劉麗平，張志立，杜傳來(lái)

1 安徽科技學(xué)院，安徽滁州 2331002 現(xiàn)代牧業(yè)（五河）有限公司，安徽蚌埠 233300

0 引言

牛初乳是母牛分娩后最初幾天乳房分泌的乳汁，其含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性成分，對(duì)動(dòng)物機(jī)體和人類健康方面具有重要的作用，如免疫調(diào)節(jié)、生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)節(jié)、腸道健康調(diào)節(jié)以及延緩衰老等多種保健作用[1，2]，因此，常用作功能性食品基料，用于生產(chǎn)功能性食品和保健品。

牛初乳與常乳理化性質(zhì)和功能特性差異很大，初乳黏度和相對(duì)密度均顯著高于常乳，初乳中含有更多的總固體、脂肪、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素等，同時(shí)又含有種類和數(shù)量更多的生物活性成分，如乳鐵蛋白、免疫球蛋白和生長(zhǎng)因子等[3]，因此，對(duì)熱處理?xiàng)l件要求更高。從衛(wèi)生安全的角度考慮，需要提高初乳加工的熱處理強(qiáng)度，盡可能地殺滅病原微生物，保證初乳食品安全；但是，從生物活性和功能特性角度考慮，需要降低其加工的熱處理強(qiáng)度，以盡可能地減少活性物質(zhì)損失，保持初乳的功能特性[4]。因此，研究熱處理?xiàng)l件對(duì)初乳理化性質(zhì)和功能特性的影響，對(duì)于控制牛初乳熱處理工藝參數(shù)，加工和開發(fā)牛初乳相關(guān)產(chǎn)品具有重要的意義。本研究分析了7 種不同熱處理?xiàng)l件對(duì)牛初乳成分、理化性質(zhì)和功能蛋白的影響，以期為牛初乳的開發(fā)應(yīng)用提供更為詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

牛初乳樣品：采自于安徽某牧場(chǎng)，荷斯坦牛分娩后6 h內(nèi)收集初乳用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 熱處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究所用的熱處理?xiàng)l件設(shè)置如下：55 ℃/30 min、55 ℃/60 min、60 ℃/30 min、60 ℃/60 min、63 ℃/30 min、63 ℃/60 min和72 ℃/15 s。從牧場(chǎng)取回的新鮮牛初乳迅速送回實(shí)驗(yàn)室，按照上述條件分別進(jìn)行加熱處理，熱處理結(jié)束后在冰浴中迅速冷卻，取樣進(jìn)行后續(xù)指標(biāo)的測(cè)定。每個(gè)處理?xiàng)l件至少4 個(gè)樣品重復(fù)。

1.2.2 初乳理化指標(biāo)檢測(cè)

采用乳成分分析儀（MilkoScan FT1，F(xiàn)OSS，丹麥）進(jìn)行初乳理化指標(biāo)檢測(cè)，包括乳脂、乳蛋白、乳糖、總固體含量、密度、非脂固形物（SNF）、總固形物（TS）、檸檬酸、蔗糖、尿素、酪蛋白等指標(biāo)。

1.2.3 菌落總數(shù)

1.2.1中不同加熱處理得到的初乳樣品分別進(jìn)行1∶10、1∶100和1∶1000倍數(shù)稀釋，并按照GB 4789.2—2016[5]中規(guī)定的方法進(jìn)行菌落總數(shù)檢測(cè)和數(shù)據(jù)記錄。

1.2.4 大腸菌群計(jì)數(shù)

1.2.1中不同加熱處理得到的初乳樣品分別進(jìn)行1:10、1:100和1:1000倍數(shù)稀釋，并按照GB 4789.3—2016[6]中規(guī)定的方法進(jìn)行大腸菌群數(shù)檢測(cè)和數(shù)據(jù)記錄。

1.2.5 金黃色葡萄球菌

1.2.1中不同加熱處理得到的初乳樣品分別按照GB 4789.10—2016[7]中規(guī)定的方法進(jìn)行檢測(cè)和結(jié)果記錄。

1.2.6 功能性蛋白

初乳中功能性蛋白，如乳鐵蛋白、免疫球蛋白（IgG）和堿性磷酸酶均使用酶聯(lián)免疫（ELISA）試劑盒，按照說(shuō)明書要求進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)通過(guò)Microsoft Office Excel 2016進(jìn)行簡(jiǎn)單整理，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示，采用SAS 9.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，利用ANOVA進(jìn)行方差分析，P＜ 0.05表示統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 熱處理?xiàng)l件對(duì)初乳物理指標(biāo)的影響

