乳及乳制品中微生物的危害與控制

褚少興，劉 艷，解書(shū)斌，楊照悅，范素琴，徐澤斌

1 青島明月海藻集團(tuán)有限公司，海洋食品加工與安全控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266000

2 上海海洋大學(xué)，上海 200000

0 引言

乳制品是指以生鮮牛（羊）乳及其制品為主要原料，經(jīng)加工而制成的各種產(chǎn)品。乳制品根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)可分為液體乳（巴氏殺菌乳、滅菌乳、調(diào)制乳、發(fā)酵乳等）、乳粉（全脂乳粉、脫脂乳粉、部分脫脂乳粉、調(diào)制乳粉、牛初乳粉等）、其他乳制品等。根據(jù)品類可分為液體乳類、乳粉類、煉乳類、乳脂肪類、干酪類、乳冰淇淋類、其他乳制品類七類[1]。

乳制品中有優(yōu)質(zhì)蛋白、豐富維生素和礦物質(zhì)等，被公認(rèn)為健康食品。在疫情及后疫情時(shí)代，乳制品作為提高免疫力的食品被推上高潮[2]，目前已成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮偈称?。隨著我國(guó)乳制品快速發(fā)展，質(zhì)量安全問(wèn)題時(shí)有報(bào)道，如2001—2004年飲用奶、奶粉中毒事件、2008年“三聚氰胺”事件等，讓消費(fèi)者對(duì)乳制品質(zhì)量安全的關(guān)注度越來(lái)越高。在引起乳及乳制品質(zhì)量安全的眾多因素中，微生物污染對(duì)乳制品的影響尤為突出，病原性微生物污染不僅影響奶牛健康，還會(huì)產(chǎn)生毒素，影響乳制品的品質(zhì)。乳制品生產(chǎn)過(guò)程中，正常的巴氏殺菌或超高溫瞬殺菌雖可殺死大部分微生物，但微生物產(chǎn)生的耐熱酶具有較強(qiáng)的耐熱性，影響乳及乳制品品質(zhì)[3]。此外，奶牛飼養(yǎng)抗生素濫用導(dǎo)致微生物耐藥性越來(lái)越嚴(yán)重[4]。因此，控制微生物污染對(duì)乳制品質(zhì)量安全具有重要意義。

1 乳及乳制品中常見(jiàn)微生物種類

1.1 細(xì)菌

1.1.1 食源性致病菌

乳及乳制品中，造成大規(guī)模食源性疾病爆發(fā)的致病菌包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、單增李斯特菌、蠟樣芽孢桿菌、空腸彎曲菌、痢疾桿菌、腸出血性大腸桿菌O157：H7。這些致病菌污染乳制品后會(huì)產(chǎn)生大量毒素，食用受污染的乳制品會(huì)表現(xiàn)中毒癥狀。國(guó)內(nèi)外發(fā)生多起食用乳制品的中毒事件。1994年美國(guó)爆發(fā)由沙門氏菌造成的冰淇淋污染，約22 400 人患病[5]。2000年日本乳業(yè)巨頭“雪印”使用金黃色葡萄球菌污染的脫脂奶粉生產(chǎn)“低脂奶”，導(dǎo)致大規(guī)模食物中毒，有14 789 名中毒者[6]。2010年意大利發(fā)生“藍(lán)色奶酪”案，是由病原微生物假單胞菌（Pseudomonadaceae）引發(fā)的食品污染事件，造成了嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失[7]。我國(guó)2001—2004年也出現(xiàn)了4 次因食用金黃色葡萄球菌污染牛奶和奶粉而中毒的事件。

