仲秋冬，邵舒彥，胡 靜，陳曉霞，沈夢琪，王 猛，齡 南

南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心，江蘇南京 210095

0 引言

生牛乳經(jīng)過熱處理與非熱處理后，保質(zhì)期得到延長，產(chǎn)品的銷售半徑擴(kuò)大，產(chǎn)品的安全性得以提高。熱處理在食品行業(yè)中應(yīng)用廣泛，主要包括巴氏殺菌和超高溫瞬時殺菌（UHT），但熱處理的同時也會使活性物質(zhì)受到一定程度影響。非熱處理包括超高壓技術(shù)（Ultra-high Pressure Processing，UHP）和超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)（High-pressure Microfluidization Technology，HPM），可以在非熱條件下對生牛乳進(jìn)行處理，抑制其腐敗，保證其新鮮及安全，在食品工業(yè)中具有一定的潛力。此外，牛乳中的活性物質(zhì)（乳清蛋白、β-Lg和α-La等）對熱處理方式較敏感，因此熱敏性指標(biāo)可以在一定程度上體現(xiàn)乳品加工強(qiáng)度和品質(zhì)，但牛乳熱敏性指標(biāo)的評價體系需要進(jìn)一步的補(bǔ)充與完善。本文通過對牛乳的熱加工條件、牛乳在受熱情況下的理化變化，牛乳的非熱加工處理后的理化變化以及相應(yīng)的熱敏感成分的變化進(jìn)行綜述，以期供同業(yè)參考。

1 牛乳中生物活性物質(zhì)及其功能

1.1 乳果糖

乳果糖又被稱為乳酮糖、半乳糖苷果糖，乳果糖含有一分子的半乳糖和一分子的果糖。自然界中不存在乳果糖，乳果糖是在熱處理的過程中，牛乳在酪蛋白的游離氨基的催化下發(fā)生堿基異構(gòu)化而形成的一種合成雙糖。乳果糖和乳糖互為同分異構(gòu)體。因?yàn)槿楣堑臒崦舾行暂^好，因此利用乳果糖作為評估液態(tài)乳熱處理效應(yīng)指標(biāo)，對建立乳品質(zhì)量評價體系和解決我國的復(fù)原乳問題具有一定的意義[1]。

1.2 糠氨酸

熱處理過度會導(dǎo)致乳糖結(jié)構(gòu)改變、蛋白質(zhì)變性、活性物質(zhì)（α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳鐵蛋白、乳過氧化物酶等）失活，甚至通過美拉德反應(yīng)產(chǎn)生糠氨酸、糖基化終產(chǎn)物、糠醛類化合物等有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)使得乳品的營養(yǎng)和風(fēng)味發(fā)生了改變，也影響了產(chǎn)品的終品質(zhì)[2]。因此糠氨酸可用于鑒定巴氏殺菌乳中是否添加復(fù)原乳。

1.3 β-乳球蛋白和α-乳白蛋白

β-乳球蛋白（β-lactoglobulin，β-Lg）和α-乳白蛋白（α-lactoalbumin，α-La）是牛乳清蛋白的重要組成成分。β-Lg通常與疏水性配體（脂肪酸或維生素）等結(jié)合，參與向腸細(xì)胞輸送脂肪酸的活動[3]。關(guān)于白藜蘆醇功能特性改善的研究指出，在巴氏殺菌條件下，β-Lg對白藜蘆醇熱損傷引起的化學(xué)變化具有保護(hù)作用，并且具有一定的抗氧化性[4]。作為一種色氨酸含量豐富的乳清蛋白，α-La具有抗氧化作用，并且在一定程度上可以改善癲癇，α-乳白蛋白在牛乳和人乳中的含量不同，因此α-乳白蛋白被使用在嬰兒配方食品中，以保證嬰兒的生長及發(fā)育[5，6]。

1.4 乳鐵蛋白

作為牛乳中重要的生物活性物質(zhì)之一，乳鐵蛋白（Lactoferrin，Lf）是一種多功能乳活性蛋白，可與鐵離子結(jié)合。Lf于1939 年首次被發(fā)現(xiàn)，在牛初乳中含量豐富，其功能特性包括抗菌消炎，與免疫球蛋白（Ig）發(fā)揮協(xié)同作用參與局部免疫[7]。Soboleva等[8]在7 頭不同品種的奶牛中首次分離到Lf，并證實(shí)其具備蛋白酶、過氧化物酶以及磷酸酶等催化活性。

1.5 乳過氧化物酶

乳過氧化物酶（Lactoperoxidase，LPO）是牛乳抗菌系統(tǒng)中含量最高的基礎(chǔ)酶之一，LPO可以催化多種微生物的滅活，因其廣譜抗菌性而對免疫系統(tǒng)具有一定的保護(hù)作用，在延長乳制品保質(zhì)期方面具有應(yīng)用前景[9，10]。Zeynep等[11]和 Nakano 等[12]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LPO和Lf協(xié)同作用，對白念珠菌細(xì)胞活性和菌絲形態(tài)的抗菌活性協(xié)同作用比單作用組效果更加顯著。

1.6 免疫球蛋白

常見免疫球蛋白（Ig）包括IgG、IgD、IgA、IgM及IgE 5 種。作為牛乳中主要的抗菌蛋白，Ig在免疫防御機(jī)制中不可缺少[13，14]。研究指出，Lf和Ig的水平高低直接影響奶牛對乳腺炎致病菌的敏感性，同時影響牛乳質(zhì)量和保質(zhì)期[15]。

2 熱處理與非熱處理對牛乳中生物活性物質(zhì)的影響

2.1 熱處理技術(shù)

