高新技術(shù)在奶牛業(yè)上的應(yīng)用

華玉新 （江蘇省金湖縣塔集中心畜牧獸醫(yī)站 211631）

高新技術(shù)在奶牛業(yè)上的應(yīng)用

華玉新 （江蘇省金湖縣塔集中心畜牧獸醫(yī)站 211631）

牛奶及其制品是最接近“完善”的食品，幾乎含有生物活動(dòng)所需要的全部營(yíng)養(yǎng)成分，如能量、營(yíng)養(yǎng)、免疫、強(qiáng)化、生理調(diào)節(jié)等諸多物質(zhì)，在人類食品中占有著特殊的地位。隨著世界科學(xué)技術(shù)的急速發(fā)展，以及知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來(lái)，伴隨著基礎(chǔ)科學(xué)的不斷滲透和進(jìn)步，奶牛業(yè)充滿了高新科學(xué)和技術(shù)，其產(chǎn)品和生產(chǎn)管理中蘊(yùn)涵著極其豐富的技術(shù)含量。同時(shí)人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)、健康、綠色和方便食品的需求日益增加，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已賦予奶牛業(yè)廣闊的發(fā)展空間及其無(wú)窮的生命力。

1 生物技術(shù)在奶牛業(yè)中的最新進(jìn)展

生物技術(shù)是70年代初在分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)上，多學(xué)科滲透發(fā)展起來(lái)的新領(lǐng)域，其主要內(nèi)容為基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生化工程等。是利用生物體系，應(yīng)用先進(jìn)的生物學(xué)和工程學(xué)技術(shù)，改變生物特性進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，以生產(chǎn)人類所需的各種產(chǎn)品。國(guó)外近年來(lái)將生物技術(shù)應(yīng)用于乳業(yè)及乳品工業(yè)顯得異?；钴S。

1.1 利用外源激素提高牛奶的產(chǎn)量 采用BST，即牛生長(zhǎng)激素，來(lái)提高乳牛的產(chǎn)奶量是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。在反芻家畜的產(chǎn)乳中BST的濃度與奶牛產(chǎn)乳量成正比關(guān)系。目前利用DNA的克隆繁殖技術(shù)，把人垂體激素(ST)重組體互補(bǔ)BST的mRNA中，利用外源BST來(lái)注射乳牛，可提高15%左右的產(chǎn)奶量，BST現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)化領(lǐng)域。美國(guó)的FDA最近指明：＂飲用抗體激素復(fù)合體的奶牛乳，對(duì)人體無(wú)害＂?，F(xiàn)在英、美等國(guó)都已采用BST來(lái)提高乳牛的產(chǎn)奶量，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益，而且對(duì)人體無(wú)害，是一種很有前景的生物新技術(shù)。

1.2 增強(qiáng)牛奶的免疫功能 新出生的嬰兒尚未完成免疫系統(tǒng)的發(fā)育，在自身免疫系統(tǒng)活性較差的情況下，依賴于母乳的保護(hù)。隨著營(yíng)養(yǎng)學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的進(jìn)展，逐漸了解母乳中各種營(yíng)養(yǎng)成分、生理及免疫功能的作用，促進(jìn)了母乳化奶粉的不斷完善，相應(yīng)出現(xiàn)了第二代和第三代嬰兒乳粉。因?yàn)槿巳槿榍宓鞍字写嬖谝欢康娜殍F蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白等，這些物質(zhì)的存在使人乳具有抗微生物的效應(yīng)，所以在嬰兒配方乳粉中，強(qiáng)化這些免疫因子將增加其免疫能力。牛乳中的免疫球蛋白對(duì)人體亦有一定的保護(hù)作用，如抑制和殺滅腸道病原菌。免疫乳對(duì)人體健康所起的作用是全方面的，改善肺和心血管功能、抗破傷風(fēng)毒素。降血脂功能、預(yù)防齲齒及牙周炎等口腔疾病。隨著免疫學(xué)上的每一個(gè)新的發(fā)展，都會(huì)為免疫乳的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造一個(gè)新的機(jī)會(huì)。

1.3 改善牛奶的組成成分 對(duì)于許多西方國(guó)家而言，牛奶不僅作為一種天然食品，而且還能作為改善特殊人群健康營(yíng)養(yǎng)成分的載體加以利用。如乳糖不耐癥者、牛乳過(guò)敏者、苯酮尿癥患者等。利用β-半乳糖苷酶的固定化、生物反應(yīng)器等方法。如果采用生物反應(yīng)器連續(xù)對(duì)乳中所含乳糖進(jìn)行水解，對(duì)眾多乳糖不耐癥者則是一個(gè)難得的好產(chǎn)品。此外，針對(duì)α-乳白蛋白的mRNA，用核酸編碼的轉(zhuǎn)基因，使與乳糖合成有關(guān)的α-乳白蛋白的基因被淘汰，以此達(dá)到降低乳中乳糖含量的目的?；蜣D(zhuǎn)移似乎也是減少諸如β-乳球蛋白或者酪蛋白這類乳蛋白質(zhì)的最好方法，因?yàn)樗鼈兪悄承┨厥馊梭w的過(guò)敏源。生產(chǎn)無(wú)過(guò)敏的牛乳，可以采用生物反應(yīng)器連續(xù)式地進(jìn)行有控制的水解，也可以不使用高昂的凝乳酶而采用生物反應(yīng)器連續(xù)生產(chǎn)干酪，而且這種干酪在成熟期間不發(fā)生苦味。這是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的生物技術(shù)。

