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牛奶大概是最不讓中國(guó)人民省心的食物了。最近的生奶新國(guó)標(biāo)再一次引起了廣泛關(guān)注。對(duì)于牛奶的各種討論介紹已經(jīng)很多，這里來(lái)集中介紹一下牛奶的滅菌。牛奶細(xì)菌如何被殺滅？巴氏奶與常溫奶差別何在？為什么不再有“致病菌不得檢出”的規(guī)定？滅菌與安全，又是什么樣的關(guān)系？細(xì)菌啊，讓溫度與時(shí)間來(lái)殺死你們我們都知道許多細(xì)菌能夠?qū)е氯藗兩�。健康奶牛新產(chǎn)的奶中細(xì)菌非常少，但是細(xì)菌在自然環(huán)境中無(wú)處不在。對(duì)于細(xì)菌來(lái)說(shuō)，牛奶可以算得上生長(zhǎng)的樂(lè)園。在7攝氏度以上，很多細(xì)菌就可以“星火燎原”。現(xiàn)代社會(huì)的牛奶不可能現(xiàn)擠現(xiàn)吃。從擠奶到分銷到消費(fèi)者手中，總是需要一段時(shí)間。在這段時(shí)間中，細(xì)菌有無(wú)數(shù)的機(jī)會(huì)進(jìn)入牛奶，蓬勃發(fā)展起來(lái)。雖然有一些人追逐“未經(jīng)熱處理的生奶”，不過(guò)細(xì)菌污染的危險(xiǎn)實(shí)在太大。世界各國(guó)的學(xué)術(shù)界和食品管理機(jī)構(gòu)，都不贊同喝這樣的生奶。滅菌，成了現(xiàn)代牛奶產(chǎn)銷中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。稍微有一點(diǎn)生活常識(shí)，就不難理解：溫度和時(shí)間，是決定細(xì)菌能否被殺死的兩個(gè)關(guān)鍵因素。細(xì)菌不是一個(gè)物種，而是無(wú)數(shù)的物種的統(tǒng)稱。一般而言，每一種細(xì)菌有最適合它生長(zhǎng)的條件。在該條件下，那種細(xì)菌可以很容易地大量生長(zhǎng)。在某些“不利條件”下，比如低溫，細(xì)菌只是停止了活動(dòng)，但是并沒(méi)有被殺死。只要等到條件適合，它們就又活躍起來(lái)。而有的“不利條件”下，比如高溫，它們就可能被殺死，而無(wú)法起死回生了。不過(guò)，細(xì)菌的生長(zhǎng)習(xí)性各不不同，對(duì)于這種細(xì)菌是難耐的酷熱，對(duì)于另一種細(xì)菌可能只是洗了個(gè)桑拿而已。在任何一個(gè)“不利”的溫度下，一定時(shí)間內(nèi)死亡的細(xì)菌數(shù)跟它們的總數(shù)成一個(gè)確定的比例。比如說(shuō)，在63攝氏度，有100萬(wàn)個(gè)某種細(xì)菌。過(guò)了6分鐘，還剩下10萬(wàn)個(gè)。在食品科學(xué)上，就把這個(gè)6分鐘稱為這種細(xì)菌在63攝氏度的D值，意思是“在63攝氏度下，殺死90%的該細(xì)菌所需的時(shí)間是6分鐘”。再過(guò)6分鐘，剩下的10萬(wàn)個(gè)細(xì)菌依然不能完全死去，還會(huì)剩下10%（即1萬(wàn)個(gè)）。如此下去，再過(guò)6分鐘，還會(huì)剩下1000個(gè)；又過(guò)6分鐘，還剩100個(gè)…… 實(shí)際上，牛奶中不止一種細(xì)菌。不過(guò)有的細(xì)菌沒(méi)有什么危害，有的細(xì)菌能讓人生病（被稱為“致病細(xì)菌”）。理論上說(shuō)，需要挑選最頑強(qiáng)的致病細(xì)菌來(lái)作為指標(biāo)。當(dāng)最不容易殺滅的那種致病細(xì)菌減少到不足以興風(fēng)作浪，其他的細(xì)菌也就不足為慮了。不過(guò)在傳統(tǒng)上，是采用總的細(xì)菌數(shù)來(lái)計(jì)算。前面舉例所說(shuō)的數(shù)據(jù)，就是傳統(tǒng)的巴斯德滅菌所采用的數(shù)字。在63度下，牛奶細(xì)菌的D值為6分鐘。經(jīng)過(guò)30分鐘，奶中的細(xì)菌數(shù)降低到初始值的10萬(wàn)分之一。