1、生产巴氏杀菌乳的科学依据 顾瑞霞卞海榕扬州大学乳品研究所 摘要】从营养、环境保护、能量消耗、产品的 安全性、天然性和价格等方面阐述了生产巴氏 杀菌乳的科学依据，并倡导人们生产和消费巴 氏杀菌乳。 关键词：巴氏杀菌乳；超高温灭菌乳； 科学依据 目前市场上液态乳品种繁多，按杀菌方式主要分为巴氏杀 菌乳、超高温灭菌乳、保持式灭菌乳等。巴氏杀菌乳简称巴氏 乳，以新鲜生牛乳为原料，经过离心净乳、标准化、均质、杀 菌、冷却灌装而成。巴氏杀菌的目的在于杀灭牛乳中致病菌的 同时能最大限度地保存营养物质和纯正口感。超高温灭菌乳简 称UHT乳，常用的方法是使鲜牛乳或还原乳在135150的 条件下保持几秒钟。欧盟关
2、于UHT产品的定义是：物料在连 续流动的状态下，经135以上不少于1S的超高温瞬时灭菌， 以完全破坏其中可以生长的微生物和芽孢，然后在无菌状态下 包装于微量透气的容器中，最大限度地减少产品在物理、化学 及感官上的变化，这样生产出来的产品称为UHT乳。 从全世界范围来看，液态乳主要以巴氏杀菌乳的形式被 消费，在发达国家中，巴氏杀菌孔在液态乳中所占的比例已 经超过了90，目前我国的比例仅为30左右：国外巴氏 杀菌乳的市场销售价远比超高温灭菌乳(UHT)高，我国是 为数不多的以UHT乳消费为主的国家之一。世界上绝大多 数发达国家之所以生产巴氏杀菌乳，是有其科学依据的。 1巴氏杀菌乳更具有营养 食品的
3、基本功能之一是其营养性，牛乳正是因营养丰富而 受到消费者的欢迎，牛乳中含有丰富的脂肪、蛋白质、糖类、 维生素及微量元素等，这些营养成分随着热处理的进行会发生 相应的变化，通常而言，热处理强度越大，营养成分损失越多。 11加热对乳清蛋白的影响 原料乳中去除在pH46等电点处沉淀的酪蛋白，留下来的 蛋白质统称为乳清蛋白，占牛乳蛋白质的20左右。乳清蛋 白含有a乳白蛋白、13乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋 白等多种蛋白，营养价值较高。由于乳清蛋白是热敏性蛋白， 囫 加热条件不同，对乳清蛋白的影向也不一样。巴氏杀菌后，乳 清蛋白的变性率约为15一20，而UHT灭菌，变性率大约 为50一90。热变性后乳
4、清蛋白在水中溶解性明显下降，尤 其是一些具有保健功能的免疫球蛋白等会失去保健功能。 12热处理对乳中氨基酸的影响 牛乳经热处理后，氨基酸会有不同程度的损失，随着热处 理强度的加大，损失率越高。 13热处理对乳中维生素的影响 通常，热处理对脂溶性维生素，如维生素A、D和E及复 合维生素核黄素(维生素B。)、泛酸、生物素和尼克酸的影向 不大，而对水溶性维生素(如维生素B1、B6、B12、叶酸和维 生素C)影向较大。另外维生素A和维生素E的减少主要是氧 化所致，因此UHT乳在常温有氧条件下长期贮藏氧化程度较 损失率() 维生素 巴氏杀菌法(72。C，1 5s) UHT p一胡萝I-素 不损失 61
