牛奶热处理影响研究
不同灭菌工艺和贮存条件对牛奶品质的影响
由于生鲜乳中含有大量的病原菌,因此在乳制品加工过程中,最重要的加工环节就是灭菌,其目的主要是为了杀灭乳中部分(主要是病原菌和腐败菌)或全部的微生物、破坏酶类,延长产品的保质期;其次,就是改善乳制品的风味、黏度或质地。
改善乳的物理化学性质以满足进一步加工的需求[1]。
通常而言,随着温度提高,灭菌的效果更好,但同时过高的温度也会造成牛奶中蛋白质的变性、牛奶风味的改变及营养成分的降低,因此选择合适的灭菌参数对于牛奶品质具有重要的影响。
1牛奶灭菌工艺现状根据温度和时间等工艺参数的不同,目前常见的液态奶消毒工艺主要分为巴氏灭菌法和超高温灭菌法(UHT 法)。
主要技术指标如表1所示。
从表1可以看出,巴氏灭菌法和超高温灭菌法主要的区别在于加热温度和时间的不同。
从效果而言,巴氏灭菌法是属于低温灭菌,该方法可以最大限度的保留牛奶的风味和营养物质,但由于杀菌不完全,只能将致病菌的数量降低到对消费者不会造成危害的水平,因此保存条件要求较高,保存时间较短;超高温灭菌法可以杀死大部分的微生物,因此保存时间很长,一般为常温6个月,甚至一年,但高温杀死细菌的同时,牛奶本身营养物质损失也较严重,因此除中国大陆外,全球大部分国家都采用的是巴氏灭菌法。
2不同温度对牛奶品质的影响如前所述,不同的灭菌温度对灭菌程度、牛奶中蛋白质、维生素、钙以及牛奶风味等都会产生很大的影响。
2.1灭菌程度的影响尽管UHT 法和巴氏灭菌法均可以达到对人体无害的灭菌要求,但从灭菌程度而言,UHT 法要远远好于巴氏灭菌法。
低温巴氏灭菌法可杀死牛奶中大部分结核杆菌和生长型致病菌,灭菌效率可达97.3%~99.9%,残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌以及芽孢等;UHT 法则基本上可以达到商业无菌。
表3是欧盟对于牛奶中菌落总数的规定。
从表3可以看出,巴氏灭菌乳的菌落总数较原料乳明显减少,说明巴氏灭菌法可以有效杀灭微生文章编号:1004-2342(2016)01-0014-03中图分类号:S879.1文献标识码:C不同灭菌工艺和贮存条件对牛奶品质的影响李勇,夏骏,徐国茂,冷外员,王艺霖,杨琳芬*(江西省兽药饲料监察所,江西南昌330000)摘要:介绍了牛奶常见的灭菌工艺,分析了不同温度、不同压力对灭菌效果、乳蛋白、乳脂、乳糖及其它营养成份的影响,以及不同贮存条件对牛奶品质的影响等。
讲清楚牛奶的热处理工艺
讲清楚牛奶的热处理工艺全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：牛奶是我们日常生活中常见的食品，它是一种富含营养的天然饮料，被广泛应用于各种食品加工领域。
为了确保牛奶的卫生安全和质量，牛奶需要进行适当的热处理工艺。
牛奶的热处理工艺主要包括巴氏杀菌、超高温灭菌和紫外线消毒等方法，这些方法可以有效杀灭牛奶中的细菌和病菌，延长牛奶的保质期，保证消费者的健康。
我们来介绍一下牛奶的巴氏杀菌工艺。
巴氏杀菌是一种常用的牛奶加工方法，它是将牛奶在高温下加热一段时间，然后迅速冷却，以杀灭其中的细菌。
巴氏杀菌的工艺条件为72℃下加热15秒，然后进行快速冷却，这样可以有效杀灭大部分细菌，保持牛奶的新鲜度和口感。
巴氏杀菌后的牛奶通常需要在冷藏条件下保存，可保质期较长。
紫外线消毒是一种较为温和的牛奶热处理方法。
紫外线消毒是通过紫外线的辐射作用来杀灭牛奶中的微生物。
