超高壓殺菌處理對(duì)鮮駝乳品質(zhì)的影響

劉康玲，吳楠，王玉榮，折米娜，雙全

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

駱駝乳是荒漠和半荒漠地區(qū)的重要奶源之一，內(nèi)蒙古西部、甘肅、新疆、青海等地是我國(guó)駱駝乳的主要生產(chǎn)地區(qū)。駱駝乳作為干旱荒漠地區(qū)居民的傳統(tǒng)飲品，有著“沙漠白金”的美譽(yù)。現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，駱駝乳營(yíng)養(yǎng)豐富，含有多種生物活性因子和藥用成分，具有調(diào)節(jié)免疫功能、抗菌消炎等功效，并對(duì)消化系統(tǒng)疾病、糖尿病、腎病等疾病有輔助治療作用[1]。近十幾年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、乳業(yè)科技的進(jìn)步以及國(guó)民保健意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者對(duì)駝乳及駝乳制品的需求日益升溫，駝乳已然成為乳品開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)[2]。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鮮乳的殺菌主要采用巴氏殺菌、超高溫瞬時(shí)處理（ultra high temperature treated，UHT）殺菌等熱力殺菌法，這些方法會(huì)導(dǎo)致食品品質(zhì)劣變和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失[3]，而且熱處理后鮮乳會(huì)有“蒸煮味”出現(xiàn)[4]。超高壓（ultra high pressure，UHP）是一種冷殺菌技術(shù)，即在常溫或低溫的條件下，利用100 MPa～1 000 MPa的壓力，使食品中的酶、蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子改變活性、變性及構(gòu)象改變，以此來(lái)達(dá)到殺菌、滅酶和改善食品品質(zhì)的目的[5]。對(duì)于熱敏性產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，超高壓技術(shù)是首選的加工技術(shù)，它能夠減少食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，最大限度地保留食品的營(yíng)養(yǎng)成分及感官品質(zhì)。

本試驗(yàn)以鮮駝乳為研究對(duì)象，采用不同處理壓力，保壓時(shí)間以及樣品溫度的超高壓處理，以未處理的鮮駝乳為對(duì)照，對(duì)鮮駝乳的菌落總數(shù)、酸度、色澤以及滋味進(jìn)行測(cè)定分析，探究超高壓技術(shù)對(duì)鮮駝乳品質(zhì)的影響，為鮮駝乳的開(kāi)發(fā)及利用提供理論依據(jù)以及一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮駝乳，由內(nèi)蒙古阿拉善盟阿拉善左旗金戈壁駝奶農(nóng)牧業(yè)專(zhuān)業(yè)合作社提供；平板計(jì)數(shù)瓊脂（plata count agar，PCA）培養(yǎng)基：廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；氯化鈉、氫氧化鈉、酚酞、領(lǐng)苯二甲酸氫鉀、氯化鉀、酒石酸、乙醇、鹽酸、氫氧化鉀：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HPP 600MPa/30L 超高壓設(shè)備：包頭市科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司；SW-CJ-2D 雙人單面垂直凈化工作臺(tái)：蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；SPX-150B-Z 生化培養(yǎng)箱：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；MLtraScan XE 色度儀：美國(guó)Hunterlab 公司；SA402B電子舌：日本Insent公司。

1.3 方法

1.3.1 超高壓殺菌處理

將鮮駝乳樣品裝入聚乙稀塑料瓶中，每瓶約裝120 mL，密封，放置于超高壓處理裝置的壓力腔內(nèi)，以水為高壓介質(zhì)，在常溫下，對(duì)鮮駝乳進(jìn)行不同條件的超高壓處理，每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)平行?？瞻讓?duì)照為常壓下未經(jīng)處理的鮮駝乳，所有樣品應(yīng)盡快完成各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)。

對(duì)不同超高壓處理后的鮮駝乳樣品進(jìn)行編號(hào)，樣品編號(hào)及處理?xiàng)l件見(jiàn)表1。

表1 不同超高壓處理后鮮駝乳樣品的編號(hào)Table 1 The sample code of fresh camel milk after different ultra high pressure treatments

1.3.2 菌落總數(shù)的測(cè)定

菌落總數(shù)采用平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行測(cè)定，具體方法參照國(guó)標(biāo)GB 4789.2－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》[6]。菌落總數(shù)致死率的計(jì)算公式如（1）所示：

1.3.3 酸度的測(cè)定

酸度采用酚酞指示劑法進(jìn)行測(cè)定，具體方法參照國(guó)標(biāo)GB 5009.239－2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測(cè)定》[7]。

