直接UHT滅菌對牛乳營養(yǎng)成分、感官和風味的影響

閆虹，李洪亮，錢文濤，王美華，王孟輝，高飛*

內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團）股份有限公司常溫研發(fā)中心（呼和浩特 011517）

市場上銷售的牛乳均需要進行適當熱處理。因為生鮮牛乳中含有對人體有害的微生物，進行適當?shù)臒崽幚砜梢韵Ｈ橹胁≡⑸飳θ梭w造成的危害，確保飲用牛乳制品的安全性。根據(jù)熱處理工藝的不同，液態(tài)乳可分為巴氏殺菌乳、超巴氏殺菌乳、延長貨架期乳、灌裝高壓滅菌乳和超高溫滅菌乳[1]。其中，超高溫滅菌乳，也稱UHT乳，是采用超高溫處理（高于130 ℃，一般為140～150 ℃，持續(xù)數(shù)秒，一般為1～2 s），后續(xù)完全無菌包裝獲得的產(chǎn)品[2-3]。

與巴氏殺菌乳和延長貨架期乳相比，UHT乳無需冷藏，且貨架期穩(wěn)定；與灌裝高壓滅菌方式相比，其對產(chǎn)品質(zhì)量（如風味、顏色和營養(yǎng)價值等）的不良影響要小得多，并且可以通過調(diào)整加工工藝和貯藏條件來控制影響程度[1,4]。因此，對工藝條件進行優(yōu)化，使UHT乳既能擁有較長貨架期、好的穩(wěn)定性，又能較大程度地保證牛乳的營養(yǎng)美味，值得深入研究探討。

UHT滅菌類型分為直接和間接2種。直接UHT是指蒸汽和牛乳直接接觸的滅菌類型。間接UHT是指通過熱傳導進行的滅菌過程，管式和板式是間接UHT處理中最主要的2種類型[2,5]。間接UHT，特別是管式UHT的滅菌方式較為常見，而直接UHT的滅菌方式仍未普及。

此次試驗采用直接UHT滅菌方式對牛乳進行滅菌，并和傳統(tǒng)管式UHT滅菌方式進行對比，探討這兩種滅菌方式對牛乳中營養(yǎng)物質(zhì)、感官品質(zhì)和風味特征變化的影響。在進行感官品評和風味特征檢測時，增加一款市售的A品牌低溫巴氏奶，低溫巴氏奶一般被認為能夠更好地保存牛乳中的口感和風味[1]，便于將直接UHT和管式UHT滅菌乳與之進行比較。

不同滅菌溫度和時間的組合可以達到相同滅菌效果，但會對牛乳有不同的影響[2]。對于直接UHT滅菌，采用3種不同的溫度時間參數(shù)條件。觀察比較這幾種滅菌處理對牛乳產(chǎn)生的不同影響，為優(yōu)化超高溫滅菌的工藝參數(shù)提供數(shù)據(jù)支持和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

生乳；A品牌低溫巴氏奶。

1.2 試驗設計

取用物理化學指標一致的原料奶，分別進行直接UHT滅菌、管式UHT滅菌處理，并比較不同滅菌方式及同一方式不同參數(shù)處理下牛乳中部分營養(yǎng)物質(zhì)、感官品質(zhì)和風味特征的表現(xiàn)。滅菌方式及參數(shù)見表1。

表1 滅菌方式及參數(shù)

1.3 檢測內(nèi)容和方法

1.3.1 微生物指標的檢測

微生物指標檢測參照GB 4789.26—2013《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 商業(yè)無菌檢驗》進行。

1.3.2 營養(yǎng)物質(zhì)的檢測

鉀、鈉、鈣、鎂采用干法消化法火焰原子吸收法測定；糠胺酸和乳果糖的檢測參照鑒定UHT乳中復原乳的方法進行；α-乳白蛋白和β-乳球蛋白采用Evergreen試劑盒法進行檢測。

1.4 感官品評

取4種UHT滅菌處理下的牛乳，與A品牌低溫巴氏奶一起進行感官品評。感官測試分為消費者喜好度測試和專業(yè)感官分析2種方式。

1.4.1 消費者喜好度

采用9點標度法，根據(jù)50人內(nèi)部消費者的品評結(jié)果，評價消費者對產(chǎn)品的喜歡程度，評價標準見表2。數(shù)據(jù)分析采用Firedman檢驗（95%置信水平下）。

表2 消費者接受度評價標準

1.4.2 專業(yè)感官分析

采用10點標度法，根據(jù)10名專業(yè)品評人員的評價結(jié)果，評價產(chǎn)品具體屬性的強弱，評價標準見表3。專業(yè)感官分析的評價屬性依次為表面白度、乳香味、奶油味、甜感、咸感、蒸煮味、膻味、豆味、脂肪感、順滑度、口中稠度、滯留度。統(tǒng)計方法采用Anova（95%置信水平下）。

