任 榮，張安琪，張富新，劉玉芳，王維哲，賀 超，劉瑩瑩，王畢妮

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安 710119）

乳中富含碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，在人類膳食中，乳是所含營養(yǎng)成分最全、最適宜人消化吸收的全價(jià)營養(yǎng)食品，因此，人們還將乳汁稱為“完全食物”[1?3]。羊乳營養(yǎng)豐富，具有風(fēng)味獨(dú)特、功能突出、易消化吸收等特點(diǎn)，被譽(yù)為“乳中之王”，在全球范圍內(nèi)都具有一定的市場規(guī)模[4?5]。然而，新鮮羊乳生產(chǎn)加工過程中，由于擠奶方式、冷藏不及時(shí)、器具清洗殺菌不徹底等因素不可避免地引起微生物污染，其中包括大量致病菌[6]，如大腸桿菌O157:H7（Escherichia coliO157:H7）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、無乳鏈球菌（Streptococcus agalactiae）、停乳鏈球菌（Streptococcus dysgalactiae）和乳房鏈球菌（Streptococcus uberis）等，這些均嚴(yán)重影響羊乳的品質(zhì)，并對(duì)消費(fèi)者的健康造成一定威脅。因此為保證羊乳及其制品的安全性及貨架期的穩(wěn)定性，促進(jìn)羊乳產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展，羊乳中致病菌的殺滅至關(guān)重要[7?8]。

羊乳的傳統(tǒng)殺菌方式主要以熱處理為主，雖然殺菌效果明顯，但會(huì)破壞羊乳的營養(yǎng)品質(zhì)，風(fēng)味損失嚴(yán)重，降低其穩(wěn)定性[9?10]。超聲殺菌技術(shù)是利用超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)等，能夠使微生物減少或滅活，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)無負(fù)面影響，被認(rèn)為是一種很有前景的傳統(tǒng)熱殺菌替代技術(shù)[11]。因此，采用超聲處理羊乳，有利于保證羊乳產(chǎn)品微生物安全、提高羊乳品質(zhì)，對(duì)于研究開發(fā)高品質(zhì)長貨架期的非熱殺菌羊乳具有重要意義。超聲處理已用于果蔬汁[12]、奶酪[13]、牛奶[14]、酸奶[15]等的生產(chǎn)，然而有關(guān)超聲處理對(duì)新鮮羊乳中的兩種常見條件致病菌大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌效果方面的研究鮮有報(bào)道。本研究采用超聲殺菌技術(shù)對(duì)新鮮羊乳進(jìn)行殺菌處理，以期獲得超聲處理的最佳工藝條件，可以在保證殺菌效果的同時(shí)最大限度地保留羊乳原有的品質(zhì)，為超聲殺菌技術(shù)在羊乳生產(chǎn)加工的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羊乳 西安市長安區(qū)周邊牧場；金黃色葡萄球菌CMCC（B）26003、大腸埃希氏菌BNCC133264購于西安晶博生物科技有限公司；戊二醛、磷酸鹽緩沖液（PBS）、營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基、平板計(jì)數(shù)培養(yǎng)基、結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂（VRBA）、煌綠乳糖膽鹽肉湯（BGLB）、Baird-Parker瓊脂平板、腦心浸出液肉湯、兔血漿、營養(yǎng)瓊脂小斜面、亞碲酸鉀卵黃增菌液 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

SCIENTZ-950E超聲波細(xì)胞粉碎機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；CU600A恒溫水槽

上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；GHP-9270隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-2FD潔凈工作臺(tái) 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；S-3400N掃描電子顯微鏡 日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 菌懸液及污染羊乳的制備 根據(jù)金黃色葡萄球菌CMCC（B）26003與大腸埃希氏菌BNCC133264菌種附帶的指導(dǎo)書分別將兩種菌進(jìn)行活化復(fù)壯，吸取200 μL上述菌液加入100 mL營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，37 ℃培養(yǎng)24 h，再經(jīng)過4500 r/min離心15 min，棄去上清液，菌體沉淀用PBS清洗兩次后，采用比濁法[16]將金黃色葡萄球菌與大腸埃希氏菌混合菌液濃度調(diào)整為108CFU/mL，再按照1%（V/V）比例接種至原乳中，制成待測污染羊乳。