1.3.4 色澤的測(cè)定

將超高壓處理前后的鮮駝乳樣品振蕩混勻后裝入比色皿（50 mm×50 mm）中，使用色度儀對(duì)各個(gè)樣品的色度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試模式設(shè)定為反射，樣品的色度由 L*、a*、b*3 個(gè)參數(shù)表示：L*值代表亮度（暗→亮：0→100），a*值代表色澤的紅/綠度（綠－→紅+），b*值代表色澤的黃/藍(lán)度（藍(lán)－→黃+），總體色澤變化由△E 表示，△E 越大說(shuō)明樣品的色澤變化程度越大，觀察起來(lái)越明顯。色差計(jì)算公式如（2）所示：

式中：L*為樣品亮度值為對(duì)照亮度值；b*為樣品黃/藍(lán)度值為對(duì)照黃/藍(lán)度值；a*為樣品紅/綠度值為對(duì)照紅/綠度值。

1.3.5 滋味的測(cè)定

1）量取30 mL 超高壓處理前后的鮮駝乳樣品于150 mL 錐形瓶中，加60 mL 去離子水稀釋3 倍，在3 000 g 的條件下常溫（20 ℃）離心 10 min，取 70 mL 上清液備用。

2）活化酸、苦、澀、咸、鮮味傳感器以及參比電極，活化時(shí)間為24 h。

3）樣品測(cè)定時(shí)將鮮駝乳上清液均勻地倒在2 個(gè)樣品杯中，電子舌進(jìn)行自檢和診斷后，樣品滋味的測(cè)定參照王玉榮等[8]的方法進(jìn)行測(cè)定。

4）每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定4 次，為了減少系統(tǒng)誤差，處理數(shù)據(jù)時(shí)刪去第1 次測(cè)定的數(shù)據(jù)，選取后3 次測(cè)量的數(shù)據(jù)作為后續(xù)研究分析的原始數(shù)據(jù)。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，使用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS17.0 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析（P≤0.05），圖像繪制采用Excel 和Origin 8.5 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓殺菌處理對(duì)鮮駝乳菌落總數(shù)的影響

超高壓滅菌的原理在于壓力使得微生物的細(xì)胞形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)以及遺傳機(jī)制等發(fā)生改變，其對(duì)微生物的破壞作用主要集中在細(xì)胞膜和細(xì)胞壁[9]。研究發(fā)現(xiàn)，壓力會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而使得一些生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，比如蛋白質(zhì)變性，酶活性被抑制或失活，DNA 等遺傳物質(zhì)構(gòu)象發(fā)生改變等，最終導(dǎo)致了微生物的死亡[10-11]，達(dá)到殺菌的目的。

在常溫下，對(duì)鮮駝乳樣品分別進(jìn)行不同壓力、不同時(shí)間以及不同樣品溫度的超高壓處理，以未處理的鮮駝乳作為對(duì)照，測(cè)定超高壓處理前后鮮駝乳的菌落總數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同超高壓處理對(duì)鮮駝乳菌落總數(shù)的影響Table 2 Effect of different ultra high pressure treatments on total plate count in fresh camel milk

由表2 可知，未處理的鮮駝乳菌落總數(shù)為9.0×105CFU/mL，符合國(guó)標(biāo) GB 19301－2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生乳》微生物限量的要求[12]。當(dāng)保壓時(shí)間為5 min時(shí)，隨著處理壓力的增大，鮮駝乳中的菌落總數(shù)逐漸減少，且當(dāng)壓力為500 MPa 時(shí)，菌落總數(shù)的致死率達(dá)到了98.67 %，這與Dhineshkumar 等[13]的研究中大于400 MPa 的壓力可以有效殺死大部分營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌的結(jié)果一致。當(dāng)壓力達(dá)到600 MPa 時(shí)，菌落總數(shù)相比于對(duì)照降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，且致死率高達(dá)99.06%，這也說(shuō)明了超高壓處理的壓力越大，其對(duì)微生物細(xì)胞膜的破壞程度也就越嚴(yán)重。

Ganzle 等[14]利用熒光染色技術(shù)對(duì)超高壓處理后大腸桿菌細(xì)胞膜的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不可逆的膜損傷與保壓時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。由表2 可知，當(dāng)處理壓力為400 MPa 時(shí)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，鮮駝乳的菌落總數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，其中400 MPa 15 min 的超高壓處理使得菌落總數(shù)降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，且致死率達(dá)到了95.67%。多數(shù)情況下，超高壓處理時(shí)保壓時(shí)間越長(zhǎng)，其對(duì)樣品的滅菌效果越好，但是隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，其對(duì)滅菌效果的貢獻(xiàn)會(huì)越來(lái)越小，即當(dāng)保壓時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，其對(duì)滅菌效果的影響基本不太大。

