趙越，夏亞男，劉康玲，雙全，張鳳梅

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，呼和浩特010018)

0引言

駱駝乳被認(rèn)為是人類各類營養(yǎng)元素攝入的最佳來源之一，如蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、脂肪酸、乳糖、礦物質(zhì)、維生素等[1]，并且其獨(dú)特的營養(yǎng)構(gòu)成賦予駱駝乳十分廣泛的生物活性。諸多國家和地區(qū)已經(jīng)將駱駝乳當(dāng)作具有醫(yī)療保健作用的健康食品，其也常被用來對肝炎[2]，過敏反應(yīng)[3]，糖尿病[4]等疾病進(jìn)行輔助治療及預(yù)防，且效果較為良好。近些年來，駝乳及乳制品的開發(fā)利用得到了快速發(fā)展，但其研究與開發(fā)仍明顯落后于牛乳和羊乳，并且存在產(chǎn)品加工技術(shù)落后、產(chǎn)品組成單一和附加值低等問題。

超高壓技術(shù)（Ultra-high Pressure，UHP）或高靜壓技術(shù)（High Hydrostatic Pressure，HHP），是指利用100 MPa以上的壓力，使被處理食品中的酶類、蛋白質(zhì)以及淀粉等大分子物質(zhì)在常溫或較低溫度下發(fā)生失活、變性或糊化，同時對細(xì)菌等微生物產(chǎn)生致死效應(yīng)的一種非熱食品處理方法[5]。熱處理在殺菌滅酶的同時會給食品造成不好的影響，而超高壓處理對食品對共價鍵的影響不明顯，所以對決定食品風(fēng)味、營養(yǎng)、質(zhì)地以及色澤的物質(zhì)破壞力較小，可以保留食品獨(dú)特的自然風(fēng)味和營養(yǎng)物質(zhì)[6]。

為了滿足消費(fèi)者對鮮駝乳天然、營養(yǎng)、安全的要求，本研究采用超高壓技術(shù)對鮮駝乳進(jìn)行不同條件（處理壓力、保壓時間、樣品溫度）的超高壓處理，探索超高壓殺菌處理對鮮駝乳微生物、理化指標(biāo)及感官特性等品質(zhì)的影響，以提高加工乳的安全性和營養(yǎng)性，優(yōu)化超高壓駝乳的最佳殺菌工藝參數(shù)，為鮮駝乳的開發(fā)、利用以及超高壓技術(shù)在乳品生產(chǎn)中的工業(yè)化應(yīng)用奠定一定的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以此來促進(jìn)超高壓處理技術(shù)在食品加工方面的發(fā)展及應(yīng)用。

1材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1材料與試劑

材料：鮮駝乳，內(nèi)蒙古阿拉善盟阿拉善左旗金戈壁駝奶農(nóng)牧業(yè)專業(yè)合作社。

試劑：平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基(PCA)，環(huán)凱公司；結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；乙醇、酒石酸、氯化鉀、鹽酸、氫氧化鉀，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2主要儀器設(shè)備

超高壓設(shè)備HPP 600MPa/30L，包頭市科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司；雙人單面垂直凈化工作臺SW-CJ-2D，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；生化培養(yǎng)箱SPX-150B-Z，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備；旋轉(zhuǎn)流變儀Haake RS6000，Thermo Fisher公司；高壓蒸汽滅菌鍋KG-SX-500，日本Insent公司；電子舌SA 402B，日本Insent公司。

1.2方法

1.2.1樣品的制備

取120 mL鮮駝乳（5℃）灌裝于聚乙烯塑料瓶內(nèi)，密封后在室溫下進(jìn)行超高壓處理，處理介質(zhì)為蒸餾水，每個處理?xiàng)l件設(shè)三個平行。空白對照為室溫下未處理的鮮駝乳。

1.2.2單因素試驗(yàn)設(shè)計

（1）壓力條件試驗(yàn)：處理壓力選擇300、400、500、600 MPa四個水平，處理時間為10 min。

（2）時間條件試驗(yàn)：壓力為400 MPa，處理時間選擇5、10、15、20、25 min五個水平。10 m

（in3），使溫用度水條浴件鍋試驗(yàn)分：別壓將力鮮為駝4乳00加 M熱Pa到，處2理0、時40間、6為0、75℃。

1.2.3正交試驗(yàn)設(shè)計

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上優(yōu)選出超高壓處理鮮駝乳的最優(yōu)壓力、時間和樣品溫度，進(jìn)行正交試驗(yàn)，以菌落總數(shù)為評價指標(biāo)，確定超高壓處理鮮駝乳的最佳工藝參數(shù)。

