孫 濤，尹京苑，韓奕奕，孟 瑾，吳任綺，高海燕,*

(1.上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海 200444；2.上海大學(xué)計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)學(xué)院，上海 200072；3.上海市乳品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，上海 200436)

乳制品含有豐富的蛋白質(zhì)和人體所需的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、鈣質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，被稱為最接近完善的食品，其消費(fèi)水平是衡量人民生活水平的重要標(biāo)志之一。生鮮乳作為乳制品的原料，其質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到乳制品的風(fēng)味、感官指標(biāo)、理化和衛(wèi)生指標(biāo)以及營養(yǎng)價(jià)值，與乳制品質(zhì)量密切相關(guān)。近年來，頻繁爆發(fā)的乳品安全事件引發(fā)了人們對(duì)乳制品安全問題的高度重視，因此，從源頭做起關(guān)注生鮮乳的質(zhì)量尤為重要。生鮮乳質(zhì)量包括感官指標(biāo)、理化指標(biāo)、衛(wèi)生指標(biāo)幾個(gè)方面。其中理化指標(biāo)包括水分、蛋白質(zhì)、乳脂肪、乳糖、礦物質(zhì)、磷脂、維生素、酶類、免疫體、色素及其他微量成分。衛(wèi)生指標(biāo)主要包括體細(xì)胞數(shù)(SCC)、細(xì)菌總數(shù)、抗生素殘留等[1]。生鮮乳的衛(wèi)生指標(biāo)主要受兩方面因素影響：一方面奶牛飼養(yǎng)的衛(wèi)生管理是保證原料乳衛(wèi)生指標(biāo)的關(guān)鍵因素；另一方面貯存和運(yùn)輸過程的衛(wèi)生條件對(duì)原料乳衛(wèi)生質(zhì)量有著重要的影響[2]。因此在生鮮乳的生產(chǎn)、加工、保藏、運(yùn)輸、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行衛(wèi)生質(zhì)量控制時(shí)經(jīng)常需要進(jìn)行菌落總數(shù)的檢測。目前對(duì)于生鮮乳質(zhì)量的系統(tǒng)研究鮮有報(bào)道，未見長期監(jiān)測分析生鮮乳質(zhì)量變化與影響因子研究的相關(guān)文章。本實(shí)驗(yàn)以上海地區(qū)2009年采集的生鮮乳為研究對(duì)象，從脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、冰點(diǎn)、體細(xì)胞含量、菌落總數(shù)5個(gè)影響因子入手，并結(jié)合全年平均氣溫與濕度，研究上海地區(qū)生鮮乳質(zhì)量的變化規(guī)律，旨在為生鮮乳的質(zhì)量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料為自2009年1月1日—2009年12月31日(2月11日至2月28日空缺)采集的上海地區(qū)及周邊各大牧場生鮮乳樣品，每日采樣量為200組。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004電子天平 上海越平科學(xué)儀器公司；H1650-W離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；FA2004電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；K9860自動(dòng)凱氏定氮儀 濟(jì)南海能儀器有限公司；Cryostar I熱敏電阻冰點(diǎn)儀 德國Gerber公司；HWS智能型恒溫箱恒濕培養(yǎng)箱 寧波江南儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 指標(biāo)測定

脂肪含量的測定：參見GB 5413.3—2010《嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定》[3]；蛋白質(zhì)含量的測定：參見GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》[4]；菌落總數(shù)的測定：參見GB 4789.2—2010《菌落總數(shù)測定》[5]；體細(xì)胞的測定：參見NY/T 800—2004《生鮮牛乳中體細(xì)胞測定方法》[6]；生鮮乳冰點(diǎn)的測定：參見GB 5413.38—2010《生乳冰點(diǎn)的測定》[7]。

1.3.2 平均溫度和平均濕度測定

平均溫度和平均濕度兩項(xiàng)數(shù)據(jù)均來自于上海市氣象臺(tái)2009年的全年的氣象報(bào)告[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)測定3次，取平均值。采用Excel 2003和PASW Statistics 18統(tǒng)計(jì)分析軟件[9]進(jìn)行通徑分析、相關(guān)分析、主成分分析、逐步回歸分析?？紤]到各影響因子單位不同，無法直接進(jìn)行比較和統(tǒng)計(jì)，因此在進(jìn)行相關(guān)分析、主成分分析、逐步回歸分析時(shí)先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。方法為：Y=Yn/Ymax，式中：Y為處理后數(shù)據(jù)，Y∈[0,1]；Yn為第n項(xiàng)影響因子處理前數(shù)據(jù)；Ymax為n項(xiàng)影響因子中的最大者[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 生鮮乳質(zhì)量的變化規(guī)律