合格的生奶（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是滅菌前細(xì)菌數(shù)不超過(guò)每毫升30萬(wàn)）經(jīng)過(guò)這樣的殺菌，細(xì)菌數(shù)降到很低。在恰當(dāng)?shù)睦洳貤l件下，這樣得到的“巴氏消毒奶”可以存放兩三周，而細(xì)菌總數(shù)也不至于重新長(zhǎng)到有害的程度（比如美國(guó)要求每毫升不超過(guò)2萬(wàn)個(gè)）。 63度加熱30分鐘的方式對(duì)于家庭下作坊生產(chǎn)還比較方便，對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)就不是那么方便了。工業(yè)上，希望加熱時(shí)間短，因而可以連續(xù)地讓牛奶流過(guò)加熱區(qū)，實(shí)現(xiàn)流水線操作。細(xì)菌的生存對(duì)于溫度非常敏感。溫度上升，它們就更加容易被殺死。體現(xiàn)在數(shù)字上，就是前面所說(shuō)的D值隨溫度升高急劇降低。牛奶的D值在63攝氏度是6分鐘，到了72攝氏度，就變成了3秒。也就是說(shuō)，同樣把細(xì)菌數(shù)降低到初始值的10萬(wàn)分之一，只需要15秒就夠了。這樣的滅菌條件叫做“高溫快速巴斯德滅菌”，簡(jiǎn)稱HTST過(guò)程。在HTST流程中，牛奶連續(xù)通過(guò)加熱器，控制流速使之在72攝氏度的管道中呆夠15秒，再進(jìn)入冷卻區(qū)迅速降溫。然后進(jìn)行包裝，冷藏。 D值降低到10分之一所需要增加的溫度被定義為Z值。牛奶中的各種細(xì)菌的Z值一般在5到10攝氏度之間，有的甚至在5度以下。除了細(xì)菌之外，牛奶中還有兩類人們關(guān)注的物質(zhì)：酶和維生素。這兩類物質(zhì)具有“生物活性”，在加熱的條件下也會(huì)失去活性。它們失去活性的行為也跟殺滅細(xì)菌類似，也有D值和Z值。一般來(lái)說(shuō)，酶的Z值在30到40攝氏度之間，而維生素的Z值在20到25攝氏度之間。也就是說(shuō)，溫度升高，對(duì)細(xì)菌的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)比維生素和酶要大。舉例來(lái)說(shuō)，假如細(xì)菌和維生素的Z值分別是5和20攝氏度。如果把溫度提高20攝氏度，那么細(xì)菌的D值將降低到原來(lái)的萬(wàn)分之一（對(duì)于細(xì)菌而言，溫度升高了4個(gè)Z值）；而維生素的D值只降低到了原來(lái)的10分之一（對(duì)維生素而言，溫度升高了1個(gè)Z值）。這樣，在高的溫度下，只需要加熱原來(lái)時(shí)間的萬(wàn)分之一就可以獲得相同的滅菌效果。對(duì)于維生素，雖然D值是原來(lái)的10分之一，但是加熱時(shí)間只是原來(lái)的萬(wàn)分之一。因此，通過(guò)高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的滅菌效果，對(duì)維生素的破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)比低溫滅菌要少。這就是HTST的優(yōu)勢(shì)。 “致病菌不得檢出”，規(guī)定容易執(zhí)行難理論上說(shuō)，衡量滅菌效果的好壞，需要對(duì)滅菌后的牛奶進(jìn)行細(xì)菌數(shù)檢測(cè)來(lái)確定。但是實(shí)際操作中，檢測(cè)細(xì)菌數(shù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并不是那么方便。在牛奶中，有一種酶可以把生物大分子上的磷酸根去掉，叫做“堿性磷酸酶”。它的失活行為比較特別，跟細(xì)菌差不多。實(shí)際的牛奶檢測(cè)中，往往是把它的活性當(dāng)作“信號(hào)”來(lái)指示滅菌的好壞。