1.2.2 巴氏殺菌處理 取100 mL待測污染羊乳置于250 mL錐形瓶中，封口膜封住瓶口，巴氏殺菌條件為65 ℃水浴處理30 min，處理后迅速冷卻至3~5 ℃，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 超聲殺菌處理 將與恒溫水槽連接的夾套燒杯用75%酒精浸泡30 min，然后用無菌去離子水沖洗3遍，再用羊乳潤洗1次，取100 mL污染羊乳加至夾套燒杯，開啟水浴循環(huán)使羊乳預(yù)熱到設(shè)定溫度，啟動(dòng)超聲（超聲頻率為20~25 kHz），在不同功率、溫度、時(shí)間下進(jìn)行超聲處理。超聲過程中全程開啟水浴循環(huán)，以保持恒定溫度，超聲停止后立即取樣，立即測定大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的菌落總數(shù)，大腸桿菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)方法參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.3-2016中的第二法，金黃色葡萄球菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)方法參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.10-2016中的第二法[17?18]，以僅預(yù)熱未超聲處理的污染羊乳作為對(duì)照，計(jì)算滅菌對(duì)數(shù)值Nk，每份樣品重復(fù)測定3次。

式中：Nk，滅菌對(duì)數(shù)值；N，經(jīng)滅菌處理后的條件致病菌菌落總數(shù)，CFU/mL；N0，對(duì)照組中的條件致病菌菌落總數(shù)，CFU/mL。

1.2.4 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 以滅菌對(duì)數(shù)值（Nk）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究超聲功率、超聲溫度以及超聲時(shí)間對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的滅菌效果，條件設(shè)置如下：恒定超聲溫度為50 ℃，超聲時(shí)間為15 min，改變超聲功率（0、100、200、300、400、500、600 W）；恒定超聲功率為400 W，時(shí)間為15 min，設(shè)定不同的超聲溫度（20、30、40、45、50、60 ℃）；恒定超聲功率為400 W，溫度為50 ℃，設(shè)定不同的超聲時(shí)間（0、10、15、20、25、30 min）。

1.2.5 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用Box-Behnken模型，以超聲功率（A）、超聲溫度（B）和超聲時(shí)間（C）為自變量，以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的滅菌對(duì)數(shù)值（Nk）為響應(yīng)值，進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1。

表 1 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)因子與水平Table 1 Variables and levels in response surface design

1.2.6 菌落形態(tài)掃描電鏡（SEM）觀察 參考胡春輝等[19]的方法制備對(duì)照組、巴氏殺菌組和超聲處理組的掃描電鏡樣品，采用S-3400N掃描電子顯微鏡對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌細(xì)胞菌體形態(tài)進(jìn)行觀察，其中超聲處理組樣品的制備條件為上述響應(yīng)面分析所得的最佳條件。

1.2.7 不同處理下羊乳貯藏期微生物數(shù)量變化 將對(duì)照組（污染羊乳）、超聲組（超聲殺菌污染羊乳）和巴氏組（巴氏殺菌污染羊乳）分別置于4 ℃下貯存，并在0、1、7、14、17、21 d時(shí)取樣對(duì)其中的菌落總數(shù)，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，菌落總數(shù)計(jì)數(shù)培養(yǎng)方法參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.2-2016[20]，每組處理重復(fù)測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