牛初乳經(jīng)過(guò)不同熱處理加工后物理性狀采用乳成分分析儀進(jìn)行了分析，從外觀上看，由圖1可以看出，牛初乳在53 ℃、55 ℃和60 ℃分別處理30 min和60 min沒(méi)有顯著變化，但是在63 ℃條件下處理30 min和60 min，以及在72 ℃條件下處理15 s，出現(xiàn)明顯的蛋白凝塊。物理指標(biāo)方面，由圖1可以看出，牛初乳經(jīng)53 ℃、55 ℃和60 ℃分別處理30 min和60 min，密度和酸度沒(méi)有顯著變化；經(jīng)60 ℃處理30 min和60 min后，盡管沒(méi)有顯著差異，密度和酸度有下降的趨勢(shì)；經(jīng)72 ℃處理15 s后，密度和酸度顯著下降（P＜ 0.05）。

圖1 熱處理對(duì)初乳物理指標(biāo)的影響

2.2 熱處理對(duì)牛初乳化學(xué)指標(biāo)的影響

由圖2可以看出，熱處理?xiàng)l件如55 ℃/30 min、55 ℃/60 min和60 ℃/30 min、60 ℃/60 min對(duì)牛初乳的乳脂肪、乳蛋白、SNF、TS、乳糖、低乳糖、檸檬酸、酪蛋白和尿素水平均無(wú)顯著影響；63 ℃/30 min和63 ℃/60 min處理?xiàng)l件對(duì)乳脂肪、乳糖和低乳糖含量沒(méi)有顯著影響，對(duì)乳蛋白、SNF、TS、檸檬酸、酪蛋白和尿素水平影響雖不顯著，但是有使上述指標(biāo)下降的趨勢(shì)；72 ℃/15 s的熱處理?xiàng)l件對(duì)乳脂肪、乳糖和低乳糖水平無(wú)影響，但卻導(dǎo)致乳蛋白、SNF、TS、檸檬酸、酪蛋白和尿素水平顯著降低（P＜ 0.05）。

圖2 熱處理對(duì)初乳化學(xué)成分的影響

2.3 熱處理對(duì)初乳菌落數(shù)量的影響

由表1可以看出，初乳中菌落總數(shù)為6.99×104CFU/mL，經(jīng)過(guò)本試驗(yàn)熱處理后菌落數(shù)顯著將降低；初乳和不同熱處理之后乳樣品中大腸菌群數(shù)均小于1 CFU/mL；所有樣品，包括初乳和加工之后的乳樣品，均無(wú)金黃色葡萄球菌檢出。

表1 熱處理對(duì)初乳微生物菌落數(shù)的影響

2.4 熱處理對(duì)初乳功能性蛋白的影響

由圖3可以看出，免疫球蛋白IgG方面，55 ℃/30 min、55 ℃/60 min、60 ℃/30 min、60 ℃/60 min、63 ℃/30 min、63 ℃/60 min和72 ℃/15 s等熱處理?xiàng)l件均顯著降低牛初乳中IgG水平（P＜ 0.05），不同處理?xiàng)l件之間雖沒(méi)有顯著差異，但是從數(shù)值上來(lái)看，63 ℃/30 min、63 ℃/60 min和72 ℃/15 s等熱處理之后的牛初乳中IgG水平略低于55 ℃/30 min、55 ℃/60 min、60 ℃/30 min和60 ℃/60 min等處理后牛初乳中相應(yīng)的IgG水平；乳鐵蛋白方面，由圖3可以看出，本研究中涉及的熱處理?xiàng)l件對(duì)牛初乳中乳鐵蛋白含量沒(méi)有影響，但是，從數(shù)值上來(lái)看，與未加工的牛初乳相比，72 ℃/15 s處理后乳鐵蛋白含量數(shù)值較低。

圖3 熱處理對(duì)功能蛋白的影響

3 討論與分析

牛初乳由于其獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生理調(diào)節(jié)功能，被用于功能性食品和保健品的加工和開發(fā)中[8，9]。但是，由于其理化性質(zhì)不同于常乳，一般的常乳加工方式并不適用于初乳加工。因此，本研究系統(tǒng)地探究了不同熱處理?xiàng)l件對(duì)牛初乳理化指標(biāo)和功能性蛋白的影響，同時(shí)，考慮到加工乳的衛(wèi)生安全，同時(shí)檢測(cè)了微生物菌落數(shù)的變化。

