劉鑫宇，任發(fā)政，穆碩，羅潔,3

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，教育部功能乳品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；

2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，食品質(zhì)量與安全北京實(shí)驗(yàn)室，北京 100083;3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙 410114）

低溫乳制品主要可分為低溫奶和低溫發(fā)酵乳制品兩大類。低溫奶是指采用巴氏殺菌法加工而成的乳制品[1]。低溫發(fā)酵乳制品指以牛乳或含有同等無脂乳固體的其他乳（羊乳、馬乳等）為原料，經(jīng)乳酸菌（或乳酵母）發(fā)酵而形成的具有特殊風(fēng)味、后期需要低溫（0～6℃）運(yùn)輸、儲存和銷售的糊狀或液狀產(chǎn)品[2]。市售低溫乳制品主要為巴氏殺菌乳和酸乳，還包括干酪、奶油、乳冰淇淋等。

近年來，低溫乳制品的產(chǎn)量及銷售量大幅增加，市場需求量不斷擴(kuò)大。據(jù)尼爾森的消費(fèi)市場分析數(shù)據(jù)顯示，2016年我國低溫乳制品規(guī)模約345億，其中低溫酸乳占比最大，增速最快，同比增長9%。此外，2011～2016年我國市場低溫巴氏殺菌乳的增速達(dá)到常溫奶的2倍[3]。隨著冷鏈物流的進(jìn)一步發(fā)展與完善，可以預(yù)見低溫乳制品將逐漸成為乳制品未來發(fā)展的方向。

中國農(nóng)墾乳業(yè)聯(lián)盟是由農(nóng)墾全國性或區(qū)域性乳品企業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖場和乳業(yè)科研院所等組成的開放產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。目前，聯(lián)盟內(nèi)乳品企業(yè)所用低溫乳制品加工工藝差異較大，對產(chǎn)品的品質(zhì)影響不一。本文針對低溫乳制品中占比最大的巴氏殺菌乳及酸乳進(jìn)行分析，通過調(diào)研中墾乳業(yè)聯(lián)盟單位6家乳品企業(yè)生產(chǎn)兩種低溫乳制品所采用的原料乳標(biāo)準(zhǔn)及加工工藝等參數(shù)，提出了低溫乳制品標(biāo)準(zhǔn)化工藝參數(shù)制定的建議，為制定低溫乳制品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程，提升我國低溫乳制品品質(zhì)提供理論依據(jù)。本調(diào)研主要針對低溫牛乳制品開展。

1 影響低溫乳制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素

低溫乳制品加工工藝主要包括：原料乳驗(yàn)收→凈乳→冷卻儲存→標(biāo)準(zhǔn)化→均質(zhì)→殺菌→（發(fā)酵）→冷卻暫存→罐裝運(yùn)輸。影響低溫乳制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素如圖1所示。

圖1 影響低溫乳制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素

1.1 原料乳品質(zhì)

原料乳通常指生鮮乳，即從奶畜乳房擠出未經(jīng)過任何處理的生乳。其品質(zhì)指標(biāo)包括乳脂率、乳蛋白率、固形物含量、體細(xì)胞數(shù)和微生物含量。原料乳品質(zhì)會對終產(chǎn)品的質(zhì)量安全、口感、質(zhì)地等產(chǎn)生重要影響。乳脂率較低會導(dǎo)致乳品口感單薄，奶香較淡；微生物指標(biāo)含量超標(biāo)會導(dǎo)致乳品的質(zhì)量安全問題。因此，選擇優(yōu)質(zhì)、安全的原料乳對低溫乳制品的品質(zhì)至關(guān)重要。

1.2 凈乳

原料乳通過離心去除一些雜質(zhì)或部分脂肪以達(dá)到分離凈化。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)化

牛乳的標(biāo)準(zhǔn)化包括脂肪含量和蛋白質(zhì)含量的調(diào)整，通過添加稀奶油、脫脂奶、可溶性乳蛋白等，使其達(dá)到要求的含量。

1.4 均質(zhì)

利用均質(zhì)機(jī)使牛乳中的脂肪球粒徑減小，分布均勻，防止脂肪上浮，提高牛乳的穩(wěn)定性與品質(zhì)。通常均質(zhì)時溫度為50～65℃，壓力為14～25MPa。