1.4 酶工程技術(shù)開(kāi)發(fā)乳蛋白生物活性肽 乳蛋白是生產(chǎn)乳制品的重要原料，而蛋白酶是生產(chǎn)乳品的重要手段。當(dāng)今這一領(lǐng)域再度引起人們的關(guān)注，是因?yàn)閺闹邪l(fā)現(xiàn)了多種具有生物活性的功能肽。通過(guò)選擇性地水解乳蛋白，可獲得不同的生物活性肽，活性肽類食品具有易消化、易吸收、抗過(guò)敏性、治療低血壓和降低膽固醇等作用。類鴉片肽類是乳中最早被發(fā)現(xiàn)的活性肽類，具有受體結(jié)合功能；嗎啡類活性肽和許多生理反應(yīng)密切相關(guān)，如BCM7有增加血漿中胰肽作用，誘導(dǎo)腸上氨基酸的積累，增加腸道細(xì)胞層的交換，改變腸道的蠕動(dòng)性，誘導(dǎo)人腹膜淋巴球上組織胺的游離，釀蛋白素C有利于回腸收縮。降血壓活性肽在食品蛋白中存在著某些具ACEⅠ活性的序列，可以通過(guò)酶解方法獲得，從而起到防止或治療高血壓的目的。

2 膜技術(shù)在牛乳品工業(yè)中的應(yīng)用

膜技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用已有多年，傳統(tǒng)膜技術(shù)只用于乳清處理，現(xiàn)在已逐步進(jìn)入乳品加工業(yè)的其它領(lǐng)域。膜分離是一種分子級(jí)分離，主要的膜系統(tǒng)按膜孔的緊密程度由密到疏，可分為反滲透(RO)、納米過(guò)濾(N)、超濾(UF)、微波(MF)。用NF膜對(duì)牛乳進(jìn)行濃縮，部分低分子量的離子可以與水共同得到分離，與以前的濃縮牛乳相比，其口味得到明顯改善。另外在脫脂乳粉的濃縮中，可分離低分子量的雜味成分，在無(wú)脂肪牛乳的制造中還可增加鮮味。目前，國(guó)外正在研究將微濾技術(shù)和色譜方法及化學(xué)處理、酶處理結(jié)合起來(lái)，將乳蛋白中各種組分分開(kāi)，得到酪蛋白和乳清蛋白。免疫球蛋白可用于生產(chǎn)高級(jí)嬰兒奶粉。超濾是70年代興起的一種新的分離技術(shù)，其操作條件較低，成本、能耗亦低。收集經(jīng)大腸桿菌、沙11氏菌混合疫苗免疫處理的乳牛產(chǎn)后7天之內(nèi)初乳，經(jīng)去脂、去釀蛋白后所得免疫初乳乳清，用中空纖維超濾器進(jìn)行濃縮分離，濃縮4.5～7倍，ⅠgG回收率在90%以上。

3 高壓食品加工技術(shù)在牛乳制品中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代高壓物理學(xué)的誕生和發(fā)展，國(guó)外干80年代末出現(xiàn)了食品的超高壓加工技術(shù)。1899年，美國(guó)化學(xué)家BertHite首次發(fā)現(xiàn)了450MPa高壓鍋能延長(zhǎng)牛乳的保存期。目前日本在超高壓(100～1000Mpa)食品加工方面居國(guó)際領(lǐng)先地位，而歐美等國(guó)也先后對(duì)高壓食品加工原理、方法及應(yīng)用前景開(kāi)展了廣泛的研究。1991年，Hoover等發(fā)現(xiàn)，23℃時(shí)經(jīng)340MPa高壓處理生乳60min，乳中單細(xì)胞增生性李斯特氏菌的致死量達(dá)106cfu/ml。Johnston等在1992年報(bào)道，壓力達(dá)600MPa(2h)，乳中Ca2+的含量對(duì)其穩(wěn)定性有強(qiáng)烈的影響。令人滿意的是，高壓乳中Ca2+的活性并未有大的變化，但乳清中鈣和磷的總水平都有一定程度的增加。壓力作用不膠粒的小片化可釋放出非離子鈣和磷。

4 冷殺菌技術(shù)在牛乳品加工保藏中的應(yīng)用

冷殺菌技術(shù)是近年來(lái)研究較多的一種殺菌技術(shù)，由于殺菌過(guò)程中食品溫度并不升高或升高很低，既利于保持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持其色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分。