1.1.2 嗜冷菌

嗜冷菌是在7 ℃或更低溫度下能生存和繁殖的一類微生物總稱。牛乳中常見(jiàn)嗜冷菌主要為假單胞菌屬和熒光假單胞菌屬。由于生乳一般在4 ℃左右儲(chǔ)存，嗜冷菌很快可形成優(yōu)勢(shì)菌群，經(jīng)過(guò)巴氏殺菌（72 ℃，15 s）或超高溫瞬時(shí)殺菌（130～150 ℃，3～5 s），嗜冷菌可被殺死，但嗜冷菌產(chǎn)生的耐熱蛋白酶和脂肪酶不易被滅活。經(jīng)過(guò)超高溫瞬時(shí)殺菌后，耐熱蛋白酶仍保留一定活性[8]。這些酶在乳制品中會(huì)造成產(chǎn)品缺陷，如質(zhì)構(gòu)缺陷和風(fēng)味缺陷。

1.1.3 乳酸菌

乳酸菌是一類能利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌總稱。乳酸菌是一類無(wú)芽孢、不運(yùn)動(dòng)的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，廣泛分布在自然界，目前發(fā)現(xiàn)的乳酸菌有18 個(gè)屬、共200多種。形狀常見(jiàn)為桿狀和球狀。大部分乳酸菌屬于益生菌，廣泛用于發(fā)酵工業(yè)，例如制造酸乳、乳酸菌飲料、干酪、發(fā)酵果蔬、發(fā)酵肉制品等。乳酸菌通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸、特殊酶系、酸菌素等物質(zhì)具特殊生理功能。大量研究標(biāo)明[9]，乳酸菌能促進(jìn)機(jī)體維持腸道菌群平衡、改善胃腸道功能、抑制有害菌生長(zhǎng)、提高機(jī)體免疫力、提高抗氧化水平、降低血清膽固醇、維持血壓平衡等。但部分乳酸菌不是益生菌，如李斯特菌。如果乳制品中混入有害乳酸菌，不僅造成產(chǎn)品品質(zhì)下降，嚴(yán)重的還會(huì)致病。

1.2 霉菌

霉菌是真菌的一種，形成分枝菌絲，同其他真菌一樣，也有細(xì)胞壁，生存方式為寄生或腐生。菌絲生長(zhǎng)可進(jìn)一步發(fā)育為繁殖菌絲，產(chǎn)生孢子。大量菌絲交織成絨毛狀、絮狀或網(wǎng)狀等，稱為菌絲體。菌絲體常呈白色、褐色、灰色或呈鮮艷顏色（菌落為白色毛狀的是毛霉，綠色的是青霉，黃色的是黃曲霉）。通常情況下，乳制品中霉菌屬于有害菌，導(dǎo)致產(chǎn)品腐敗變質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生大量毒素，如黃曲霉毒素等。但個(gè)別乳制品發(fā)酵時(shí)需要霉菌，如生產(chǎn)卡門培爾（Camembert）干酪、羅奎福特（Roquefort）干酪和青紋干酪[10]。

霉菌生長(zhǎng)主要依靠水分、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和溫度，只要這3 個(gè)條件都滿足，霉菌可在任何物質(zhì)上生長(zhǎng)。

1.3 酵母菌

酵母菌也是真菌的一種，形狀呈球形、橢圓形或柱形，比細(xì)菌要大，且細(xì)胞結(jié)構(gòu)有細(xì)胞壁、膜、質(zhì)、核。其特點(diǎn)是核有核膜、核仁和染色體，屬于真核生物。以芽殖或裂殖方式繁殖。乳及乳制品中，酵母菌兼有有益菌和有害菌兩種特性，在不同的產(chǎn)品表現(xiàn)不同。在滅菌乳或酸奶生產(chǎn)中，酵母菌是有害菌，利用乳糖發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳，導(dǎo)致產(chǎn)品脹包，同時(shí)產(chǎn)生酒精和酵母味，導(dǎo)致產(chǎn)品風(fēng)味改變；而生產(chǎn)酸馬奶酒、牛乳酒或乳清酒時(shí)，酵母菌則是有益菌。

