优质乳工程是2016年农业农村部指导国家奶业科技创新联盟推动实施的,解决中国消费者“喝好奶”问题的重要民生工程。优质巴氏杀菌乳是指仅以特优级(A+)生乳为原料,经过滤、均质、HTST高温短时间杀菌工艺、洁净灌装等工序制得的液体产品。其核心指标包含优质生乳、优质巴氏杀菌工艺、设备稳定性、热敏感和生物活性物质指标等。标准中对低温巴氏杀菌工艺推荐方式72~80℃,保持时间为15 s,但不同企业因生乳指标、生产设备的不同,采用的杀菌温度/时间组合不尽相同,生产过程中具体采用的温度/时间组合需生产企业结合自身情况予以确定。为探究不同杀菌温度对优质巴氏杀菌乳中热敏感和生物活性物质的影响,本文选取74~80℃杀菌温度下的巴氏杀菌乳作为研究对象,对比成品中热敏感和生物活性物质含量,为行业同类产品生产参数的选取提供参考。
不同的杀菌温度对成品中热敏感和生物活性物质指标影响较大,优质乳工程技术体系核心指标对优质巴氏杀菌乳中热敏感和生物活性物质指标要求见表1。
糠氨酸(Furosine)是牛奶热加工过程中出现的副产物。牛乳中糠氨酸由氨基酸残基(主要是蛋白质中的赖氨酸残基)和主要的还原糖乳糖反应产生,是早期美拉德反应产生的第一阶段经酸水解的产物。糠氨酸作为II型热负荷指示剂常被用于评估美拉德反应的早期阶段,不仅可用来检测评估奶受热损害的程度,而且可与乳果糖指标结合鉴别复原乳。
碱性磷酸酶(ALP)是牛奶中的内源酶,其活性可用来确定巴氏杀菌乳产品是否经过适当的巴氏杀菌,因为ALP灭活比结核分枝杆菌需要稍高的温度和时间,结核分枝杆菌是巴氏杀菌乳中对热抵抗力最强的病原菌。因此,ALP阴性在工艺上可以被认为是充分巴氏杀菌的,可以安全食用。
乳过氧化物酶(LPO)也是牛奶中的内源酶,具有重要的健康应用价值。LPO可以参与构成宿主对抗入侵微生物的天然防御系统,同时具有抗菌活性、降解各种致癌物质以及保护动物细胞被氧化的作用。
乳铁蛋白(Lactoferrin)是牛奶中重要的活性蛋白因子之一,是由乳腺上皮细胞表达和分泌的一种非血红素铁结合糖蛋白,属转铁蛋白家族。乳铁蛋白具有很强的铁亲和能力,亲和常数大约是1 020,约为血清中转铁蛋白的260倍,能够通过提高铁在肝脏的储备,改善机体的贫血状况,此外其在抗菌、抗病毒、抗肿瘤等方面的功能也得到不同研究者的科学实验证实。
免疫球蛋白(Ig)又称为抗体,存在于所有泌乳动物的乳和初乳中。其生物学功能是给予后代一种免疫保护,抵御微生物病原体和毒素及保护乳腺避免感染。免疫球蛋白的主要机制是增强吞噬作用,通过白细胞增强细胞介导的毒性反应,凝集细菌,中和细菌和毒素。婴儿可在子宫内获得免疫球蛋白,可降低肠道感染的风险。
α-乳白蛋白(α-lactalbumin)是乳清蛋白中第二大丰富的蛋白质,占乳清蛋白27%左右,α-乳白蛋白是唯一能结合钙的乳清蛋白,从牛奶中分离出来的α-乳白蛋白在氨基酸比例和结构方面与人乳有72%一致性,而α-乳白蛋白是人乳蛋白的主要存在形式,对婴幼儿的生长发育具有重要影响。
β-乳球蛋白(β-lactoglobulin)是乳清蛋白主要成分之一,占总蛋白质12%左右,占乳清蛋白50%左右。β-乳球蛋白的水解物或分子修饰物,具有降胆固醇与抗氧化等生理活性,是牛奶中的重要活性因子。
优质生乳指标应符合《GB19301—2010食品安全国家标准生乳》,在此基础上特优级(A+)生乳的核心指标还包括脂肪、蛋白质、菌落总数和体细胞数,本文选取我国东南某乳品企业特优级(A+)生乳,对比优质生乳要求指标见表2。
表1 优质乳工程技术体系对优质巴氏杀菌乳中热敏感和生物活性物质指标的要求
巴氏杀菌温度/时间组合74℃/15 s、75℃/15s、76℃/15 s、77℃/15 s、78℃/15 s、79℃/15 s、80℃/15 s均可使碱性磷酸酶呈阴性,即在15 s保持时间下,74~80℃的杀菌温度下,优质乳的微生物热处理程度都可以满足公共卫生要求。乳过氧化物酶在杀菌温度升高的过程中活性降低,其中74℃和75℃相比变化不大,但当杀菌温度高于75℃时,过氧化物酶的活性急剧下降,80℃时活性仅存50 U/L.
随着杀菌温度的提高,乳中的活性物质乳铁蛋白、免疫球蛋白、ɑ-乳白蛋白和β-乳球蛋白含量呈下降趋势,从74℃升高到75℃变化不明显;当杀菌温度从76℃升高至80℃中,活性营养成分急剧下降。单从乳活性物质的保留来看,杀菌温度越低,保留的活性营养越多。加热附产物糠氨酸在生产温度从74~80℃变化过程中,随着杀菌温度的升高呈上升趋势。
结合优质巴氏杀菌乳实际生产工艺,考虑产品公共卫生安全、低碳加工及营养品质要求,推荐采用75℃/15 s作为优质巴氏杀菌乳的生产温度/时间组合,为行业同类产品生产参数的选择提供参考。