紫外线消毒的工艺条件为在特定的波长和强度的紫外线下，对牛奶进行照射一定的时间，可有效灭活大部分的细菌和病菌。
紫外线消毒不需要添加任何化学物质，对牛奶的营养成分保留较好，适用于一些特殊需求的牛奶产品。
第二篇示例：牛奶是我们日常生活中常见的一种饮品，不仅味道鲜美，而且富含营养。
牛奶是易腐坏的食品，因此需要经过热处理以延长其保存期限并保持其质量和安全。
牛奶的热处理工艺包括巴氏杀菌、超高温灭菌和乳清过滤等步骤。
我们来了解一下巴氏杀菌的热处理工艺。
巴氏杀菌是一种常用的牛奶热处理方法，通过将牛奶加热到71-75摄氏度保持15-20秒，然后迅速降温至4摄氏度以下来杀灭牛奶中的病原菌和有害微生物。
这种工艺能够在一定程度上保留牛奶的营养成分和口感，且效果可靠，成本较低，因此被广泛应用于牛奶加工业。
超高温灭菌是另一种常见的牛奶热处理方法。
在这种工艺中，牛奶被加热到135-140摄氏度以上持续2-4秒，然后迅速冷却至常温。
超高温灭菌能够彻底杀灭牛奶中的微生物，使其在不开封情况下存放数月不变质。
乳品加工手册 Chapter9
第九章长期保存鲜奶产品的灭菌即是对这一产品进行足够强度的热处理，使产品中所有的微生物和耐热酶类失去活性。
灭菌的产品具有优异的保存质量并可以在室温下长时间贮存。
许多乳品厂因此而能将产品分送更远距离并开辟新的市场。
一个不需冷藏的产品给生产商、零售商和消费者带来了许多便利。
比如对生产商而言生产这一产品可以从地域上扩大市场。
运输分送用车的数量、成本降低减少了零售未售出产品的回收。
由于不再需要冷藏，库存安排更简化；零售商对于产品的安排也大大简化了。
最终，消费者获得了更大的方便——他可以少去几次商店，家里的冰箱可以腾出更多空间存放哪些更加昂贵的产品如稀奶油、甜点、冰淇淋和香肠以备不速之客拜访时的不时之需。
原材料质量需要高温处理的牛乳质量必须非常好。
尤其重要的是牛乳中的蛋白质在热处理中不能失去稳定性。
蛋白质的热稳定性可以通过酒精实验来进行快速鉴定。
把牛乳样品和等容积的乙醇溶液混合，在一定的醇浓度下，蛋白质会变性，其表现为牛乳出现絮凝。
乙醇的浓度越高，而对应牛乳没有发生絮凝，说明牛乳的稳定性越好。
如果牛乳在酒精浓度为75%时仍保持稳定，则通常可以避免在生产和货架期期间出现问题。
酒精实验是一个典型的方法，可以用其拒收所有不适宜于UHT处理的牛乳，因为：●由于牛乳中产酸类细菌数过高，牛乳已酸败。
●牛乳盐平衡不正常。
●乳含有太多血浆蛋白——典型的初乳。
质量不良的原乳会给生产加工条件和最终产品质量带来负面影响。
酸败的牛乳热稳定性极差，会导致加工问题和沉淀，比如焦糊在加热表面并导致生产时间缩短、清洗困难以及在贮存中蛋白质沉淀到包装的底部。
在低温下长期时间贮存的牛乳可能会含有过高数量的嗜冷菌。
嗜冷菌会产生一些经灭菌处理也不会失活的耐热酶类。
在产品贮存期间，这些酶类引起产品滋味改变如酸辣味、苦味或甚至于产生凝胶化问题（老化凝胶或甜凝块）。
牛乳必须具有很高的细菌学质量，这不仅仅涉及到细菌总数，甚至更重要的，要涉及哪些能够影响灭菌率的芽孢形成菌的芽孢数。
讲清楚牛奶的热处理工艺
牛奶的热处理工艺主要包括以下几个步骤：
1. 预热：将鲜奶加热，达到30～40℃可充分引发生成酵素和乳酸发酵的最适温度，这种初步的发酵有利于乳酸菌的发酵。
2. 酸度调整：加热灭菌后，牛奶中的乳酸菌会被杀死，此时需要添加乳酸调整奶的酸度。
3. 再次加热：加热到72℃以上，进行瞬时高温灭菌，以杀死有害菌和酶。
4. 冷却：灭菌后的牛奶需要冷却到乳酸发酵适宜温度（3到4度），然后添加乳酸发酵剂，开始乳酸发酵。
