫滅菌后在UHT滅菌乳中仍然存在,導(dǎo)致乳中蛋白質(zhì)和脂肪被分解最后使UHT乳變質(zhì),影響它在貨架上的壽命。

2.嗜冷茵

嗜冷菌污染被認(rèn)為是影響UHT滅菌乳保質(zhì)期的重要原因之一。這種菌在低溫下大量繁殖并產(chǎn)生侵害乳營養(yǎng)成分的耐熱性酶類如:耐熱性蛋白酶、脂肪酶、磷脂酶等引起產(chǎn)品酸包、異味包、乳清分離、變色、哈敗、凝固、發(fā)粘等變質(zhì)現(xiàn)象。原料乳中所含的嗜冷菌及其所產(chǎn)生的酶的濃度直接影響產(chǎn)品壽命。UHT產(chǎn)品加工過程中的熱殺菌能殺滅乳中細(xì)菌包括低溫菌,但所產(chǎn)生的耐熱酶仍然保持活性最終導(dǎo)致UHT乳的苦味、凝結(jié)等現(xiàn)象的發(fā)生。低溫菌還會導(dǎo)致設(shè)備堵塞、清洗困難等問題。有研究表明在147℃滅菌5s,蛋白酶的殘留量29%、脂肪酶殘留量為40%,嗜冷菌產(chǎn)生的蛋白酶能消化酪蛋白導(dǎo)致苦味、凝塊、脂肪酶導(dǎo)致腐爛味、肥皂味和酵母味。

3.芽孢桿茵

UHT乳大多數(shù)情況下由于滅菌不徹底而被芽孢污染。其中包括:UHT加熱溫度和時(shí)間不足、原料乳中芽孢桿菌含量過高引起產(chǎn)品中殘留量過多、包裝材料的滅菌和預(yù)滅菌不徹底、清洗不良和無菌系統(tǒng)出現(xiàn)故障等。

4.乳酸茵

該菌在牛乳中本身就存在。原料乳在密閉條件下運(yùn)輸時(shí),乳酸菌會大量增殖導(dǎo)致酸敗,這種乳不能生產(chǎn)UHT滅菌乳 除外乳房炎乳、初乳、未乳、摻假、摻雜乳均不能生產(chǎn)UHT乳。

二、UHT乳貨架期間常見質(zhì)量問題與分析(表1)

1.蛋白膠凝和沉淀

有的UHT乳貯存較長時(shí)間(一般為4個(gè)月以上)時(shí)會出現(xiàn)蛋白膠凝現(xiàn)象。膠凝是以貯存過程中產(chǎn)品的流動(dòng)性損失為特征的,表現(xiàn)為在貯存中UHT乳發(fā)生黏度變化,起始階段產(chǎn)品變薄,接下來一個(gè)階段黏度很少變化,最終黏度有一迅速上升。

目前,有兩種學(xué)說來解釋UHT乳貯存期間膠凝現(xiàn)象的機(jī)制。一種為蛋白酶學(xué)說,即UHT乳出現(xiàn)膠凝是由于酶水解乳蛋白引起的。其中起主要作用的酶是天然乳蛋白酶(纖維蛋白酶)和微生物蛋白酶。這些酶的耐熱性很高,在UHT乳貯存中繼續(xù)發(fā)揮水解作用使蛋白質(zhì)水解,當(dāng)?shù)鞍姿膺_(dá)到一定程度時(shí)就會發(fā)生凝集反應(yīng)生成凝膠。另一種為非酶的理化反應(yīng)學(xué)說,即酪蛋白膠體表面性質(zhì)的變化導(dǎo)致了膠凝。UHT乳中的酪蛋白膠體處于高表面能狀態(tài),貯存過程中,酪蛋白從高能狀態(tài)向低能態(tài)逐步、自發(fā)地轉(zhuǎn)化,許多酪蛋白勢能下降,導(dǎo)致膠體粒子間的排斥作用減弱,最終導(dǎo)致產(chǎn)生凝膠。另外還有一種解釋是這兩種學(xué)說的結(jié)合,該學(xué)說認(rèn)為首先是一些酶類對酪蛋白進(jìn)行水解,隨后導(dǎo)致物理化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,最后引起膠凝。

除了膠凝現(xiàn)象之外,一些UHT乳在貯存期間還會在容器底部發(fā)現(xiàn)蛋白沉淀。乳本身作為一個(gè)緩沖體系,蛋白質(zhì)是在各種離子組成的平衡體系中處于穩(wěn)定狀態(tài)的,但是當(dāng)條件改變(如酸度過大、過度加熱、加入某些鹽類)可能會影響乳中固有的鹽類平衡體系,導(dǎo)致乳蛋白聚集形成沉淀。乳中鈣離子對乳的穩(wěn)定性影響最大,因?yàn)槿橹械拟}離子形成鈣橋,從而將乳蛋白連接成穩(wěn)定長鏈,但是當(dāng)鈣離子被沉淀時(shí)就失去了其樞紐作用,使乳蛋白膠粒變得很不穩(wěn)定,最終會沉淀下來。

