超高温灭菌乳产品常见的质量问题分析

赵泽民 杨学博 石芳芳 王力 黑龙江龙丹乳业科技股份有限公司

近年来，超高温灭菌乳（UHT乳），发展速度很快，然而我国在引进该技术的过程中，一方面对UHT、无菌灌装的加工技术缺乏理解，另一方面软、硬件与UHT加工技术所要求的不配套，因此经常出现各种问题。现就UHT乳生产中常见的质量问题进行分析，力求通过生产控制，使其得以预防和解决。

1 物理缺陷

1.1 脂肪上浮

脂肪上浮一般出现在生产后几天至几个月范围内，上浮的严重程度与贮存及销售的温度有关，温度越高，则上浮速度越快，严重时在包装的顶层会出现几毫米厚的脂肪。

出现脂肪上浮的原因如下：均质效果不佳；低温下均质；过度机械处理（低温高速搅拌，低温反复泵送等）；前处理不当，混入过多空气；原料乳中含有过多脂肪酶（脂肪酶的耐热性高于蛋白酶）。研究表明，经140℃、5s的热处理，胞外脂肪酶的残留量约为40%，残留的脂肪酶在贮存期间分解脂肪球膜，释放自由脂肪酸而导致聚合、上浮。饲料喂养不当，导致原料乳中脂肪与蛋白质比例不合适（含有过多自由脂肪酸等）也是原因之一。

1.2 凝块

原料乳中蛋白酶的残留是成品形成凝块的主要原因，蛋白酶的耐热性远远高于耐热芽孢。曾有人做过实验，一种耐热蛋白酶耐热性是嗜热脂肪芽孢杆菌的4000倍。同样有研究表明，经140℃、5s的热处理，胞外蛋白酶的残留量为29%，残留的蛋白酶分解κ-酪蛋白及α-酪蛋白，而导致酪蛋白相互聚合形成凝块。

凝块现象出现的快慢与产品中耐热蛋白酶的残留量和分销条件关系很大。一般情况下凝块出现在生产3个月以后，有时甚至在整个保质期内都不会出现，但如果耐热蛋白酶残留量大，储存条件差，则凝块在2个星期后就可出现。此外，乳房炎乳、钙、磷酸盐的混入，使用初乳、末乳等，也可能导致产品在存储期内产生凝块，尤其是采用磷酸清洗时，若冲洗不彻底，残留的磷酸根将形成胶体磷酸钙而导致酪蛋白的聚合。

1.3 变味

UHT乳在贮存期内会产生风味、口味的变化，主要表现为2种现象，即苦味和脂肪氧化味。

苦味的产生主要是由于UHT残留的微生物代谢蛋白酶水解蛋白质形成短肽链、氨基酸；所致苦味就是由某些带苦味的氨基酸残基（如缬氨酸、苏氨酸等）形成的。

脂肪氧化味的产生主要是由UHT残留的微生物代谢脂肪酶分解乳脂肪所致，因酶的种类不同，可形成金属味、脂肪腐败味、纸板味等。

1.4 褐变及蒸煮味

褐变是由于赖氨酸与乳糖进行美拉德反应生成黑色素而导致的。这种反应主要在热处理过度时表现比较明显，尤其对于保持灭菌乳来说褐变是相对较严重的；正常UHT乳的褐变是不可见的，但若控制不好也偶然有褐变现象，主要原因是原料乳偏碱性，原料乳中微生物含量过高，氧气含量过高，回流量过大等。蒸煮味是由于牛乳被加热到70℃以上时，β-乳球蛋白释放的-SH与O2产生H2S，以及被加热至90℃以上时美拉德反应中形成的副产物（如双乙酰、内酯、醇酮、香草醛等）共同形成的，但这种味道在生产的3～5天明显减轻，不易察觉。

2 微生物污染

无论是对消费者的健康还是产品的市场形象，微生物的污染危害都是最大的，它是导致坏包的直接原因。根据污染微生物的不同类型，坏包表现为酸包、涨包、苦包、异味包等。导致UHT乳产生坏包的原因为：①坏包率——灭菌后芽孢的残留量+再污染；②灭菌后芽孢的残留量——原料中芽孢的含量+UHT灭菌的条件+UHT及无菌包装系统灭菌+包装材料的灭菌；③再污染——系统的完整性。以上各种原因可由不同类型的微生物污染所致，因此分析污染微生物的类型对故障排除将很有帮助。