表3 專業(yè)感官分析評價標準

1.5 風味特征物質(zhì)檢測

應用GC-MS法測定各種滅菌處理乳和A品牌低溫巴氏牛奶中揮發(fā)性成分的相對百分含量，并對比分析其揮發(fā)成分的不同。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滅菌處理乳的比較

2.1.1 不同滅菌處理乳中微生物指標結(jié)果

同一批原料奶經(jīng)過不同的滅菌處理后，各樣品微生物檢測指標見表4?？梢钥闯?，這幾種滅菌處理都可以得到商業(yè)無菌性穩(wěn)定的產(chǎn)品。

表4 不同滅菌處理下微生物的指標結(jié)果

2.1.2 不同滅菌處理乳中成分對比

干物質(zhì)是牛奶除去水分后的部分，非脂乳固體是牛奶去除水分和脂肪后的部分。牛奶品質(zhì)的好壞，主要與牛奶中干物質(zhì)含量有關(guān)，而干物質(zhì)含量則直接與牛奶中脂肪和蛋白質(zhì)等組分含量相關(guān)[6]。

根據(jù)表5數(shù)據(jù)可以看出同一批原奶經(jīng)過不同處理后幾種組分的變化。其中，采用直接UHT（154 ℃，0.25 s）滅菌工藝的樣品中干物質(zhì)、非脂乳固體、脂肪和蛋白質(zhì)的含量最高；其次是采用管式UHT滅菌乳中這幾種組分含量較高；采用直接UHT（143 ℃，3 s）和直接UHT（143 ℃，3 s）工藝處理下奶中這幾種組分含量較低?？梢钥闯?，調(diào)整工藝參數(shù)可以使直接UHT滅菌比傳統(tǒng)管式UHT滅菌更好地保存牛奶中的干物質(zhì)、非脂乳固體、脂肪和蛋白質(zhì)等組分。

表5 不同滅菌方式乳中的成分變化

2.1.3 不同滅菌處理乳中營養(yǎng)物質(zhì)的變化

牛乳中含有鈉、鉀、鈣、磷、鎂、氯、鐵、碘、錳、鋅、鈷和鉻等礦物質(zhì)和微量元素[7]。其中，鉀、鈉、鈣和鎂是牛奶中的4種常量元素，對于維持人體正常的生理機能有重要作用[8]。試驗檢測這4種不同UHT滅菌處理下牛乳中鉀、鈉、鈣和鎂4種礦物質(zhì)含量。由圖1可以看出，鉀和鈣的含量均在直接UHT（154 ℃，0.25 s）的處理下較高，而鈉和鋅的含量則是在直接UHT（143 ℃，3 s）和直接UHT（143 ℃，3 s）的處理下較高，但不同處理的檢測值之間差距較小，差異不明顯。也有研究表明，不同熱處理方式對牛乳中礦物質(zhì)的影響不大[9]。

圖1 不同滅菌處理下，乳中部分營養(yǎng)物質(zhì)的變化

同時，試驗檢測乳中α-乳白蛋白、β-乳球蛋白，觀測這4種處理下2種蛋白變性情況。由表5中數(shù)據(jù)可以看出，從α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的數(shù)量上講，直接UHT滅菌乳中這兩種蛋白含量明顯高于管式UHT滅菌方式下這兩種蛋白的含量，而在直接UHT滅菌的所有處理中，154 ℃，0.25 s滅菌乳中的這2種蛋白含量最高。

糠氨酸是美拉德反應的初期產(chǎn)物，乳果糖是牛乳加熱過程中乳糖異構(gòu)化產(chǎn)生的物質(zhì)，二者都是重要的熱損標志物質(zhì)[7]。由表6中的數(shù)據(jù)可以看出，143 ℃，3 s和154 ℃，0.25 s直接UHT滅菌產(chǎn)生的糠氨酸和乳果糖含量低于143 ℃，4 s時的含量，也遠低于管式UHT滅菌方式下的含量。

結(jié)果表明，在α-乳白蛋白、β-乳球蛋白保護方面，以及糠胺酸和乳果糖的產(chǎn)生方面，直接UHT滅菌方式明顯優(yōu)于管式UHT滅菌；而在直接UHT滅菌的3種處理中，154 ℃，0.25 s和143 ℃，3 s的表現(xiàn)較好，143 ℃，4 s的表現(xiàn)較差。