5、维生索D 不损失 不损失 维生索E 不损失 ： 爱O 维生素C 166 1OO3O1 维生索BI 119 i 薯9 0180 维生索B2 1O O27 维生索Bei O一8 。3 2 73 i 维生素B12 5O 18O I 大，损失更多。牛乳经加热后维生素的损失量如表所示。 14加热对钙的影响 牛乳是优质的钙源食品，这是因为其含有容易消化吸收的 钙，其中13为可溶性钙，剩余部分以胶体状态存在。强烈的 热处理，会使牛乳中的部分优质钙转为不溶性钙，降低消化吸 收的性能。同时，强烈的热处理会导致钙的流失，例如可溶性 磷酸钙变成不溶性的磷酸钙，使杀菌器的内壁易产生很多孔 石，不仅质受到影向，量也会损
6、失。 2对环境的影响 当今食品行业的快速发展和人们环保意识的提高，以及对 维普资讯 http:/ 产品再生循环利用和社会经济可持续发展趋势的要求来看，迫 使我们所使用的原料和产品必须和地球环境相协调，保护有限 的地球资源。近几年来，随着液态乳的消费量不断增加，产生 的包装废弃物的量也随之增长，对环境的影响不可忽视。 2。1液态乳的包装形式及材料 211玻璃瓶可以多次循环使用，破损率可以控制在03左 右，易于清洗。 212塑料瓶多用聚乙烯或聚丙烯塑料制成，破损率低，可循 环使用400500次。 213屋顶盒为纸塑结构，产品保质期710天，需冷藏。纸 铝塑结构的屋顶盒生能与无菌砖类似，一是PE纸板
7、粘合树fJS 铝箔粘合树脂PE，具有类似砖包的保质期；二是PE纸板 PE三层结构的新鲜层，通常屋顶盒一般指三层复合的材料。 214无菌杯塑料杯无菌包装形式有塑料片卷材热成型杯和预制 杯两种。其结构为PPPEEVAEVO卜IHIPS、PPPEEVAPVD HIPS、PPPE，E、，APSPVDC刑IPS。PP层是无菌保护层。 215无菌砖包括变形的三角形、斧形、方柱形、圆柱形和多 角形等，由纸、铝及塑料复合层压anT成，厚约035mm。典 型结构包括PE纸板粘合层AIPEPE和PE白纸板PEAI 粘合层PE。内层为热封和包容食品之用，铝箔提供了最好的 阻氧、阻水及避光性，粘结层使铝箔与纸板之间相
8、连结，纸板 提供了刚性挺度及印刷性，外层的PE保护油墨及纸板。 216无菌枕为多层纸、铝、塑复合材料，与砖包接近，但是 纸板材料不同。其结构为PE纸粘合层AI粘合层PE。纸张 为印刷层，可柔印也可胶印，具有良好的阻隔性和避光性。 2l2各种包装材料对环境的影响 221对环境的污染 巴氏杀菌乳一般采用玻璃瓶、塑料瓶、塑料袋、屋顶纸盒、 新鲜纸杯等包装形式，需要在26下冷藏保存，保质期一 般在31 5天。这些包装材料的原料总结起来有玻璃、塑料、 纸等。这些物质一般可以回收利用，或在环境中易于降解。 超高温灭菌乳一般采用无菌砖、无菌枕、复合塑料袋等包 装，在室温下就能保存。这些包材中除含有塑料、纸等
9、，还含 有不易降解的金属层，易造成垃圾成堆，污染大，危害更大。 而更为严重的是，在垃圾焚烧炉中烧出的烟由于密度大而无法 排向高空，只会覆盖在低空、地表，对环境造成严重污染，目 前国内还没有完善的解决办法。 2-2_2对纸资源的浪费 市场上的巴氏杀菌乳主要采用可以循环使用的玻璃瓶包 装，超高温灭菌乳主要采用一次性纸质砖型包装。据报道， 2004年，全国无菌砖型、枕型超高温灭菌乳包材共计消耗110 亿个，相当于损耗了约7万公顷森林。加上无菌砖包还需使用 外包装纸箱，所耗纸材更加惊人。 囫 咖。32 因此从循环经济和环境保护的角度来看，大力发展巴氏 杀菌乳，特别是包装物可循环使用的玻璃瓶，其经济效益