这个过程后，牛奶就准备好了。
除了上述物理方法，还可以用巴氏消毒法。
巴氏消毒法是一种欧洲常用的牛奶消毒法，于一六八五年法国人路易斯·巴斯德发明，是世界上最早的巴氏消毒法问世于法国路易斯·巴斯德研究所。
巴氏消毒法只是一种将生牛奶加热到72℃-75℃，这通常需要半小时到一小时。
这种方法可以杀死牛奶中的有害菌，同时能最大程度地保留牛奶中的营养和风味。
以上就是牛奶热处理工艺的大致步骤，如需了解更多细节，可以咨询专业人士。
UHT热处理对牛奶中风味物质的影响_王万厚
0引言
鲜牛乳中丙酮、乙醛、油酸、丁酸、甲硫醚及其他 游离脂肪酸和羰基化合物类、甲酸、乙酸等有机酸类 和 甲 醛 、 丁 酮 、2- 己 酮 、2- 戊 酮 等 羰 基 化 合 物 类 等 [1]。 牛 乳经过巴氏杀菌后，挥发性物质达到69种[2]。 Giovanna 等研究发现经过加热处理的牛奶中含有酮、醛、硫化 物、苯环类和萜类等五大类挥发性风 味 物 质 [3]。 牛 奶 中挥发性的风味物质大体上可归纳为二大类：一类是 烃、醇、醛、酮、酸、酯、内酯等简单化合物；另一类是含 有氧、氮、硫的杂环化合物 [4]。
36 2012 年第 40 卷第 4 期（总第 257 期）
性风味成分进行对比， 分析 UHT热处理对牛奶风味 的 影 响 ，为 生 产 高 品 质 的 UHT 灭 菌 乳 所 采 用 的 工 艺 条 件提供科学依据。
1实验
1.1 材料 新鲜原料乳（荷斯坦奶牛）取至牧场，快速冷却到
4 ℃，2 h内运往实验室。 牛乳理化指标为：密度1.028× 103 kg/m3, 干 物 质 质 量 分 数12.96%， 蛋 白 质 质 量 分 数 3.10%， 脂肪质量分数3.32%，滴定酸度14.8 °T。
关 键 词 ：牛 乳 ；UHT； 风 味 物 质 ； 固 相 微 萃 取 （SPME）； 气 相 色 谱 -质 谱 法 （GC-MS ）
中 图 分 类 号 ：TS252.1
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-2230 （2012 ）04-0036-03
Effect of UHT Treatment on Volatile Compounds in Milk
本 研 究 采 用 固 相 微 萃 取 （SPME） 并 结 合 GC-MS 技 术 ，对 新 鲜 原 料 乳 和 经 过 UHT 热 处 理 后 的 乳 中 挥 发
牛奶加热过程中乳糖变化的研究_胡敏
美拉德反应的产物 非常复杂 , 伴随 的副反应较 多 [6] 。前人的研究表明 :仅以几个美拉德反应产物的 变化 值 作为 参 数 很 难 正 确 判 断 牛乳 的 热 加 工 方 式 [7, 8] 。而且 , 一旦初始反应被引发 , 美拉德反应将贯 穿液态奶的整个贮存过程 , 反应进程随时间的推移 而不断向高级阶段发展 , 无论是初始阶段的糖胺类 物质 , Amadori重排产物及其酸水解产物 furosine, 还 是终了阶段的 Maillardin类物质 , 都不适合作为一个 稳定的参数来表征产品所经历的热历史 [ 9] 。 因此 , 虽 然美拉德反应产物能够提供大量的有关牛奶热加工
-(1, 4 -dihydro-6 -methyl-3-hydroxy-4-oxo-1 pyridyl)-L-lysine, 和 furosine一样 , 都是赖氨酸的一 种衍生物 。