顯著性分析采用DPS 8.0軟件進(jìn)行one-way ANOVA分析，結(jié)果以三次平行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，置信水平為0.05；采用Origin 2018軟件進(jìn)行相關(guān)圖表的繪制；利用Design Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在超聲溫度為50 ℃，超聲時(shí)間為15 min時(shí)，不同超聲功率對(duì)污染羊乳中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的Nk值的影響如圖1A。超聲功率低于400 W時(shí)，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌之間的殺滅效果無顯著性差異，其中100~200 W內(nèi)，兩種菌株的Nk值持續(xù)增大，200~400 W內(nèi)，Nk值變化相對(duì)緩慢。當(dāng)超聲功率由400 W增加至500 W，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的Nk值分別增加了38.6%、13.1%，當(dāng)超聲功率由500 W增至600 W時(shí)，兩種菌株的Nk值漲幅開始降低，為避免聲強(qiáng)過高產(chǎn)生聲屏障減弱殺菌效果，因此選擇超聲功率500 W為中心試驗(yàn)點(diǎn)。此外，超聲功率超過400 W后，大腸桿菌殺菌效果優(yōu)于金黃色葡萄球菌，說明大腸桿菌對(duì)超聲處理更為敏感。

在超聲功率為400 W，超聲時(shí)間為15 min時(shí)，不同超聲溫度對(duì)污染羊乳中的兩種條件致病菌Nk值的影響如圖1B。超聲溫度在低于40 ℃時(shí)，兩種條件致病菌殺菌效果不明顯，當(dāng)超聲溫度再上升5 ℃時(shí)（45 ℃），兩種條件致病菌的滅菌對(duì)數(shù)值迅速上升，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的Nk值分別增大了約15和40倍。可見超聲溫度對(duì)這兩種致病菌的殺菌效果影響顯著，這與林祎等[21]的研究結(jié)果一致。此外，當(dāng)超聲溫度為50 ℃時(shí)，兩種條件致病菌的滅菌對(duì)數(shù)值持續(xù)增加，而在50~60 ℃時(shí)，滅菌對(duì)數(shù)值增加趨勢(shì)放緩，且溫度持續(xù)升高會(huì)對(duì)羊乳中的風(fēng)味成分、活性分子、營養(yǎng)物質(zhì)造成損失[22?23]。因此在后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，選擇50 ℃為中心試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

圖 1 不同超聲功率、溫度和時(shí)間對(duì)新鮮羊乳中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的滅菌效果影響Fig.1 Effects of different ultrasonic power, temperature, and time on inactivation of E. coli and S. aureus in fresh goat milk

在超聲功率為400 W，超聲溫度為50 ℃時(shí)，不同超聲時(shí)間對(duì)污染羊乳中的兩種條件致病菌Nk值的影響如圖1C所示。隨著超聲時(shí)間延長，Nk值持續(xù)增大，表明超聲處理時(shí)間對(duì)兩種條件致病菌有一定的殺菌效果，而在超聲處理30 min時(shí)Nk值仍然呈上升趨勢(shì)，這可能是由于超聲過程中會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，盡管在試驗(yàn)中已經(jīng)循環(huán)通入冰水控制溫度，但熱效應(yīng)與空化效應(yīng)的協(xié)同作用仍然存在，此外，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)為確保Nk值結(jié)果可計(jì)算，細(xì)菌初始添加量和濃度較高，這也會(huì)一定程度地造成Nk持續(xù)增大。從超聲效率方面考慮，降低超聲時(shí)間過長造成的熱效應(yīng)，最大程度地保留羊乳中營養(yǎng)物質(zhì)，提高生物利用率，因此選擇超聲時(shí)間20 min為中心試驗(yàn)點(diǎn)。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面回歸模型的建立與分析 本實(shí)驗(yàn)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見表2，利用Design Expert8.0.6軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合分析，得出大腸桿菌的滅菌對(duì)數(shù)值（y1）和金黃色葡萄球菌的滅菌對(duì)數(shù)值（y2）的二次回歸模型，分別見公式（2）、（3）。

大腸桿菌和金黃色葡萄球菌兩個(gè)指標(biāo)的ANOVA方差分析如表3所示，兩個(gè)回歸模型均具有高度的顯著性（P<0.0001），失擬項(xiàng)均不顯著（P>0.05），說明兩模型擬合程度良好，所得回歸方程較為可靠，可以用來分析和預(yù)測超聲處理對(duì)羊乳中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的滅活效果。

