优质巴氏杀菌乳关键工艺的研究2023-10-12

巴氏杀菌方法能够最大限度保存生乳的营养价值,并维持风味、颜色和口感,因此被广泛应用于乳制品。我国在2017年颁布的国家优质乳核心标准中标明了对液态奶的品质要求,对此,乳制品企业应加强对巴氏杀菌乳的工艺研究。

生鲜乳是人类重要的营养物质来源。目前,在乳制品的制备上,我国大量使用热处理的方式灭杀病菌微生物,但是热处理工艺往往会导致热损伤,造成乳制品中的营养物质流失。牛乳在热处理过程中会发生蛋白变性、乳糖异构化、美拉德反应等理化反应,对风味、功能性及营养存在影响。由于冷链技术成本较高,所以牛乳市场储存方式以常温储存为主。然而,此种方式需要较高的热处理工艺以提高保质期,对牛乳的热损伤大,营养物质流失多,风味改变大。

1 关键工艺对于巴氏杀菌乳的品质影响

相比其他液态乳制品,巴氏杀菌乳的品类单一,各类乳制品企业的巴氏杀菌乳制备标准在72~85℃,加热15~20 s。由于方法较为单一,所以关键工艺对巴氏杀菌乳的影响权重也就更大。牛乳杀菌方式主要有冷杀菌和热杀菌2种。目前,冷杀菌尚未达到大规模商业化生产的需求,超声波、超高压、膜分离技术的杀菌实证较少。在热杀菌上,主要使用超高温短时灭菌法、保持杀菌法、预热杀菌法、巴氏杀菌法,我国常用的热处理杀菌技术是巴氏杀菌和超高温短时灭菌法。巴氏杀菌乳能够避免牛乳中营养物质的流失,尽可能保证活性物质和风味。

1.1 过滤条件影响

生乳过滤是实现巴氏杀菌乳生产活动的关键工艺之一,其主要目的是去除生乳中含有的杂质,提高纯净度,并且在过滤时通过不同的过滤工艺,能够形成一定剪切力在生乳中的大颗粒脂肪上,帮助生乳中的脂肪颗粒变小,在液态奶中分布更加均匀,从而提升乳制品的品质。前沿科技如膜过滤技术,能够有效截留原料奶中的体细胞和细菌,在学界研究上是重点方向之一。

1.2 储存工艺影响

根据巴氏杀菌乳的生产工艺标准,不同生乳会有不同的储存时间。在储存时,生乳中的微生物会不断繁衍变化,其嗜冷菌数量、嗜热需氧芽孢数量、需氧芽孢总数、菌落总数等都需要精确工艺控制,才能实现巴氏杀菌乳的质量控制。

在目前的乳制品企业储存规定中,明确规定储存时间确定之后才开始流转,运输生乳的罐体需要在卸奶后进行消毒清洁,卸除后的生乳需要尽快加工,以确保乳制品的品质。巴氏杀菌乳的保质期一般为14 d。

1.3 杀菌温度影响

巴氏杀菌属于热杀菌工艺,加热处理是其最为关键的工艺。在加热时,不仅会导致生乳中的致病菌被灭杀,同时也会降低生乳中的活性物质,流失营养成分。在我国国标中巴氏杀菌温度是范围值,伴随杀菌温度的上升,产品中的残留微生物数量越少,活性物质越低。学者在杀菌温度工艺影响下对巴氏杀菌乳进行探究,其结果显示75℃、15 s时效果最佳。学者的研究同样能够佐证此点,巴氏杀菌的低温杀菌技术能够在灭杀病菌的同时,保留乳制品中的活性物质和风味。此外,相关研究者使用超高温灭菌技术,比对营养物质和各类检测指标的变化,其结果显示,低温处理技术最接近新鲜生乳,能够最大限度保证品质。学者分析对比了巴氏杀菌乳工艺参数,其结果显示,经优化处理后能够生产出最佳的巴氏杀菌乳。

如果在预巴氏之后再进行巴氏杀菌,会进一步降低活性物质,加热时产生的糠氨酸增多。巴氏杀菌工艺是常见的杀菌工艺之一,其能够延长原料乳的储存时间。原理是原料乳在储存入生乳罐前,利用预巴氏杀菌操作,杀灭原料乳中的致病菌,可以延长保质时间。经预巴氏杀菌处理后,生乳保质期能够延长至24 h,便于长距离运输。如何减少生乳热处理中产生的热损失,并确保食品安全,最大限度留存活性物质,还需相关学者不断进行研究。

2 关键工艺对巴氏杀菌乳影响研究

2.1 实验方法

巴氏杀菌乳的工艺流程为生乳收集→过滤→平衡罐→过滤→冷却→储存→过滤→脂肪标准化→预杀菌→冷却→储存→脱气→均质→巴氏杀菌→冷却→储存→成品。

本次实验以生乳作为实验原料,生乳罐温度保持在4℃,检测储存时间对于巴氏杀菌乳原料的影响。指标包含嗜冷菌数量、需氧芽孢总数、嗜热需氧芽孢综述、菌落总数、乳蛋白质、乳脂肪、酸度、乳糖、p H值。检测时间为每4 h检测1次,持续24 h,做3次平行。