Pellegrinoetal(1995)作了乳酮糖和糠醛酸联合 评价消毒奶质量的相关研究 , 乳糖的葡萄糖单元在
加热时会部分异构化为果糖 , 这种新物质被称为乳 酮糖 , 它不是牛奶固有的组分 , 乳酮糖含量的多少可 反映加热的剧烈程度或持续时间 , 并指出 furosine适
2.3 动力学研究
动力学研究[ 23] 通常在某一恒温条件下讨论浓度
和反应速率的关系 , 然后确定化学反应速率方程 , 求
得反应级数和速度常数 , 进一步得知活化能等 , 从而 了解反应物到产物的过程中必须经过的能垒大小和 特定条件下控制整个反应的步骤 。
关于可逆反应动力学参数的求 解 , 范康年 [ 24] 推 导了一个公式 :
上述研究成果虽 已在生产实践中有一 些应用 , 但也同时存在 很多问题 。 例如 , 前两种方法不适合 于研究被高温或长 时间加热的乳 制品 , 如 UHT乳 。 因为远在达到最高加工温度之前 , 热敏性酶类和免 疫球蛋白即丧失了活性 ;α-乳白蛋白的热变性为可 逆过程 , 而 β-乳球蛋白在长时间加热过程中与 К酪蛋白广泛结合 , 增加了彼此的热稳定性 。 两种乳清
乳品加工手册 6-1 热交换
用于酸奶生产的牛乳在进入发酵罐之前预热至 40-45℃，在罐中进行接种， 热水作为加热介质。
牛乳也可以在加入其它成份前预热，如一些不同乳基产品所需的巧克力粉、 糖、脂肪等。
乳品加工手册 / 第 6 章第 1 节
75
为了防止热处理后需氧芽孢菌在牛乳中繁殖，牛乳必须迅速冷却到4℃或4℃ 以下，且不能与未处理的牛乳混合。许多专家认为，预杀菌对某些芽孢菌有 积极的作用。此种热处理能引起许多芽孢恢复到营养体状态，这意味着，牛 乳在后续的巴氏杀菌过程中，这些芽孢将被破坏。
预杀菌只是在特殊情况下采用，实际上，牛乳在到达乳品厂24小时之内应全 部进行巴氏杀菌。
除了致病微生物，乳中还含有能够破坏不同乳制品的风味和缩短其保质期的 其他物质和其他类微生物。因此，热处理的第二个目的就要最大程度地破坏
74
非常幸运的是牛乳中的大多数 致病菌都不能形成芽孢。
乳品加工手册 / 第 6 章第 1 节
时间
2.5h 2h 1h
30min 20min
10min
5min
2min
某些微生物的致死曲线
所以用另一种酶，过氧化氢酶来检查稀奶油的巴氏杀菌效果(过氧化氢酶试验)。 产品被加热至80℃以上，保持5秒，这种更加强烈的热处理足以钝化过氧化氢 酶。试验结果一定是阴性—即在产品中不能检出活性的过氧化氢酶，如图6.1.2。
磷酸酶试验同样不能用于酸化制品的检测，所以加热温度的控制决定于过氧 化氢酶。牛乳要制成发酵乳制品，通常要经过强烈的热处理，以使乳清蛋白 凝结，从而提高它的水合性（防止乳清析出）。
不同灭菌工艺和贮存条件对牛奶品质的影响
不同灭菌工艺和贮存条件对牛奶品质的影响李勇，夏骏，徐国茂，冷外员，王艺霖，杨琳芬* （江西省兽药饲料监察所，江西南昌330000）【摘要】摘要：介绍了牛奶常见的灭菌工艺，分析了不同温度、不同压力对灭菌效果、乳蛋白、乳脂、乳糖及其它营养成份的影响，以及不同贮存条件对牛奶品质的影响等。
【期刊名称】江西畜牧兽医杂志【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3【关键词】牛奶;巴氏灭菌；超高温灭菌；贮存条件由于生鲜乳中含有大量的病原菌，因此在乳制品加工过程中，最重要的加工环节就是灭菌，其目的主要是为了杀灭乳中部分(主要是病原菌和腐败菌)或全部的微生物、破坏酶类，延长产品的保质期；其次，就是改善乳制品的风味、黏度或质地。