目前已知，傳統(tǒng)的巴氏殺菌熱處理工藝（62.5～73 ℃）會(huì)使初乳結(jié)塊、產(chǎn)生臭味等不良結(jié)果[10]。國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)，60 ℃條件下加熱60 min，初乳黏度不變，進(jìn)一步延長(zhǎng)加熱時(shí)間至180 min，初乳中免疫蛋白無(wú)變性和結(jié)塊現(xiàn)象，但是當(dāng)加熱到63 ℃時(shí)，無(wú)論時(shí)間長(zhǎng)短，初乳的黏度都顯著增加[11]，這與本研究結(jié)果比較一致，本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)處理溫度達(dá)到63℃及以上時(shí)（63 ℃/30 min、63 ℃/60 min和72 ℃/15 s），牛初乳會(huì)出現(xiàn)明顯的結(jié)塊現(xiàn)象。這可能是因?yàn)闊崽幚頃?huì)降低牛奶中乳清蛋白的溶解度，隨著加熱溫度的升高，乳清蛋白逐漸析出[12]。此外，牛初乳中蛋白質(zhì)和脂肪含量較高，分別可達(dá)到常乳的2 倍和5 倍之高，同時(shí)，初乳中鈣、磷、鎂和鋅等含量分別可高達(dá)1700 mg/kg、1800 mg/kg、500 mg/kg和20 mg/kg，因此，在熱處理的過(guò)程中更容易導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，出現(xiàn)結(jié)塊、黏度增大現(xiàn)象[10，13]。與此相對(duì)應(yīng)地，本研究發(fā)現(xiàn)，初乳在經(jīng)過(guò)72 ℃/15 s后乳蛋白、SNF、TS、檸檬酸、酪蛋白和尿素水平顯著降低，63 ℃/30 min和63 ℃/60 min處理?xiàng)l件對(duì)上述指標(biāo)影響雖不顯著，但有下降趨勢(shì)，說(shuō)明牛初乳加工溫度達(dá)到63 ℃會(huì)發(fā)生理化方面的損傷。因此，牛初乳的加工條件一定要比常乳熱加工強(qiáng)度更加溫和，加熱溫度應(yīng)控制在63 ℃以下。

降低初乳的熱加工強(qiáng)度除了要避免結(jié)塊、臭味等不良結(jié)果，更多地還是要考慮初乳的功能特性。初乳中富含免疫球蛋白，其中含量最高的是IgG，總免疫球蛋白的90%左右，此外，初乳中的乳鐵蛋白含量也高達(dá)初乳中的50～100 倍[14]。初乳中IgG和乳鐵蛋白的含量很大程度上可以代表初乳的功能特性。本研究發(fā)現(xiàn)，55 ℃/30 min、55 ℃/60 min、60 ℃/30 min、60 ℃/60 min、63 ℃/30 min、63 ℃/60 min和72 ℃/15 s等熱處理?xiàng)l件均顯著降低牛初乳中IgG水平。與本研究結(jié)果類似，程金波等[15]研究發(fā)現(xiàn)，55 ℃的牛奶預(yù)熱加工方式顯著降低常乳中IgG水平，但是Elizondo-Salazar等[11]和Mainer等[16]發(fā)現(xiàn)60 ℃/30 min并不影響牛初乳中IgG水平，不過(guò)，Elizondo-Salazar等[11]進(jìn)一步延長(zhǎng)加熱時(shí)間發(fā)現(xiàn)，60 ℃/90 min可以顯著降低IgG1的水平[11]。目前比較一致的是，許多研究都發(fā)現(xiàn)，72 ℃/15 s的常見巴氏殺菌處理?xiàng)l件降低l 乳制品中IgG水平[17～20]。與IgG相比，乳鐵蛋白穩(wěn)定性略高，本研究所用熱處理?xiàng)l件對(duì)初乳中乳鐵蛋白水平影響不顯著。與之一致的是，Dupont等[21]用Elisa法發(fā)現(xiàn)巴氏殺菌處理對(duì)常乳中乳鐵蛋白含量沒(méi)有影響，但是，Chen等[22]研究72.5 ℃/15 s處理導(dǎo)致超過(guò)40%的乳鐵蛋白損失，這可能與檢測(cè)方法有關(guān)，其檢測(cè)的是未變性的乳鐵蛋白形式，可能更能準(zhǔn)確地反應(yīng)乳鐵蛋白的損失情況[22]。因此，對(duì)于初乳的開發(fā)與加工，需要結(jié)合生產(chǎn)目的進(jìn)行加工工藝參數(shù)的控制。

從理化性質(zhì)和功能特性角度出發(fā)，都應(yīng)盡可能的降低熱處理的強(qiáng)度，但是，為了保證初乳的衛(wèi)生安全，又應(yīng)保證一定的熱處理強(qiáng)度，本研究對(duì)不同熱處理?xiàng)l件下初乳的微生物菌落數(shù)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本研究所用熱處理?xiàng)l件均顯著降低了菌落總數(shù)，使菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)和金黃色葡萄球菌數(shù)控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并達(dá)到了優(yōu)質(zhì)乳的要求，這與前人的研究結(jié)果類似，在熱處理強(qiáng)度大于57 ℃/90 min時(shí)，可有效地控制初乳中菌落總數(shù)和病原菌的數(shù)量[11，23]。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，熱處理?xiàng)l件如63 ℃/30 min和60 min，以及在72 ℃/15 s，初乳出現(xiàn)明顯的蛋白凝塊；72 ℃處理15 s后顯著影響初乳的理化特性。本研究所有熱處理?xiàng)l件均顯著降低菌落總數(shù)，有效控制大腸菌群和金黃色葡萄球菌數(shù)；經(jīng)本研究設(shè)置的熱處理后初乳中IgG水平顯著降低，乳鐵蛋白含量不受影響。綜上考慮，建議初乳熱加工溫度控制在63 ℃以下，并根據(jù)生產(chǎn)目的有針對(duì)性地控制熱加工參數(shù)。