牛乳中耐热芽孢杆菌致死条件的研究进展

文 / 李忠民 魏艳敏 庞伟华

（1黑龙江贝因美乳业有限公司；2黑龙江立高仪器设备有限公司）

随着生活节奏的加快及人民生活质量的不断提高，牛奶作为“营养全价”的食品，备受消费者青睐，从而带动了我国乳制品行业的快速发展，乳制品种类越来越丰富，质量也越来越高。为了延长乳制品的货架期，和食用安全性，不同种类的乳制品在生产过程中必须经过加热杀菌，其目的是杀灭所有的致病菌以及大多数的细菌。对于长货架期的高温杀菌后的乳制品，引起腐败变质的主要原因是耐热菌和酶对乳品中营养物质的分解和利用。耐热芽孢杆菌作为牛乳中存在的一种耐热菌能引起乳制品的很多质量问题，是乳品行业不容忽视的关键性问题。资料显示，在污染生牛乳的耐热芽孢菌中，检出率最髙的是枯草芽孢杆菌，占30%；其余依次是蜡状芽孢杆菌，占19%；短小芽孢杆菌，占11%；环状芽孢杆菌，占8%；缓慢芽孢杆菌，占8%；栗褐芽孢杆菌，占3%[1]。而在灭菌的乳制品中残留的耐热芽孢菌以蜡样芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌的检出情况较多。原料乳中的细菌数是影响乳制品货架期的主要因素。当原料乳中的微生物数量达到一定数量，一些芽孢杆菌如巨大芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等在杀菌过程中不能完全被杀灭，在长时间的贮存过程中容易被激活，最终导致产品变质。

1 乳制品中常见的耐热菌

1.1 枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一种。单个细胞为（0.7～0.8）μm×（2～3）μm，着色均匀；无荚膜，周生鞭毛，能运动；芽孢（0.6～0.9）μm×（1.0～1.5）μm，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。该菌为需氧菌，可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。其广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖[2]。

1.2 蜡样芽孢杆菌

蜡状芽孢杆菌，菌体为两端平直的粗大杆菌，大小为（1.0～1.5）μm×（3.0～5.0）μm，多为短链，无荚膜，部分有鞭毛；产芽孢，芽孢呈椭圆形，中生或近中生，其横径不大于菌体。该菌为革兰氏阳性菌，需氧菌，对营养要求不高，在普通琼脂平板培养基上生长良好；最适温度为28～35 ℃[3]。蜡状芽孢杆菌细菌对外界有害因子抵抗力强，分布广，存在于土壤、水、空气以及动物肠道等处，部分菌株能产生肠毒素，有致呕吐型和腹泻型胃肠炎肠毒素两类。

1.3 嗜热脂肪芽孢杆菌

嗜热脂肪芽孢杆菌的孢子是芽孢杆菌属中最耐热的微生物，但营养细胞对不良条件非常敏感。若冷却到室温，营养细胞会立即失去活性[4]。

嗜热脂肪芽孢杆菌菌体大小为（0.6～1.0）μm ×（2.0～3.5）μm；具有运动性，最高生长温度为 65～75 ℃，最低生长温度为30～45 ℃。其菌落形状从圆形到卵圆形，透明到模糊，光滑到粗糙，非常难以辨别，大小如针尖；耐酸性不强，pH值5.0 以下就停止生长。最低营养要求在各菌株中变化很大，其范围从只需要碳源和NH4－N、无生长因素直到需要各种氨基酸和维生素。有些菌株当培养温度较低时，表现出营养要求增加。

1.4 短小芽孢杆菌

短小芽孢杆菌为芽孢杆菌属，菌体细杆状，一般为（0.6～0.7）μm×（2.0～3.0）μm，革兰氏阳性。该菌存在半透明型和不透明型两种菌落形态，当分别进行传代时，半透明菌落能产生半透明和不透明型菌落，且基本各占一半。而不透明菌落在传代过程中只产生少许的半透明菌落，且传至第4 代时半透明型菌落消失[5]。