4.1 高壓脈沖電場(chǎng)殺菌 它與一般的加熱殺菌有著本質(zhì)的區(qū)別，屬于非加熱殺菌范疇。是利用電場(chǎng)脈沖的介電阻斷原理對(duì)食品微生物產(chǎn)生抑制作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)此技術(shù)已作了許多研究，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)處理裝置，有效地殺滅與食品腐敗有關(guān)的幾十種細(xì)菌。法國(guó)、美國(guó)一些廠家已將這種強(qiáng)電場(chǎng)破壞細(xì)胞的新技術(shù)用于實(shí)踐，避免了加熱引起的蛋白質(zhì)變性和維生素破壞等一系列缺點(diǎn)。

4.2 超聲波滅菌 超聲波對(duì)傳聲媒質(zhì)的相互作用，蘊(yùn)藏著巨大的能量，這種能量在極短的時(shí)間內(nèi)足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且能夠?qū)κ称樊a(chǎn)生諸如均質(zhì)。裂解大分子物質(zhì)等多種作用，具有其它物理滅菌方法難以比擬的效果，從而提高乳品品質(zhì)，保持其功能成分不受破壞。

4.3 抗微生物酶的殺菌 抗微生物酶在食品殺菌中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，正在日本、美國(guó)受到重視。如帶有溶菌酶的多糖酶和葡萄糖酶，其主要有效成分是溶菌酶，它可抑制革蘭氏陽(yáng)性菌，作用機(jī)制是破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜。Morinage公司應(yīng)用蛋清溶菌酶保存嬰幼兒食用的奶粉。國(guó)內(nèi)常在乳制品，如酸奶的保藏中使用，以延長(zhǎng)酸奶的保質(zhì)期。其它冷殺菌技術(shù)有：磁力殺菌、感應(yīng)電子殺菌。輻射殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌、微波殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌、電阻殺菌。為了拓寬冷殺菌技術(shù)在乳品工業(yè)的廣泛應(yīng)用，我們還應(yīng)了解更深的理論知識(shí)，以研制開(kāi)發(fā)相應(yīng)的配套設(shè)備，盡快應(yīng)用于實(shí)踐。

5 高新技術(shù)在牛乳品檢測(cè)中的應(yīng)用

牛乳品工業(yè)的發(fā)展要求有效的檢測(cè)技術(shù)對(duì)乳制品進(jìn)行檢測(cè)，尤其針對(duì)乳中含量甚微，但影響大的活性物質(zhì)或毒素。

5.1 超聲波技術(shù) 乳制品中應(yīng)用于超聲波技術(shù)的產(chǎn)品包括一系列牛乳或植物脂肪球分散在含有不同組分的介質(zhì)中的復(fù)雜體系，體系的組成以及各組分的狀態(tài)和相互作用能極大地影響加工過(guò)程的操作和產(chǎn)品質(zhì)量。超聲波技術(shù)可以有效地檢測(cè)這類體系。如蛋白質(zhì)分子的行為和變化對(duì)體系物化性質(zhì)的影響、體系中脂肪(包括固態(tài)脂肪)含量及液態(tài)體系的貯存穩(wěn)定性(包括監(jiān)測(cè)脂肪的結(jié)晶過(guò)程)、也可用于產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)等物化指標(biāo)的鑒定。

5.2 生物傳感器 牛乳鮮率傳感器最早由高橋福辛發(fā)明，實(shí)際上是一個(gè)菌數(shù)測(cè)定儀。探頭是一種燃料電池，它包括一個(gè)鉑陰極和一個(gè)Ag2O陽(yáng)極，兩極間用陰離子交換膜隔開(kāi)。被測(cè)定樣品與陽(yáng)極接觸，樣品中的細(xì)菌可在陽(yáng)極上氧化，加入電子傳遞介體，如亞甲基蘭、二氯酚靛酚等可加快電極反應(yīng)速度，增大電流。電流值與樣品中的細(xì)菌濃度成正比，菌數(shù)越多，表明牛乳越不新鮮。牛乳放置過(guò)程中，受細(xì)菌作用而產(chǎn)生乳酸，因此，乳酸含量可表示牛乳的鮮度。此外，也可從放置過(guò)程由于脂解作用產(chǎn)生的短鏈脂肪酸的含量來(lái)判斷牛乳及其制品的新鮮度，這類傳感器已開(kāi)發(fā)利用。

5.3 免疫學(xué)技術(shù) 免疫學(xué)技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用主要有：（1）牛奶成分分析，如乳清蛋白分析；（2）形成牛奶正常和非正常風(fēng)味的微生物與酶的鑒定；（3）牛奶中的病原微生物和毒素的檢測(cè)；（4）加熱工藝對(duì)牛奶中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響；

除上述所介紹的高新技術(shù)在奶牛業(yè)中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)外，還有計(jì)算機(jī)化技術(shù)、顯微鏡分析等諸多技術(shù)也日益得到科學(xué)家們的青睞。運(yùn)用現(xiàn)代科技知識(shí)和手段，使奶牛業(yè)中的技術(shù)含量越來(lái)越豐富。隨著高新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，奶牛業(yè)將有更大地騰飛。

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1007-1733(2014)02-0020-02

2013–11–20）