蒸汽浸入式UHT殺菌對牛乳部分營養(yǎng)物質(zhì)和口感的影響

程濤

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

蒸汽浸入式UHT殺菌對牛乳部分營養(yǎng)物質(zhì)和口感的影響

程濤

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030）

以蒸汽噴入式和管式間接加熱為對照，利用135℃（4 s）蒸汽浸入式對鮮牛乳進行殺菌試驗，對殺菌乳的部分營養(yǎng)性和口感進行了評價。結(jié)果表明，3種加熱方式都可以滿足商業(yè)無菌產(chǎn)品要求；其中蒸汽直接浸入式條件下，α-乳白蛋白、乳鐵蛋白、維生素B1、維生素B12、維生素C和葉酸的損失率均低于其他兩種殺菌方式；蒸汽浸入式殺菌產(chǎn)品中蒸煮味更淡。蒸汽浸入式殺菌方式對牛乳無菌加工過程中的營養(yǎng)保留率更高。

UHT；牛乳；營養(yǎng)物質(zhì)；口感

0 引言

目前，在現(xiàn)代液態(tài)乳制品生產(chǎn)中，國內(nèi)外對鮮乳的殺菌主要是采取熱力殺菌法，加熱處理的主要目的是殺滅乳中部分或全部的微生物，破壞酶類，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期[1]。但是，不同的加熱處理在達到這樣的要求的同時也會給產(chǎn)品帶來不利的一面，例如，使牛乳中的蛋白質(zhì)和氨基酸的生物效價、賴氨酸和胱氨酸的質(zhì)量分數(shù)下降，帶來不同程度的維生素的損失等，而且會導(dǎo)致牛乳的感官和風(fēng)味的變化[2]。

為滿足消費者對牛乳天然、營養(yǎng)、安全的要求，本文采用3種不同的超高溫殺菌技術(shù)對牛乳進行處理，主要研究蒸汽直接加熱的超高溫殺菌對牛乳的營養(yǎng)物質(zhì)和口感的影響，為直接加熱的超高溫殺菌工藝提供一定的實驗數(shù)據(jù)和奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料

儀器設(shè)備：80-300型多功能殺菌機；120型全乳分析儀；BECKMAN COULTER P/ACE MDQ毛細管電泳儀；恒溫培養(yǎng)箱；恒溫水浴箱；HIRAYAMA HA-300M全自動高壓滅菌鍋；日本NSC-ⅡA-1200無菌工作臺等。

2 實驗方法

（1）實驗設(shè)計：根據(jù)溫度和時間單因素試驗結(jié)果，設(shè)計正交實驗，以對熱最敏感的乳鐵蛋白損失率為評價指標，優(yōu)化超高溫殺菌牛乳的最佳工藝參數(shù)。

（2）乳蛋白質(zhì)、脂肪和干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)（下同）測定采用FOSS公司120型全乳分析儀測定。

（3）菌落總數(shù)的測定采用國標GB/T 4789.2-2010[3]方法進行測定。

（4）α-乳白蛋白、β-乳球蛋白與乳鐵蛋白的測定采用毛細管電泳儀二極管檢測器，檢測原料奶和成品中的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白與乳鐵蛋白。

（5）維生素的測定采用國標GB5413.18，GB5413.11，GB5413.14，GB5413.16[4-7]對維生素C，維生素B1，維生素B12和葉酸進行測定。

2.1 感官鑒評

（1）感官鑒評小組的組成。感官鑒評小組由18名女性17名男性專業(yè)人員組成，年齡在23-35歲，35名專業(yè)人員均經(jīng)過《食品感官鑒評》專業(yè)培訓(xùn)。

（2）感官鑒評標準。取用物理化學(xué)指標相近的原料奶，在殺菌溫度和殺菌時間相同的情況下，分別進行蒸汽間接管式加熱殺菌、蒸汽直接噴入式加熱殺菌、蒸汽直接浸入式加熱殺菌處理。采用盲測的品嘗辦法進行口感品嘗。

產(chǎn)品感官的判定方法：樣品編碼，采用隨機的三位數(shù)字編碼，并按照評價人數(shù)計算概率，打亂產(chǎn)品順序分發(fā)給評價員，避免因樣品分發(fā)次序的不同影響品評員的判斷，影響統(tǒng)計結(jié)果的準確性。

