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《Mr孟》牛奶知识三-牛奶热杀菌,奶吧关注红色部分

Mr孟技术团队2018-03-27 10:23:10

牛奶热杀菌的分级处理


      牛奶一旦从奶牛身上挤出而失去了乳房的保护之后,非常容易遭受环境中以细菌为主的微生物侵袭,而且微生物中难免伴有多种致病菌,尤其是传染人畜共患疾病的致病菌。对于城镇居民而言,直接饮用生牛奶,包括未经热杀菌的奶制品如稀奶油等,都具有很高的风险。因此为了食品安全,采用适当的工艺技术对牛奶及其制品进行杀菌处理是必不可少的。而在超声波、紫外线、微波、辐照、高压等多种杀菌方法中,获得商业上普遍使用的,还只是以热水和水蒸汽为热源的传统热处理方法。

       细菌总数的检测能够判断环境细菌污染牛奶的相对程度,但是不能提供环境细菌的分类信息,也没有是否含有致病菌的任何信息。根据长期以来人类消费牛奶的经验,一旦牛奶细菌总数超过10 万CFU/mL,致病菌存在的概率就达到了足以威胁人们健康的程度。牛奶中致病菌研究的结果见表2。

表2 生牛奶中常见的致病菌及其热死点

致病菌名称

热死点

结核杆菌

60 ,20 min

布氏杆菌

61.5 ,23 min

沙门氏杆菌

60 ,5 min

白喉杆菌

60 ,3 min

痢疾杆菌

60 ,10 min

链球菌

60 ,5 min

葡萄球菌

60 ,90 min

大肠杆菌

60 ,30 min

肉毒杆菌芽孢

121 ,0.5 min

枯草杆菌芽孢

120 ,8 min

注:如果牛奶浓缩了或者添加了其它食物成分,如蔗糖、可可粉、果料、谷物、豆类等,需适当提高热死点的温度或延长保温时间。

        1856年,法国科学家路易·巴斯德(Louis Pasteur)在人类历史上第一次提出了保证安全饮用牛奶的“巴氏消毒法”:温度为145~150 ℉(相当于62.8~65.6 ℃),保持30 min。同时他还指出:若不足145 ℉则致病菌未能杀尽,若超过150 ℉则毁损牛奶活性成分,导致滋养全失。

      目前微生物学对杀菌规律的研究已经非常成熟了。人们发现不管采用哪种杀菌方法(如化学法、射线辐照法、加热法),一次杀菌操作的结果是只能按某一比例杀死部分细菌,并不是全部。

       一般情况下,生牛奶里的芽孢数量非常有限,不足以威胁健康。经巴氏消毒处理后,致病菌都被杀灭了;在冷藏条件下存储数天,巴氏消毒牛奶的细菌总数不会超过3 万CFU/mL,不足以改变色香味的程度。换而言之,63 ℃、30 min或72℃、15 s的热处理强度,足以保证牛奶及其制品的安全性和优良品质了。

     但是对于长保质期的奶制品,例如无须冷藏保存的灭菌牛奶,巴氏消毒的热处理强度显然还是远远不够的。一方面是因为芽孢保留着繁殖能力,常温条件下在长达数个月时间里,完全可能增殖到足以威胁公众健康的程度;另一方面,牛奶中还依然存在其它耐热的非致病菌,哪怕只有几十 CFU/mL的残留,它们将继续利用牛奶的营养而快速生长;还有,无论是牛奶里原来存在的酶,还是由细菌活动而产生的酶,它们大多数具有耐热性,巴氏消毒虽然能够杀灭大部分细菌,但不足以抑制和钝化酶的活性。总之,在长长的保存期内,残留的细菌和保留活性的酶将继续活动,从而显著改变牛奶的味道和质地。对于长保质期的奶制品来说,需要更强更彻底的热处理。

       进一步研究得出了图6“温度/时间与β-乳球蛋白变性率之间的关系曲线”和图7“加热温度与游离-SH基团的关系曲线”,分别显示了热处理强度与β-乳球蛋白变性率和游离-SH基团之间的数量关系。

 


图6 温度/时间与β-乳球蛋白变性率之间的关系曲线图


 

图7 加热温度与游离-SH基团的关系曲线


       在热处理的技巧和方法中,最重要的是让牛奶在80~90 ℃温度区间停留一个适当的时间,让β-乳球蛋白发生适当的变性,并有足够的时间和机会“粘附”到κ-酪蛋白上去。否则,如果直接快速升温到130 ℃以上的话,不仅β-乳球蛋白会出现大面积沉淀,连酪蛋白也将发生变性和沉淀。表3列举了国际奶品联合会(IDF)认定的4 种热杀菌工艺中的3 种,因为介于巴氏杀菌和间接法超高温灭菌之间的“直接法超高温灭菌”,在我国至今尚无实际应用。



      按照国际标准的定义,所谓“热处理”指的是“强度不低于巴氏杀菌的所有加热操作方法”,都是以杀灭致病菌为基本目标的。为了研究热处理之后牛奶里的细菌活动,尤其是致病菌的情况,仅仅使用术语“细菌总数”就显得不够了。如前所述,不是牛奶里的所有细菌都能够在规定的培养条件下生长,例如温度另有要求的细菌、厌氧的细菌,以及有特殊营养要求的细菌等。如果需要了解这些特定细菌的情况,必须改变培养的条件,或者营养平板的成分,以获得这些特定细菌的菌落数。

      不过,致病菌的检验需要对各种致病菌的生理特性和生长形态拥有透彻的了解,然后才能提供它们各自合适的生长条件。致病菌种类不少,因此实际操作起来过程非常繁琐和冗长,完成法定的操作程序,一般需要几周的时间。只有在必要的情况下才有针对性地按程序进行操作。

      在实际控制中,更多地使用另一个微生物学术语“大肠菌群”来判断致病菌危害的总体可能性。所谓的“大肠菌群”也不是细菌分类学上的规范名称,不代表某一个或某一属细菌,指的是具有某些共同特性的一组与粪便污染有关的细菌。大肠埃希氏菌、柠檬酸杆菌、产气克雷白氏菌、阴沟肠杆菌等是组成这个群体的主要成员。它们的共同特性是:①经过不低于巴氏杀菌强度的热处理之后都理应被全部杀灭;②在空气、水、尘埃等自然环境里普遍存在;③在一定培养条件下能发酵乳糖,产酸产气。

     由于牛奶里绝大部分常见致病菌的热死条件与大肠菌群非常接近,所以可以由大肠菌群的杀灭程度来估计致病菌是否存在。由上述特性①可知,大肠菌群适合用来判断热处理过程是否有效。由特性②可知,大肠菌群适合用来判断终端产品和中间产品的安全性,这是因为只要经过最低强度的巴氏消毒后,大肠菌群理应不再存在,即致病菌也不再存在,如果还存在,那么只有一种可能:完成杀菌之后,在灌装、运输、储存期间发生了“第二次”污染。总之,如果出现大肠菌群超标,指向的都是致病菌存在的可能。由此可见,检验大肠菌群就是给出了一个“指示信号”。特性③则给出了建立检验操作方法的途径。与致病菌的检验方法相比,检验大肠菌群要简单易行得多,完成一套法定的操作过程仅需几天的时间,如果加以改进,检验时间还可大幅度缩短,因此,检验作为“指示信号”的大肠菌群得到了广泛应用。

      综上所述:评估生牛奶细菌学质量的主要指标是细菌总数;评估热杀菌牛奶细菌学质量的主要指标是细菌总数、大肠菌群和致病菌,但有时只用其中的1 个或2 个也足以说明问题。

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