對經(jīng)不同條件處理后鮮駝乳樣品進(jìn)行編號，樣品編號及處理?xiàng)l件見表1。

1.2.4微生物總數(shù)的測定

菌落總數(shù)采用平板計數(shù)法進(jìn)行測定，具體方法參照國標(biāo)GB 4789.2-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)的測定［7］。

大腸菌群采用平板計數(shù)法進(jìn)行測定，具體方法參照國標(biāo)GB 4789.3-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)大腸菌群計數(shù)［8］。

表1不同超高壓處理后鮮駝乳樣品的編號

1.2.5表觀黏度

用移液槍移取5 mL混勻的鮮駝乳樣品，利用Haake RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀，在恒溫20℃、恒速30 r/min、時間間隔為6 s的條件下，連續(xù)測量20個數(shù)據(jù)點(diǎn)，采用王松松［9］的方法進(jìn)行測定研究，檢測超高壓處理前后鮮駝乳樣品的表觀黏度隨剪切時間的變化情況，測定時長為2 min。

1.2.6感官特性測定

（1）色澤

使用色差計對樣品的色度進(jìn)行測定，測試模式設(shè)定為反射，樣品的色度由L*、a*、b*三個參數(shù)表示：L*值代表亮度（暗→亮：0→100），a*值代表色澤的紅/綠度（綠→紅+），b*值代表色澤的黃/藍(lán)度（藍(lán)→黃+），總體色澤變化由△E表示，△E越大說明樣品的色澤變化程度越大。色差計算公式按照公式（1）：

（2）滋味的測定

使用SA 402B電子舌進(jìn)行檢測。

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗(yàn)

2.1.1超高壓殺菌處理對鮮駝乳菌落總數(shù)的影響

未處理的鮮駝乳菌落總數(shù)為3.9×104 CFU/mL，符合國標(biāo)GB 19301-2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)中對生乳微生物限量的要求[10]。當(dāng)處理壓力為300 MPa時，鮮駝乳的菌落總數(shù)降低了一個數(shù)量級；壓力≥400 MPa時，超高壓處理對鮮駝乳菌落總數(shù)的致死率可以達(dá)到97%以上；壓力為600 MPa時，殺菌效果最好，菌落總數(shù)＜10 CFU/mL。這與雷亞軍[11]的研究結(jié)果一樣，超高壓處理?xiàng)l斑紫菜，對微生物殺滅效果最好的處理壓力為600 MPa。大腸菌群對壓力更為敏感，400 MPa及以上的壓力處理，對鮮駝乳大腸菌群數(shù)的致死率可以達(dá)到99%以上。這可能是因?yàn)椴煌奈⑸锞哂胁煌膲毫﹂撝?，?dāng)微生物達(dá)到致死壓力時，才會有滅菌效果[12]。

當(dāng)處理壓力為400 MPa時，5 min的超高壓處理就可以使菌落總數(shù)降低一個數(shù)量級，并且致死率達(dá)到96.41%；在保壓時達(dá)到20 min時，致死率達(dá)到最大值為99.91%；當(dāng)保壓時間延長至25 min時，菌落總數(shù)的致死率不再上升，而是達(dá)到一個穩(wěn)定值。這與張勇[13]的研究結(jié)果一致，超高壓處理牛乳，隨著保壓時間延長，殺菌效果明顯提升，在保壓時間25 min，殺菌效果趨于緩慢。超高壓處理對大腸桿菌的致死效果更加明顯，當(dāng)保壓時間為5 min時，大腸桿菌的致死率就可以達(dá)到99.41%；隨著保壓時間的延長，致死率有所增加，但上升的幅度并不明顯，當(dāng)時間為20 min時，鮮駝乳樣品中未檢測到大腸桿菌。這與喬長晟[14]的研究結(jié)果一致，超高壓處理生鮮牛乳對大腸桿菌的殺滅作用明顯。

當(dāng)處理壓力為400 MPa，處理時間為10 min時，樣品溫度對鮮駝乳中菌落總數(shù)的致死作用并沒有呈現(xiàn)出很好的線性相關(guān)關(guān)系，而是出現(xiàn)了波動。其中，當(dāng)溫度為40℃時致死率最低，僅為97.18%，可能是由于40℃時是蛋白質(zhì)和酶的適宜溫度。當(dāng)溫度為5℃時，大腸菌群數(shù)的致死率就達(dá)到了99.75%；溫度為20℃時，腸菌群數(shù)已經(jīng)＜10 CFU/mL。隨著樣品溫度的增加，壓力對鮮駝乳中大腸菌群的殺菌效果顯著。研究表明，革蘭氏陽性菌殺死需要600 MPa，而孢子類細(xì)菌需要高壓力，較長的保壓時間及加熱[15]。結(jié)果如表2所示。

