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延長(zhǎng)貨架期（extended?shelf-life,ESL）牛乳最早起源于北美，意在滿足消費(fèi)者對(duì)牛乳營(yíng)養(yǎng)、新鮮和安全的要求，解決了常規(guī)巴氏乳貨架期短和超高溫滅菌乳產(chǎn)品口感差、營(yíng)養(yǎng)破壞嚴(yán)重的問(wèn)題。ESL不是一種殺菌方式，而是一種管理理念，指從原料乳到最終產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié)都盡量減少任何形式的二次污染，減少菌落總數(shù)，來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)貨架期的目的。

為了兼顧營(yíng)養(yǎng)和理想的貨架期，ESL牛乳目前應(yīng)用最廣泛的殺菌方式是超巴氏殺菌技術(shù)，主要的措施是采用介于巴氏殺菌和超高溫滅菌之間的熱殺菌工藝，再通過(guò)超潔凈灌裝減少二次污染，生產(chǎn)、貯藏、分銷過(guò)程中菌落數(shù)低、貨架期更長(zhǎng)的液態(tài)乳。ESL牛乳的貨架期在冷藏條件下至少15 d，最長(zhǎng)可達(dá)45 d。目前市場(chǎng)上常采用120～130℃、2～15?s的殺菌工藝，但這勢(shì)必對(duì)牛乳中蛋白的活性和部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)造成破壞，除了制定合理的熱處理?xiàng)l件外，新工藝也開始應(yīng)用到ESL牛乳的生產(chǎn)中，包括蒸汽浸入式殺菌、膜過(guò)濾技術(shù)結(jié)合巴氏殺菌等。本研究重點(diǎn)分析不同殺菌工藝技術(shù)對(duì)ESL牛乳品質(zhì)和貨架期的影響，從而為ESL牛乳的廣泛應(yīng)用提供參考。

生乳（菌落總數(shù)<50?000?CFU/m L，酸度13～15?oT，蛋白含量≥3.1?g/100?mL，脂肪含量≥3.3?g/100?mL）光明乳業(yè)牧場(chǎng)。

乳鐵蛋白標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%）、免疫球蛋白G(immunoglobulin?G,IgG）標(biāo)準(zhǔn)品（純度≥98%）；營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

蒸汽浸入式殺菌機(jī)；巴氏殺菌機(jī)、稀奶油殺菌機(jī)；管式殺菌設(shè)備、均質(zhì)機(jī)；無(wú)菌操作臺(tái);恒溫水浴鍋、生化培養(yǎng)箱。

原料乳經(jīng)不同工藝殺菌（傳統(tǒng)管式高溫殺菌、蒸汽浸入式殺菌和膜過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌），生產(chǎn)ESL牛乳，然后冷卻至4℃，超潔凈灌裝，備用。具體工藝流程如下：

1）傳統(tǒng)管式高溫殺菌工藝：原料乳→均質(zhì)（65℃、2 0 M P a）→殺菌（1 3 0℃、2 s命名為殺菌工藝A,120℃、15 s命名為殺菌工藝B）→冷卻→灌裝；

2）蒸汽浸入式殺菌工藝：原料乳→殺菌（147℃、0.09 s命名為殺菌工藝C）→均質(zhì)（65℃、20 MPa）→冷卻→灌裝；

3）膜（陶瓷膜）過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌工藝流程如下：

對(duì)不同殺菌工藝制備的ESL牛乳進(jìn)行菌落總數(shù)、大腸菌群和致病菌（沙門氏菌和金黃色葡萄球菌）的測(cè)定。具體參照GB 19645—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?巴氏殺菌乳》。

對(duì)不同殺菌工藝制備的ESL牛乳進(jìn)行貨架期測(cè)定，分別貯藏在6、10、15℃條件下，根據(jù)感官、菌落總數(shù)、煮沸實(shí)驗(yàn)、pH值和酸度，參照GB 19645—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?巴氏殺菌乳》判斷產(chǎn)品貨架期。

對(duì)不同殺菌工藝制備的ESL牛乳進(jìn)行活性物質(zhì)含量測(cè)定，包括乳鐵蛋白和IgG含量測(cè)定，并計(jì)算損失率。活性物質(zhì)的檢測(cè)參考T/CSCA?110059—2020《巴氏殺菌乳—鮮牛乳》附錄方法。活性物質(zhì)損失率按下式計(jì)算。

對(duì)不同殺菌工藝制備的ESL牛乳進(jìn)行糠氨酸含量測(cè)定。具體參照NY/T?939—2016《巴氏殺菌乳和UHT滅菌乳中復(fù)原乳的鑒定》，結(jié)果以100?g蛋白質(zhì)中糠氨酸含量表示。