各因素對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的Nk值影響程度的大小依次是B>C>A，其中超聲溫度B、時(shí)間C及B2對(duì)大腸桿菌Nk值的影響達(dá)到極顯著水平（P<0.0001），A和C2達(dá)到較顯著水平（P<0.01），A2及交互作用項(xiàng)AC、BC的影響顯著（P<0.05）；溫度B、時(shí)間C對(duì)金黃色葡萄球菌Nk值影響極顯著（P<0.0001），B2影響較顯著（P<0.01），A和C2影響顯著（P<0.05）。

2.2.2 兩因子間交互作用分析 圖2為分析各因素間交互作用的響應(yīng)面圖，是由響應(yīng)值與各試驗(yàn)因子構(gòu)成的立體曲面圖，顯示的是當(dāng)超聲功率、溫度和時(shí)間三因素任意一個(gè)取0水平時(shí)，其它兩個(gè)因素對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌響應(yīng)值Nk的影響。等高線的形狀可以反映因素間交互作用的顯著性，等高線形狀為圓形表明因素間交互作用不顯著，為橢圓形則表明因素間交互作用顯著[24]。

表 2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2 Design and results of response surface experiment

表 3 多元方程方差分析表Table 3 ANOVA for the quadratic equation

圖2 所示分別為大腸桿菌和金黃色葡萄球菌各因素間具有顯著交互作用的響應(yīng)面圖，是由響應(yīng)值與各試驗(yàn)因子構(gòu)成的立體曲面圖，顯示的是當(dāng)超聲功率、溫度和時(shí)間三因素兩兩交互作用于響應(yīng)值Nk的影響。超聲時(shí)間對(duì)大腸桿菌的影響較大，且AC、BC的交互作用顯著（P<0.05）。此外，溫度的曲面坡度比功率的曲面坡度更陡峭，與方差分析中超聲處理溫度對(duì)大腸桿菌Nk值的影響大于超聲功率的結(jié)果一致（圖2B、2C）。而金黃色葡萄球菌Nk值的溫度-時(shí)間等高線圖較為密集，BC之間的交互作用顯著（P<0.05），此結(jié)果與方差分析結(jié)果一致。

2.2.3 最佳條件的預(yù)測及驗(yàn)證試驗(yàn) 美國FDA推薦的致病菌滅菌對(duì)數(shù)值為≥ 5[25]，因此，在超聲功率、超聲溫度和超聲時(shí)間盡可能小的情況下，保證大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的Nk值均大于5。通過軟件運(yùn)算所得的最優(yōu)殺菌條件為：超聲功率528.58 W、溫度為59.64 °C、時(shí)間為29.64 min，考慮到實(shí)際操作，將最佳殺菌條件調(diào)整為：530 W、60 °C、30 min，并對(duì)此殺菌條件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，得到該條件下的實(shí)測值為：大腸桿菌Nk值為7.55，金黃色葡萄球菌Nk值為6.53。與預(yù)測值（7.78、6.77）相比，誤差均在5%以下，說明此優(yōu)化條件下模型預(yù)測值與實(shí)際值高度擬合，證實(shí)該模型可以用來預(yù)測與分析超聲處理對(duì)羊乳中大腸菌群和金黃色葡萄球菌的滅菌效果。

2.3 不同殺菌處理對(duì)菌體細(xì)胞表面形態(tài)的影響

未經(jīng)處理的大腸桿菌表觀形態(tài)如圖3A所示，菌體細(xì)胞呈長桿狀，形態(tài)圓潤飽滿。菌懸液經(jīng)巴氏殺菌處理后（見圖3B）表面出現(xiàn)皺縮現(xiàn)象，菌體細(xì)胞不再呈長桿狀，出現(xiàn)嚴(yán)重內(nèi)凹，部分菌體破裂，細(xì)胞內(nèi)容物泄露。菌懸液經(jīng)超聲處理后（見圖3C），出現(xiàn)大量的細(xì)胞碎片，菌體被嚴(yán)重破壞，內(nèi)容物完全外泄，部分保留有完整細(xì)胞膜形狀的菌體也已成為空殼，呈干癟凹陷狀。與巴氏殺菌處理相比，超聲處理對(duì)大腸桿菌細(xì)胞表面形態(tài)影響更大，對(duì)菌體細(xì)胞的破壞性更強(qiáng)。超聲處理時(shí)，由于其局部區(qū)域所受壓力周期性改變可能導(dǎo)致共振，引起其雙層磷脂分子振動(dòng)頻率和振幅加大，細(xì)胞膜穿孔甚至破裂，使胞內(nèi)胞質(zhì)流出，加速菌體死亡[26]。