2.1.2超高壓殺菌處理對鮮駝乳色澤的影響

新鮮正常的乳呈不透明的白色或稍呈淡黃色，這是乳的基本色調(diào)，乳的色澤是乳中酪蛋白膠粒及脂肪粒對光的不規(guī)則反射的結(jié)果。在不同的壓力、時間及溫度的條件下，超高壓處理與未處理的鮮駝乳相比L*值和b*值顯著降低（P＜0.05），a*值顯著增加（P＜0.05），可能是因?yàn)槌邏禾幚硎估业鞍啄z束分散，駝乳的透光度增加，從而導(dǎo)致L*值降低。這與姜雪[16]的研究結(jié)果相似，經(jīng)超高壓處理后的牛乳，L*值降低。但隨著保壓時間的延長，壓力處理對L*值的影響不明顯，說明處理時間對酪蛋白的裂解程度影響不大。這與雷亞軍[11]的研究相似，處理時間對L*影響不顯著。研究發(fā)現(xiàn)，△E是研究色澤變化程度的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)△E≥2時，通過肉眼可觀察到差異[17]。隨著壓力及保壓時間的增加，駝乳總色差△E≤2，說明不同的壓力及時間對駝乳整體色澤影響較小，肉眼觀察無明顯變化。不同溫度處理駝乳，除了樣品溫度為5℃和60℃的超高壓處理外，其余各處理的總色差△E均＞2，這說明對鮮駝乳進(jìn)行加熱處理后再進(jìn)行超高壓處理，對樣品的色澤影響較大。結(jié)果如表3所示。

2.1.3超高壓殺菌處理對鮮駝乳黏度的影響

黏度在乳品加工上有著重要的意義，可以用來對材料流動性做出相對的比較及評價。在相同的條件下通過對樣品的表觀黏度進(jìn)行測定，可以從一定程度上反映出樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性和變化。未經(jīng)超高壓處理的鮮駝乳的表觀黏度隨著剪切時間的延長基本保持不變，而超高壓處理后呈現(xiàn)下降的趨勢且最終保持穩(wěn)定。300 MPa和500 MPa處理的鮮駝乳的表觀黏度變化量較小，說明這兩個壓力處理的鮮駝乳穩(wěn)定性較好。600 MPa高壓處理的鮮駝乳初始表觀黏度最大，抗剪切的能力最強(qiáng)，且對剪切最敏感。這可能是由于超高壓處理使鮮駝乳蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的同時，使氨基酸的親水基團(tuán)增多，導(dǎo)致水分子的水化作用增強(qiáng)，水化層加厚，從而使駝乳的黏度增大[18]。這與的JPereda[19]研究結(jié)果相似，300 MPa處理牛乳形成脂肪聚集體，而200 MPa條件下沒有觀察到，說明隨著壓力增加表觀黏度隨之增加。這可能是受酪蛋白膠束聚集體和熱變性乳清蛋白的影響。

超高壓處理后鮮駝乳樣品的表觀黏度明顯高于未處理的鮮駝乳，這說明超高壓處理可以改變駝乳的結(jié)構(gòu)和質(zhì)地，使得鮮駝乳的表觀黏度增加。20 min的超高壓處理?xiàng)l件下，鮮駝乳的初始表觀黏度達(dá)到最大值，為13.80×10-2 Pa·s。其中5、10和15 min超高壓處理?xiàng)l件對鮮駝乳表觀黏度的影響效果基本一致。

超高壓處理可以顯著增加鮮駝乳的表觀黏度（P＜0.05），但是樣品溫度和表觀黏度之間并沒有良好的線性關(guān)系，說明超高壓處理使得駝乳中的蛋白質(zhì)發(fā)生變性和凝固，導(dǎo)致樣品流動性變差，黏度增大，但樣品溫度和壓力同時作用下的黏度變化規(guī)律還需進(jìn)一步確定。當(dāng)樣品溫度為40℃時，鮮駝乳的初始表觀黏度最大，為37.800×10-2 Pa·s；當(dāng)剪切速率為30 r/min時，除了未處理的鮮駝乳外，其他各處理的表觀黏度均隨著剪切時間的增加而降低，其中40℃處理的鮮駝乳下降幅度最大。結(jié)果如圖1所示。

表2不同超高壓處理對鮮駝乳菌落總數(shù)的影響

表3不同超高壓處理對鮮駝乳色澤的影響

圖1不同超高壓處理對鮮駝乳黏度的影響

2.1.4超高壓殺菌處理對鮮駝乳滋味的影響

滋味是影響食品感官特性的重要指標(biāo)，通過感官鑒評方法對食品的滋味進(jìn)行評價。鮮駝乳的滋味主要以咸味和鮮味為主，酸味值最低。超高壓處理后駝乳樣品與未經(jīng)超高壓處理的鮮駝乳相比的酸味、苦味和澀味顯著降低(P＜0.05)，咸味和鮮味顯著上升(P＜0.05)。有研究表明，滋味的改變可能是由于乳中呈味氨基酸含量增加所引起的[17]。經(jīng)超高壓處理后，駝乳的蛋白質(zhì)被水解，游離氨基酸含量增加。