由于試驗(yàn)設(shè)備沒(méi)有辦法調(diào)節(jié)處理溫度，所以本試驗(yàn)設(shè)置了不同的樣品溫度，即對(duì)鮮駝乳樣品進(jìn)行水浴加熱，使樣品溫度分別為20、40 ℃和60 ℃，之后再對(duì)樣品進(jìn)行超高壓處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處理壓力為400 MPa，處理時(shí)間為5 min 時(shí)，樣品溫度對(duì)鮮駝乳中菌落總數(shù)的致死作用并沒(méi)有呈現(xiàn)出很好的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，而是出現(xiàn)了先下降后上升的趨勢(shì)。其中，當(dāng)樣品溫度為40 ℃時(shí)致死率最低，超高壓殺菌處理的結(jié)果最差，致死率只達(dá)到了47.78%，這可能是因?yàn)榇藭r(shí)達(dá)到了蛋白質(zhì)和酶適宜的溫度，從而增加了微生物的耐壓性。研究發(fā)現(xiàn)，溫度較低時(shí)蛋白質(zhì)容易受到高壓的影響而發(fā)生變性，微生物的細(xì)胞膜也會(huì)受到損傷，這些都使得微生物的耐壓性降低[15]；在較高溫度下，溫度會(huì)改變微生物細(xì)胞膜的流動(dòng)性，破壞生物大分子間的非共價(jià)鍵，使得超高壓的殺菌效果隨著溫度的升高而增大[16-17]。

2.2 超高壓殺菌處理對(duì)鮮駝乳酸度的影響

乳的酸度為自然酸度和發(fā)酵酸度的總和。自然酸度是指剛擠出來(lái)的新鮮乳的酸度，也稱(chēng)為固有酸度，主要由乳中含有酸性氨基酸和自由羧基的蛋白質(zhì)、檸檬酸鹽、磷酸鹽及二氧化碳等酸性物質(zhì)構(gòu)成，其中磷酸鹽和檸檬酸鹽提供的酸度占比例最高[18]。發(fā)酵酸度是指生鮮乳在貯存運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，由于微生物的作用所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)而升高的那部分酸度[19]。Calamari等[20]研究認(rèn)為，生鮮乳的滴定酸度主要來(lái)自于不同的中和反應(yīng)：酪蛋白的酸性基團(tuán)（約占總酸度的2/5），磷酸鹽、碳酸和其他的礦物陰離子（約占總酸度的2/5），有機(jī)酸（主要是檸檬酸）。

對(duì)超高壓處理前后鮮駝乳的酸度進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 不同超高壓處理對(duì)鮮駝乳酸度的影響Fig.1 Effect of different ultra high pressure treatments on acidity of fresh camel milk

由圖1 可知，未經(jīng)超高壓處理的鮮駝乳酸度為17.89°T，經(jīng)超高壓處理后鮮駝乳的酸度均降低。除樣品溫度為20 ℃和60 ℃的超高壓處理對(duì)酸度無(wú)顯著影響（P＞0.05）外，其余各處理均使鮮駝乳的酸度顯著降低（P＜0.05）。在不同壓力和不同保壓時(shí)間的超高壓處理?xiàng)l件下，鮮駝乳的酸度顯著降低（P＜0.05），但是各處理組之間差異并不顯著（P＞0.05），這說(shuō)明壓力處理可以減少駝乳中的酸性物質(zhì)，但是酸性物質(zhì)的含量不會(huì)隨著處理壓力的增大和保壓時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生明顯的變化。對(duì)鮮駝乳樣品加熱以后再進(jìn)行超高壓處理，發(fā)現(xiàn)酸度下降的程度沒(méi)有單純加壓時(shí)的大，這可能是由于加熱期間乳中微生物產(chǎn)生發(fā)酵酸度所致。

2.3 超高壓殺菌處理對(duì)鮮駝乳色澤的影響

通過(guò)對(duì)L*值、a*值和b*值進(jìn)行綜合計(jì)算，可較為客觀地表達(dá)樣品的色澤品質(zhì)。超高壓處理前后鮮駝乳樣品的L*值、a*值、b*值以及總色差值ΔE，如表3 所示。