未經(jīng)處理的金黃色葡萄球菌表觀形態(tài)如圖4A所示，菌體細(xì)胞為圓形，排列呈葡萄球狀，形態(tài)圓潤飽滿。菌懸液經(jīng)巴氏殺菌處理后（圖4B）菌體表面無明顯裂痕，細(xì)胞內(nèi)容物也無明顯泄露，大部分菌體細(xì)胞開始出現(xiàn)還能聚集在一起。菌懸液經(jīng)超聲處理后（圖4C)菌體開始出現(xiàn)部分皺縮，但基本維持原來的形狀，細(xì)菌呈明顯分散狀態(tài)，不再保持葡萄球狀?？?/p>

見超聲處理對(duì)金黃色葡萄球菌的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)影響最大，對(duì)菌體細(xì)胞膜的損傷最為嚴(yán)重，可能與細(xì)胞壁成分和結(jié)構(gòu)的差異有關(guān)：大腸桿菌為革蘭氏陰性桿菌，其細(xì)胞壁外膜和細(xì)胞膜均容易被撕裂而產(chǎn)生孔洞，導(dǎo)致胞內(nèi)胞質(zhì)流出，加速細(xì)胞死亡；而金黃色葡萄球菌為革蘭氏陽性球菌，細(xì)胞壁較厚，為一層鉸鏈立體網(wǎng)狀的肽聚糖層，其剛性較強(qiáng)，且有磷壁酸分子對(duì)肽聚糖層進(jìn)行加固，對(duì)細(xì)胞膜起到保護(hù)作用，因此其結(jié)構(gòu)保持較為完整，死亡率較低。這與文獻(xiàn)[27]報(bào)道的結(jié)果一致。

在4 °C下貯藏的對(duì)照組、超聲組和巴氏組，其微生物指標(biāo)的變化如表4所示。對(duì)照組原乳的初始菌落總數(shù)（TPC）、大腸桿菌菌落數(shù)（TCC）和金黃色葡萄球菌菌落數(shù)（S.aureus）已經(jīng)超出了國家標(biāo)準(zhǔn)，貯藏過程中各菌落數(shù)均不斷增加，第7 d時(shí)菌落總數(shù)、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌菌落數(shù)分別已達(dá)8.64、7.44和6.64 lg CFU/mL，遠(yuǎn)超國家標(biāo)準(zhǔn)，在后續(xù)的貯藏時(shí)間點(diǎn)就未再檢測對(duì)照組的微生物指標(biāo)。

與對(duì)照組原乳相比，巴氏殺菌對(duì)新鮮羊乳中菌落總數(shù)的殺菌率為46.41%，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率達(dá)到100%，各微生物指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。在4 °C貯藏14 d后，羊乳中微生物不斷增殖，菌落總數(shù)增長了46.5%，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌初次被檢出，菌落數(shù)分別達(dá)到2.56和0.67 lg CFU/mL，已超出國家標(biāo)準(zhǔn)，這可能是由于巴氏殺菌處理對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌細(xì)胞影響相對(duì)溫和，雖然菌體細(xì)胞出現(xiàn)皺縮，粘連現(xiàn)象，但能保持基本形態(tài)，在羊乳中未失去增殖活性，在貯藏過程中再次被檢出（圖3B和4B）。巴殺乳貯藏21 d后，各微生物指標(biāo)均明顯增加，菌落總數(shù)、大腸桿菌和金黃色葡萄球菌菌落數(shù)分別達(dá)到5.97、3.47和2.20 lg CFU/mL。