1.5 殺菌

在低溫乳制品加工過程中通常使用巴氏殺菌法（72～85℃）對生鮮乳進(jìn)行殺菌。巴氏殺菌既能夠使巴氏殺菌乳達(dá)到安全飲用標(biāo)準(zhǔn)，又能最大限度地保留營養(yǎng)和風(fēng)味。對酸乳通常在巴氏殺菌、添加物料后再采用高溫短時殺菌（95℃，300s）的殺菌工藝，變性淀粉在此階段充分膨脹并糊化，增加黏度。

1.6 發(fā)酵

發(fā)酵是決定酸乳的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)的關(guān)鍵步驟。牛乳接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌后，在適宜溫度下一定時間內(nèi)發(fā)酵形成酸乳。發(fā)酵過程中還可加入其他益生菌，可以達(dá)到為酸乳增添風(fēng)味或功效等功能。

1.7 罐裝運(yùn)輸

正確衛(wèi)生的罐裝運(yùn)輸可以保持低溫乳制品品質(zhì)。因此，罐裝運(yùn)輸時的機(jī)器衛(wèi)生條件與溫度要精密把控，防止低溫乳產(chǎn)品受到二次污染，影響品質(zhì)。

2 中墾乳業(yè)聯(lián)盟單位低溫乳制品的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀調(diào)研

2.1 原料乳

表1 原料乳乳成分調(diào)研數(shù)據(jù)

表1的調(diào)研結(jié)果顯示，各企業(yè)原料乳的各項(xiàng)指標(biāo)浮動較大，多為范圍值。與《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳》（GB 19301-2010）[4]相比，乳蛋白率、固形物均高于國標(biāo)要求，而原料乳乳脂率的最低值3.0%（E）小于國標(biāo)要求的3.1%。B與C企業(yè)的細(xì)菌總數(shù)高于國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 均質(zhì)

表2 均質(zhì)工藝參數(shù)調(diào)研數(shù)據(jù)

牛乳是具有膠體特性的生物化學(xué)液體，乳脂肪以球體狀態(tài)分散在乳狀液中，為"水包油"型的乳濁體系。在貯存過程中眾多的乳脂肪球進(jìn)行著不規(guī)則的布朗運(yùn)動，當(dāng)兩個或者兩個以上的脂肪球由于熱運(yùn)動相互碰撞時，在其水化膜處發(fā)生相互滲透，脂肪球膜被破壞之后，脂肪球之間相互融合就導(dǎo)致了脂肪粒的形成。脂肪粒徑越大，比重越小，向上運(yùn)動越快，至乳的表面形成稀奶油層[5]。在上浮層中油滴的高度聚合又會促進(jìn)交聯(lián)作用，導(dǎo)致進(jìn)一步的絮凝和聚結(jié)[6]。輕度的脂肪上浮不會對風(fēng)味產(chǎn)生很大影響，還可以飲用。但是脂肪上浮嚴(yán)重時，乳品的上層會出現(xiàn)一個黏度較大的半固體層，不僅會影響消費(fèi)者的感官感受，甚至?xí)瓜聦尤槠凤L(fēng)味發(fā)生惡性改變。對牛乳進(jìn)行均質(zhì)可以使較大的脂肪球粒徑減小，分布均勻，可以減少兩個或多個脂肪球碰撞的幾率，同時向上運(yùn)動速率也會減小，牛乳穩(wěn)定性提高，降低脂肪上浮的可能性。

非均相液態(tài)食品的分散相物質(zhì)在連續(xù)相中的懸浮穩(wěn)定性與分散相的粒度大小及其分布均勻性密切相關(guān)，粒度越小、分布越均，其穩(wěn)定性越大。從表2可以看出，六家企業(yè)均使用高壓均質(zhì)機(jī)對牛乳進(jìn)行均質(zhì)，但是各企業(yè)采用的具體溫度和壓力不盡相同。如在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般牛奶低壓取2MPa左右，高壓取16～18MPa，酸乳低壓取2～4MPa，高壓取20～25MPa[7]，原則上是為達(dá)到均質(zhì)效果，壓力取低值為宜。均質(zhì)溫度對均質(zhì)效果影響重大，溫度高則飽和蒸汽壓也高，均質(zhì)時空穴效應(yīng)容易形成。因此，為了提高均質(zhì)效果，在保證液體物料不變性的前提下，適當(dāng)提高均質(zhì)溫度可以促進(jìn)脂肪球粉碎和分散效果更好。實(shí)際生產(chǎn)中牛奶均質(zhì)溫度一般為50～70℃，50℃是牛奶有效均質(zhì)的最低溫度。