由表3 可知，與未處理的鮮駝乳相比，超高壓處理后樣品的L*值和a*值呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而b*值呈上升趨勢(shì)，其中L*值整體變化不顯著（P＞0.05）。L*值表示乳的亮度和白度，值越大表示樣品越亮（白），其值的大小與酪蛋白的狀態(tài)和粒徑大小有關(guān)。駝乳樣品的L*值降低，說(shuō)明超高壓處理能使酪蛋白膠束發(fā)生裂解，粒徑減小，使得駝乳的透光性增加。姜雪等[21]研究發(fā)現(xiàn)，牛乳經(jīng)過(guò)超高壓處理以后L*值降低，本試驗(yàn)與她的研究結(jié)果是一致的。當(dāng)駝乳樣品溫度為60 ℃時(shí)，超高壓處理后其L*值出現(xiàn)顯著增大（P＜0.05），可能是由于加熱使乳清蛋白受熱變性凝固增大了乳對(duì)光線(xiàn)的反射率引起的，而且變性的乳清蛋白沉積并聚集在酪蛋白膠束表面，使得粒徑增大，減少了乳的透光性，所以L*值增大[22]。有研究發(fā)現(xiàn)，ΔE 可用來(lái)評(píng)價(jià)色澤的總變化程度，當(dāng)ΔE≥2 時(shí)人眼可以感受到視覺(jué)的差異[23]。隨著處理壓力的升高，保壓時(shí)間的延長(zhǎng)以及樣品溫度的升高，駝乳樣品的總色差ΔE 值升高，但是所有值均小于2，說(shuō)明超高壓處理對(duì)鮮駝乳的整體色澤影響較小，肉眼觀察不到明顯變化。

表3 不同超高壓處理對(duì)鮮駝乳色澤的影響Table 3 Effect of different ultra high pressure treatments on color of fresh camel milk

2.4 超高壓殺菌處理對(duì)鮮駝乳滋味的影響

滋味是食品品質(zhì)的重要指標(biāo)，目前研究人員多采用感官鑒評(píng)方法對(duì)食品的滋味品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但該方法受主觀因素影響較大，電子舌通過(guò)采用人工脂膜傳感器技術(shù)，可以對(duì)滋味進(jìn)行更客觀數(shù)字化的評(píng)價(jià)。以未處理的鮮駝乳為對(duì)照，根據(jù)電子舌測(cè)定的味覺(jué)值，作各處理的滋味雷達(dá)圖，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同超高壓處理對(duì)鮮駝乳滋味的影響Fig.2 Effect of different ultra high pressure treatments on taste of fresh camel milk

由圖2 可知，與未經(jīng)超高壓處理的鮮駝乳相比，超高壓處理后駝乳樣品的酸味、苦味和澀味顯著降低（P<0.05），而咸味和鮮味顯著上升（P<0.05）。肽與氨基酸是產(chǎn)生食品滋味的重要來(lái)源[24]，超高壓處理對(duì)滋味的影響，可能是由于壓力處理改變了乳中呈味氨基酸和滋味肽的含量引起的。鄭堅(jiān)強(qiáng)等[25]對(duì)生鮮牛乳進(jìn)行了3 種不同超高壓處理后發(fā)現(xiàn)，超高壓處理可以顯著增加乳中的游離氨基酸含量，且350 MPa，45 min，40 ℃處理的生鮮牛乳游離氨基酸含量最高。張文龍等[26]通過(guò)測(cè)定在不同壓力、不同時(shí)間的超高壓處理下牛奶中蛋白質(zhì)和氨基酸的含量，發(fā)現(xiàn)超高壓處理后牛奶的總氨基酸含量均比未經(jīng)過(guò)超高壓處理的牛奶的總氨基酸含量高。對(duì)不同超高壓處理對(duì)鮮駝乳滋味的影響結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 各滋味相關(guān)性矩陣熱圖Fig.3 The correlation matrix heat map of each taste

由圖3 可以看出，酸味與苦味、澀味呈正相關(guān)，其中酸味和澀味，苦味和澀味的相關(guān)性顯著（P<0.05），而與鮮味、咸味呈負(fù)相關(guān)；鮮味和咸味呈正相關(guān)，且相關(guān)性顯著（P<0.05），所以超高壓處理以后鮮駝乳的酸味、苦味和澀味降低伴隨著鮮味和咸味的增加是存在一定的相關(guān)性關(guān)系的，具體原因還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究。

3 結(jié)論

對(duì)鮮駝乳進(jìn)行不同條件的超高壓處理后發(fā)現(xiàn)，壓力對(duì)鮮駝乳有著明顯的殺菌作用，其中600 MPa 的處理效果最好。隨著處理壓力的升高，保壓時(shí)間的延長(zhǎng)以及樣品溫度的升高，鮮駝乳的酸度均降低，而且樣品的整體色澤變化也很小，用肉眼觀察不到明顯差異。經(jīng)超高壓處理后鮮駝乳的酸味、苦味和澀味顯著降低（P<0.05），而咸味和鮮味顯著上升（P<0.05），說(shuō)明超高壓處理對(duì)鮮駝乳的滋味有著良好的改善作用。綜上可以看出，超高壓處理在殺菌的同時(shí)可以保護(hù)和改善鮮駝乳的品質(zhì)，在駝乳的生產(chǎn)加工方面有很大的應(yīng)用前景。