當(dāng)處理壓力為400 MPa時，延長保壓時間對鮮駝乳的苦味、澀味、咸味、苦回味和豐度影響不顯著（P＞0.05），而對酸味、澀回味、鮮味和甜味有顯著影響（P＜0.05）。不同保壓時間的超高壓處理后鮮駝乳的酸味均下降，澀回味和鮮味則全部增加，除了5 min處理甜味顯著增大（P＜0.05），其余各處理均甜味均降低。這說明超高壓處理對鮮駝乳的滋味有一定的改善作用，但隨著保壓時間的延長，壓力處理對滋味的影響不明顯。不同樣品溫度對鮮駝乳的各滋味的影響無明顯規(guī)律性。當(dāng)樣品溫度在40～60℃時，壓力處理顯著增加了駝乳的酸味（P＜0.05），而其他溫度處理則顯著降低（P＜0.05）；經(jīng)高壓處理后，駝乳鮮味值顯著增大（P＜0.05），其中高溫和低溫處理效果明顯。張勇等[20]采用超高壓儀器以不同壓力、時間及溫度處理牛乳，通過測定發(fā)現(xiàn)超高壓處理后的牛乳中蛋白質(zhì)發(fā)生變性，共價鍵遭到破壞，使氨基酸含量上升。結(jié)果如圖2所示。

2.2正交試驗(yàn)

綜合處理壓力、保壓時間及樣品溫度的單因素試驗(yàn)，根據(jù)殺菌效果確定最佳的正交水平，選用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計，以未處理的鮮駝乳作為對照，處理后立即測定樣品的菌落總數(shù)。因素水平設(shè)置如表4所示，試驗(yàn)結(jié)果及方差分析見表5。

圖2不同超高壓處理對鮮駝乳滋味的影響

表4超高壓處理鮮駝乳正交試驗(yàn)表

表5超高壓處理鮮駝乳對菌落總數(shù)致死條件的優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)菌落總數(shù)的致死率優(yōu)選超高壓處理鮮駝乳的最優(yōu)條件。由表5中的k值可知，超過壓處理的最優(yōu)組合為A 3B3C 3，即處理壓力600 MPa、保壓時間20 min、樣品溫度55℃；分析極差結(jié)果可知：R A＞R C＞R B，所以以上三個影響因素對菌落總數(shù)滅菌效果的作用大小順序?yàn)椋禾幚韷毫Γ緲悠窚囟龋颈簳r間。但在本次試驗(yàn)中，其他菌落總數(shù)致死率達(dá)到100%的條件也是優(yōu) 化 條 件：A 1B3C 3、A 2B1C 2、A 2B2C 3、A 3B1C 3、A 3B2C 1、A3B3C 2，即：400 MPa、20 min、55℃，500 MPa、10 min、50℃，500 MPa、15 min、55℃，600 MPa、10 min、55℃，600 MPa、15 min、45℃和600 MPa、20 min、50℃。最終由驗(yàn)證試驗(yàn)可得，超過壓殺菌處理的最優(yōu)組合為600 MPa、20 min、55℃，此時菌落總數(shù)的致死率為100%。

3結(jié)論

超高壓處理對鮮駝乳有著顯著的殺菌作用，且隨著處理壓力及時間的增加殺菌效果越好，其中600 MPa，20 min處理對鮮駝乳微生物的致死率最大，但當(dāng)時間超過20 min后，微生物的致死率無明顯變化。隨著壓力及時間增加，鮮駝乳的L*值和酸味降低，鮮味增加，對咸味無明顯影響，這說明超高壓處理駝乳之后滋味得到改善。高壓處理后的駝乳，表觀黏度增加，壓力及時間的增大會有些許結(jié)塊現(xiàn)象，需要后續(xù)試驗(yàn)驗(yàn)證。不同樣品溫度與微生物致死率并沒有呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，當(dāng)樣品溫度為40℃時致死率最低，超高壓殺菌處理的結(jié)果最差，這有待繼續(xù)研究。根據(jù)處理?xiàng)l件對鮮駝乳微生物致死率的影響，由正交試驗(yàn)優(yōu)選出超高壓處理鮮駝乳的最優(yōu)條件為處理壓力600 MPa、保壓時間20 min、樣品溫度55℃，且處理因素對菌落總數(shù)滅菌效果的作用順序?yàn)椋禾幚韷毫Γ緲悠窚囟龋颈簳r間。綜上可以得出，超高壓處理對鮮駝乳具有良好的殺菌作用，同時提升了滋味，因此，在今后的的生產(chǎn)加工中超高壓殺菌具有很大的應(yīng)用前景。