1.4 噬菌體

噬菌體屬于病毒的一種，是感染細(xì)菌、真菌、藻類、放線菌或螺旋體等微生物的病毒總稱，因能引起宿主菌裂解，稱為噬菌體[11]。噬菌體形狀有蝌蚪形、微球形和細(xì)桿形，以蝌蚪形多見(jiàn)。噬菌體沒(méi)有完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白外殼和核酸組成，核酸只有一種類型，即DNA或RNA，雙鏈或單鏈，環(huán)狀或線狀。噬菌體侵染細(xì)菌過(guò)程包括：吸附→注入→復(fù)制、合成→組裝→釋放。噬菌體在發(fā)酵乳制品行業(yè)（酸乳、干酪等）危害極大，侵染乳酸菌或酵母菌后，不僅導(dǎo)致發(fā)酵菌發(fā)酵活力大大降低，影響產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)，還導(dǎo)致蛋白分解產(chǎn)生異味。

2 微生物導(dǎo)致的乳制品質(zhì)量問(wèn)題

微生物導(dǎo)致的乳制品質(zhì)量問(wèn)題有很多，重點(diǎn)介紹微生物產(chǎn)生毒素造成的安全問(wèn)題，微生物導(dǎo)致產(chǎn)品腐敗變質(zhì)（酸敗、腐敗、脹包、產(chǎn)生不良風(fēng)味），微生物酶造成產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味變化。

2.1 微生物毒素

乳制品加工過(guò)程中，一些食源性致病菌如金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌、志賀氏菌、沙門氏菌、大腸桿菌污染乳品后，會(huì)產(chǎn)外毒素。霉菌污染乳制品后也會(huì)產(chǎn)生毒素，如黃曲霉毒素。乳制品經(jīng)高溫殺菌后，這些細(xì)菌、霉菌被徹底殺死。但死菌分解后產(chǎn)生內(nèi)毒素，食用后會(huì)造成急性食物中毒，臨床表現(xiàn)為惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等急性腸胃炎等。

2.2 酸敗和腐敗

乳制品的腐敗變質(zhì)主要是由于一些分解蛋白質(zhì)和脂肪的細(xì)菌產(chǎn)生蛋白質(zhì)分解酶，導(dǎo)致乳的組織狀態(tài)變化造成的。乳制品中常見(jiàn)腐敗菌有大腸菌群、假單胞菌屬、莫拉氏菌屬等。真菌主要有酵母菌和霉菌。導(dǎo)致產(chǎn)品酸敗，尤其罐頭食品引起平蓋酸敗的主要是革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌，常見(jiàn)的嗜熱脂肪芽孢桿菌、凝膠芽孢桿菌和假單胞菌。

2.3 脹包

乳制品受酵母菌、產(chǎn)氣腸桿菌或其他產(chǎn)氣菌污染，分解乳中碳水化合物產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)脹包或脹罐。

2.4 不良風(fēng)味

微生物導(dǎo)致乳制品產(chǎn)生不良風(fēng)味，主要有水果味、苦味、酸敗味、酵母味等。乳制品產(chǎn)生苦味大多數(shù)是由微生物代謝產(chǎn)物蛋白酶導(dǎo)致，蛋白酶經(jīng)酶解酪蛋白形成具有苦味的多肽和氨基酸。霉菌、酵母菌、產(chǎn)氣腸桿菌、芽孢桿菌污染等也會(huì)導(dǎo)致乳制品產(chǎn)生不良風(fēng)味。

2.5 質(zhì)構(gòu)變化

乳制品常見(jiàn)質(zhì)構(gòu)變化包括水乳分離、乳蛋白凝塊、乳脂肪上浮、發(fā)酵乳粘稠度降低、干酪或酸乳凝乳狀態(tài)差等。

滅菌乳或調(diào)制乳常出現(xiàn)蛋白凝塊、水乳分離等現(xiàn)象，經(jīng)微生物檢測(cè)沒(méi)有微生物檢出，pH值未發(fā)生明顯變化。但經(jīng)SDS-PAGE凝膠電泳發(fā)現(xiàn)蛋白產(chǎn)生明顯水解作用，產(chǎn)生較多短肽條帶。再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行蛋白酶活力檢測(cè)，檢出酶活力，證明蛋白凝塊、水乳分離主要是耐熱蛋白酶引起。耐熱蛋白酶來(lái)源主要是原料乳中嗜冷菌分泌耐熱蛋白酶，另外可能來(lái)源于一些增稠劑添加引入，如結(jié)冷膠和黃原膠屬于微生物發(fā)酵膠，生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生耐熱蛋白酶。