10、和社 会效益是非常显著的，这也符合国家在“十一五”规划中重点 体现的走可持续发展的道路的精神。 3。能量的消耗 尽管随着科学技术的发展，在产品anT过程中，对冷和热 的回收率在不断提高，但是无论如何提高，热处理温度和强度 的加大，必然造成能量的消耗加大。巴氏杀菌乳的anT方法， 符合现今提倡的创造节约型社会的要求。 巴氏杀菌乳先将原料乳预热至65 oC均质，而后升温至 75oC杀菌，杀菌后的牛乳通过热交换，与流入的未经处理的 乳进行热交换，本身被降温，然后继续到达冷却段，用冷水和 冰水冷却至4oc。超高温灭菌乳首先将原料乳预热至88oc，均 质后升温至143，随后被冰水冷却至100，进入热交换
11、区， 在灌装前还需进一步冷却到灌装温度1015。其中热交换 次数多，热损失不可避免地增大。 同时，在超高温灭菌设备中对牛乳进行强烈的热处理，会 引起牛乳在设备的热传递表面形成蛋白质沉淀。这些沉积物逐 渐变厚，引起热传递表面压降(即在板式换热器至保温管之 间)和热介质与间接杀菌设备中的产品之间的温差增加。增大 的温差会对产品产生不利的影响，所以在经过一定的生产周期 后，必须把设备停下来，清洗热传递表面。这不仅消耗了能量， 还降低了生产效率。 4对安全的影响 牛乳中存在的一些物质，会对乳的营养和安全产生影响， 这种影响通常与温度和时间有关。在长时间常温的贮藏过程 中，蛋白质、脂肪和糖类会发生化学和
12、生化反应，从而会影响 产品的品质。 4。1热处理和贮藏过程中的化学反应 牛乳高温加热首先呈现白色化，继续加热则产生褐变。使 用超高温瞬时灭菌工艺，牛乳受热时间较短，一般只呈白色化。 这是由于乳清蛋白的受热变性凝固使乳对光线的反射率增大。 而褐变主要是酪蛋白的E赖氨酸的游离氨基与乳糖羰基发生 反应，即羰氨反应(又称美拉德反应)，最终生成褐色物质。该 物质是羟甲基糠醛(Hydroxy-methyl furfural，HMF)，是美拉 德反应的中间产物。如果产品的贮藏温度超过30，超高温灭 菌乳也会在长时间放置过程中进行缓慢的美拉德反应，而使色 泽呈变深倾向。因此超高温灭菌乳比巴氏杀菌乳更易发生褐变
13、。 而巴氏杀菌乳由于在短时间低温贮藏，发生的变化相对要小。 4。2贮藏过程中的生化反应 421当原料乳中存在磷酸酶时，产品存放1个月后，会发现 维普资讯 http:/ 批量的酸包。磷酸酶的特性是耐高温，在180高温下加热数 秒也不能使它钝化，即使将其钝化了，在常温下保存时，仍然 能够复活。 4_2_2原料乳中体细胞数含量过高时，体细胞中的脂肪酶、蛋 白酶以及细菌繁殖过程中产生的脂肪酶和蛋白酶，即使经超高 温热处理钝化，但在常温贮藏过程中，仍然能够复活，分解脂 肪、蛋白质，产生游离脂肪酸或苦味肽与苦味氨基酸，最后使 形成复合体，有部分复合体逐渐沉于容器底部，形成“共沉物”。 53产品风味劣化的掩