由表1可知，一年中脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、冰點(diǎn)的變異系數(shù)較小，分別為8.11%、7.95%、7.62%，說明生鮮乳在脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、冰點(diǎn)方面的質(zhì)量性狀較為穩(wěn)定。體細(xì)胞含量、菌落總數(shù)的變異系數(shù)較大，分別為64.11%和69.38%，說明生鮮乳在體細(xì)胞含量和菌落總數(shù)兩方面的質(zhì)量性狀變化較大。

表1 生鮮乳質(zhì)量影響因子數(shù)據(jù)分析(±s，n=3)Table 1 Statistical analysis of quality factors of raw milk(±s，n=3)

表1 生鮮乳質(zhì)量影響因子數(shù)據(jù)分析(±s，n=3)Table 1 Statistical analysis of quality factors of raw milk(±s，n=3)

指標(biāo) 脂肪含量 蛋白質(zhì)含量 冰點(diǎn) 體細(xì)胞含量 菌落總數(shù)測定值(3.46±0.28)% (3.09±0.25)% (0.53±0.04)℃(102.15±65.48)×104SCC/mL(23.35±16.20)×104CFU/mL變異系數(shù)/%8.117.957.6264.1169.38

2.1.1 脂肪含量的變化

圖 1 生鮮乳脂肪含量的變化Fig.1 Changes of fat content in raw milk

由圖1可知，全年生鮮乳中的脂肪含量呈現(xiàn)出明顯的遞減再遞增的趨勢。自5月中旬到8月中旬的夏秋兩季，生鮮乳中的脂肪含量較低。10月中旬到2月中旬的春冬兩季，生鮮乳中的脂肪含量較高。

2.1.2 蛋白質(zhì)含量的變化

圖 2 生鮮乳蛋白質(zhì)含量的變化Fig.2 Changes of protein content in raw milk

由圖2可知，生鮮乳中蛋白質(zhì)含量的變化也呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性，一年中出現(xiàn)兩次明顯的增減變化。4月中旬到7月中旬的蛋白質(zhì)含量較低，9月中旬到10月中旬，12月中旬到1月中旬的蛋白質(zhì)含量較高。

2.1.3 冰點(diǎn)的變化

由圖3可知，全年中生鮮乳冰點(diǎn)的變化呈現(xiàn)出明顯的遞減再遞增的趨勢，變化趨勢與乳脂肪含量的變化趨勢基本相似。自5月中旬到8月中旬的夏秋兩季，冰點(diǎn)較低。10月中旬到2月中旬的春冬兩季，冰點(diǎn)較高。

圖 3 生鮮乳冰點(diǎn)的變化Fig.3 Changes of freezing point in raw milk

2.1.4 體細(xì)胞含量的變化

圖 4 生鮮乳體細(xì)胞含量的變化Fig.4 Changes of somatic cell count in raw milk

由圖4可知，全年中生鮮乳體細(xì)胞的變化呈現(xiàn)出兩次明顯的波動(dòng)趨勢。11月上旬到2月上旬，生鮮乳體細(xì)胞數(shù)量較低。在2月中旬出現(xiàn)驟增趨勢，并在4月上旬到5月中旬達(dá)到第1個(gè)高峰期，從5月下旬到8月上旬維持在一個(gè)相對(duì)適中的水平，8月中旬到9月下旬達(dá)到第2個(gè)高峰期，隨后出現(xiàn)驟降，達(dá)到最低值。

2.1.5 菌落總數(shù)的變化

圖 5 生鮮乳菌落總數(shù)含量的變化Fig.5 Changes of aerobic plate count in raw milk

由圖5可知，全年中生鮮乳菌落總數(shù)的變化呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性，隨著溫度的升高，菌落總數(shù)增加；溫度降低則減少，在6月上旬到8月中旬達(dá)到最高值。

2.2 生鮮乳質(zhì)量各指標(biāo)之間的關(guān)系

表2 生鮮乳各質(zhì)量指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients among quality indicators of raw milk

由表2可知，脂肪含量與蛋白質(zhì)含量、冰點(diǎn)，蛋白質(zhì)含量與冰點(diǎn)、體細(xì)胞含量，體細(xì)胞含量與冰點(diǎn)、菌落總數(shù)間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。脂肪含量與體細(xì)胞含量、菌落總數(shù)間呈顯著相關(guān)關(guān)系。

2.3 生鮮乳質(zhì)量影響因素分析

2.3.1 溫度、濕度對(duì)生鮮乳各質(zhì)量指標(biāo)的影響

圖 6 上海地區(qū)2009年平均溫度、濕度變化Fig.6 Changes of annual average temperature and humidity in Shanghai