嗜冷菌產(chǎn)生耐熱脂肪酶經(jīng)過(guò)超高溫殺菌后，仍保留一定活性，對(duì)乳制品的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味造成影響。脂肪酶酶解脂肪產(chǎn)生甘油和游離脂肪酸，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)不良風(fēng)味，還可使脂肪球膜相溶形成較大脂肪團(tuán)浮于乳的表層[12]。

常溫酸奶常出現(xiàn)粘度降低，主要是淀粉被淀粉酶酶解。發(fā)酵乳采用巴氏殺菌時(shí)，殺菌溫度偏低，發(fā)酵前巴氏殺菌95 ℃、300 s，發(fā)酵后二次巴氏殺菌75 ℃、30 s?？莶菅挎邨U菌、放線菌、酵母菌產(chǎn)生淀粉酶可耐受巴氏殺菌。淀粉酶主要是原料乳及輔料（白砂糖、乳清蛋白粉等）添加引入。

3 微生物污染乳及乳制品的途徑

3.1 原料乳微生物污染

3.1.1 牛乳自身污染

通常情況下，健康奶牛產(chǎn)出的牛奶可以視為是無(wú)菌狀態(tài)。但如果奶牛生病或乳房受微生物侵染，會(huì)導(dǎo)致擠出牛奶含大量微生物。

3.1.2 外部環(huán)境導(dǎo)致污染

外部環(huán)境導(dǎo)致原料乳污染主要是擠奶環(huán)節(jié)和儲(chǔ)奶過(guò)程。奶牛生長(zhǎng)過(guò)程中，乳房表面容易受糞便、土壤及草料影響，導(dǎo)致乳頭周邊覆蓋一定量細(xì)菌，乳頭容易感染地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌及短小芽孢桿菌等，擠奶前如沒(méi)有對(duì)乳房周邊環(huán)境進(jìn)行消毒處理會(huì)造成原料乳污染。原料乳擠出后若不能及時(shí)降溫，35～37 ℃條件下微生物會(huì)快速繁殖。此外，運(yùn)輸和儲(chǔ)存原料乳的設(shè)備清洗不徹底，也會(huì)有微生物污染原料乳，導(dǎo)致原料乳品質(zhì)下降。

3.2 加工環(huán)節(jié)二次污染

加工過(guò)程輔料、設(shè)備、環(huán)境、包材的使用及人為等因素會(huì)造成產(chǎn)品二次污染。輔料（白砂糖、增稠劑、巧克力、谷物粉等）引入微生物，殺菌機(jī)的殺菌效果差導(dǎo)致產(chǎn)品中微生物未滅活[13]；灌裝環(huán)境或灌裝設(shè)備潔凈度不夠；包材密封效果差；人員未執(zhí)行穿戴和手部清潔要求，均有可能導(dǎo)致微生物污染產(chǎn)品。

4 乳及乳制品中的微生物控制方法

4.1 源頭控制

源頭控制主要包括：（1）做好奶牛衛(wèi)生管理，防止微生物侵染乳房。（2）奶牛飼養(yǎng)及環(huán)境微生物控制，包括水質(zhì)、飼料、土壤、大氣微生物控制。（3）擠奶員工經(jīng)洗手和消毒后開(kāi)始工作。（4）擠奶前采用0.6%次氯酸鈉消毒液對(duì)乳房擦拭、3%次氯酸鈉消毒液對(duì)乳頭進(jìn)行20～30 s藥浴消毒。（5）擠奶設(shè)備清洗、消毒，可采用推薦程序：清水沖洗→0.5%～1.5%堿液、70～80 ℃清洗→清水沖洗→0.5%～1.5%酸液、45～60 ℃清洗→清水沖洗→蒸汽消毒[14]。

