蒸汽浸入式UHT杀菌对牛乳部分营养物质和口感的影响

程涛

（东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

蒸汽浸入式UHT杀菌对牛乳部分营养物质和口感的影响

程涛

（东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030）

以蒸汽喷入式和管式间接加热为对照，利用135℃（4 s）蒸汽浸入式对鲜牛乳进行杀菌试验，对杀菌乳的部分营养性和口感进行了评价。结果表明，3种加热方式都可以满足商业无菌产品要求；其中蒸汽直接浸入式条件下，α-乳白蛋白、乳铁蛋白、维生素B1、维生素B12、维生素C和叶酸的损失率均低于其他两种杀菌方式；蒸汽浸入式杀菌产品中蒸煮味更淡。蒸汽浸入式杀菌方式对牛乳无菌加工过程中的营养保留率更高。

UHT；牛乳；营养物质；口感

0 引言

目前，在现代液态乳制品生产中，国内外对鲜乳的杀菌主要是采取热力杀菌法，加热处理的主要目的是杀灭乳中部分或全部的微生物，破坏酶类，延长产品的保质期[1]。但是，不同的加热处理在达到这样的要求的同时也会给产品带来不利的一面，例如，使牛乳中的蛋白质和氨基酸的生物效价、赖氨酸和胱氨酸的质量分数下降，带来不同程度的维生素的损失等，而且会导致牛乳的感官和风味的变化[2]。

为满足消费者对牛乳天然、营养、安全的要求，本文采用3种不同的超高温杀菌技术对牛乳进行处理，主要研究蒸汽直接加热的超高温杀菌对牛乳的营养物质和口感的影响，为直接加热的超高温杀菌工艺提供一定的实验数据和奠定一定的理论基础。

1 材料

仪器设备：80-300型多功能杀菌机；120型全乳分析仪；BECKMAN COULTER P/ACE MDQ毛细管电泳仪；恒温培养箱；恒温水浴箱；HIRAYAMA HA-300M全自动高压灭菌锅；日本NSC-ⅡA-1200无菌工作台等。

2 实验方法

（1）实验设计：根据温度和时间单因素试验结果，设计正交实验，以对热最敏感的乳铁蛋白损失率为评价指标，优化超高温杀菌牛乳的最佳工艺参数。

（2）乳蛋白质、脂肪和干物质质量分数（下同）测定采用FOSS公司120型全乳分析仪测定。

（3）菌落总数的测定采用国标GB/T 4789.2-2010[3]方法进行测定。

（4）α-乳白蛋白、β-乳球蛋白与乳铁蛋白的测定采用毛细管电泳仪二极管检测器，检测原料奶和成品中的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白与乳铁蛋白。

（5）维生素的测定采用国标GB5413.18，GB5413.11，GB5413.14，GB5413.16[4-7]对维生素C，维生素B1，维生素B12和叶酸进行测定。

2.1 感官鉴评

（1）感官鉴评小组的组成。感官鉴评小组由18名女性17名男性专业人员组成，年龄在23-35岁，35名专业人员均经过《食品感官鉴评》专业培训。

（2）感官鉴评标准。取用物理化学指标相近的原料奶，在杀菌温度和杀菌时间相同的情况下，分别进行蒸汽间接管式加热杀菌、蒸汽直接喷入式加热杀菌、蒸汽直接浸入式加热杀菌处理。采用盲测的品尝办法进行口感品尝。

产品感官的判定方法：样品编码，采用随机的三位数字编码，并按照评价人数计算概率，打乱产品顺序分发给评价员，避免因样品分发次序的不同影响品评员的判断，影响统计结果的准确性。

纯牛奶采用5分制评分，从甜度、咸度、醇厚感、奶香味及蒸煮味五项对产品进行评价。

（3）鉴评地点。按照GB/T13868-92要求，建立的单人品评间。

2.2 数据分析

每个试验牛乳样品各指标的测定均作3个平行样。ANOVA分析采用SAS 9.0软件（SAS Institute Inc, Cary,USA）。

3 结果与分析

3.1 正交优化实验

综合前期所做的3种热处理方式单因素试验（结果未显示），以乳铁蛋白损失率为对象，选择处理温度、保温时间和热处理方式作为影响因素，选用L9（33）正交表进行试验方案设计，每个处理重复3次，取平均值，处理后样品立即进行乳铁蛋白损失率的测定。因素水平设计如表1所示，实验结果如表2所示。