A企業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)中，溫度明顯高于其他企業(yè)，壓力適中，但由于未對均質(zhì)后的效果進(jìn)行驗(yàn)證，缺乏對產(chǎn)品品質(zhì)的質(zhì)量分析。B企業(yè)在均質(zhì)時所用的溫度和壓力都適中，但是原料乳的乳脂率在六家企業(yè)中偏高，均質(zhì)效果僅依靠觀察保質(zhì)期內(nèi)的脂肪上浮情況判斷太過簡單，可能影響酸乳產(chǎn)品的穩(wěn)定性。E企業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)中，溫度與壓力均適中，用脂肪球粒徑為0.4μm判斷均質(zhì)效果，可保障產(chǎn)品在貯藏中的脂肪球穩(wěn)定性。F企業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)中，溫度和壓力與其他企業(yè)相比偏低，判定均質(zhì)效果的脂肪球粒徑也較大，容易在貯藏過程中發(fā)生脂肪上浮，影響產(chǎn)品品質(zhì)。C企業(yè)均質(zhì)時溫度未知，壓力正常偏小，均質(zhì)效果未測定，從原料乳的乳脂率推斷，其均質(zhì)效果與F相類似。

2.3 殺菌

表3 殺菌工藝參數(shù)調(diào)研數(shù)據(jù)

牛奶的巴氏殺菌方式主要分為兩種。一種是將牛奶加熱到62～65℃，保持30min。采用這一方法，可殺死牛奶中各種生長型致病菌，滅菌效率可達(dá)97.3%～99.9%，經(jīng)消毒后殘留部分嗜熱菌及耐熱性菌以及芽孢等。第二種方法將牛奶加熱到75～90℃，保持15～16s，時間更短，工作效率更高，但可造成營養(yǎng)損失。

酸乳的殺菌方式主要采用高溫短時殺菌（一般采用95℃、300s）的殺菌工藝，變性淀粉在此階段充分膨脹并糊化，提升黏度。

巴氏殺菌乳產(chǎn)品中，A、B、C和D企業(yè)均采用的是巴氏殺菌法。溫度范圍為72～87℃，時間為15～30s。從表3可以看出，C的殺菌溫度和殺菌時間均高于其他企業(yè)，原因可能是將酸乳與巴氏殺菌乳應(yīng)用一套系統(tǒng)處理，基于兩者平衡，故適當(dāng)提高了溫度和時長，以提高生產(chǎn)效率。其次，糠氨酸（ε- N- 2- 呋喃甲基-L- 賴氨酸）是牛奶在加熱過程中美拉德反應(yīng)的重要產(chǎn)物, 美拉德反應(yīng)的程度關(guān)系到生奶在加工過程中熱處理的類型和強(qiáng)度，即成品液態(tài)奶品質(zhì)的優(yōu)劣。研究結(jié)果顯示[8]，生乳中糠氨酸含量為2～8mg/100g，不含復(fù)原乳的巴氏殺菌乳中糠氨酸含量應(yīng)小于12mg/100g[9]?？梢钥闯?，A、B和D企業(yè)的低溫乳產(chǎn)品糠氨酸含量均小于12mg/100g，符合標(biāo)準(zhǔn)；其他企業(yè)未對這一指標(biāo)進(jìn)行測定。

酸乳產(chǎn)品中，E、F和B企業(yè)均采用高溫短時殺菌的方式進(jìn)行殺菌。能夠殺滅原料乳中的雜菌，確保乳酸菌的正常生長和繁殖，鈍化原料乳中對發(fā)酵菌有抑制作用的天然抑制物；使牛乳中的乳清蛋白變性，以達(dá)到改善組織狀態(tài)，提高黏稠度和防止成品乳清析出的目的，可以保證殺菌后牛奶理化指標(biāo)符合成品要求。