改善乳的物理化学性质以满足进一步加工的需求[1]。
通常而言，随着温度提高，灭菌的效果更好，但同时过高的温度也会造成牛奶中蛋白质的变性、牛奶风味的改变及营养成分的降低，因此选择合适的灭菌参数对于牛奶品质具有重要的影响。
1牛奶灭菌工艺现状根据温度和时间等工艺参数的不同，目前常见的液态奶消毒工艺主要分为巴氏灭菌法和超高温灭菌法（UHT法）。
主要技术指标如表1所示。
从表1可以看出，巴氏灭菌法和超高温灭菌法主要的区别在于加热温度和时间的不同。
从效果而言，巴氏灭菌法是属于低温灭菌，该方法可以最大限度的保留牛奶的风味和营养物质，但由于杀菌不完全，只能将致病菌的数量降低到对消费者不会造成危害的水平，因此保存条件要求较高，保存时间较短；超高温灭菌法可以杀死大部分的微生物，因此保存时间很长，一般为常温6个月，甚至一年，但高温杀死细菌的同时，牛奶本身营养物质损失也较严重，因此除中国大陆外，全球大部分国家都采用的是巴氏灭菌法。
2不同温度对牛奶品质的影响如前所述，不同的灭菌温度对灭菌程度、牛奶中蛋白质、维生素、钙以及牛奶风味等都会产生很大的影响。
2.1灭菌程度的影响尽管UHT法和巴氏灭菌法均可以达到对人体无害的灭菌要求，但从灭菌程度而言，UHT法要远远好于巴氏灭菌法。
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牛乳热处理稳定性以及磷酸盐对牛乳热稳定性影响
摘要：牛乳的热处理成为乳品加工中一个关键工艺；热处理对牛奶中组分影响较大，直接影响产品稳定性。
热处理改变牛乳中盐类物质与酪蛋白胶体之间的平衡，所以考察磷酸盐对牛乳热处理稳定性影响可以到达改善牛奶热处理稳定性的目的。
关键词：牛乳；热处理；磷酸盐
在乳品工业生产中，热处理是一个不可或缺的关键环节。
加热产生的某些变化可能导致蛋白质的凝固，这些变化包括：pH值下降、磷酸钙沉淀、乳清蛋白的变性及其与酪蛋白的反应、美拉德褐变、酪蛋白变性(去磷酸化、κ-酪蛋白水解)、胶束结构变化(Zeta电位变化、水合作用、缔合和解离)。
牛乳中的这些变化使乳制品加工时，热交换器易于发生结垢现象，使热交换效率下降，影响产品正常生产。
所以在牛乳产品生产中应考虑牛乳热稳定性影响因素，提高牛乳在加工过程中稳定性。
牛乳的热稳定性是指牛乳在灭菌（或杀菌）处理时抵抗凝胶的能力。
有三种评价方法。
第一种方法是热凝固时间（HCT）；第二种方法是牛奶瞬间凝固的温度。
第三种方法是在恒定温度下加热期间低离心力（＜400g）作用下沉淀的所有蛋白质的百分率，沉淀的蛋白质突然增加表示出现凝固。
对于多数个体牛分泌的牛奶，pH值由6.4上升到6.7，热凝固时间（HCT）随之延长；至pH6.9突然迅速降低；pH值继续增加，HCT会继续延长。
在pH6.4以下HCT会迅速缩小。
热稳定性与pH值密切相关的牛奶属于A型牛奶。
有时个别牛体分泌的牛乳，其HCT会随着pH的升高而延长，pH值升高蛋白质电量也增加，这类牛奶称为B型牛奶。
不同类型牛奶热稳定性不同。
牛乳在加热过程中不稳定的原因为：牛乳在热加工过程中其本身含有的盐类和酪蛋白胶体发生了显著的变化，随着温度的升高，牛乳中溶解相钙和磷逐渐向胶体相转变，游离钙含量减少，这些改变破坏了牛乳中盐类组分间原有的平衡，并且随着乳清蛋白不断热变性，二者共同改变了酪蛋白的胶体特性，使其表面电势和粒径增加，亮度降低，褐变程度加剧，酪蛋白胶体的水合作用减小。
牛乳的热稳定性变差。
图1.不同加热方式对牛乳、微生物、酶的影响
1．牛乳热稳定性的影响因素