純牛奶采用5分制評分，從甜度、咸度、醇厚感、奶香味及蒸煮味五項對產(chǎn)品進行評價。

（3）鑒評地點。按照GB/T13868-92要求，建立的單人品評間。

2.2 數(shù)據(jù)分析

每個試驗牛乳樣品各指標的測定均作3個平行樣。ANOVA分析采用SAS 9.0軟件（SAS Institute Inc, Cary,USA）。

3 結(jié)果與分析

3.1 正交優(yōu)化實驗

綜合前期所做的3種熱處理方式單因素試驗（結(jié)果未顯示），以乳鐵蛋白損失率為對象，選擇處理溫度、保溫時間和熱處理方式作為影響因素，選用L9（33）正交表進行試驗方案設(shè)計，每個處理重復(fù)3次，取平均值，處理后樣品立即進行乳鐵蛋白損失率的測定。因素水平設(shè)計如表1所示，實驗結(jié)果如表2所示。

表1 3種殺菌方式處理牛乳實驗因素水平

由表2可以看出，超高溫殺菌乳最佳殺菌工藝參數(shù)組合是A2B1C1，其中，殺菌方式對乳鐵蛋白損失率影響極顯著（R=15.06），殺菌時間次之（R=4.27），溫度處理最?。≧=0.79）。綜合實驗結(jié)果得出，雖然殺菌時間在2 s時，乳鐵蛋白損失率較小，但是除菌率不是很好。因此最佳參數(shù)組合為：溫度135℃，時間4 s，蒸汽浸入式加熱殺菌較好。

3.23 種殺菌條件下產(chǎn)品的比較

3.2.13 種殺菌條件下產(chǎn)品微生物指標結(jié)果

同一批原料奶，采用3種殺菌方式后，成品中細菌總數(shù)檢測結(jié)果如表3所示。

表2 3種殺菌方式處理牛乳實驗結(jié)果

表3 3種殺菌方式樣品中微生物檢測結(jié)果

由表3可以看出，經(jīng)過135℃（4 s）的3種殺菌方式，可以得到商業(yè)無菌性穩(wěn)定的產(chǎn)品。

殺菌溫度和殺菌時間的組合反映為滅菌效率，也是產(chǎn)品能否達到無菌的重要條件。殺菌溫度降低，滅菌效率就會大幅下降。蒸汽浸入式加熱殺菌機的滅菌效率主要表現(xiàn)在殺菌溫度上。保持殺菌時間相同的情況下，提高殺菌溫度可以提高殺菌率，使產(chǎn)品保證無菌。但是另一方面會導(dǎo)致產(chǎn)品的過度加熱，造成營養(yǎng)成分被破壞。如果降低殺菌溫度到一定的限度，會導(dǎo)致產(chǎn)品達不到商業(yè)無菌，產(chǎn)生大量的微生物污染產(chǎn)品，造成嚴重的損失[13-16]。本研究中通過大量實驗確定出135℃（4 s）為最佳溫度時間組合。

3.2.23 種殺菌條件下產(chǎn)品成分結(jié)果

加熱處理的主要目的是殺滅乳中部分或全部的微生物，破壞酶類，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。但是熱處理也會給產(chǎn)品帶來不利的一面，如部分營養(yǎng)素可能會因加工處理而變得不穩(wěn)定或在乳中分布不均勻，一些具有特殊生理活性的成分會因此而喪失活力。牛乳是一種復(fù)雜的生物學(xué)流體，是以可溶性、膠體和乳化狀態(tài)形式存在的蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物、鹽類、維生素和酶類等組成的復(fù)合體系，在熱處理過程中會產(chǎn)生很多的變化[8-12]。因此，研究不同的熱處理對乳組成的影響，很有意義。

同一批原料奶，采用3種殺菌方式后，成品中蛋白質(zhì)、脂肪和總固形物檢測結(jié)果如表4所示。由表4可以看出，盡管3種殺菌方式對成品中蛋白質(zhì)、脂肪和總固形物質(zhì)量分數(shù)影響沒有顯著差異（P＞0.05），但采用蒸汽浸入式加熱殺菌，蛋白質(zhì)、脂肪和總固形物損失最少，說明采用浸入式蒸汽殺菌方式可以最大限度的保持鮮乳的蛋白和脂肪質(zhì)量分數(shù)。

表4 3種殺菌方式樣品中的成分質(zhì)量分數(shù)結(jié)果%

3.2.3 測定結(jié)果

在牛乳中乳清蛋白主要含有α-乳白蛋白、β-乳球蛋白與乳鐵蛋白。由于乳清蛋白不含磷，脯氨酸質(zhì)量分數(shù)低（占總?cè)榍宓鞍椎?.2%），而胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸質(zhì)量分數(shù)較高，導(dǎo)致乳清蛋白對熱非常敏感。牛乳在加工過程中由于蛋白質(zhì)變性而引起的凝聚，主要是由于蛋白質(zhì)分子間形成二硫鍵，或變性的乳清蛋白沉積于酪蛋白膠粒表面，使得酪蛋白膠束體積增大所引起的。蛋白質(zhì)的凝聚程度和牛乳的處理方式和強度呈正相關(guān)。當(dāng)酪蛋白發(fā)生沉淀時，包含于復(fù)合物中的乳清蛋白同時也發(fā)生沉淀。在牛乳中，α-乳白蛋白主要參與乳糖合成、結(jié)合金屬離子和其他一些功能，它是乳清蛋白中最耐熱的，β-乳球蛋白參與維生素A的傳輸，乳鐵蛋白同時抑制微生物生長[17]。圖1為不同超高溫殺菌方式清蛋白損失率。