值得注意的是，所有調(diào)研企業(yè)均采用熱殺菌方式進(jìn)行滅菌處理。熱殺菌工藝相對簡單，殺菌效果較理想，但是其缺點(diǎn)也是不容小覷的。原料乳中的活性營養(yǎng)成分，例如免疫球蛋白、乳鐵蛋白、維生素等會在熱殺菌過程中受到一定程度的損傷，同時加熱會使一些揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)流失導(dǎo)致風(fēng)味變化，還會產(chǎn)生非酶褐變影響感官。近年來，非熱滅菌新技術(shù)的興起有效地解決了由加熱導(dǎo)致乳品品質(zhì)下降的問題。以下列舉幾種近年來國內(nèi)外正在研究或已經(jīng)工業(yè)化使用的幾種非熱殺菌技術(shù)：

（1）超高壓滅菌技術(shù)（HPP）：基于帕斯卡原理，通過超高壓處理可以破壞細(xì)胞膜，從而殺死原料乳中的細(xì)菌、霉菌、酵母菌。研究表明，在25℃、400MPa處理15min，或者600MPa、20℃處理3min的牛乳可以在10℃下保藏10d[10]。這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展時間較長，工藝簡單方便，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

（2）脈沖強(qiáng)光殺菌（PL）：是一種安全（無汞）、強(qiáng)效、節(jié)能的新型冷殺菌技術(shù)。脈沖強(qiáng)光殺菌是利用脈沖的強(qiáng)烈白光閃照而使惰性氣體燈發(fā)出與太陽光譜相近，但強(qiáng)度更強(qiáng)的紫外線至紅外線區(qū)域光來抑制食品和包裝材料表面、固體表面、氣體和透明飲料中的微生物的生長繁殖[11]。Kasahara 等[12]研究PL對山羊乳中大腸桿菌（E. coli）的殺菌效果及感官屬性的影響，發(fā)現(xiàn)在PL強(qiáng)度為10J/cm2時，大腸桿菌減少6lgCFU/mL，芳香物質(zhì)有所改變，而物理性質(zhì)和組成成分無顯著性變化。

（3）高壓二氧化碳?xì)⒕褐冈诘蜏叵吕酶哂?.1MPa、通常高于7MPa以上的CO2進(jìn)行殺菌的技術(shù)，當(dāng)殺菌溫度和殺菌壓力達(dá)到臨界點(diǎn)(31.1℃、7.38Mpa)以上時又叫超臨界CO2殺菌(SC-CO2)。

（4）低溫陶瓷膜過濾技術(shù)：是在低溫狀態(tài)下，讓天然的鮮乳通過微米孔徑的陶瓷膜過濾，在保證安全的同時，避免了蛋白質(zhì)的熱變性，全面保留了鮮奶中99%的活性免疫球蛋白、95%的乳鐵蛋白和多種天然維生素、乳鈣、礦物質(zhì)和微量元素等營養(yǎng)成分；貨架期也有所延長[13]。

2.4 發(fā)酵

酸乳發(fā)酵過程中，保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的添加是最基本的，也是最必不可少的。兩者混合培養(yǎng)會產(chǎn)生“1+1＞2”的效果，所以兩者添加量的比例也是至關(guān)重要的。在發(fā)酵過程中，嗜熱鏈球菌在代謝過程中有風(fēng)味物質(zhì)雙乙酰產(chǎn)生，保加利亞乳桿菌在代謝過程中可產(chǎn)生香味物質(zhì)乙醛，同時產(chǎn)酸、產(chǎn)黏。除了添加這兩種菌之外，一些企業(yè)還會加入益生菌。目前我國可用于保健食品的益生菌菌種共9種，包括兩歧雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、長雙歧桿菌、短雙歧桿菌、青春雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌干酪亞種、嗜熱鏈球菌。

表4 發(fā)酵參數(shù)及菌種

從表4可以看出，A企業(yè)使用的是最基本的菌種進(jìn)行發(fā)酵。F企業(yè)在這個基礎(chǔ)上添加了植物乳桿菌，其具有一定的保健作用。E企業(yè)在添加植物乳桿菌的基礎(chǔ)上又在酸乳中加入了乳雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌，這兩種菌都會對胃、腸微生態(tài)起一定調(diào)節(jié)作用。攝入含有這兩種活菌的乳食品對消化器官有好處，特別是對胃腸功能失調(diào)的嬰幼兒和一些長期口服抗生素而引起胃腸功能失調(diào)的病人，食用含有這兩種活菌的發(fā)酵乳后，可以迅速使腸道內(nèi)的菌群恢復(fù)正常平衡，抑制腐敗菌的增殖，所以具有很好的營養(yǎng)保健作用。B企業(yè)除了加入上述菌種之外，還加入了鼠李糖乳桿菌、副干酪乳桿菌、德氏乳桿菌乳亞種等菌株。鼠李糖乳桿菌能夠耐受動物消化道環(huán)境，在人和動物腸道內(nèi)定植，起到調(diào)節(jié)腸道菌群、預(yù)防和治療腹瀉、排除毒素及提高機(jī)體免疫力等功效。副干酪乳桿菌可增強(qiáng)宿主對微生物病原體的非特異性抵抗力，加快腸道內(nèi)病原體的清除；能夠治療腸道菌群紊亂和使腸道通透性增強(qiáng)，從而防止食物過敏和急性腹瀉[14]。