1.1加工工艺对热稳定性的影响
加热蒸发浓缩明显降低了牛奶的热稳定性。
浓缩增加了乳中酪蛋白、乳糖、乳清蛋白、可溶性盐和胶体盐的浓度，在总固形物9%~40%的范围内，乳固形物上升，pH值随之降低。
含18%总固形物的浓缩脱脂乳在130℃加热约10min就会凝固。
均质脱脂奶的均质对HCT没有影响。
但均质会使全乳变得不稳定，不稳定性会随脂肪含量的增加和均质的强度而增加。
通常采用降低均质压力、添加磷酸盐、二段均质等方法减少均质对乳热稳定性的影响。
预热牛奶在浓缩之前预热（100℃、5分钟），会增加浓缩乳的热稳定性，在生产上已用于浓缩乳和热稳定性乳的加工。
预热方式有很多种，如90℃、10min，120℃、2min，140℃、5s；其中第三种预热方式是尤其有效，但生产上没有广泛采用。
设备管路的清洗状态、内壁的光滑程度、连接方式，换热效率均能影响牛奶的流动状态及加热程度，从而影响牛奶热稳定性。
1.2 牛乳组成对热稳定性的影响
牛奶中常量组分也会影响牛奶的热稳定性。
脂类本身并不影响热稳定性。
乳
糖酶水解产生葡萄糖和半乳糖也会增加牛奶的稳定性。
在不含乳糖的牛奶中加入乳糖至1%（w/v）加强了稳定性，但是更高的含量会使稳定性降低。
牛奶中总盐类含量的增加会使得处于最低稳定性区域的牛奶变得不稳定，但不会影响最大区域的稳定性。
牛奶中Ca2+或Mg2+含量降低15%会增强在pH6.5-7.5区域内牛奶的稳定性。
在牛奶中添加NaCL或KCL会使得HCTmax移向酸性侧，但最低值碱性侧的移动性会降低。
1.3 磷酸盐对牛乳热稳定性影响
添加正磷酸，盐和柠檬酸盐可以提高浓缩乳的稳定性。
稳定的机理是盐类对钙的螯合作用和对pH值的调整。
比如柠檬酸钠具有缓冲和螯合金属离子的作用，提高乳化液的缓冲能力，并且可以络合碱金属离子，主要是钙离子。
缓冲作用可以缓解加热过程中pH 的下降速度，保护了酪蛋白胶束与钙离子的结合，防止酪蛋白变为游离态而发生絮凝，提高乳化液的热稳定性，柠檬酸盐螯合乳化液中游离的钙离子，从而减少了对钙离子敏感的蛋白胶束与钙离子接触的机会，改善了乳化液的热稳定性。
1.4 其他因素的影响
亲水性胶体的影响差别很大；淀粉使牛奶体系变得不稳定，但是低含量的κ-卡拉胶具有稳定作用。
影响热稳定性的植物来源的其他化合物是多酚，可以提高牛奶的稳定性，有些作用明显。
Cu2+、H202、KBrO4、KIO3等氧化剂可以将A型牛奶曲线转化成B型曲线；但是β-疏基乙醇等还原剂会明显降低牛奶的稳定性。
乳的热稳定性会受到季节和泌乳期的影响，初乳和末乳的热稳定性差。
乳腺炎感染期牛奶的稳定性降低。
12月到下年5月分泌的牛奶稳定性最低。
一般认为牧场放养的奶牛所产牛奶比喂饲青贮饲料和干草作物的奶牛分泌的牛奶更稳定。
2、磷酸盐对牛乳热稳定性影响
GB2760—96《食品添加剂使用卫生标准》规定许可使用及常用的食品级磷酸盐如表1所示。
表1 常用的食品级磷酸盐
由于链长、pH值、P
2O
5
含量以及所结合的金属阳离子的不同，导致不同种
类的磷酸盐在物理和化学性质上有很大的差异。
对直链状的聚磷酸盐而言，随着链长的增加，其乳化作用、分散性能和螯合钙离子的能力增大，而缓冲作用和pH值则随之减小。
在实际应用中，往往按食品加工工艺的要求，根据磷酸盐的pH值及缓冲作用、乳化作用、分散性能、螯合作用等特性来合理选用磷酸盐作为食品配料和功能添加剂。
通过对磷酸盐的单因素实验、复配后热稳定性考察，形成复配乳化增稠剂XD6223C，有效的提高调制乳UHT运行稳定性。