表1 3种杀菌方式处理牛乳实验因素水平

由表2可以看出，超高温杀菌乳最佳杀菌工艺参数组合是A2B1C1，其中，杀菌方式对乳铁蛋白损失率影响极显著（R=15.06），杀菌时间次之（R=4.27），温度处理最小（R=0.79）。综合实验结果得出，虽然杀菌时间在2 s时，乳铁蛋白损失率较小，但是除菌率不是很好。因此最佳参数组合为：温度135℃，时间4 s，蒸汽浸入式加热杀菌较好。

3.23 种杀菌条件下产品的比较

3.2.13 种杀菌条件下产品微生物指标结果

同一批原料奶，采用3种杀菌方式后，成品中细菌总数检测结果如表3所示。

表2 3种杀菌方式处理牛乳实验结果

表3 3种杀菌方式样品中微生物检测结果

由表3可以看出，经过135℃（4 s）的3种杀菌方式，可以得到商业无菌性稳定的产品。

杀菌温度和杀菌时间的组合反映为灭菌效率，也是产品能否达到无菌的重要条件。杀菌温度降低，灭菌效率就会大幅下降。蒸汽浸入式加热杀菌机的灭菌效率主要表现在杀菌温度上。保持杀菌时间相同的情况下，提高杀菌温度可以提高杀菌率，使产品保证无菌。但是另一方面会导致产品的过度加热，造成营养成分被破坏。如果降低杀菌温度到一定的限度，会导致产品达不到商业无菌，产生大量的微生物污染产品，造成严重的损失[13-16]。本研究中通过大量实验确定出135℃（4 s）为最佳温度时间组合。

3.2.23 种杀菌条件下产品成分结果

加热处理的主要目的是杀灭乳中部分或全部的微生物，破坏酶类，延长产品的保质期。但是热处理也会给产品带来不利的一面，如部分营养素可能会因加工处理而变得不稳定或在乳中分布不均匀，一些具有特殊生理活性的成分会因此而丧失活力。牛乳是一种复杂的生物学流体，是以可溶性、胶体和乳化状态形式存在的蛋白质、脂类、碳水化合物、盐类、维生素和酶类等组成的复合体系，在热处理过程中会产生很多的变化[8-12]。因此，研究不同的热处理对乳组成的影响，很有意义。

同一批原料奶，采用3种杀菌方式后，成品中蛋白质、脂肪和总固形物检测结果如表4所示。由表4可以看出，尽管3种杀菌方式对成品中蛋白质、脂肪和总固形物质量分数影响没有显著差异（P＞0.05），但采用蒸汽浸入式加热杀菌，蛋白质、脂肪和总固形物损失最少，说明采用浸入式蒸汽杀菌方式可以最大限度的保持鲜乳的蛋白和脂肪质量分数。

表4 3种杀菌方式样品中的成分质量分数结果%

3.2.3 测定结果

在牛乳中乳清蛋白主要含有α-乳白蛋白、β-乳球蛋白与乳铁蛋白。由于乳清蛋白不含磷，脯氨酸质量分数低（占总乳清蛋白的5.2%），而胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸质量分数较高，导致乳清蛋白对热非常敏感。牛乳在加工过程中由于蛋白质变性而引起的凝聚，主要是由于蛋白质分子间形成二硫键，或变性的乳清蛋白沉积于酪蛋白胶粒表面，使得酪蛋白胶束体积增大所引起的。蛋白质的凝聚程度和牛乳的处理方式和强度呈正相关。当酪蛋白发生沉淀时，包含于复合物中的乳清蛋白同时也发生沉淀。在牛乳中，α-乳白蛋白主要参与乳糖合成、结合金属离子和其他一些功能，它是乳清蛋白中最耐热的，β-乳球蛋白参与维生素A的传输，乳铁蛋白同时抑制微生物生长[17]。图1为不同超高温杀菌方式清蛋白损失率。

由图1可以看出，牛乳在加热处理过程中，α-乳白蛋白、β-乳球蛋白和乳铁蛋白都有不同程度的变性。牛乳经过135℃（4 s）蒸汽浸入式、喷入式和管式间接杀菌处理以后，α-乳白蛋白和乳铁蛋白在浸入式杀菌处理的牛乳中损失率最低。显然，由于浸入式杀菌处理对乳清蛋白的变性所引起的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白以及乳铁蛋白的损失率明显低于其他两种方式处理。显示了135℃（4 s）蒸汽直接浸入式加热杀菌方式较其他两种方式有明显优势。

