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乳制品加工 - 延长保质期 增加稳定性
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炼乳结晶缸, 奶粉生产设备, 自冷奶罐, ...
乳制品加工历史悠久,全球各地的乳酪产品琳琅满目。EC条例1234/2007中指出:“乳制品是指完全从牛奶中萃取并加工的产品,在加工过程中可以按照需求添加一些物质,但这些物质不能用于完全或部分取代牛奶中的任何成分。”根据水分含量不同,奶酪可以分成三种类型:硬奶酪(含水量20%~42%),半硬奶酪(含水量44%~55%)以及软奶酪(含水量近55%)。

传统的意大利奶酪的消费量大到惊人,每年的人均消费量近20kg,在全球奶酪产品中排名第四,前三名分别是希腊(27.5kg)、法国(25.8kg)和德国(21.8 kg)。消费者的需求和当今市场条件都对乳制品的加工技术提出了严格的条件,其中产品质量和稳定性,以及降低加工过程中的能耗是最大诉求,与此同时,产品和工艺的安全不能有任何妥协。尽管可能出现一些高度竞争层面的抑制因素,加工商的重心主要放在提升牛奶及乳制品的营养价值,探索最新加工条件,以及开发保鲜方式上。特别是高含水量的新鲜奶酪,因为整个加工过程涉及到微生物、化学和物理工艺,保质期非常短。归根结底,发生腐败的主要原因是乳酪内存在多种营养物质,例如蛋白质、碳水化合物、脂类、微生物和矿物质。这些都是微生物生长的良好基底,pH值又接近中性。每种反应机制都会引起感官、营养和食品安全方面的相应变化。

非热杀菌技术

用于加工乳制品的牛奶通常会被加热过度,因为加热杀菌的确可以有效防止微生物发生腐败,但在加热的同时也会引起生化和营养成分发生变化,影响最终产品的感官特性。为了保持产品的安全,同时尽量保持产品的感官特性,业内正在研究各种非加热的杀菌技术。在这方面,超高压(HPP)、脉冲电场(PEF)、光照处理(PL)、低温等离子、辐射(IRR)及超声波(US)被列为最新兴的技术,这些技术在牛奶和乳制品加工领域的应用仍在试验探索阶段。

◆ 超高压加工技术

超高压加工技术采用不破坏外观和包括风味成分和维生素在内的营养价值的高压 (200–700MPa) 对软包装食品进行杀菌加工。在专家肯定高压处理可以有效延长液体食品的保质期后,乳制品行业也开始研究这项技术在牛奶保鲜领域的应用。全球第一个采用超高压技术加工的商业化乳制品于1991年出现在日本市场。与此项技术相关的最新研究方向是微生物和酶的灭活,以及牛奶凝固特性中乳清蛋白的变性。

◆ 脉冲电场

脉冲电场采用瞬时高压脉冲杀灭牛奶果汁等液体食品中的腐败微生物和病原体。脉冲电场的基本原理是微秒到毫秒间短时高强度电场脉冲的应用,强度在 10-80kV/cm 间。这个过程是基于脉冲电流通过一组电极传递到电极中间的产品上,电极之间的距离被称为脉冲电场的处理距离。在电场中所施加的高电压导致微生物失活。脉冲电场技术的微生物失活机制尚未完全阐明。一种假设的说法是,暴露于高电场的细胞膜渗透性增加,形成电穿孔,一旦关键的穿透细胞膜的电压被施加足够长的时间,细胞膜上会形成不可逆的孔,导致细胞死亡。多种针对采用脉冲电场技术加工的牛奶的研究报告表明,这项技术对营养型霉菌、酵母和细菌细胞的失活是非常有效的。

微生物的失活程度取决于加工条件和产品性质,如组分和导电性。加工条件包括温度、电场强度、脉冲形状、脉冲持续时间、脉冲频率和流量,这些因素共同决定了处理的总时长和具体需要输入的能量。