2.5 灌裝運(yùn)輸保存

在整個乳品生產(chǎn)過程中，35%的二次污染由管道、罐、閥門和輸送泵導(dǎo)致，65%的二次污染是在殺菌后再包裝過程中產(chǎn)生。為防止低溫乳制品在灌裝過程中受到二次污染，應(yīng)嚴(yán)格控制灌裝時的外源污染，同時通過低溫抑制細(xì)菌生長繁殖[15]。灌裝溫度因低溫乳制品產(chǎn)品而異，巴氏殺菌乳較酸乳相比擁有更適合細(xì)菌生長繁殖或變質(zhì)的基質(zhì)條件，例如pH、水分活度等。因此巴氏殺菌乳的灌裝溫度應(yīng)低于10℃，而酸乳的罐裝溫度低于20℃即可。

表5 灌裝運(yùn)輸保存參數(shù)與方法

運(yùn)輸過程、儲存過程、流通和銷售中，應(yīng)全程保證低溫乳制品的冷鏈溫度符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB/T 22918-2008易腐食品控溫運(yùn)輸技術(shù)要求[16]，巴氏殺菌乳在運(yùn)輸過程中應(yīng)保持2～6℃。從表5可以看出，六家企業(yè)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)輸時間因地理差異而不同，但原則上越小越好。

貨架期的長短與低溫乳制品類型、包裝形式、季度有關(guān)。玻璃瓶對光線、空氣、水分等的阻隔能力相對較差，所以玻璃瓶裝巴氏殺菌乳貨架期較袋裝巴氏殺菌乳更短。

3 低溫乳制品標(biāo)準(zhǔn)化工藝制定建議

3.1 設(shè)定均質(zhì)終點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)

均質(zhì)的目的是使較大的脂肪球粒徑減小，分布均勻，從而減少脂肪上浮的情況，進(jìn)而提高低溫乳品的穩(wěn)定性。均質(zhì)完成的判斷標(biāo)準(zhǔn)僅僅以肉眼觀察是不夠的，不能保證低溫乳品在長時間內(nèi)的穩(wěn)定性，可能會影響乳品質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味。通常測定的脂肪球粒徑小于0.8μm，其上浮的速率可以得到有效控制[17]。所以建議完善均質(zhì)完成的判斷標(biāo)準(zhǔn)，要以脂肪球粒徑來衡量均質(zhì)的效果，這樣可以保障低溫乳品的品質(zhì)。

3.2 制定發(fā)酵終點(diǎn)的評價指標(biāo)

發(fā)酵終點(diǎn)的判斷對提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，如果不及時結(jié)束發(fā)酵，會延長生產(chǎn)周期，降低設(shè)備的利用率，還會使菌體合成產(chǎn)物的能力下降，甚至改變發(fā)酵液的性質(zhì)，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。酸乳的發(fā)酵時間受原料乳品質(zhì)、發(fā)酵菌種、發(fā)酵溫度的影響，不能僅僅依靠時間來判斷終點(diǎn)。發(fā)酵終點(diǎn)的判斷需根據(jù)產(chǎn)品類型設(shè)置其評價指標(biāo)，如酸度、溫度、質(zhì)構(gòu)特性或風(fēng)味物質(zhì)組成等。

3.3 殺菌工藝的改進(jìn)

傳統(tǒng)的熱殺菌工藝雖然能夠很好地完成殺菌任務(wù)，但是其對乳品本身的感官特性、營養(yǎng)物質(zhì)都有一定程度的損害。而非熱殺菌可以很好地完成殺菌并且保留乳品中大多數(shù)活性成分。所以，使用非熱殺菌技術(shù)是未來低溫乳制品生產(chǎn)工藝改革的大方向。