巴氏殺菌方法能夠最大限度保存生乳的營養價值,并維持風味、顏色和口感,因此被廣泛應用于乳制品。我國在2017年頒布的國家優質乳核心標準中標明了對液態奶的品質要求,對此,乳制品企業應加強對巴氏殺菌乳的工藝研究。
生鮮乳是人類重要的營養物質來源。目前,在乳制品的制備上,我國大量使用熱處理的方式滅殺病菌微生物,但是熱處理工藝往往會導致熱損傷,造成乳制品中的營養物質流失。牛乳在熱處理過程中會發生蛋白變性、乳糖異構化、美拉德反應等理化反應,對風味、功能性及營養存在影響。由于冷鏈技術成本較高,所以牛乳市場儲存方式以常溫儲存為主。然而,此種方式需要較高的熱處理工藝以提高保質期,對牛乳的熱損傷大,營養物質流失多,風味改變大。
相比其他液態乳制品,巴氏殺菌乳的品類單一,各類乳制品企業的巴氏殺菌乳制備標準在72~85℃,加熱15~20 s。由于方法較為單一,所以關鍵工藝對巴氏殺菌乳的影響權重也就更大。牛乳殺菌方式主要有冷殺菌和熱殺菌2種。目前,冷殺菌尚未達到大規模商業化生產的需求,超聲波、超高壓、膜分離技術的殺菌實證較少。在熱殺菌上,主要使用超高溫短時滅菌法、保持殺菌法、預熱殺菌法、巴氏殺菌法,我國常用的熱處理殺菌技術是巴氏殺菌和超高溫短時滅菌法。巴氏殺菌乳能夠避免牛乳中營養物質的流失,盡可能保證活性物質和風味。
生乳過濾是實現巴氏殺菌乳生產活動的關鍵工藝之一,其主要目的是去除生乳中含有的雜質,提高純凈度,并且在過濾時通過不同的過濾工藝,能夠形成一定剪切力在生乳中的大顆粒脂肪上,幫助生乳中的脂肪顆粒變小,在液態奶中分布更加均勻,從而提升乳制品的品質。前沿科技如膜過濾技術,能夠有效截留原料奶中的體細胞和細菌,在學界研究上是重點方向之一。
根據巴氏殺菌乳的生產工藝標準,不同生乳會有不同的儲存時間。在儲存時,生乳中的微生物會不斷繁衍變化,其嗜冷菌數量、嗜熱需氧芽孢數量、需氧芽孢總數、菌落總數等都需要精確工藝控制,才能實現巴氏殺菌乳的質量控制。
在目前的乳制品企業儲存規定中,明確規定儲存時間確定之后才開始流轉,運輸生乳的罐體需要在卸奶后進行消毒清潔,卸除后的生乳需要盡快加工,以確保乳制品的品質。巴氏殺菌乳的保質期一般為14 d。
巴氏殺菌屬于熱殺菌工藝,加熱處理是其最為關鍵的工藝。在加熱時,不僅會導致生乳中的致病菌被滅殺,同時也會降低生乳中的活性物質,流失營養成分。在我國國標中巴氏殺菌溫度是范圍值,伴隨殺菌溫度的上升,產品中的殘留微生物數量越少,活性物質越低。學者在殺菌溫度工藝影響下對巴氏殺菌乳進行探究,其結果顯示75℃、15 s時效果最佳。學者的研究同樣能夠佐證此點,巴氏殺菌的低溫殺菌技術能夠在滅殺病菌的同時,保留乳制品中的活性物質和風味。此外,相關研究者使用超高溫滅菌技術,比對營養物質和各類檢測指標的變化,其結果顯示,低溫處理技術最接近新鮮生乳,能夠最大限度保證品質。學者分析對比了巴氏殺菌乳工藝參數,其結果顯示,經優化處理后能夠生產出最佳的巴氏殺菌乳。
如果在預巴氏之后再進行巴氏殺菌,會進一步降低活性物質,加熱時產生的糠氨酸增多。巴氏殺菌工藝是常見的殺菌工藝之一,其能夠延長原料乳的儲存時間。原理是原料乳在儲存入生乳罐前,利用預巴氏殺菌操作,殺滅原料乳中的致病菌,可以延長保質時間。經預巴氏殺菌處理后,生乳保質期能夠延長至24 h,便于長距離運輸。如何減少生乳熱處理中產生的熱損失,并確保食品安全,最大限度留存活性物質,還需相關學者不斷進行研究。
巴氏殺菌乳的工藝流程為生乳收集→過濾→平衡罐→過濾→冷卻→儲存→過濾→脂肪標準化→預殺菌→冷卻→儲存→脫氣→均質→巴氏殺菌→冷卻→儲存→成品。
