基本介紹
- 中文名：超高溫殺菌乳
- 外文名：Ultra-high Temperature，UHT
- 主要原料：生牛乳
- 是否含防腐劑：否
- 主要營養成分：蛋白質，礦物質，維生素
- 儲藏方法：常溫
發展歷史,營養對比,主要營養素差異,副產品差異,蛋白結構差異,小結,
發展歷史
曾經，人們飲用純天然的生鮮乳，這是獲取牛奶營養物質最直接、便捷的方式。但由於生鮮乳未經任何除菌處理，可能含有潛在的病原微生物。據報導，1938年之前，在美國爆發的食品安全事件中有25%是源於人們直接飲用生鮮乳。隨著除菌工藝（主要是熱加工）的套用，這一數值現已降低至1%以下。由於在奶牛養殖、擠乳等整個生產環節中，生鮮乳不可避免地會被內源或外源因素污染，所以熱處理技術的套用，能夠消除許多潛在的風險，切實保障人們的健康安全。
巴氏殺菌技術是由法國人路易·巴斯德所創，最開始被套用在酒製造工藝上，後經不斷改進完善，也用於其它諸多食品加工領域。世界上第1台牛奶巴氏殺菌器於1893年問世，1920年，我國從美國引進巴氏殺菌器，開始巴氏殺菌乳的生產。病原菌本身不耐熱，所有的病原微生物在一定溫度範圍內（60～80 ℃）處理一定時間即可被殺滅；而尚存的一些中性耐熱菌（如乳微桿菌）及其芽孢，在可控範圍內對人體並沒有危害。
由於巴氏殺菌不能做到完全除菌（巴氏殺菌乳的菌落總數上限一般為3×104 CFU/mL），所以巴氏殺菌乳的貯藏溫度需在4 ℃左右，保質期一般只有5～8天。為了克服貨架期短、不能常溫保存、運輸攜帶不便等問題，超高溫滅菌乳應運而生。該熱處理工藝採用瞬時超高溫方法，幾乎可以殺滅生鮮乳中的所有微生物及其芽孢，從而達到“無菌”級別（超高溫滅菌乳的菌落總數≤10 CFU/mL）。因此，超高溫滅菌乳的保質期可以延長至1～6個月。巴氏殺菌和超高溫滅菌工藝細則見表1。
表1 巴氏殺菌和超高溫滅菌工藝對比
工藝名稱 | 溫度（℃） | 時間 |
低溫長時間巴氏殺菌（LTHT） | 62.8～65.6 | 30 min |
高溫短時間巴氏殺菌（HTST） | 72～75 | 15～20 s |
超高溫滅菌（UHT） | 135～140 | 4～7 s |
營養對比
主要營養素差異
表2列舉了牛奶中主要營養物質在熱加工後的變化情況。可見，相比於UHT工藝，巴氏殺菌對牛奶的營養活性破壞較小，除少數特別熱敏感的物質外，巴氏殺菌乳保留了生鮮乳的大部分原有成分，可以稱之為“鮮牛奶”。而UHT奶則較高程度地破壞了許多熱敏感指標（有些物質已幾乎完全損失或變性），只能稱為“純牛奶”。
儘管UHT乳的常溫儲存時間較長，但在超高溫過程中破壞細菌或體細胞所釋放出的耐熱型蛋白酶、脂肪酶在完成加熱後仍具有一定活力，可繼續分解蛋白質和脂肪，造成牛奶品質的緩慢下降。因此，在保質期內儲存時間越長的UHT乳，雖然衛生安全，卻基本無新鮮可言。另外，在熱加工時，牛奶中蛋白質（β-乳球蛋白、酪蛋白等）的賴氨酸殘基會與乳糖的羰基發生美拉德反應（Maillard Reaction），進而生成一系列使牛奶“褐變”的副產物。這不但影響了牛奶的外觀，而且會降低乳蛋白、胺基酸的生物學價值，部分物質（如糠氨酸）還可能對人體有潛在的危害。
表2 巴氏殺菌乳和UHT 乳主要營養成分對比
巴氏殺菌乳 | UHT乳 | ||
乳蛋白 | 酪蛋白變性率（%） | 影響甚微 | 影響較小 |
乳清蛋白變性率（%） | 10～20 | 60～90 | |
微量活性蛋白變性程度 | 部分仍具有一定的活性 | 絕大多數已失活或變性 | |
賴氨酸損失率（%） | 1.8 | 3.8 | |
蛋氨酸損失率（%） | 10.0 | 34.0 | |
礦物質 | 可溶性鈣、磷損失 | 變化損失少 | 30%～50%變為不可溶 |