由圖6可知，上海地區(qū)全年的溫度變化明顯，1—7月份溫度逐漸升高，在7月中旬到達(dá)最高后逐漸下降，直至次年1月降至最低。從變化趨勢上看，全年平均溫度的變化與生鮮乳脂肪含量、冰點(diǎn)的變化趨勢大致相反，而與菌落總數(shù)的變化趨勢基本一致；在1—3月、9—12月，平均溫度的變化與生鮮乳體細(xì)胞的變化趨勢基本一致。由此可見，溫度變化對(duì)生鮮乳各質(zhì)量指標(biāo)有著明顯的影響。

上海地區(qū)全年的濕度變化較為頻繁，多次出現(xiàn)波峰和波谷，其中5月左右濕度最低，8月中旬最高。從整體的變化趨勢上看，與生鮮乳蛋白質(zhì)的變化趨勢有一定相似之處，但并不十分明顯。

表3 生鮮乳質(zhì)量影響因子與溫度、濕度之間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between quality factors of raw milk and average temperature or humidity

由表3可知，平均溫度與脂肪含量、體細(xì)胞含量之間呈顯著和極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與菌落總數(shù)之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。這與圖1～6觀察到的趨勢基本相符。

2.3.2 各質(zhì)量指標(biāo)對(duì)生鮮乳質(zhì)量的影響

表4 主成分分析的結(jié)果Table 4 Results of principal component analysis

為了闡明生鮮乳各質(zhì)量指標(biāo)對(duì)生鮮乳質(zhì)量的影響程度，利用主成分分析了各質(zhì)量指標(biāo)的貢獻(xiàn)度，結(jié)果見表4。經(jīng)過主成分分析的模型匯總后，第1維數(shù)的方差的百分比為34.229%，第2維數(shù)的方差的百分比為25.685%，2個(gè)維數(shù)的方差的百分比為59.914%，說明影響生鮮乳質(zhì)量的5個(gè)因子可簡化為脂肪和蛋白質(zhì)含量2個(gè)主成分，可解釋所有變量59.914%的信息。

2.3.3 生鮮乳質(zhì)量影響因子與菌落總數(shù)的關(guān)系

生鮮乳中菌落總數(shù)可判定生鮮乳的新鮮度、被細(xì)菌污染的程度及衛(wèi)生質(zhì)量，它反映生鮮乳在生產(chǎn)、加工、銷售等過程中是否符合衛(wèi)生要求，以便對(duì)被檢樣品做出衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)[11]。生鮮乳質(zhì)量影響因子對(duì)菌落總數(shù)的通徑系數(shù)見表5。

表5 生鮮乳質(zhì)量影響因子對(duì)菌落總數(shù)的影響Table 5 Effect of quality indicators as well as average temperature and humidity on aerobic plate count of raw milk

由表5可知，平均溫度對(duì)于生鮮乳菌落總數(shù)的影響最大，其中有小部分是通過平均溫度對(duì)菌落總數(shù)的間接影響，其次是脂肪含量對(duì)菌落總數(shù)的直接作用，而平均濕度和蛋白質(zhì)含量對(duì)菌落總數(shù)的影響相對(duì)較小。

2.3.4 生鮮乳質(zhì)量影響因子對(duì)菌落總數(shù)的模型建立

為了進(jìn)一步闡明生鮮乳質(zhì)量影響因子對(duì)生鮮乳中菌落總數(shù)的影響，利用多元回歸分析建立了生鮮乳質(zhì)量影響因子對(duì)菌落總數(shù)的模型。在多元回歸分析中，由于各自變量之間往往存在著多重共線性關(guān)系，直接建立因變量與自變量之間的多重線性回歸模型往往會(huì)給偏回歸系數(shù)的估計(jì)值帶來不合理的解釋。為了得到一個(gè)穩(wěn)健并且可靠的回歸模型，就要從眾多影響因素中選出對(duì)因變量貢獻(xiàn)大的變量[12]。逐步回歸分析是從與因變量(Y)有關(guān)的變量中選取對(duì)Y有顯著影響的變量來建立回歸方程[13]。使影響Y的因素盡可能多地包括進(jìn)去，同時(shí)又能突出主要因素[14]。