比較4組熱殺菌工藝對(duì)ESL牛乳品質(zhì)的影響，為了進(jìn)一步優(yōu)化工藝，分別對(duì)蒸汽浸入式殺菌和膜過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，具體工藝條件見(jiàn)表1，從活性物質(zhì)損失率和貨架期兩方面評(píng)價(jià)，確定ESL牛乳優(yōu)化工藝條件。

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，用Excel初步整理數(shù)據(jù)，用GraphPad?Prism?8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P<0.05時(shí)，表示差異顯著；P>0.05時(shí)，表示差異不顯著。

巴氏殺菌乳是通過(guò)適度的熱加工滅活生乳中的致病菌和部分腐敗菌，為了維持鮮乳的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)，巴氏殺菌后的鮮乳中存在少量微生物，一般殺菌后菌落總數(shù)小于100?CFU/mL。ESL牛乳殺菌條件的制定要考慮可顯著減少牛乳中微生物數(shù)量來(lái)延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期，同時(shí)又要最大限度地減輕由于熱處理造成的產(chǎn)品感官質(zhì)量變化。研究不同殺菌工藝對(duì)牛乳殺菌后微生物殘留量的影響，來(lái)判斷是否可以作為ESL牛乳殺菌工藝。

由表2可知，原料乳經(jīng)4種不同工藝殺菌后，菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)量都小于1 CFU/mL，并且致病菌沙門氏菌和金黃色葡萄球菌完全被殺滅，說(shuō)明4種殺菌工藝符合ESL牛乳下線微生物含量盡可能低的要求，從而能達(dá)到延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的目的。

由表3可知，經(jīng)過(guò)4種不同工藝殺菌后，在6、10、15℃下貯藏的牛乳貨架期存在明顯差異。除C組外，隨著貯藏溫度升高，貨架期縮短，在貨架期末因出現(xiàn)菌落總數(shù)超標(biāo)、酸度過(guò)高、性狀改變而終止貨架期。C組在3個(gè)貯藏條件下最長(zhǎng)貯藏時(shí)間45 d內(nèi)都無(wú)明顯風(fēng)味和性狀改變，微生物未超標(biāo)。在6℃貯藏條件下，A、B、D組貨架期大于20 d，說(shuō)明低溫貯藏有效抑制微生物的繁殖和各種酶的活性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的貨架期；在10、15℃貯藏條件下，D組貨架期分別降至最短14、7 d,D組隨溫度升高貨架期明顯縮短，分析是因?yàn)榕Ｈ橹袣埩粑⑸铮跍囟壬吆笱杆俜敝常M(jìn)而失去了飲用價(jià)值。D組產(chǎn)品對(duì)冷鏈要求最高，僅適宜在冷鏈好的地區(qū)銷售，全程控制在6℃為佳；而對(duì)于冷鏈不夠完善的地區(qū)，采用C工藝更安全。

牛乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值除了可以提供蛋白質(zhì)、脂肪和無(wú)機(jī)元素等常規(guī)營(yíng)養(yǎng)外，還含有種類繁多、無(wú)法通過(guò)其他食物提供的生物活性物質(zhì)，如乳鐵蛋白、免疫球蛋白、糖巨肽、乳過(guò)氧化物酶、鞘脂類等。這些生物活性物質(zhì)在維持和增加機(jī)體免疫力、抑菌、抗病毒及維護(hù)腸道健康等方面發(fā)揮著重要作用。然而，以乳鐵蛋白和免疫球蛋白等為代表的牛乳中活性物質(zhì)均對(duì)熱敏感，研究不同殺菌工藝對(duì)ESL牛乳中活性物質(zhì)乳鐵蛋白和IgG損失率的影響，有助于生產(chǎn)ESL牛乳工藝選擇。

由圖1可知，4種殺菌工藝ESL牛乳的乳鐵蛋白和IgG損失率有顯著差異。A、B組殺菌后幾乎檢測(cè)不到乳鐵蛋白和IgG;C組利用牛乳自由下落時(shí)與蒸汽融合殺菌，實(shí)現(xiàn)牛乳精準(zhǔn)升溫，達(dá)到殺菌的效果，相對(duì)傳統(tǒng)的高溫?zé)崽幚砉に嚕ˋ和B）而言，大大縮短了牛乳在管道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間升溫帶來(lái)的品質(zhì)變化，從而保留了少量活性物質(zhì)；D組乳鐵蛋白和IgG損失率最低，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)微濾去除牛乳中的大部分微生物和體細(xì)胞，大大降低了熱處理強(qiáng)度，在延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的同時(shí)更好保留了牛乳中的活性物質(zhì)，提升了產(chǎn)品品質(zhì)。