如果滅菌不好，它的活性就會(huì)比較高；如果它的活性低于了某個(gè)設(shè)定值，就可以認(rèn)為滅菌比較完全了。在中國(guó)的生奶舊標(biāo)準(zhǔn)中，有一條“致病菌不得檢出”。在新標(biāo)準(zhǔn)中，這一條被刪除了。有人認(rèn)為，雖然新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的總細(xì)菌允許值增加了，但是如果能保證“致病菌不得檢出”，那么生奶中的細(xì)菌就不是致病細(xì)菌，也就不會(huì)產(chǎn)生毒素。經(jīng)過(guò)滅菌，也就不會(huì)有害健康了。這在理論上當(dāng)然可行，不過(guò)幾乎沒(méi)有可操作性。牛奶中的致病菌種類不少，“致病菌不得檢出”作為規(guī)定寫(xiě)入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，只需要增加七個(gè)字。但是，它的執(zhí)行難度就不是紙上談兵那么容易了�？偧�(xì)菌數(shù)的檢測(cè)尚嫌復(fù)雜，要一一檢測(cè)每種致病細(xì)菌，操作成本會(huì)大大增加。尤其是對(duì)于那些散戶經(jīng)營(yíng)的牛奶，再增加幾種致病細(xì)菌的檢測(cè)，增加的檢測(cè)成本將由誰(shuí)來(lái)承擔(dān)？實(shí)際上，即使是美國(guó)那套遠(yuǎn)比中國(guó)嚴(yán)格的生奶標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有“致病細(xì)菌不得檢出”的要求。對(duì)于細(xì)菌，他們要求檢測(cè)總細(xì)菌數(shù)和大腸菌數(shù)。大腸菌數(shù)是一大類細(xì)菌，并非某種特定的致病細(xì)菌。他們認(rèn)為，把細(xì)菌總數(shù)和大腸菌總數(shù)控制到一個(gè)較低水平，就意味著牛奶生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有很好的衛(wèi)生監(jiān)控，其安全性就可以得到保障了。不清楚生奶舊標(biāo)準(zhǔn)中的“致病菌不得檢出”是如何執(zhí)行的。不過(guò)，如果生奶新標(biāo)準(zhǔn)中保留了這一要求，大概也可以算是極具“中國(guó)特色”了——有著比其他國(guó)家都寬松的總細(xì)菌數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，卻也有著其他國(guó)家都沒(méi)有做到的“致病細(xì)菌檢測(cè)”。巴氏奶與常溫奶，差別有多大媒體把生奶新標(biāo)準(zhǔn)的制定當(dāng)作巴氏奶與常溫奶的斗爭(zhēng)。常溫奶和巴氏奶的倡導(dǎo)者也的確一直互相指責(zé)甚至攻擊�！俺啬膛伞毙Q更符合中國(guó)國(guó)情，而“巴氏奶派”則強(qiáng)調(diào)常溫奶的超高溫滅菌破壞了牛奶的營(yíng)養(yǎng)。毋庸諱言，巴氏奶和常溫奶，在風(fēng)味、安全性和營(yíng)養(yǎng)上存在差異。關(guān)鍵是，這種差異有多大？對(duì)于消費(fèi)者，這些差異又意味著什么？巴氏滅菌的目標(biāo)是把細(xì)菌數(shù)降低到十萬(wàn)分之一，用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)是5個(gè)“l(fā)og reduction”。在某一溫度下，加熱時(shí)間是該溫度下細(xì)菌D值的5倍。經(jīng)過(guò)巴氏消毒，牛奶中的細(xì)菌并沒(méi)有被全部殺滅。在滅菌之后依然需要冷藏。即使在冷藏條件下，殘存的細(xì)菌也還是會(huì)緩慢生長(zhǎng)。所謂巴氏奶的保質(zhì)期，其實(shí)是這些細(xì)菌長(zhǎng)到某個(gè)量之前的時(shí)間。國(guó)外的巴氏奶滅菌以及后續(xù)的處理保存要求嚴(yán)格，這一個(gè)“變質(zhì)期”可以長(zhǎng)達(dá)3周，一般把保質(zhì)期定位兩周。