14、盖 牛乳的香味成分构成复杂，现今已得到证实的物质有二甲 基硫醚、羰基化合物(如乙酮、丁酮、乙醛、甲醛等)、阿卡 诺尔、低级脂肪酸、内酯、脂类、硫化物、含氮化合物、脂肪 族以及芳香族烃等。牛乳在加热过程中会发生风味的变化，主 要是产生蒸煮味。因为当乳加热到75以上时，含硫氨基酸 图贮藏过程中酶对乳的质量的影响 UHT乳变质，影响它在货架上的寿命(见上图)。 4_23当包装过程中盒内顶隙空气量较多时，在长期贮藏时也会引 起脂肪的氧化，通过链反应，转化为过氧化物，生成新的游离基， 以及生成一些具有强烈刺激性气味的物质，对人体健康产生危害。 5对产品天然性的影响 牛乳体系的不稳定性是客观存在的，要在长
15、期贮藏下保持 其稳定性，必需采取措施，向牛乳中添加一些外源物质。从客 观看，常温长时间下，产品的天然性必然受到影响。同时，不 同的加工工艺会对产品的天然性产生一定的影响。 51脂肪的稳定性 尽管牛乳经过均质，脂肪球直径大大减小，增加了其在乳 中的稳定性，并且乳脂肪在超高温灭菌后，几乎不起化学变 化，但是在贮存过程中，由于脂肪球之间的摩擦和温度的影 响，脂肪球膜部分被破坏，而使内部脂肪游离出来重新聚集成 大颗粒的脂肪球，破坏原有的均一性，逐渐浮于牛乳表层。 52乳蛋白的稳定性 由于在灭菌过程中维持酪蛋白胶束稳定性的盐类组成发生 改变，会影响酪蛋白的稳定性。酪蛋白胶束分子结构呈松弛状， 直径增大，
16、而乳清蛋QrL乎全部变性。在贮存过程中，变性的 乳清蛋白沉积于酪蛋白胶束表面，而表现出蛋白质分子的聚集， 团 释放出巯基，形成挥发性硫化物，从而形成“蒸煮 味”。热处理程度不同，产生的加热异味类型也有 所差异，低温巴氏杀菌牛乳基本不产生异味，高温 处理后则会产生“蒸煮味”。 同时，牛乳的口感对温度和紫外线很敏感。牛 乳加工受热时间越短，贮藏温度越低，贮藏时间越 短，受紫外线照射越少，其口感就越好。 超高温产品由于保质期长，必需解决产品在 贮藏过程中出现的脂肪上浮、蛋白沉淀和“蒸煮 味”等问题，因此从本质上讲，不可能生产出纯天 然产品；而巴氏杀菌乳是完全可能的。 6对产品价格的影响 虽然巴氏杀菌
17、乳需要冷链的支撑，但是由于 产品是在低温下短时间贮藏，因此包装成本相对 较低。一瓶220mL、价格在13O元左右的玻璃瓶装的巴氏杀 菌乳，瓶子的成本约为1OO元，可循环使用约330次，每次 的成本只有0003元左右。而一盒普通无菌砖包装250mL、价 格在23O元左右的液态乳，包装就占了050元，无菌枕的成 本约为030元。同时，无菌砖包还需使用外包装纸箱，这些 费用都包含在产品的成本中，导致超高温灭菌乳的价格高于 巴氏杀菌乳。所以在当今我国人民生活水平还不高的情况下， 倡导玻璃瓶装巴氏杀菌乳可以有效减轻消费者的负担。 7结语 在我国，城市冷链系统较为完善，且交通便捷，适宜大力 提倡与推广巴氏杀菌乳。在冷链系统不完善或缺乏冷链系统的 地区，尤其是广大农村地区，适宜以常温乳形式销售。但随着 我国经济条件不断改善，冷链逐步推广完善，以及人们对牛乳 营养知识的提高，毫无疑问，巴氏杀菌乳的消费比例将稳步提 高。现在我国巴氏杀菌乳消费比例相当于发达国家20年前的 水平，发展的空间和市场还很大。尤其是玻璃瓶装巴氏杀菌 乳，无论对普通消费者、政府，还是自然资源节约、环境保护 和社会可持续发展来说，都是一件大好事。相信在大家的共同 努力下，巴氏杀菌奶会成为中国液态乳市场的主导力量，因为 天然、新鲜、营养和环保是人们选择食品的首要原则。 维普资讯 http:/