本次實驗以生乳作為實驗原料,生乳罐溫度保持在4℃,檢測儲存時間對于巴氏殺菌乳原料的影響。指標包含嗜冷菌數量、需氧芽孢總數、嗜熱需氧芽孢綜述、菌落總數、乳蛋白質、乳脂肪、酸度、乳糖、p H值。檢測時間為每4 h檢測1次,持續24 h,做3次平行。
在巴氏殺菌溫度影響上,對比不同的殺菌溫度,以5℃為變量標準,由75~95℃對比巴氏殺菌乳產品品質影響,殺菌時長統一為15 s。監測指標包括菌落總數、金黃色葡萄球菌、堿性磷酸酶、嗜冷菌。污染物如鉛、總汞、總砷、鉻、黃曲霉毒素,做3次平行。
在過濾工藝對巴氏殺菌乳的影響研究上,研究不同過濾方法對品質的影響,檢測雜質度、乳糖、乳脂肪、乳蛋白質。第2次過濾時,通過自流方式從生乳罐經過孔道式40目過濾器進入緩沖罐,經由離心泵進入縫隙式80目過濾器,過濾完成后泵入儲存罐中,經過巴氏殺菌取得成品,取樣檢測。相比第2次過濾,第3次過濾增加袋式200目過濾器,過濾后泵入儲存,經過巴氏殺菌得到成品后取樣檢測。
預巴氏殺菌工藝影響研究:預巴氏殺菌使用常規預處理方法,經過預巴氏殺菌工藝去除生乳致病菌,延長儲存時間。檢測指標有堿性磷酸酶、嗜冷菌數量、需氧芽孢總數、菌落總數。理化指標如糠氨酸、乳鐵蛋白等。
巴氏殺菌使用75℃15 s,預巴氏使用85℃15 s。
由表1、表2可知,在儲存時間上,伴隨儲存時間增加,對于酸度、乳糖、脂肪、乳蛋白質、p H值的影響不明顯,然而嗜冷菌、需氧芽孢總數、菌落總數隨著時間增加而增長。在8 h儲存時長時,上升幅度較小,在24 h時微生物大量增長,可見生乳儲存時間不應超過8 h。
由表3可見,伴隨殺菌溫度增長,糠氨酸遞增,而乳鐵蛋白以及β-乳球蛋白不斷降低。
由表4可見,在殺菌溫度中,伴隨溫度升高菌落總數不斷降低,均在100 CFU/m L以內,滿足國標要求。可見,75~95℃均滿足殺菌微生物指標。
由表5可見,在不同殺菌溫度下,重金屬以及真菌毒素均屬于國標檢出線以下標準,對于重金屬和真菌毒素影響不明顯。綜合來說,殺菌溫度75℃能夠滿足殺菌要求,對重金屬、真菌毒素均滿足要求,并最大保存活性物質。
在過濾方法上,2次過濾和3次過濾對于乳糖、脂肪、蛋白質沒有影響,在雜質度上能夠較好過濾。說明3次過濾方法能夠有效過濾雜質,提升巴氏殺菌乳的品質。牛奶的雜質來源主要有儲存設備墊圈、牧場環境、牛體衛生,選用3次過濾方法能夠有效濾除雜質。
在預巴氏處理對比下,對于乳鐵蛋白、β-乳球蛋白、糠氨酸有著明顯變化,在菌落總數上降低了1倍,嗜冷菌、金黃色葡萄球菌無檢出。
預巴氏處理對比下,均能滿足國標要求,然而熱處理會導致糠氨酸升高,并且大量降低乳鐵蛋白以及β-乳球蛋白。要提高巴氏殺菌乳品質,應避免使用預巴氏殺菌工藝,降低熱處理的熱損失。
巴氏殺菌乳的關鍵工藝對于巴氏殺菌乳的品質有很大影響,儲存時長、殺菌溫度、過濾方法、預巴氏處理都能夠減少菌落總數,并且降低活性物質。因此,伴隨熱處理溫度上升,糠氨酸濃度增大,而關鍵工藝不會導致生成堿性磷酸酶,同時能夠有效去除金黃色葡萄球菌。在過濾上,經過2次、3次過濾后,能夠有效去除樣品中的雜質,提升巴氏殺菌乳的品質。
儲存時間8 h以內能夠最大限度保存牛乳的品質,當儲存時間大于8 h時,會導致生乳中的需氧芽孢總數、嗜冷菌、菌落總數大量增加。在殺菌溫度中,75~95℃均能滿足殺菌滅毒作用。然而,在75℃殺菌溫度下能夠最大保存巴氏殺菌乳中的β-乳球蛋白、乳鐵蛋白,提升巴氏殺菌乳品質。在過濾方法上,2次過濾和3次過濾對比,僅在雜質度上存在區別,3次過濾能夠有效降低樣品雜質,較為適宜。在預巴氏處理上,熱處理會導致巴氏殺菌乳的糠氨酸上升,β-乳球蛋白、乳鐵蛋白降低,降低巴氏殺菌乳的品質,不應使用預巴氏殺菌工藝。可見,巴氏殺菌乳最佳品質應當為3次過濾,儲存時間8 h,75℃巴氏殺菌,無預巴氏處理。