2.脂肪上浮

乳中的乳脂肪密度較小,依據(jù)Stokes定律,在流體動(dòng)力學(xué)作用下脂肪會自然上浮。UHT乳在經(jīng)過均質(zhì)處理后,乳脂肪球的粒度已被細(xì)化到一定程度,并且以溶膠膠粒的形式均勻分散在乳中,脂肪球之間因帶有同種電荷而保持間距,因此在產(chǎn)品貨架期內(nèi)乳脂肪不應(yīng)較快上浮。但是,就目前的情況來看,脂肪上浮現(xiàn)象在UHT乳中十分常見,有的UHT乳在貯存3個(gè)月后出現(xiàn),有的在貯存2周甚至更短時(shí)間內(nèi)就會出現(xiàn)。

造成UHT乳脂肪上浮的因素很多,一般來說,一個(gè)很主要的因素就是加工過程中的均質(zhì)工藝和乳化劑的選擇。在UHT乳生產(chǎn)中一般采用二級均質(zhì),均質(zhì)溫度一般為55℃～80℃,均質(zhì)壓力在10～25MPa,這樣的均質(zhì)條件效果較好。在長貨架期UHT乳生產(chǎn)中,乳化劑的選擇尤為重要,而且添加量要適宜(0.1%左右),過量和不足都會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

此外,乳中的酶也與脂肪上浮現(xiàn)象有關(guān)。在乳中,耐熱性的蛋白酶能夠水解α-CN 和β-CN,破壞乳脂肪球和酪蛋白表面結(jié)構(gòu),引起脂肪與脂肪、脂肪與酪蛋白結(jié)合并聚集,形成小的薄片浮于乳的上部;而脂肪酶通過水解乳脂肪破壞了脂肪球的結(jié)構(gòu),使脂肪球發(fā)生聚集,使乳更易發(fā)生脂肪上浮。另一方面,原料乳的質(zhì)量也與脂肪上浮現(xiàn)象密切相關(guān),乳的衛(wèi)生質(zhì)量、乳的穩(wěn)定性、摻假情況以及乳中營養(yǎng)成分的合理配比都是影響因素。

3.褐變

UHT乳的正常色澤為乳白色或稍帶黃色。當(dāng)顏色較深時(shí),可能是發(fā)生了不同程度的褐變。牛乳的褐變有兩種:一種是乳糖的焦糖化反應(yīng);另一種是美拉德反應(yīng),即乳中蛋白質(zhì)末端氨基酸的氨基與乳糖的羰基在較高溫度下脫水縮合及化學(xué)鍵斷裂重組,先后生成色素初產(chǎn)物和類黑精色素的過程。

正常的UHT滅菌條件一般不會造成UHT乳的明顯褐變。UHT乳的褐變主要是滅菌溫度過高或時(shí)間過長而引起的。但是,UH乳在貯存過程中若貯存溫度過高也會發(fā)生緩慢的美拉德反應(yīng),使乳的色澤呈變深傾向?？刂圃先榈馁|(zhì)量在一定程度上可以提高乳的抗褐變能力。

4.風(fēng)味的改變

除了組織狀態(tài)和色澤方面的變化之外,UHT 乳在貯存期間還會產(chǎn)生一些風(fēng)味方面的變化,主要表現(xiàn)為苦味、澀味、脂肪氧化味等等。

苦味、澀味的產(chǎn)生主要是由于UHT乳中殘留的蛋白酶水解蛋白質(zhì)形成短的肽鏈和氨基酸所致,這些短肽和氨基酸殘基(如纈氨酸、蘇氨酸等)自身帶有苦味。脂肪氧化味主要是由于UHT乳中殘留脂肪酶對乳脂肪的水解造成的,水解產(chǎn)生的一些游離脂肪酸具有不良風(fēng)味。因此,控制UHT乳中殘留蛋白酶和脂肪酶的含量可以抑制。

5.酸包和脹包

UHT乳出現(xiàn)酸包和脹包一般是由微生物引起。因?yàn)槿樽鳛槲⑸锷L最好的培養(yǎng)基,當(dāng)乳殺菌不徹底時(shí),殘留的微生物會利用乳中的營養(yǎng)迅速繁殖,一方面產(chǎn)酸,使產(chǎn)品酸度增大,并伴有酸臭味;另一方面產(chǎn)氣,使外包裝膨脹,即出現(xiàn)脹包現(xiàn)象。

對原料乳的衛(wèi)生質(zhì)量應(yīng)引起注意。因?yàn)闅⒕鷻C(jī)的殺菌效率與乳的衛(wèi)生狀況存在相關(guān)性,即當(dāng)乳中細(xì)菌數(shù)高時(shí),殺菌效率降低。尤其當(dāng)乳中的某些耐熱芽抱菌數(shù)量較多時(shí),由于芽抱菌本身較高的耐熱強(qiáng)度,再加上乳緩沖體系對微生物的保護(hù)作用,可能使乳中殘存有未被殺死的芽抱菌耐熱抱子,這些休眠的抱子在適宜條件下,隨著產(chǎn)品的貯存漸漸被激活,又會形成新的營養(yǎng)體,這些營養(yǎng)體的繁殖,最終給產(chǎn)品帶來酸包和脹包問題。所以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品應(yīng)嚴(yán)格控制原料乳的衛(wèi)生質(zhì)量,一般規(guī)定用于生產(chǎn)UHT乳的原料乳的微生物標(biāo)準(zhǔn)為:細(xì)菌總數(shù)﹤10萬個(gè)/ ml,嗜冷菌﹤1000個(gè)/ml,芽抱菌﹤100個(gè)/ml,耐熱芽抱菌﹤10個(gè)/ml。