2.2 感官品評結(jié)果

2.2.1 消費者喜好度測試結(jié)果

消費者喜好度測試消費者對4種滅菌處理乳和A品牌低溫巴氏奶的喜愛程度，結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯觯cA品牌低溫巴氏奶相比，消費者更喜歡4種UHT乳，且結(jié)果顯著。在4種UHT處理乳中，消費者更喜歡直接UHT滅菌處理乳，較不喜歡管式UHT滅菌乳，雖然這一結(jié)果并不顯著。

圖2 消費者對5支產(chǎn)品的喜好度

2.2.2 專業(yè)感官分析結(jié)果

由表7中的數(shù)據(jù)看出，與A品牌低溫巴氏奶相比，四種UHT乳中乳香味、奶油味、膻味、豆味、脂肪感和滯留度弱，蒸煮味重。

與管式UHT相比，直接UHT滅菌乳表面白度白，咸感較弱，蒸煮味輕。這也與前期研究結(jié)果認為直接UHT滅菌方式在降低蒸煮味方面效果顯著一致[10-11]。直接UHT滅菌不同參數(shù)處理下感官屬性無明顯差異，其中143 ℃、4 s樣品中乳香味、咸感略強。

表7 專業(yè)感官分析結(jié)果

2.3 風味特征物質(zhì)檢測

牛乳成分復雜，加熱處理對牛奶中的化學成分影響較大，會改變牛奶的風味[12-13]。對4種不同UHT滅菌處理乳和A品牌低溫巴氏奶中的揮發(fā)性風味成分進行檢測，共鑒定25種揮發(fā)性化合物（圖3），其中酯類物質(zhì)7種、醛類4種、酸類4種、酮類5種、烯類4種、醇類1種。

通過對5個樣品進行分析發(fā)現(xiàn)，直接UHT滅菌（154 ℃、0.25 s）處理后的牛乳由于存在萜烯類原料（蒎烯，苧烯等），呈現(xiàn)一個比較新鮮的牛奶味道。直接UHT滅菌143 ℃、3 s處理的牛乳中揮發(fā)性成分與前一個樣品基本一致，唯一區(qū)別在于內(nèi)酯類物質(zhì)較前一個樣品多0～10%，因此奶香味更重一些。直接UHT滅菌（143 ℃、4 s）樣品中低級脂肪酸的含量是所有樣品中最高的，其中丁酸、癸酸在其他幾個樣品中沒有發(fā)現(xiàn)，壬酸含量也是最高的，這些酸類物質(zhì)是乳經(jīng)UHT處理后所特有的酸類化合物[13]。香氣特點表現(xiàn)在口感上，更具有奶味。

管式UHT滅菌處理后的牛乳中酮含量最高，如2-庚酮、2-壬酮等，另外其內(nèi)酯類物質(zhì)含量表現(xiàn)比較均衡，應是這所有樣品中香氣最強的一支牛奶。乳中一些酮酸和羥基，經(jīng)加熱后分別形成甲基酮和內(nèi)酯類化合物，對加熱后的乳制品香氣有影響，如：2-庚酮是由亞油酸氧化產(chǎn)生的，賦予UHT乳奶油氣味；2-壬酮具有乳酪、奶香味。這些都是UHT處理所形成的獨特風味物質(zhì)[12]。

A品牌低溫巴氏奶是一種新鮮的牛奶。己醛是使這種牛奶呈現(xiàn)新鮮感的主要原因，己醛分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和分子鍵，具有強烈的抗氧化作用。

結(jié)果表明，不同滅菌方式會產(chǎn)生不同揮發(fā)性物質(zhì)，從而使牛奶呈現(xiàn)出不同風味。

3 結(jié)論

通過將直接UHT滅菌與傳統(tǒng)管式UHT滅菌方式進行比較發(fā)現(xiàn)，直接UHT滅菌在保留乳中一些營養(yǎng)物質(zhì)（α-乳白蛋白、β-乳球蛋白等）方面具有明顯優(yōu)勢。由消費者接受度測試和專業(yè)感官分析的結(jié)果可以看出，直接UHT滅菌乳更受消費者的喜愛，且能更有效的降低乳中的蒸煮味。通過比較直接UHT滅菌不同參數(shù)處理下的表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，154 ℃，0.25 s和143 ℃，3 s這2種處理能更好地保留乳中的營養(yǎng)物質(zhì)，在專業(yè)感官品評中也表現(xiàn)較好。

同時，不同處理會對牛奶的風味產(chǎn)生不同影響。4種滅菌處理乳在呈現(xiàn)風味方面各有特點，其中，直接UHT 154 ℃、0.25 s和143 ℃、3 s滅菌均能帶給牛奶一種新鮮的風味，且后者奶香味更重。