由圖1可以看出，牛乳在加熱處理過程中，α-乳白蛋白、β-乳球蛋白和乳鐵蛋白都有不同程度的變性。牛乳經(jīng)過135℃（4 s）蒸汽浸入式、噴入式和管式間接殺菌處理以后，α-乳白蛋白和乳鐵蛋白在浸入式殺菌處理的牛乳中損失率最低。顯然，由于浸入式殺菌處理對乳清蛋白的變性所引起的α-乳白蛋白、β-乳球蛋白以及乳鐵蛋白的損失率明顯低于其他兩種方式處理。顯示了135℃（4 s）蒸汽直接浸入式加熱殺菌方式較其他兩種方式有明顯優(yōu)勢。

3.2.43 種殺菌條件下產(chǎn)品維生素損失率結(jié)果

圖2為不同超高溫殺菌方式維生素損失率。由圖2可以看出，采用135℃（4s）蒸汽直接浸入式加熱殺菌方式，對于維生素B1、維生素B12、維生素C、葉酸的損失率均低于蒸汽間接管式加熱殺菌方式50%以上。其中熱敏性較強的維生素C損失率遠遠低于管式殺菌方式。

牛乳經(jīng)加熱后，其營養(yǎng)價值因維生素的損失而降低。牛乳中的維生素A和維生素B，對熱較為穩(wěn)定，抗壞血酸（維生素C）對熱很敏感，但超高溫殺菌并不比高溫短時巴氏殺菌對維生素C破壞更大。在B族維生素當(dāng)中，維生素B2和維生素B5對熱穩(wěn)定，而維生素B6和維生素B12經(jīng)過超高溫殺菌處理之后會發(fā)生顯著的影響，損失量取決于超高溫工藝的類型，一般用直接熱處理比間接熱處理法對維生素B6的損失更大；相反，維生素B12在間接熱處理中損失比較顯著[18]。

3.2.5 感官鑒評結(jié)果

感官評定結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，經(jīng)過對比品嘗，蒸汽直接浸入式加熱殺菌的蒸煮味非常輕，部分品嘗者認為沒有蒸煮味。奶香味和醇厚干比其他樣品略輕，和蒸汽直接噴入式加熱殺菌的樣品幾乎相同。對于咸度幾乎沒有太大的差別。蒸汽直接浸入式加熱殺菌的樣品和蒸汽直接噴入式殺菌樣品的甜度較其他樣品輕。

表5 感官評定結(jié)果

由于牛乳是一種組成復(fù)雜的膠體，熱處理對牛乳中的化學(xué)成分的影響很大，使它的風(fēng)味發(fā)生了改變。當(dāng)乳加熱溫度超過75℃時，含硫氨基酸會釋放巰基，通常以硫化氫、硫醇和硫化物等揮發(fā)性成分的形式釋放，從而使熱處理乳產(chǎn)生所謂的“蒸煮味”。這些游離的巰基主要來自β-乳球蛋白。游離巰基的數(shù)量或產(chǎn)生蒸煮味的大小與熱處理強度有關(guān)，最大值在90℃時產(chǎn)生，而滅菌處理時，游離巰基的數(shù)量反而降低，在超高溫滅菌乳中游離SH濃度為0.7 μmol/L。巴氏殺菌乳通常沒有蒸煮味，間接UHT乳的風(fēng)味比直接UHT乳稍差[19]。所以蒸汽直接浸入式加熱殺菌方法在降低蒸煮味方面有顯著的效果。

4 結(jié)論

以蒸汽噴入式和管式間接加熱為對照，利用135℃（4 s）蒸汽浸入式對鮮牛乳進行殺菌實驗，蒸汽浸入式殺菌方式對牛奶無菌加工過程中的營養(yǎng)保留率更高，尤其對熱敏性物質(zhì)的保留率比蒸汽噴入式和蒸汽間接加熱方式更高，蒸煮味更淡。

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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

程濤（1962-），男，工程師，從事畜產(chǎn)品加工方面研究。