而國(guó)內(nèi)目前的巴氏奶，因?yàn)榉N種原因，保質(zhì)期一般只有幾天。滅菌之后需要冷藏，保質(zhì)期也只有幾天，對(duì)于產(chǎn)銷鏈的要求的確要高許多。在中國(guó)目前的社會(huì)條件下，基本上只能依靠當(dāng)?shù)禺a(chǎn)當(dāng)?shù)劁N。而異地企業(yè)，基本上也就無(wú)法涉足。在巴氏滅菌條件下，尤其是高溫快速的巴氏滅菌條件下，對(duì)于牛奶的風(fēng)味和維生素的影響比較小。牛奶中還有一些酶，在加熱中這些酶通常會(huì)失去活性。有人認(rèn)為酶失去活性導(dǎo)致了牛奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。實(shí)際上，到目前，并沒(méi)有可靠的依據(jù)表明牛奶中的這些酶對(duì)人體有“生物活性”。它們是否失活，并不改變牛奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。另一方面，這些酶中的一些種類會(huì)分解牛奶中的脂肪或者蛋白質(zhì)，導(dǎo)致牛奶的“變質(zhì)”。通過(guò)加熱使之失活，對(duì)于保持牛奶的品質(zhì)是有利的。常溫奶是在超高溫（通常高于135攝氏度）下保持一兩秒鐘，簡(jiǎn)稱為UHT，其滅菌目標(biāo)是12個(gè)“l(fā)og reduction”。也就是說(shuō)，其加熱時(shí)間至少是該溫度下D值的12倍。經(jīng)過(guò)UHT，基本上不可能還有細(xì)菌存活。在密封條件下，經(jīng)過(guò)這樣處理的牛奶不用冷藏，也可以保持幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)。如果生奶中具有大量的致病細(xì)菌，它們分泌的某些毒素不能被巴氏奶破壞。因?yàn)槎舅赝堑鞍踪|(zhì)，經(jīng)過(guò)UHT處理，其破壞程度會(huì)大一些。從細(xì)菌和毒素的角度來(lái)說(shuō)，常溫奶的安全性確實(shí)要高一點(diǎn)。因?yàn)椴恍枰洳囟冶Ｙ|(zhì)期長(zhǎng)，異地產(chǎn)銷就成為了可能，使得廠家更容易實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)擴(kuò)張。顯然，UHT是更“嚴(yán)苛”的加熱條件，它對(duì)維生素的破壞也會(huì)更多。如果是要比較營(yíng)養(yǎng)“誰(shuí)高誰(shuí)低”，自然是巴氏奶稍勝一籌。不過(guò)，牛奶只是飲食中維生素來(lái)源之一，人們喝牛奶主要是為了獲取其中的蛋白質(zhì)和鈣，而蛋白質(zhì)和鈣不會(huì)因?yàn)閁HT 損失，也可以說(shuō)常溫奶相對(duì)于巴氏奶的營(yíng)養(yǎng)損失并不大。總菌數(shù)高的生奶不適合做巴氏奶，原因并不是許多人認(rèn)為的“無(wú)法達(dá)到巴氏奶的滅菌要求”或者“增加巴氏滅菌成本”。實(shí)際上，總菌數(shù)從每毫升50萬(wàn)增加到200萬(wàn)，只增加了0.6個(gè)“l(fā)og reduction”需求。相對(duì)于巴氏滅菌要求的5個(gè)“l(fā)og reduction”，如果采用標(biāo)準(zhǔn)的HTST溫度，只需要把滅菌時(shí)間從15秒增加到17秒左右就夠了。如果通過(guò)提高溫度，則提高不到1攝氏度就可以保持15秒的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。不管哪種方式，對(duì)于滅菌成本的增加都微不足道。二者的最大差異其實(shí)在于外觀和風(fēng)味。巴氏滅菌奶基本上保持了滅菌前的乳白和奶味，而UHT則會(huì)使奶色變暗，相對(duì)而言不再“秀色可餐”。超高溫產(chǎn)生一定的“焦糊味”，則會(huì)掩蓋奶本來(lái)的風(fēng)味。