4.2 運(yùn)輸和儲(chǔ)存控制

4.2.1 運(yùn)輸控制

運(yùn)輸控制主要包括鮮奶溫度控制和奶罐車清洗。（1）鮮奶溫度控制，通常情況擠出牛奶快速降溫至0～4 ℃，裝入奶罐車送到乳制品加工廠，運(yùn)輸過(guò)程保證牛奶溫度0～4 ℃。夏季溫度高時(shí)可在早晨或傍晚運(yùn)輸，減少奶溫變化[15]。（2）奶罐車清洗采用CIP五遍清洗法，即常溫水清洗3～5 min→0.8%～1.2%氫氧化鈉溶液、75～80 ℃清洗10～15 min→常溫水清洗3～5 min→0.8%～1.0%硝酸溶液、65～70 ℃清洗10～15 min→常溫水清洗3～5 min→90～95 ℃熱水消毒滅菌5～10 min。奶罐車在春夏季節(jié)溫度升高、微生物容易生長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)清洗頻次。

4.2.2 儲(chǔ)存控制

鮮奶被運(yùn)到加工廠后，先進(jìn)儲(chǔ)奶罐，進(jìn)儲(chǔ)奶罐前進(jìn)行凈乳、均質(zhì)和巴氏殺菌，除去雜質(zhì)和殺滅大部分微生物，延長(zhǎng)儲(chǔ)存期。

嗜冷菌在4～7 ℃的平均代時(shí)為6～9 h，在 0～2 ℃的平均代時(shí)為30 h。原料乳在 6、8、10 ℃儲(chǔ)存30 h， 隨著溫度上升，嗜冷菌數(shù)、蛋白酶和脂肪酶活力明顯增加。在低溫2 ℃儲(chǔ)存30 h，嗜冷菌數(shù)、蛋白酶和脂肪酶的活力沒(méi)有顯著變化。因此，應(yīng)盡可能降低儲(chǔ)奶溫度至0～2 ℃，抑制微生物生長(zhǎng)，同時(shí)減少鮮奶儲(chǔ)存時(shí)間[16]。

儲(chǔ)奶罐做好清洗和滅菌，春夏季節(jié)氣溫高，應(yīng)減少儲(chǔ)奶時(shí)間、增加清洗頻次和延長(zhǎng)滅菌時(shí)間。

4.3 生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)控制

4.3.1 原料控制

生產(chǎn)花色奶時(shí)，通常添加輔料，果汁/果醬、蛋白粉、巧克力、谷物粉、增稠劑、乳化劑等。這些輔料會(huì)引入微生物、蛋白酶、芽孢等，因此這些輔料原料入場(chǎng)前質(zhì)量檢測(cè)合格方能使用[17]；使用前將外包裝脫去，內(nèi)包裝消毒處理，以防投料時(shí)引入微生物。

4.3.2 生產(chǎn)過(guò)程控制

（1）滅菌條件選擇

選擇合適滅菌方式，中性乳制品可將調(diào)配后的料液進(jìn)行巴氏滅菌激活芽孢，再進(jìn)行超高溫殺菌，達(dá)到商業(yè)無(wú)菌目的。同時(shí)設(shè)定殺菌設(shè)備最優(yōu)的滅菌條件。

（2）包材滅菌

無(wú)菌冷灌裝產(chǎn)品，尤其是紙盒裝產(chǎn)品，灌裝前包材要經(jīng)雙氧水及紫外線滅菌，同時(shí)定期檢測(cè)雙氧水濃度，確定最優(yōu)滅菌濃度；先灌裝再二次滅菌的產(chǎn)品根據(jù)產(chǎn)品pH值、滅菌指示菌選擇最優(yōu)滅菌條件。

（3）輔助抑菌劑使用

可根據(jù)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn) GB 2760-2014，在產(chǎn)品中添加抑菌劑，如乳酸鏈球菌素、溶菌酶、殼聚糖等，抑制微生物生長(zhǎng)[18]。