2.1 单—菌株的污染

2.1.1 革兰氏阴性菌

这种污染是典型的后污染引起的，也就是说灭菌后系统的完整性被破坏，其中包括封合不良，UHT冷却段的泄漏，无菌输送过程中的泄漏等。

2.1.2 革兰氏阳性菌

出现这种情况的污染除以上导致单一革兰氏阴性菌的污染因素之外，还可能由于清洗不足，预灭菌不彻底，灌装机无菌环境的破坏，以及不良的卫生操作所致。

2.1.3 芽孢杆菌

单一的芽孢杆菌污染在绝大多数情况下是由于灭菌不彻底所致，其中包括：UHT加热温度、时间不够；原料乳中芽孢含量不定期增多导致残留量过多；包装材料灭菌或预灭菌不彻底；清洗不良以及无菌空气系统出现故障等。此外，单一芽孢的污染也可能由于后污染所致，如UHT段80℃以上污染以及无菌均质的后污染等。

2.2 混合菌株的污染

混合菌株的污染相对较复杂，但绝大多数是由于后污染引起的，其中包括封合不良，UHT冷却段的泄漏，不良的环境卫生以及无菌输送过程中的泄漏等。

3 解决办法

3.1 脂肪上浮的控制

在UHT生产过程中，适当提高均质效果是增加乳脂肪物理稳定性的常用办法。但提高均质效果并非意味着仅重视均质压力，均质效果的好坏常常与均质头的磨损情况、单向阀严密程度有直接关系。通常情况下，使用新鲜度较高且脂肪含量适中（或经过标准化）的原料乳生产UHT灭菌产品，也会提高货架期内的脂肪稳定性；当灭菌牛乳销售周期长于3个月时，一般应进行脱氧处理，以免因氧气的作用致使乳脂肪氧化，稳定性下降。

3.2 褐变的控制

正常的U H T灭菌条件（135～140℃、3～4s）一般不会造成明显褐变。新鲜牛乳只有在灭菌温度过高或时间过长时，才会有明显的褐变现象。因此，控制灭菌参数的稳定是预防褐变的主要方法。当无菌灌装设备因任何原因停止灌装时，牛乳在UHT灭菌器中反复循环，势必造成牛乳严重褐变。此种情况下，应将灭菌器排空后以水循环，待可以灌装后重新进料。另外，控制生鲜牛乳的新鲜度在一定程度上也会提高牛乳的抗褐变能力。

3.3 蛋白质变性的控制

为改善UHT灭菌牛乳中蛋白质的稳定性并减轻蛋白质变性数量，灭菌处理前应对原料乳进行常规的蛋白稳定性检验。为严格控制质量，只有通过酒精试验确认其蛋白稳定性良好的原料乳方可进行加工，而酒精阳性乳不宜使用。

3.4 微生物引起的变质的控制

3.4.1 减少生鲜牛乳的污染机会，及时进行净乳冷藏，必要时进行巴氏杀菌，控制耐热芽孢总数（不应多于100个/mL）。

3.4.2 合理设定UHT灭菌机组的灭菌参数（135～140℃、3～4s），保证灭菌温度平稳。确保UHT灭菌机组和无菌包装机程序设定正确，灭菌彻底，确保AIC或CIP清洗效果良好。

3.4.3 经常检查用于包材灭菌的化学消毒剂浓度是否足够（以30%～50%的H2O2为主），消毒剂对包材内表面必须涂抹均匀或浸润良好。包装材料应密封贮存和运输，以免微生物污染（包材带菌量不应多于5个/cm2）。

3.4.4 监控并保持灌装过程中无菌环境的无菌空气压力及温度。当无菌室的无菌空气正压被破坏时（如利乐包装机或依莱克斯德EA5000LL包装机包材形成的膜管开裂；或阿法拉伐AS2包装机生产过程中无菌室门被打开等），则需要重新进行设备灭菌。

3.4.5 包装过程中，按设备操作要求抽检包装的封口质量。当封口不良时，应立即对设备的封口温度（或电流）进行调节，并应定期检查封口元件，以免导致外源性微生物污染。

4 小结

通过以上分析可看出，控制超高温灭菌乳的质量首先应从原料乳入手，严格控制整个生产环节，在工厂内全面推行优质生产规范，建立完善的质量保证系统，才能最终使产品质量稳定。

[1] 谢继志主编.液态乳制品科学与技术.北京：中国轻工业出版社，1999

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[4] 李艳华.乳品检验工作质量关键控制点.中国乳品工业，2000（1）：36～38

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