牛乳進(jìn)行熱處理的主要目的是為了殺滅微生物和滅活酶，熱處理的有效性受到時間-溫度的殺菌組合、使用的加熱方式和牛乳的預(yù)處理?xiàng)l件的影響[16~19]。熱處理方式包括巴氏殺菌和UHT殺菌。

巴氏殺菌對牛乳中各類營養(yǎng)和活性物質(zhì)具有不同程度的影響。酪蛋白受溫度影響較大，酪蛋白、乳清蛋白兩者互相影響，LPO的變性終點(diǎn)溫度是85 ℃，可以作為一個熱敏性指標(biāo)衡量殺菌強(qiáng)度[19]。Ig較易受溫度影響，IgG、IgA、IgM的熱穩(wěn)定性逐漸降低，pH5.5時IgG變性發(fā)生得最快，IgG 在酸性介質(zhì)下受影響最小，牛乳在經(jīng)過巴氏殺菌時影響Lf，Lf變性受溫度以及pH的影響。牛乳熱損失率還與pH有關(guān)，pH5.5時熱損失率最高，研究發(fā)現(xiàn)，90~100 ℃，pH為4的加工條件下，Lf穩(wěn)定性相對較好[20]；乳清蛋白經(jīng)過72~75 ℃的高溫處理后，會出現(xiàn)蒸煮味，巴氏殺菌對α-La和β-Lg蛋白的熱損傷相對較小[21]。α-La易受溫度和油酸影響，溫度影響其蛋白的三級結(jié)構(gòu)[22]。傳統(tǒng)巴氏殺菌和微波殺菌的工藝顯示，經(jīng)過微波殺菌的牛乳樣品依舊能檢測到過氧化物酶的活性[23]。UHT牛乳和巴氏殺菌牛乳相比較，活性物質(zhì)含量差異較大，UHT牛乳中α-La和β-Lg以及Lf含量較低[24]。

2.2 非熱處理技術(shù)

2.2.1 超高壓技術(shù)

超高壓技術(shù)（Ultra-high Pressure Processing，UHP）又被稱為高靜水壓技術(shù)（High Hydrostatic Pressure，HHP），作為一種新型冷殺菌技術(shù)，可應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)。UHP的優(yōu)勢在于物料不必升溫，降低了再次污染的概率。在不同的溫度條件下，水作為介質(zhì)加壓到100~1 000 MPa，通過改變生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸、酶）的功能及構(gòu)象，以達(dá)到殺滅腐敗菌和致病菌，延長食品保質(zhì)期的目的[25，26]。UHP通過改變分子間距離，引發(fā)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，抑制酶活性及遺傳物質(zhì)的復(fù)制，破壞生物大分子非共價鍵，使得細(xì)胞器（細(xì)胞膜、細(xì)胞壁等）功能喪失的一種多靶點(diǎn)殺菌技術(shù)[27]。但是其對共價鍵不會產(chǎn)生影響，超高壓對熱敏性成分（風(fēng)味化合物、色素、維生素等）破壞較少，因此可以較好的保留原有感官品質(zhì)及營養(yǎng)成分[28~30]。

2.2.2 超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)

超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)（High-pressure Microfluidization Technology，HPM），也是一種非熱加工技術(shù)[31]。液體物料在微射流超高壓均質(zhì)的特殊環(huán)境下，被分成2 股或多股細(xì)流，然后進(jìn)行Y型垂直撞擊，最后形成巨大的壓力降（兩個同壓力面的壓力值之差，反映了壓力在一段管路的變化情況）。經(jīng)分流、強(qiáng)烈撞擊、振蕩、瞬間釋放壓力等動力作用對液體物料產(chǎn)生較好的超細(xì)化效果[32，33]。超高壓微射流均質(zhì)技術(shù)應(yīng)用于釀造果酒的生產(chǎn)時，該非熱加工處理方式可以降低釀造果酒被雜菌污染的風(fēng)險[34，35]，超高壓微射流均質(zhì)的加工工藝能將果酒原有的風(fēng)味品質(zhì)和營養(yǎng)成分更好地保存，大分子的功能特性因此產(chǎn)生變化，超高壓微射流均質(zhì)與普通的熱處理加工方式相比，優(yōu)勢明顯[36]。Pereda 等[37]通過比較HPM（均質(zhì)壓力200~300 MPa，均質(zhì)溫度30~40 ℃ ）與高溫巴氏殺菌（溫度90 ℃，殺菌時間15 s）兩種不同的殺菌工藝，發(fā)現(xiàn)超高壓均質(zhì)作為一種非熱或低熱處理工藝，對牛奶中生物活性物質(zhì)的熱損害較小，因此得出結(jié)論，HPM有可能性替代高溫巴氏殺菌技術(shù)。還有研究顯示，LPO對超高壓均質(zhì)表現(xiàn)出耐熱性[38]。

3 討論

牛乳中含有多種生物活性物質(zhì)，這些生物活性物質(zhì)的功能特性多樣，具有抑菌、抗炎、預(yù)防慢性疾病等生理功能。與酪蛋白相比，牛乳中的活性物質(zhì)（乳清蛋白、β-Lg和α-La）對熱處理方式更為敏感，因此熱敏性指標(biāo)可以在一定程度上體現(xiàn)乳品加工強(qiáng)度和品質(zhì)，但牛奶熱敏性指標(biāo)的評價體系需要進(jìn)一步的補(bǔ)充與完善。研究顯示，牛奶中的活性物質(zhì)可以作為新型食品功能性原料，應(yīng)用于功能性乳制品、嬰兒配方食品和慢性疾病防治等方面，但實(shí)際應(yīng)用需要先進(jìn)行臨床試驗(yàn)。牛奶的非熱處理技術(shù)，如UHP、HPM等替代熱處理殺菌工藝的研究也有待進(jìn)一步探討。