2 乳制品中常见的耐热菌的致死条件

陈霞等[6]研究了热处理条件对牛乳中耐热芽孢致死效果的影响，结果表明，经生长特性比较，耐热芽孢杆菌的最适生长温度在37～42 ℃之间，经121 ℃/10 min和135 ℃/4 s热处理后，热致死率在58.08 %～71.43 %之间；不同热处理方法比较发现，耐热芽孢经85 ℃/15 s热处理后，37 ℃保温2 h，再经过135 ℃/4 s处理，热致死率超过99.99%。德力格尔桑[7]等人研究了高压处理对鲜牛乳中枯草杆菌芽孢致死效应，结果显示，在40 ℃条件下，采用200 MPa低压处理5 min，停压1 min，再升至700 MPa下处理5 min，循环处理7 次，可将鲜乳中枯草杆菌芽孢数减少到102～103CFU/mL。刘成梅[8]等人研究了不同作用压力和处理次数下瞬时高压（IHP）对嗜热芽孢杆菌的杀灭效果，以及食品基质对IHP杀菌的影响。结果表明，瞬时高压对嗜热芽孢杆菌有较好的杀灭效果，随着处理压力的提高，嗜热芽孢杆菌的致死率上升；提高进料温度，嗜热芽孢杆菌的致死率略有升高；瞬时高压对嗜热芽孢杆菌的致死率随着处理次数的增加而上升，且增加处理次数比提高压力的效果要好得多；食品基质对瞬时高压下的菌体有保护作用，在一定浓度范围内，基质浓度愈高，对菌体保护作用愈强。武玉艳[9]等人对热协同超高压对不同介质中嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的灭活作用进行了研究，结果表明，在600 MPa/40 ℃，保压30 min的条件下，脱脂牛乳中蜡样芽孢杆菌的失活率（约4.1 个数量级）大于磷酸缓冲液中的失活率。高媛等[10]人研究了高压CO2处理对枯草芽孢杆菌芽孢杀灭及协同作用的影响，结果表明：20 MPa高压CO2处理前在45 ℃预热处理30 min时，枯草芽孢杆菌芽孢的失活率达到了3.84 个数量级；单纯20 MPa高压CO2处理30 min时其失活率达到2.44个数量级；10 MPa/50 ℃高压CO2连续施压30 min处理，对枯草芽孢杆菌芽孢的杀灭使其数量下降了0.67 个数量级，间歇性施压处理（低压10 MPa施压10 min，高压30 MPa施压10 min）循环1 次时，枯草芽孢杆菌芽孢的失活率达到2.55 个数量级。

3 对耐热芽孢菌的控制

3.1 前处理的控制

奶牛的粪便、饲料、水和土壤都可能因为含有耐热菌而污染原料奶。有针对性地采取控制措施，可以大幅度降低耐热菌对乳制品造成的危害。

牛舍环境不卫生，牛体粘附大量脏物，包括土壤、粪便、垫草及灰尘等，是嗜热菌主要污染源之一。空气中飘浮的灰尘中有各种微生物，其中也包括嗜热菌，既能污染牛体又能污染没有保管好的生奶和容器具。挤奶的过程中，头三把奶中的芽孢杆菌数量很高，因此在挤奶前应彻底清洗奶牛乳房，弃去头三把奶[11]。

生产花色乳制品使用的多种辅料会含有较多的芽孢菌。因此要加强对辅料质量控制。首先要加强对供应商的资质控制，要求提供完整、真实的辅料检验报告书，最好是具有检验资质的第三方检验机构出具的检验报告书；二是要加强对辅料的检验；三是使用含芽孢或耐热芽孢较多的原料进行生产时，需要适当提高杀菌温度，以保证芽孢菌的杀灭效果[12]。

3.2 生产过程的控制

车间空气中也可能含有蜡样芽孢杆菌，因此要加强对车间环境的控制。原则上，在一切食品生产加工经营的场所都可以安装紫外杀菌灯进行空气消毒杀菌，还可以采用臭氧杀菌。生产过程中的机械管道等也是耐热芽孢菌的污染渠道，因此要增加设备清洗的频率和强度，消除隐患。原料奶在使用之前可以经过短时间的高温加热，让其营养体生长后，再进行二次灭菌将牛乳中的耐热芽孢菌的营养体杀灭，从而达到杀灭耐热芽孢菌的目的。如果牛乳经过短时间的高温加热后不马上使用，必须要迅速冷却并0～4 ℃冷藏，避免耐热芽孢菌的营养细胞过度生长而影响牛乳的质量[13]。

[1]龟井俊郎.生乳中芽孢杆菌属芽孢的分布.中国乳品工业，1996，24（5）：36-37.

[2]李雅丽，秦艳，周绪霞，等.6 株芽孢杆菌的生物学特性比较研究.中国畜牧兽医，2011，38（4）：62-66.

[3]钱爱东.食品微生物学.第二版.北京：中国农业出版社，2008：203.

[4]郭本恒.乳品微生物学.北京：中国轻工业出版社，2001：136-137.

[5]于婷，尚玉珂，李艳芳，等.短小芽孢杆菌BSH24抗菌物质的提取及其特性.植物保护学报，2009，36（1）：65-69.

[6]陈霞，黄玉君，王琴，等.热处理条件对牛乳中耐热芽孢致死效果的影响.食品研究与开发，2011，32（12）：179-233.

[7]德力格尔桑，王英利，阿拉达日图，等.高压处理对鲜牛乳中枯草杆菌芽孢致死效应.食品科学，2007，28（1）：73-76.

[8]刘成梅，钟业俊，刘伟，等.瞬时高压对嗜热脂肪芽孢杆菌的杀灭效果.食品科学，2006，27（9）：55-58.

[9]武玉艳，李汴生，阮征，等.热协同超高压对不同介质中嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢的灭活作用.食品与发酵工业，2009，35（4）：5-9.

[10]高媛，周先汉，曾庆梅，等.高压CO2处理对枯草芽孢杆菌芽孢杀灭及协同作用的影响.食品科学，2011（11）：55-60.

[11]张辉，胡志，尹荻，等.原料奶中嗜热菌的来源与控制措施.中国奶牛，2004（1）：52.

[12]徐怀德，王云阳.食品杀菌新技术.北京：科学技术文献出版社，2005：133-227.

[13]李钧，仪淑敏，李远钊，等.高温杀菌产品蜡样芽孢杆菌的污染现状及控制措施.中国食物与营养，2007（8）：25-27.