當(dāng)總菌數(shù)達(dá)到每毫升200萬(wàn)，意味著生奶從擠奶到滅菌前的過(guò)程中衛(wèi)生條件控制很差，吸收的異味和細(xì)菌產(chǎn)生的異味，已經(jīng)大大改變了牛奶的風(fēng)味。而這些異味，巴氏滅菌并不能去除。這樣得到的巴氏奶，消費(fèi)者光是從味道上就能覺(jué)察出“不對(duì)”來(lái)。如果那200萬(wàn)細(xì)菌中有分泌毒素的致病細(xì)菌，巴氏消毒也只能殺死細(xì)菌而可能無(wú)法去除毒素。這種情況下，問(wèn)題也就更加嚴(yán)重了。而經(jīng)過(guò)超高溫處理之后，產(chǎn)生的“焦糊味”足以掩蓋奶本身的異味，消費(fèi)者也就無(wú)從覺(jué)察出“異�！眮�(lái)。微濾除菌新技術(shù) 雖然有諸多不足，在當(dāng)前的食品工業(yè)中，加熱依然是滅菌最經(jīng)濟(jì)最有效的方法。不過(guò)，一些新興的技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，可以在不同的方面克服加熱的不足。在奶制品行業(yè)，微濾技術(shù)是應(yīng)用比較多的一種。作為微濾，就是使用一層濾孔在微米量級(jí)的濾膜來(lái)對(duì)原料進(jìn)行過(guò)濾。一般的微濾膜孔徑在0.6到2微米之間（1微米等于千分之一毫米）。選擇適當(dāng)?shù)臑V膜，可以把細(xì)菌留下，而讓乳糖、維生素、礦物質(zhì)以及蛋白質(zhì)通過(guò)。因?yàn)樗皇前凑諅€(gè)頭大小進(jìn)行篩選，也就不會(huì)破壞維生素、酶以及牛奶的風(fēng)味。不過(guò)，牛奶中的脂肪顆粒跟細(xì)菌大小相當(dāng)，留下細(xì)菌的同時(shí)這些脂肪顆粒也無(wú)法通過(guò)。所以，微濾技術(shù)往往用來(lái)處理脫脂奶。因?yàn)槊撊チ酥�，剩下的蛋白質(zhì)以及其他成分可以通過(guò)。如果要生產(chǎn)全脂奶或者低脂奶，就需要把脫下的脂肪另外進(jìn)行加熱滅菌，再加到經(jīng)過(guò)微濾的脫脂奶中。這當(dāng)然也需要一些操作成本。即使不考慮成本，微濾技術(shù)也還是有一定缺陷。它只是留下細(xì)菌，而對(duì)牛奶中的酶無(wú)能為力。前面提到過(guò)，許多酶會(huì)分解脂肪或者蛋白質(zhì)，也導(dǎo)致牛奶的“變質(zhì)”。所以，單獨(dú)使用微濾來(lái)處理牛奶，也不容易使之實(shí)現(xiàn)需要的“保質(zhì)期”。此外，任何一種規(guī)格的微濾膜，所說(shuō)的“截留分子量”或者“孔徑尺寸”，都是一個(gè)典型值，而不異味著膜中所有的孔徑都是那個(gè)尺寸。也就是說(shuō)，實(shí)際尺寸是圍繞著那個(gè)典型值的各種大小不同的尺寸。牛奶中的酪蛋白，多數(shù)是聚集成“酪蛋白顆�！钡男问酱嬖冢涑叽缭诹泓c(diǎn)幾個(gè)微米的樣子。也就是說(shuō)，如果選的濾膜孔徑過(guò)大，則有可能放過(guò)一些細(xì)菌；過(guò)小，則有可能留下一部分酪蛋白。如何制造和選擇合適的微濾膜，也是工程師們努力的方向。相對(duì)于加熱滅菌，微濾也有它獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。加熱可以很有效地殺滅細(xì)菌，但是對(duì)于細(xì)菌或者植物的孢子就無(wú)能為力。孢子可以看作一種處于休眠狀態(tài)的細(xì)菌或者植物“種子”。在巴氏滅菌這樣不算嚴(yán)酷的考驗(yàn)下，它們能夠忍耐過(guò)去，耐心等待春天的到來(lái)。而微濾則可以把它們一并去除。有實(shí)驗(yàn)顯示，經(jīng)過(guò)微濾處理的脫脂奶，再進(jìn)行巴氏滅菌，可以把“變質(zhì)期”從三周延長(zhǎng)到40天左右。在目前，奶制品行業(yè)更多得是把它作為一個(gè)輔助步驟，與加熱工藝配合使用。（本文來(lái)自科學(xué)松鼠會(huì)）

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