在巴氏杀菌温度影响上,对比不同的杀菌温度,以5℃为变量标准,由75~95℃对比巴氏杀菌乳产品品质影响,杀菌时长统一为15 s。监测指标包括菌落总数、金黄色葡萄球菌、碱性磷酸酶、嗜冷菌。污染物如铅、总汞、总砷、铬、黄曲霉毒素,做3次平行。

在过滤工艺对巴氏杀菌乳的影响研究上,研究不同过滤方法对品质的影响,检测杂质度、乳糖、乳脂肪、乳蛋白质。第2次过滤时,通过自流方式从生乳罐经过孔道式40目过滤器进入缓冲罐,经由离心泵进入缝隙式80目过滤器,过滤完成后泵入储存罐中,经过巴氏杀菌取得成品,取样检测。相比第2次过滤,第3次过滤增加袋式200目过滤器,过滤后泵入储存,经过巴氏杀菌得到成品后取样检测。

预巴氏杀菌工艺影响研究:预巴氏杀菌使用常规预处理方法,经过预巴氏杀菌工艺去除生乳致病菌,延长储存时间。检测指标有碱性磷酸酶、嗜冷菌数量、需氧芽孢总数、菌落总数。理化指标如糠氨酸、乳铁蛋白等。

巴氏杀菌使用75℃15 s,预巴氏使用85℃15 s。

2.2 实验结果

由表1、表2可知,在储存时间上,伴随储存时间增加,对于酸度、乳糖、脂肪、乳蛋白质、p H值的影响不明显,然而嗜冷菌、需氧芽孢总数、菌落总数随着时间增加而增长。在8 h储存时长时,上升幅度较小,在24 h时微生物大量增长,可见生乳储存时间不应超过8 h。

  

表1 储存时间对微生物的影响表  



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表2 储存时间对理化指标的影响表  



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由表3可见,伴随杀菌温度增长,糠氨酸递增,而乳铁蛋白以及β-乳球蛋白不断降低。

  

表3 杀菌温度对理化指标的影响表  



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由表4可见,在杀菌温度中,伴随温度升高菌落总数不断降低,均在100 CFU/m L以内,满足国标要求。可见,75~95℃均满足杀菌微生物指标。

  

表4 杀菌温度对微生物指标的影响表  



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由表5可见,在不同杀菌温度下,重金属以及真菌毒素均属于国标检出线以下标准,对于重金属和真菌毒素影响不明显。综合来说,杀菌温度75℃能够满足杀菌要求,对重金属、真菌毒素均满足要求,并最大保存活性物质。

  

表5 杀菌温度对真菌毒素和重金属的影响表  



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在过滤方法上,2次过滤和3次过滤对于乳糖、脂肪、蛋白质没有影响,在杂质度上能够较好过滤。说明3次过滤方法能够有效过滤杂质,提升巴氏杀菌乳的品质。牛奶的杂质来源主要有储存设备垫圈、牧场环境、牛体卫生,选用3次过滤方法能够有效滤除杂质。

在预巴氏处理对比下,对于乳铁蛋白、β-乳球蛋白、糠氨酸有着明显变化,在菌落总数上降低了1倍,嗜冷菌、金黄色葡萄球菌无检出。

预巴氏处理对比下,均能满足国标要求,然而热处理会导致糠氨酸升高,并且大量降低乳铁蛋白以及β-乳球蛋白。要提高巴氏杀菌乳品质,应避免使用预巴氏杀菌工艺,降低热处理的热损失。

2.3 结果分析

巴氏杀菌乳的关键工艺对于巴氏杀菌乳的品质有很大影响,储存时长、杀菌温度、过滤方法、预巴氏处理都能够减少菌落总数,并且降低活性物质。因此,伴随热处理温度上升,糠氨酸浓度增大,而关键工艺不会导致生成碱性磷酸酶,同时能够有效去除金黄色葡萄球菌。在过滤上,经过2次、3次过滤后,能够有效去除样品中的杂质,提升巴氏杀菌乳的品质。

3 结论

储存时间8 h以内能够最大限度保存牛乳的品质,当储存时间大于8 h时,会导致生乳中的需氧芽孢总数、嗜冷菌、菌落总数大量增加。在杀菌温度中,75~95℃均能满足杀菌灭毒作用。然而,在75℃杀菌温度下能够最大保存巴氏杀菌乳中的β-乳球蛋白、乳铁蛋白,提升巴氏杀菌乳品质。在过滤方法上,2次过滤和3次过滤对比,仅在杂质度上存在区别,3次过滤能够有效降低样品杂质,较为适宜。在预巴氏处理上,热处理会导致巴氏杀菌乳的糠氨酸上升,β-乳球蛋白、乳铁蛋白降低,降低巴氏杀菌乳的品质,不应使用预巴氏杀菌工艺。可见,巴氏杀菌乳最佳品质应当为3次过滤,储存时间8 h,75℃巴氏杀菌,无预巴氏处理。