維生素 | 維生素C損失率（%） | 10～20 | 20～40 |
維生素B1損失率（%） | 5～10 | 10～35 | |
維生素B12損失率（%） | 5～10 | 15～30 | |
葉酸損失率（%） | 7～10 | 20～35 | |
副產物 | 糠氨酸（mg/100g蛋白質） | <12 | <140 |
乳果糖（mg/L） | 2.7～58.0 | <600 | |
羥甲基糠醛（μmol/L） | 0.5～4.9 | 3.1～16.8 |
副產品差異
從表3中牛奶熱處理所產生的副產物含量來看，UHT乳遠高於巴氏殺菌乳。因此，巴氏殺菌乳的營養價值確實比UHT乳更好。而且，由於超高溫加熱會使牛奶中的乳球蛋白、脂肪球膜蛋白產生巰基基團，乃至釋放硫化氫等揮發物質，會導致UHT乳有一定的“蒸煮味”，而使用溫和熱處理法的巴氏殺菌乳的風味則更為純正自然。
蛋白結構差異
表3詳細展示巴氏殺菌與超高溫滅菌牛乳酪蛋白結構差異。相對於巴氏殺菌牛乳酪蛋白（α-螺旋47.4%、β-摺疊19.7%、β-轉角13.4%、無規捲曲19.4%），UHT牛乳酪蛋白的無規則結構增多（α-螺旋22.1%、β-摺疊23.1%、β-轉角22.4%、無規捲曲33.4%）；UHT牛乳酪蛋白色氨酸在酪蛋白中所處的環境疏水性增強；巴氏殺菌牛乳酪蛋白顆粒呈圓球狀，表面光滑，能夠連線成較短的膠束結構，而UHT牛乳酪蛋白表面不光滑，幾乎不能形成膠束；巴氏殺菌牛乳酪蛋白平均粒徑為295.1 nm，UHT乳酪蛋白平均顆粒明顯變小，平均粒徑為221.7 nm。可見，巴氏殺菌乳與超高溫滅菌乳之間存在明顯的結構差異。
表3 巴氏殺菌與超高溫滅菌牛乳酪蛋白結構差異性
酪蛋白參數 | 巴氏殺菌乳 | UHT乳 |
二級結構 | α-螺旋47.4%、β-摺疊19.7%、β-轉角13.4%、無規捲曲19.4% | α-螺旋22.1%、β-摺疊23.1%、β-轉角22.4%、無規捲曲33.4% |
內源螢光強度 | 9130 | 4345 |
聚集形態 | 圓球狀，表面光滑，顆粒大小均勻，直徑200～700 nm，膠束結構與酪蛋白顆粒直徑一致，酪蛋白之間交聯程度低，無法形成較為緻密的網路狀結構 | 圓球狀結構遭到嚴重破壞，形成大量直徑較小的酪蛋白顆粒，且表面不光滑，同時伴隨出現聚集程度很高的無規則聚集體形態，束狀結構不明顯 |
粒徑分布 | 105.7～1106.0 nm，平均295.1 nm | 105.7～164.2 nm和255.0～458.7 nm，平均221.7 nm |
小結
UHT乳製品是商業滅菌的產品，其效果能完全達到商業甚至實驗要求，UHT乳中殘留芽抱數取決於原料乳的性狀和包裝件容量及生產衛生狀況。
UHT處理組合為137～145 ℃/2～20 s，達到的殺菌效率、既能滿足貯藏性能，又滿足品質變化最小要求，且切實可行。
UHT乳具有諸多優點，其生理價值與巴氏消毒乳相當，其褐變程度遠遠低於二次滅菌乳，食品營養成分損失少等。
達到UHT乳的殺菌效率和品質好的基本條件是：有效清洗、原料乳新鮮、無菌包裝、嚴格執行正確工藝。高質量的UHT乳仍需要預熱、均質等手段輔助。
表4 巴氏殺菌乳和UHT乳優缺點
種類 | 優點 | 缺點 |
生鮮乳 | 純天然，風味好，營養價值高 | 含有潛在的病原微生物，存在安全風險，保存期很短 |
UHT乳 | 達到無菌級別，安全係數高；可常溫保存，貨架期長，適合長途運輸 | 熱敏感物質被較嚴重破壞，且會形成一定量的副產物；超高溫處理會使牛奶產生“蒸煮味”，風味不如巴氏殺菌乳和生鮮乳 |
巴氏殺菌乳 | 大部分營養成分被保留；不含有任何病原菌，安全有保證；風味相比於生鮮乳差別不大 | 尚未達到無菌級別，存留少量的耐熱菌；需冷藏，保質期短，難以長途運輸及銷售 |