本研究采用Backward(即向后剔除變量法)，將不顯著的自變量剔除，最終達(dá)到模型中只包含顯著變量且變量間構(gòu)成最優(yōu)組合，即總體模型的F值最大化。變量進(jìn)入順序?yàn)椋后w細(xì)胞含量、平均溫度、蛋白質(zhì)含量、平均濕度、脂肪含量、冰點(diǎn)，冰點(diǎn)和體細(xì)胞含量先后被模型剔除，最后剩下平均溫度、蛋白質(zhì)含量、平均濕度、脂肪含量均顯著并構(gòu)成了最優(yōu)組合。并建立了菌落總數(shù)的回歸模型Y=7.592+0.465X1－4.029X2－3.494X3－0.182X4，式中：Y表示菌落總數(shù)，X1表示平均溫度，X2表示脂肪含量，X3表示蛋白質(zhì)含量，X4表示平均濕度。

表6 回歸方程的顯著性檢驗(yàn)Table 6 Statistical significance of the regression model

3 討 論

3.1 氣候條件對(duì)于生鮮乳質(zhì)量的影響

對(duì)于生鮮乳及其乳制品質(zhì)量的分析研究中鮮有關(guān)于氣候條件的研究分析，沒有將氣候條件的變化作為影響生鮮乳質(zhì)量的重要因素之一。奶牛最適宜的生活環(huán)境溫度為15～22℃(適宜生活溫度為5～28℃)，溫度、濕度等氣候因素對(duì)生鮮乳的質(zhì)量影響最為顯著，不僅直接影響奶牛的健康生產(chǎn)能力和生理能力，而且可以通過病原微生物間接影響生鮮乳質(zhì)量。上海地區(qū)春季梅雨天氣持續(xù)時(shí)間長，而夏季溫度高、雨多且潮濕，對(duì)生鮮乳生產(chǎn)極為不利，造成發(fā)病率高、復(fù)發(fā)快、時(shí)間長，奶牛乳房炎發(fā)病率也自然增高[15]。本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果也表明，隨著溫度的升高，生鮮乳菌落總數(shù)逐漸升高，同時(shí)生鮮乳體細(xì)胞也始終維持在一個(gè)相對(duì)較高的水平。

溫度、濕度對(duì)于生鮮乳蛋白質(zhì)含量的變化也有顯著影響。在奶牛不同泌乳期蛋白質(zhì)含量不同，高峰期蛋白質(zhì)含量比中后期低。我國絕大部分奶牛在5—9月份進(jìn)入泌乳高峰期，這個(gè)季節(jié)又是天氣最炎熱的季節(jié)，2個(gè)因素的疊加影響導(dǎo)致夏季生鮮乳蛋白質(zhì)含量明顯低于其他季節(jié)。另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國5—9月是奶牛的泌乳高峰期，但6—8月正值南方高溫高濕季節(jié)，這些因素造成5—9月期間生鮮乳中蛋白質(zhì)含量下降；相反，冬、春季節(jié)蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高。因此明溫度、濕度對(duì)于生鮮乳蛋白質(zhì)含量的變化有顯著影響。

生鮮乳冰點(diǎn)也受到溫度、濕度的影響。夏季生鮮乳的冰點(diǎn)較低，冬季生鮮乳的冰點(diǎn)較高。生鮮乳冰點(diǎn)與新鮮度的變化趨勢相似，隨著溫度的升高和時(shí)間的延長，酸敗程度增加，牛乳的酸度升高，冰點(diǎn)下降[16]。這也決定了在生鮮乳的生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工過程中，冷鏈的完善和效率的高低直接影響到生鮮乳的質(zhì)量。

3.2 生鮮乳質(zhì)量指標(biāo)與生鮮乳質(zhì)量的關(guān)系

影響生鮮乳中脂肪和蛋白質(zhì)含量的因素有很多，除溫度、濕度的影響外，飼草的喂養(yǎng)質(zhì)量尤為重要，而我國的多數(shù)優(yōu)質(zhì)飼草依賴進(jìn)口，優(yōu)質(zhì)飼草飼喂率低，因此生鮮乳蛋白質(zhì)含量也相對(duì)較低。上海地區(qū)6—9月出現(xiàn)持續(xù)的高溫高濕天氣，致使飼草容易出現(xiàn)腐爛變質(zhì)現(xiàn)象，奶牛食用此類飼草后直接影響生鮮乳的品質(zhì)。這也符合在6—9月期間生鮮乳的體細(xì)胞含量和菌落總數(shù)均維持在一個(gè)相對(duì)較高的水平的現(xiàn)象。