牛乳中的乳糖作為還原糖，在熱處理過(guò)程中與牛乳蛋白中賴氨酸之間發(fā)生美拉德反應(yīng)，生成中間產(chǎn)物乳果糖基賴氨酸，該物質(zhì)經(jīng)酸水解后可生成呋喃素，呋喃素又稱糠氨酸。糠氨酸含量作為鑒別UHT滅菌純牛乳或巴氏殺菌乳是否為復(fù)原乳的定量指標(biāo)，同時(shí)也可以判斷牛乳的熱處理強(qiáng)度，在還原糖含量不變的情況下，溫度和處理時(shí)間，即熱處理強(qiáng)度是影響糠氨酸含量的最主要因素，過(guò)度的熱處理也會(huì)導(dǎo)致糠氨酸含量升高。

由圖2可知，4種不同殺菌工藝牛乳糠氨酸含量由高到低依次為A組>B組>D組>C組。C組將牛乳勻速通過(guò)小孔型分配板進(jìn)入蒸汽罐中，牛乳溫度與蒸汽溫度的溫差可以精準(zhǔn)控制在1℃以內(nèi)，并且在極短時(shí)間內(nèi)完成，減少很多不必要的熱處理，大大降低了美拉德反應(yīng)，從而降低了總體的糠氨酸含量；D組的糠氨酸含量高于C組，分析可能原因是膜過(guò)濾前分離出的稀奶油采用120℃、15?s工藝處理，這部分稀奶油中含有的少量蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)120℃高溫殺菌后發(fā)生了美拉德反應(yīng)，從而提高了成品的糠氨酸含量。

與傳統(tǒng)管式高溫殺菌工藝比較，蒸汽浸入式殺菌在ESL牛乳貨架期方面更有優(yōu)勢(shì)，陶瓷膜過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌生產(chǎn)ESL牛乳在活性物質(zhì)保留方面更有優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步優(yōu)化2種工藝。

由圖3和表4可知：對(duì)比蒸汽浸入式殺菌3個(gè)工藝條件，降低殺菌溫度活性物質(zhì)含量增加不明顯，且導(dǎo)致貨架期顯著縮短，增加了對(duì)銷售環(huán)節(jié)冷鏈的要求，所以采用蒸汽浸入式殺菌生產(chǎn)ESL牛乳優(yōu)選147℃、0.09?s工藝參數(shù)；對(duì)比陶瓷膜過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌3個(gè)工藝條件，改變巴氏殺菌溫度不能明顯改變產(chǎn)品貨架期，但是活性物質(zhì)乳鐵蛋白和IgG含量隨溫度升高顯著降低，所以采用陶瓷膜過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌，優(yōu)選72℃、15?s工藝參數(shù)，不僅能夠更好保留牛乳中的活性物質(zhì)，而且可以減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本，但要注意在銷售流通環(huán)節(jié)的溫度控制，冷鏈溫度控制在6℃以內(nèi)為佳。

通過(guò)研究不同熱殺菌條件對(duì)ESL牛乳品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)高溫殺菌（130℃、2?s或120℃、15?s）比較，蒸汽浸入式殺菌（147℃、0.09?s）生產(chǎn)的ESL牛乳貨架期更長(zhǎng)，在15℃以下，溫度的改變沒(méi)有對(duì)產(chǎn)品貨架期內(nèi)的品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響，殺菌后糠氨酸含量降低并且保留少量的活性物質(zhì)乳鐵蛋白和IgG，該工藝即使在冷鏈欠發(fā)達(dá)的地區(qū)也能夠保證產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定；膜過(guò)濾結(jié)合巴氏殺菌（72℃、15?s）生產(chǎn)的ESL牛乳，活性物質(zhì)乳鐵蛋白和IgG保留率更高，膜過(guò)濾后簡(jiǎn)單增加殺菌溫度，對(duì)貨架期沒(méi)有明顯改善，要確保產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定，建議全程嚴(yán)格控制冷鏈，溫度6℃以下，貨架期內(nèi)品質(zhì)更加穩(wěn)定。

本研究通過(guò)測(cè)定不同殺菌工藝對(duì)ESL牛乳貨架期、活性物質(zhì)乳鐵蛋白和IgG損失率、糠氨酸含量的影響，為ESL牛乳的品質(zhì)提升和新技術(shù)推廣提供一定的參考依據(jù)，從而為消費(fèi)者帶來(lái)品質(zhì)更好的ESL產(chǎn)品。