（4）設(shè)備清洗滅菌

生產(chǎn)結(jié)束后，設(shè)備及時(shí)進(jìn)行CIP清洗，即常溫水清洗3～5 min→1%～2%堿溶液、75～80 ℃清洗10～15 min→常溫水清洗5～10 min→1%～2%酸溶液、65～70 ℃清洗10～15 min→常溫水清洗5～10 min→90～95 ℃熱水消毒滅菌5～10 min或采用150～200 ppm氯水清洗10～20 min→清水沖洗5～10 min。

設(shè)備管道連接件，如接頭、彎頭、閥門、噴嘴、密封等，建議定期拆下進(jìn)行消毒滅菌液浸泡清洗，以防CIP清洗不徹底，導(dǎo)致微生物殘留形成菌膜等，影響產(chǎn)品品質(zhì)[19]。

4.3.3 生產(chǎn)環(huán)境控制

生產(chǎn)環(huán)境包括地板、墻壁、天花板、排水管、空氣，會(huì)有微生物滋生。地板、墻壁、天花板和排水管可能因奶漬、冷凝水、污水等未及時(shí)清理，給霉菌生長(zhǎng)繁殖提供條件。空氣中漂浮蠟樣芽孢桿菌等微生物、孢子或蚊蟲(chóng)會(huì)造成產(chǎn)品污染[20]。因此環(huán)境中微生物控制至關(guān)重要：（1）合理規(guī)劃廠房，制定合理的冷凝水收集和排出設(shè)施，防止冷凝水形成。排污管道口，進(jìn)出口、通風(fēng)口添加防蚊蟲(chóng)設(shè)施[21]。（2）添加紫外殺菌燈和臭氧發(fā)生器，定期對(duì)環(huán)境滅菌。（3）生產(chǎn)結(jié)束后及時(shí)打掃衛(wèi)生，保持生產(chǎn)環(huán)境潔凈干燥[22]。

4.3.4 人員衛(wèi)生控制

制定良好的人員衛(wèi)生規(guī)范：（1）進(jìn)車間洗手、消毒程序：工作人員換鞋→穿戴工作服→皂液洗手→清洗→消毒→干手→進(jìn)入車間；進(jìn)入潔凈間前需二次更衣并進(jìn)行洗手和消毒程序。（2）良好的入廁習(xí)慣程序：工作人員→換鞋→入廁→皂液洗手→消毒清洗→干手→換鞋。（3）患有膿腫、開(kāi)放性化膿、割傷、燒傷及皮膚病和呼吸道、消化道傳染病患者，不允許從事原料處理、包裝材料處理和乳制品加工工作。

5 結(jié)論

中國(guó)乳制品發(fā)展已進(jìn)入第二個(gè)“黃金發(fā)展十年”，乳制品產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)。乳制品質(zhì)量安全是乳業(yè)發(fā)展的重中之重。影響乳制品質(zhì)量安全的微生物廣泛存在于自然界，微生物及代謝產(chǎn)物毒素、酶類等對(duì)乳及乳制品的安全和品質(zhì)影響巨大。因此，預(yù)防和控制微生物污染對(duì)牧場(chǎng)和乳制品加工企業(yè)意義重大。

做好乳及乳制品微生物預(yù)防與控制，要建立一整套流程規(guī)范和技術(shù)支持服務(wù)保障體系，包括奶牛育種、飼養(yǎng)、防疫到乳制品檢測(cè)、殺菌、包裝和流通等，是生產(chǎn)安全乳制品的重要保障。

盡管乳制品工業(yè)中微生物的危害時(shí)有發(fā)生，但隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，對(duì)于乳制品中微生物的防控策略及技術(shù)將會(huì)不斷更新和完善，新的微生物快速檢測(cè)方法的發(fā)現(xiàn)、天然抑菌劑的發(fā)現(xiàn)和新的殺菌技術(shù)的突破，將為乳制品安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，保障公眾的身體健康。