SCC是一種動(dòng)態(tài)生物學(xué)現(xiàn)象，可作為判斷生鮮乳質(zhì)量的重要指標(biāo)，它不僅反映奶牛乳房受細(xì)菌感染的程度，還可以用來估計(jì)產(chǎn)乳量的損失[17]。SCC和乳品質(zhì)量密切相關(guān)，SCC越低，生鮮乳質(zhì)量越高；SCC越高，生鮮乳質(zhì)量越低，并對(duì)生鮮乳的保質(zhì)期和下游其他乳制品(如酸乳、奶酪等)的產(chǎn)量、質(zhì)量和風(fēng)味等產(chǎn)生極大的不利影響[18]。因此，一年中生鮮乳在1—2月中旬，10—12月期間氣溫較低時(shí)，SCC較低，生鮮乳質(zhì)量相對(duì)較好。

從生鮮乳菌落總數(shù)含量的變化中可以看出，一年中生鮮乳菌落總數(shù)的變化較大。一般來講，規(guī)模養(yǎng)殖場生鮮乳的細(xì)菌總數(shù)一般都會(huì)低于2×106(CFU/g)或(CFU/mL)。但由于飼養(yǎng)規(guī)模參差不齊，仍有較大部分小規(guī)模飼養(yǎng)，使其達(dá)到較低細(xì)菌總數(shù)不切實(shí)際。另外，由于缺少長期數(shù)據(jù)的積累，2×106(CFU/g)或(CFU/mL)的細(xì)菌總數(shù)只是一個(gè)暫時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，菌落總數(shù)的測定方法受到實(shí)驗(yàn)條件、操作人員的規(guī)范程度、培養(yǎng)箱的溫度控制等因素的影響較大，可能造成了生鮮乳菌落總數(shù)在短時(shí)期內(nèi)的頻繁波動(dòng)的現(xiàn)象。

3.3 影響生鮮乳質(zhì)量的其他因素

除上述影響因素外，非脂乳固體、黃曲霉毒素、亞硝酸鹽、硝酸鹽、抗生素等都是影響生鮮乳質(zhì)量的重要因素。另外孫宇等[19]研究表明隨著胎次的增加，生鮮乳中體細(xì)胞數(shù)量逐漸升高，泌乳前中后期生鮮乳體細(xì)胞含量亦有不同。Ma等[20]研究發(fā)現(xiàn)，嗜冷菌產(chǎn)生的一些胞外酶能引起乳中蛋白水解和脂肪水解，乳中溶解的CO2能延緩蛋白水解和脂肪水解作用的時(shí)間，同時(shí)延長細(xì)菌生長的周期，并在一定程度上抑制乳中嗜冷菌的生長[21-22]。對(duì)于生鮮乳的質(zhì)量判定以及標(biāo)準(zhǔn)制定，由于缺乏長期系統(tǒng)的數(shù)據(jù)積累，也未充分考慮到地區(qū)和時(shí)間上的差異給生鮮乳質(zhì)量判定和標(biāo)準(zhǔn)制定帶來的困難，所以仍需做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)采集和分析研究。

4 結(jié) 論

4.1 生鮮乳的脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、冰點(diǎn)等質(zhì)量性狀較為穩(wěn)定，而體細(xì)胞含量和菌落總數(shù)的變化較大。

4.2 生鮮乳中脂肪含量與蛋白質(zhì)含量、冰點(diǎn)，蛋白質(zhì)含量與冰點(diǎn)、體細(xì)胞含量，冰點(diǎn)與體細(xì)胞含量、體細(xì)胞含量與菌落總數(shù)間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。脂肪含量與體細(xì)胞含量、菌落總數(shù)間呈顯著相關(guān)關(guān)系。

4.3 溫度、濕度對(duì)生鮮乳的質(zhì)量有顯著影響，溫度與脂肪含量、體細(xì)胞含量之間呈顯著和極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與菌落總數(shù)之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

4.4 在所有質(zhì)量指標(biāo)中，生鮮乳中的脂肪和蛋白質(zhì)含量是決定生鮮乳質(zhì)量水平的重要因素。

4.5 生鮮乳中的菌落總數(shù)受多方面因素的影響。平均溫度對(duì)于生鮮乳菌落總數(shù)的影響最大，其次是脂肪含量，而平均濕度和蛋白質(zhì)含量對(duì)菌落總數(shù)的影響較小。菌落總數(shù)與其他指標(biāo)之間的回歸模型為Y=7.592+0.465X1－4.029X2－3.494X3－0.182X4，式中：Y表示菌落總數(shù)，X1表示平均溫度，X2表示脂肪含量，X3表示蛋白質(zhì)含量，X4表示平均濕度。

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[3] 中華人民共和國衛(wèi)生部. GB 5413.3—2010 嬰幼兒食品和乳品中脂肪的測定[S].

[4] 中華人民共和國衛(wèi)生部. GB 5009.5—2010 食品中蛋白質(zhì)的測定[S].

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