新鲜牛乳中存在着大量微生物,通过加热杀菌是现代乳品加工的重要手段,然而,加热杀菌尤其是过量加热杀菌又会对牛乳中的蛋白质、维生素等营养物质,造成破坏,导致乳制品营养损失。而当前乳品加工过程中采用的加热杀菌工艺和技术参数,都是基于过去传统微生物纯培养技术获得和评价的,而随着近年来微生物宏基因组学技术的出现和快速发展,将人们对微生物的认识提高到了一个新的水平和阶段。研究表明,传统的纯培养技术只能够观察到低于实际1%的微生物,而超过99%的微生物实际上我们过去都忽略掉了。在乳品加热杀菌强度和工艺参数的制定上,同样忽略了绝大多数微生物的存在,这在一定程度上是不准确的,也是不精确的。因此,如何利用现代宏基因组学技术方法,通过对不同加热杀菌处理牛乳工艺和参数进行修正,以获得较为客观、精准的加热杀菌工艺及参数,对于最大程度降低牛乳中热敏营养物质损失,节能减排,具有重要的生产实际意义。本研究以某大型乳品企业采集的标准化新鲜牛乳为原料,分别在实验室、乳品生产线采用微波、巴氏杀菌、高温短时不同加热杀菌处理,再分别利用传统纯培养技术和PCR-TGGE技术测定各样品中的细菌总数、微生物宏基因组,对比分析其杀菌效果,同时对各处理的牛乳样品的乳品企业常检指标进行测定。结果表明:1.33组不同杀菌条件杀菌处理后牛乳中细菌总数均呈不同程度下降,对细菌总数下降不明显、相同细菌总数且较高杀菌强度组别,选取9个微波杀菌处理、9个实验室条件巴氏低温长时杀菌处理、7个乳品规模生产条件下巴氏短时高温杀菌处理,共25个处理,分别提取各条件杀菌前后牛乳中微生物宏基因组,通过PCR-DGGE变性梯度凝胶电泳、16SrDNA序列测定、比对、同源性分析等,进一步判定各组处理杀菌效果。2.不同微波杀菌处理研究表明,随着微波强度和杀菌结束时牛乳温度的升高,纯培养的微生物数量逐渐减小,以达到饮用牛乳的要求,杀菌的最终温度在27℃时,虽然微波强度和处理时间不尽相同,但牛乳样品中检测出的微生物为七种,且包含大肠杆菌;而在最终杀菌温度为10℃的三个样品中,随其他条带的变化不尽相同,但代表大肠杆菌的条带消失了。从环保和实际应用的角度考虑,在700w的条件下,加热38s时杀菌条件最佳。3.实验室条件下低温长时巴氏杀菌处理研究表明,随着时间的延长和温度的升高,纯培养的微生物数量总体上在减少,但存在着时间太长而导致的能源浪费和营养的损失。分析TGGE指纹图谱表明,在杀菌程度不足时,牛乳中会存在假单胞菌有害微生物且纯培养的微生物数量过高。在经济环保的前提下适合牛乳实验室条件下巴氏杀菌的最佳条件是在62℃下加热45min的,若对牛乳品质有更高要求,可以采用65摄氏度,处理45min或是68℃处理30min。4.规模生产条件下巴氏短时高温杀菌处理研究表明,随着加热时间和加热温度的上升,纯培养的微生物的数量逐渐减少,共六组满足条件。而72℃处理15s、85℃处理15s和95℃处理5s的样品的泳道上只剩下一个条带,无论是从菌落总数的角度,还是PCR-TGGE测定结果分析的角度来看,这三者的差别均不大,结合前面理化指标的测定结果可知,在保证杀菌效果一定的基础上,可选取更低强度的杀菌处理,选取72℃处理15s或95℃处理5s即可达到传统的杀菌目的,同时又可降低牛乳营养,节能减排。因此,建议实验室小规模对牛乳进行杀菌时,可采用62℃下加热45min,若是采用微波杀菌则可以选择在700w的条件下,加热38s,使得最终杀菌温度到达100℃。规模生产条件下巴氏短时高温杀菌处理在72℃处理15s或95℃处理5s。