3.2.43 种杀菌条件下产品维生素损失率结果

图2为不同超高温杀菌方式维生素损失率。由图2可以看出，采用135℃（4s）蒸汽直接浸入式加热杀菌方式，对于维生素B1、维生素B12、维生素C、叶酸的损失率均低于蒸汽间接管式加热杀菌方式50%以上。其中热敏性较强的维生素C损失率远远低于管式杀菌方式。

牛乳经加热后，其营养价值因维生素的损失而降低。牛乳中的维生素A和维生素B，对热较为稳定，抗坏血酸（维生素C）对热很敏感，但超高温杀菌并不比高温短时巴氏杀菌对维生素C破坏更大。在B族维生素当中，维生素B2和维生素B5对热稳定，而维生素B6和维生素B12经过超高温杀菌处理之后会发生显著的影响，损失量取决于超高温工艺的类型，一般用直接热处理比间接热处理法对维生素B6的损失更大；相反，维生素B12在间接热处理中损失比较显著[18]。

3.2.5 感官鉴评结果

感官评定结果如表5所示。由表5可以看出，经过对比品尝，蒸汽直接浸入式加热杀菌的蒸煮味非常轻，部分品尝者认为没有蒸煮味。奶香味和醇厚干比其他样品略轻，和蒸汽直接喷入式加热杀菌的样品几乎相同。对于咸度几乎没有太大的差别。蒸汽直接浸入式加热杀菌的样品和蒸汽直接喷入式杀菌样品的甜度较其他样品轻。

表5 感官评定结果

由于牛乳是一种组成复杂的胶体，热处理对牛乳中的化学成分的影响很大，使它的风味发生了改变。当乳加热温度超过75℃时，含硫氨基酸会释放巯基，通常以硫化氢、硫醇和硫化物等挥发性成分的形式释放，从而使热处理乳产生所谓的“蒸煮味”。这些游离的巯基主要来自β-乳球蛋白。游离巯基的数量或产生蒸煮味的大小与热处理强度有关，最大值在90℃时产生，而灭菌处理时，游离巯基的数量反而降低，在超高温灭菌乳中游离SH浓度为0.7 μmol/L。巴氏杀菌乳通常没有蒸煮味，间接UHT乳的风味比直接UHT乳稍差[19]。所以蒸汽直接浸入式加热杀菌方法在降低蒸煮味方面有显著的效果。

4 结论

以蒸汽喷入式和管式间接加热为对照，利用135℃（4 s）蒸汽浸入式对鲜牛乳进行杀菌实验，蒸汽浸入式杀菌方式对牛奶无菌加工过程中的营养保留率更高，尤其对热敏性物质的保留率比蒸汽喷入式和蒸汽间接加热方式更高，蒸煮味更淡。

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[2]PAPPAS C P.Compositional Requirements for UHT Milk in EC Member States[J].British Food Journal,1990,92(3):31-36.

[3]GB/T 4789.2-2010中华人民共和国国家标准菌落总数的检测.

[4]GB5413.18中华人民共和国国家标准维生素C测定[S].北京：中国标准出版社.

[5]GB5413.11中华人民共和国国家标准维生素B1测定[S].北京：中国标准出版社.

[6]GB5413.14中华人民共和国国家标准维生素B12测定[S].北京：中国标准出版社.

[7]GB5413.16中华人民共和国国家标准叶酸测定[S].北京：中国标准出版社.

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Effect of steam direct infusion heating(SDH)method on nutrition substance and flavor of UHT milk

CHENG Tao
（College of Food,Northeast Agriculture University,Harbin 150030,China）

The effect of steam direct infusion heating process with heating at 135℃for 4 s on fresh milk,and its nutrition and flavor of the sterilized milk was evaluated.Those processes of steam direct injection heating and steam indirect tube heating were used as control.The result showed that all three heating processes met the commercial sterilized product demand.For steam direct infusion heating process,the loss of vitamin B1,B2,and B12,vitamin C and folic acid are lower than those of other two heating processes.The cooking flavor of milk by steam direct infusion heating is much better than by other process.Higher levels of nutritional substances are reserved in milk sterilized process by steam direct infusion heating compared to others.

Ultra high temperature；milk；nutrients；flavor

TS252.42

A

1001-2230（2012）03-0031-04

2012-12-30

程涛（1962-），男，工程师，从事畜产品加工方面研究。