從表4可以看出，超聲處理對(duì)新鮮羊乳中菌落總數(shù)的殺菌率為85.63%，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌率達(dá)到100%，各微生物指標(biāo)均在國家標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。在4 °C貯藏21 d后，超聲乳的菌落總數(shù)為2.7 lg CFU/mL，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在貯藏期內(nèi)均未被檢出，仍符合國家標(biāo)準(zhǔn)。與巴殺乳相比，超聲乳的殺菌效果更好，這可能與兩種處理方式的滅菌機(jī)制不同有關(guān)。

3 討論

目前超聲處理在乳中的研究和應(yīng)用主要是針對(duì)牛乳、奶酪等[28?29]，對(duì)新鮮羊乳的殺菌處理尚未見應(yīng)用，同時(shí)超聲處理對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的菌懸液的殺菌效果已有所研究，但尚未研究超聲處理對(duì)羊乳中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌效果。由于羊乳中所含的脂肪等物質(zhì)可能對(duì)致病菌產(chǎn)生一定的保護(hù)作用[30]，因此研究超聲處理對(duì)新鮮羊乳中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌效果影響是很有必要的。本研究表明，超聲處理對(duì)新鮮羊乳中大腸桿菌的殺菌效果要強(qiáng)于金黃色葡萄球菌，這可能與大腸桿菌是革蘭氏陰性菌，而金黃色葡萄球菌是革蘭氏陽性菌有關(guān)。超聲處理牛奶的參數(shù)為400 W，63 ℃，30 min，可使牛奶在4 ℃下保存16 d以上[31]，聲熱復(fù)合處理液態(tài)奶（復(fù)原乳）的殺菌參數(shù)為400 W，50 ℃，10 min，貨架期為10 d左右，比巴殺乳多3 d左右[32]。本研究確定的超聲處理新鮮羊乳的工藝參數(shù)為：超聲功率530 W，超聲溫度60 ℃，超聲時(shí)間30 min，可延長貨架期至21 d左右，明顯優(yōu)于其他乳及乳產(chǎn)品的處理工藝，可能是由于不同的乳產(chǎn)品具有不同的成分含量和組成，且超聲處理方式和條件均存在一定差異。

表 4 不同殺菌處理對(duì)羊乳貯藏過程中微生物指標(biāo)的影響（lg CFU/mL）Table 4 Effects of different sterilization treatments on the microbial indexes of goat milk during storage (lg CFU/mL)

超聲處理主要是通過產(chǎn)生機(jī)械剪切力以及局部的高溫和壓力，也會(huì)在液體介質(zhì)中產(chǎn)生分子震動(dòng)從而產(chǎn)生破壞性的物理效應(yīng)[11]，在食品加工過程中，超聲處理有著微生物滅活、均質(zhì)、脫氣和重金屬去除等多重作用[33?34]。盡管超聲殺菌處理能夠使羊乳滿足商業(yè)無菌要求，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌效果也較理想，但單純的超聲處理難以達(dá)到滿意的效果，必須要使樣品控制在一定溫度范圍內(nèi)。在預(yù)試驗(yàn)期間，研究發(fā)現(xiàn)熱處理和超聲處理聯(lián)合殺菌，可以有效地縮短超聲殺菌時(shí)間，并提高其殺菌效果。因此，在后續(xù)的研究過程中，可以縮短殺菌時(shí)間為生長點(diǎn)，最大化發(fā)揮超聲本身的空化效應(yīng)和熱效應(yīng)的聯(lián)用效果，研究超聲短時(shí)或瞬時(shí)殺菌的應(yīng)用效果，保留羊乳中的生物活性物質(zhì)，減少營養(yǎng)價(jià)值的損失。

4 結(jié)論

超聲殺菌作為一種新型非熱殺菌方式對(duì)新鮮羊乳具有較好的殺菌效果。本研究通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化分析確定了超聲處理的最佳工藝條件為：超聲功率530 W，超聲溫度60 ℃，超聲時(shí)間30 min，在此條件下處理的羊乳在4 ℃下貯藏21 d后仍保持較低的菌落數(shù)，明顯優(yōu)于巴氏殺菌羊乳。因此超聲處理可用于生產(chǎn)高品質(zhì)長貨架期的羊乳產(chǎn)品，可為羊乳的殺菌處理提供新的加工技術(shù)。