◆ 食品辐照杀菌

光照处理针对固体和液体食品,可以快速有效的实现微生物灭活。它所采用的广谱光在100-1100nm波长范围内。在光照处理的过程中,电能在一个高功率电容器中循环累积,通过惰性气体灯间歇性释放强短脉冲光,这种光通常持续近几百微秒,大幅度放大了功率。

据知名期刊报道,光照处理技术可以高效灭活各种细菌(包括营养细胞和孢子),真菌和病毒,无论是散布在琼脂表面,悬浮在水溶液或直接应用于牛奶。

等离子体处理采用的是通过能量输入分离的气体分子,它由光子、电子、正负离子、原子、自由基、受激分子和非受激分子组成,这些分子共同抑制腐败菌和致病菌滋生,特别适用于不希望采用加热杀菌的新鲜食品和加工食品表面。

这种灵活的消毒方法使用电和空气、氧气、氮气或氦气等载气。冷等离子电离过程中不同的紫外线和反应性化学物质会有不同的反应模式。载气中如果含有氧气则会形成活性氧。

食品辐照已被认定为一种安全的食品杀菌和预处理技术。γ射线、X 射线和电子束被称为电离辐射,因为它们能产生离子,带电的原子或分子。它们在食物和微生物中有着相同的作用机制。电离辐射的主要对象是产生自由基的水分,自由基会破坏或抑制细菌成分。在美国,食品药物管理局允许最大剂量为8kGy的辐射,这能提高食品卫生和安全。此外,采用辐照加工的产品可以先包装后处理,不影响产品的微生物质量。不同微生物之间的耐辐射阻差异取决于多个因素。

美国常用的频率范围是20-100kHz,需要液态载体支持电力输送。该技术对大肠杆菌、荧光假单胞菌和单增李斯特菌的破坏效果明显,不会影响牛奶的总蛋白含量。

◆ 抗菌化合物的应用

抗菌化合物适用于食品应用,尤其是牛奶转化过程,能够减少初始微生物数量,这是延长乳制品营养、感官和微生物特性的一个好契机。然而,奶酪加工商并不太倾向于创新他们的工艺,因为一般他们都会采用传统的牛奶加工程序。因此,最近几年的研究重点被放在了新包装系统上,希望通过包装控制潜在风险。专家就天然精油、酶或银离子等天然或合成化合物对于奶酪质量的影响展开了深入研究。结果发现影响作用的大小与奶酪类型、初始微生物污染、工艺和储存条件等因素息息相关。将这些因素与气调包装(MAP)结合起来后,产品的保质期被延长。马苏里拉等意式奶酪都在包装环节采用了最新的技术,从而延长了保质期。这些解决方案大多数都利用了包装系统的抗菌性能。

让我们来看一个实例。已经有人成功研究了利用柠檬提取物延长干酪保质期的释放系统。一项有趣的研究证明,特定的精油可以完全溶解在奶酪的盐水中,发挥抑制腐败微生物的作用,从而促进微生物稳定性。在包装盐水中添加溶菌酶也可以显著延长奶酪的保质期。另一项有趣的创新是用天然水凝胶或生物涂层取代盐水。二氧化碳、氧气和氮气以适当比例混合的气调包装也在延长乳制品保质期方面被不同的专家广泛论证。

最近,一些专家围绕着金属离子抑制微生物生长的作用展开了深入研究,发现银离子或铜纳米粒子对 stracciatella奶酪的微生物控制有显著作用,同时不影响乳制品主要微生物群和产品的感官性能。 目前针对stracciatella和burrata奶酪在包装创新上的阐述相对马苏里拉和fiordilatte奶酪少很多。仅有的两个例子是:气调包装的stracciatella奶酪的微生物生长速度得到明显抑制,外观新鲜度的保持时间更长;溶菌酶和Na2-EDTA的组合使用,加上气调包装,能显著延长burrata的保质期。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2016-4-1)
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