微滤结合紫外/超声波杀菌对脱脂乳货架期和活性蛋白的影响

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巴氏杀菌乳的货架期较短,是造成我国液态乳消费区域失衡的重要因素。因此延长巴氏杀菌乳的货架期对改善我国液态乳区域消费失衡有重要意义。而现有的生产延长货架期(Extended Shelf Life,ESL)乳的杀菌工艺会破坏牛乳中的生物活性蛋白,严重降低了牛乳的营养价值。因此优化杀菌工艺,保留更多生物活性蛋白的同时延长货架期,对提升液态乳质量、完善低温乳市场、增强国民营养健康具有重要意义。本研究选用脱脂牛乳,分别探讨了微滤结合紫外(UV-C)杀菌和超声波杀菌对其生物活性蛋白和货架期的影响,并与目前液态乳工业常用的两种ESL乳杀菌工艺进行对比,研究了不同杀菌工艺对货架期品质、生物活性蛋白、风味物质等品质的影响,主要内容如下:首先,探究了微滤除菌与不同剂量的UV-C杀菌结合使用对脱脂乳货架期与生物活性蛋白的影响。结果表明UV-C剂量越高,杀菌效果越强,在4°C条件下脱脂乳的货架期随之延长。当UV-C剂量为39.3 m J/cm~2时,脱脂乳中的细菌总数降低至无法检测水平,4°C条件下的货架期可至少延长至40天。UV-C处理可使乳中免疫球蛋白、乳铁蛋白(LTF)、乳清中低丰度活性蛋白的含量以及过氧化物酶(LPO)和黄嘌呤氧化酶(XO)的活性保留80%以上,显著高于高温短时(HTST)杀菌,且增大UV-C剂量对以上生物活性蛋白无显著影响。随后,探究了微滤除菌与不同能量密度的超声波杀菌结合使用对脱脂乳货架期与生物活性蛋白的影响。结果表明超声波的能量密度越大,杀菌效果越显著。当能量密度为1296 J/m L时,脱脂乳中的细菌总数降低至无法检测水平,4°C条件下的货架期可至少延长至40天。此外,超声波处理不会改变乳清中的高丰度蛋白含量,如α-乳白蛋白(α-La)和β-乳球蛋白(β-Lg);而由于超声波产生的局部高温,较高能量密度的超声波处理导致了部分生物活性蛋白变性,如LTF、Ig A、Ig M、补体因子B、XO等;除此之外,超声波因机械物理作用,提高了部分酪蛋白或乳脂肪球膜(MFGM)蛋白的丰度。整体上超声波处理对生物活性蛋白的破坏作用弱于HTST杀菌。最后,本论文综合探讨了不同ESL脱脂乳的杀菌方式对ESL脱脂乳品质的影响。超巴氏杀菌几乎全部破坏了免疫球蛋白、LTF,LPO和XO的活性,导致蛋白氧化,同时产生了带有氧化和腐臭味的硫化物和醛类物质。微滤结合HTST杀菌保留了40%~80%的生物活性蛋白,而微滤分别结合UV-C杀菌和超声波杀菌均最低保留了80%的生物活性蛋白,这三种杀菌方式均没有导致蛋白显著氧化;此外,微滤结合超声波杀菌产生了较多的热解性烃类物质,可能会导致脱脂乳产生刺激性或芳香气味,而微滤结合UV-C杀菌对风味物质的组成没有显著影响。四种延长货架期的杀菌方式均可使脱脂乳4°C条件下的货架期达到40天,微滤分别结合UV-C杀菌和超声波杀菌ESL脱脂乳在货架期间蛋白水解的速率与微滤结合HTST杀菌ESL脱脂乳相似。综上,本研究将微滤分别与UV-C杀菌和超声波杀菌结合处理脱脂牛乳,与HTST杀菌相比,延长了脱脂乳的货架期,提高了生物活性蛋白的保留率。由于微滤结合UV-C杀菌对脱脂乳风味的影响更小,未来可能具有更高的商业价值和成果转化潜力。本研究结合了多种非热处理技术,具有一定工程价值,为提升液态乳品质、改善国内乳品加工方式提供了参考和思路。
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