三、UHT乳質(zhì)量問題的預(yù)防措施

1.原料乳的控制

原料乳的控制主要體現(xiàn)在異常乳和衛(wèi)生質(zhì)量控制2個(gè)方面。

異常乳主要包括生理異常乳和摻假乳,這2種乳會造成產(chǎn)品的物理缺陷。如褐變、凝膠、沉淀等。因此,乳品企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)檢測、嚴(yán)格監(jiān)督,避免初乳、末乳、乳房炎乳混入到超高溫用原料乳中。

原料乳的衛(wèi)生質(zhì)量主要是指微生物的含量。其中包括細(xì)菌總數(shù)、芽孢數(shù)、耐熱芽孢菌數(shù)及嗜冷菌數(shù)。以上這4項(xiàng)指標(biāo)是超高溫用原料乳必須要檢測的。細(xì)菌總數(shù)及嗜冷菌的多少決定了產(chǎn)品在儲存期內(nèi)的理化變化。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),良好的原料乳的細(xì)菌總數(shù)和嗜冷菌數(shù)應(yīng)分別控制在2×l05個(gè)/mL及1 000個(gè)/mL以內(nèi)。芽孢數(shù)及耐熱芽孢數(shù)的多少決定于企業(yè)制定的成品合格率的大小(AQL)。通常,若使成品的壞包率低于1:1 000,則芽孢數(shù)及耐熱芽孢數(shù)應(yīng)分別控制在100～1 000個(gè)/mL以及10～100個(gè)/mL之間。

2.設(shè)備的維修保養(yǎng)

很多產(chǎn)品的微生物污染是由于設(shè)備維修保養(yǎng)不當(dāng)造成的,如泄漏、清洗不足、壓力不穩(wěn)、封合不良、預(yù)滅菌不徹底等。

UHT滅菌機(jī)、無菌罐裝機(jī)是UHT乳生產(chǎn)過程中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最長的設(shè)備,也是對產(chǎn)品質(zhì)量影響最大的設(shè)備。特別是無菌罐裝機(jī)。在使用前必須對設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格地維護(hù)和保養(yǎng),才能保證設(shè)備正常完好地運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備管理必須嚴(yán)格按照手冊中的程序執(zhí)行, 并據(jù)此制定切實(shí)可行、便于監(jiān)督管理的維護(hù)保養(yǎng)記錄。

每日的日護(hù)養(yǎng)由設(shè)備主操作工進(jìn)行,同時(shí)還要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間規(guī)定大修的時(shí)間。設(shè)備大修應(yīng)由主操作工與維修工程師共同進(jìn)行。

3.操作管理

UHT滅菌機(jī)和無菌包裝機(jī)是相對較復(fù)雜的。因而對操作要求比較嚴(yán)格。操作人員必須經(jīng)過良好、系統(tǒng)地培訓(xùn)。制定詳細(xì)、明確的操作規(guī)程。同時(shí)要對生產(chǎn)的全過程進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄。有關(guān)的管理人員也要及時(shí)監(jiān)督以確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。包裝過程中,按設(shè)備的操作要求抽檢包裝的封口質(zhì)量。當(dāng)封合不良時(shí),應(yīng)立即采取措施,以免導(dǎo)致外源性微生物污染。同時(shí)也要經(jīng)常檢查設(shè)備使用的H202的濃度,以確保包材滅菌的效果。

4.衛(wèi)生管理

與其他食品相比。UHT乳生產(chǎn)的衛(wèi)生管理顯得尤為重要。這就要求乳品企業(yè)制定并實(shí)施優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)規(guī)范,以盡量減少生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的微生物污染,減輕UHT及無菌包裝機(jī)的滅菌負(fù)擔(dān)。

四、結(jié)束語

雖然就UHT乳貨架期間一些常見的質(zhì)量問題進(jìn)行了分析。但是由于各生產(chǎn)廠家的管理水平不同、資源狀況不同、使用的設(shè)備不同(絕大多數(shù)屬引進(jìn)設(shè)備)等,這必然使各廠家在UHT乳生產(chǎn)過程中遇到的問題也有所差異。近年來,UHT乳在乳品行業(yè)中發(fā)展迅速,隨著UHT產(chǎn)品生產(chǎn)和管理經(jīng)驗(yàn)的積累以及無菌控制技術(shù)的成熟,各企業(yè)UHT乳貨架期間遇到的質(zhì)量問題將會逐漸得到有效控制?！?(編輯/梁永安)