牛奶被譽(yù)為最接近完善的食物，有“白色血液”之稱，它是任何哺乳動(dòng)物，包括人類與生俱來的生命營養(yǎng)物質(zhì)。近年來伴隨著冷鏈配置的不斷完善，以及消費(fèi)者健康營養(yǎng)意識的不斷增強(qiáng)，巴氏奶成為消費(fèi)的熱點(diǎn)。巴氏殺菌乳的工藝過程包括離心凈乳、標(biāo)準(zhǔn)化、均質(zhì)、殺菌、冷卻和灌裝，是直接供給消費(fèi)者飲用的商品乳。和常溫奶相比，巴氏奶一般采用72～85℃、15s的恒溫短時(shí)殺菌，可殺滅牛奶中絕大部分有害菌群，同時(shí)最大限度地保存了原料乳中的熱敏性活性成分和純正口感。奶牛飼養(yǎng)、季節(jié)、環(huán)境等諸多因素對原料奶的理化指標(biāo)造成較大影響。為了獲得質(zhì)量穩(wěn)定一致的產(chǎn)品，在乳品加工中常常需要通過一定的工藝過程來調(diào)整原料奶的理化指標(biāo)，即對牛奶進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
膜技術(shù)具備選擇性分離特點(diǎn)，可通過控制合適的濃縮比來調(diào)整牛奶中各組分的質(zhì)量比例，從而達(dá)到牛奶標(biāo)準(zhǔn)化的目的。近年來在乳品加工中引進(jìn)了反滲透（reverse osmosis,RO）膜技術(shù)。由于RO膜的特點(diǎn)是保留奶中溶質(zhì)，僅讓水通過膜，因而在低溫下進(jìn)行RO膜濃縮時(shí)，可最大限度提高牛奶的營養(yǎng)及熱敏性活性物質(zhì)含量。近年來隨著膜系統(tǒng)技術(shù)的成熟，通過RO膜濃縮技術(shù)生產(chǎn)濃縮巴氏奶從而提高產(chǎn)品品質(zhì)，成為乳制品生產(chǎn)企業(yè)的新興生產(chǎn)技術(shù)。
我國食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《生乳》（GB 19301-2010）中規(guī)定生牛乳的酸度為12～18 T（荷斯坦牛）。《巴氏殺菌乳》（GB 19645-2010）中規(guī)定巴氏奶的酸度應(yīng)符合12～18 T。因此酸度是乳品加工廠檢驗(yàn)牛奶是否合格的必檢指標(biāo)。牛奶總酸度包括固有酸度和發(fā)酵酸度。固有酸度是指剛擠出的新鮮牛奶的酸度，主要來源于牛奶中的酪蛋白、白蛋白、磷酸鹽、檸檬酸鹽及二氧化碳等酸性物質(zhì)。在采用RO膜濃縮的方式生產(chǎn)濃縮巴氏奶時(shí)，由于在處理過程中會(huì)造成牛奶中各個(gè)成分含量增加，因此可能造成酸度的改變。發(fā)酵酸度是指在牛奶貯存加工過程中由于微生物增長、乳糖分解等原因產(chǎn)生乳酸，從而使牛奶酸度發(fā)生的變化。總酸度中的3～4 T來源于蛋白質(zhì)（主要為酪蛋白和白蛋白），2 T來源于CO2，磷酸鹽和檸檬酸鹽所提供的酸度占比最高（10～12 T)。如以乳酸表示，則牛奶中CO2占0.01～0.02%，酪蛋白占0.05～0.08%，檸檬酸鹽占0.01%，白蛋白占0.01%，磷酸鹽占其余部分。
近年來，奶牛生產(chǎn)中已形成規(guī)模化、合理化、科學(xué)化的飼養(yǎng)方式，技術(shù)人員對飼料原料、日糧配方、飼養(yǎng)管理等進(jìn)行了多方面的持續(xù)改善，保持了原料奶酸度的穩(wěn)定。而生產(chǎn)過程中眾多環(huán)節(jié)會(huì)對牛奶的酸度造成影響。本文主要針對酸度的檢測方法比對、RO膜濃縮巴氏奶生產(chǎn)及貯存過程中的酸度變化情況進(jìn)行分析，從而提出RO膜濃縮巴氏奶生產(chǎn)管理各環(huán)節(jié)的酸度控制措施，給乳制品生產(chǎn)企業(yè)提供技術(shù)參考。
原料奶。
巴氏奶生產(chǎn)線，含收奶冷卻系統(tǒng)、原料奶貯存罐、凈乳分離機(jī)、RO膜濃縮系統(tǒng)、濃縮奶貯存罐、打奶定量系統(tǒng)、定量罐、巴氏殺菌系統(tǒng)、脫氣罐、均質(zhì)機(jī)、待裝罐、灌裝機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備。
原料奶→冷卻→凈乳→貯存（2～6℃）→RO濃縮→定量→升溫（65～70℃）→脫氣（-0.7～-0.8bar）→均質(zhì)（200bar）→殺菌（75℃，15s）→冷卻（2～6℃）→待裝→灌裝→冷藏（2～6℃）→出廠運(yùn)輸（2～6℃）。
為檢驗(yàn)不同檢測方法對酸度結(jié)果的影響，采用《食品酸度的測定》（GB 5009.239-2016）中的第一法和第三法進(jìn)行對比檢驗(yàn)。
采用《食品中蛋白質(zhì)的測定》（GB 5009.5-2016）中凱氏定氮法進(jìn)行蛋白質(zhì)檢測。
采用《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》（GB4789.2-2016）方法進(jìn)行菌落總數(shù)檢測。
通過對貯存時(shí)長0h、2h、4h、6h、8h的10批次原料奶進(jìn)行酸度檢測，結(jié)合原料奶到廠時(shí)的菌落總數(shù)，分析酸度變化趨勢以及酸度變化與菌落總數(shù)的關(guān)系。
通過檢測10批次牛奶濃縮前后的蛋白質(zhì)含量和酸度，比較濃縮前后的酸度比和蛋白質(zhì)含量比，分析濃縮過程對酸度的影響。
采用溫度65～70℃、壓力-0.7～-0.8bar的條件進(jìn)行脫氣，檢測10批次牛奶脫氣前后的酸度，分析脫氣過程對酸度的影響。
冷藏條件對酸度的影響：采用2～6℃條件冷藏，分別對貯存0d、8d、10d、14d的10批次濃縮巴氏殺菌樣品進(jìn)行酸度檢測，比較貯存期間的酸度變化情況。
模擬流通環(huán)節(jié)溫度變化對酸度的影響：通過模擬流通環(huán)節(jié)的溫度變化，將10批次濃縮巴氏殺菌樣品貯存于2～6℃冰箱，在貯存的第1～5天，每天拿出樣品于室溫約25℃下放置2h后放回冰箱，分別對同批次樣品在貯存第0天、第8天、第10天、第14天進(jìn)行酸度檢測，比較貯存期間的酸度變化情況。
模擬賣場條件對酸度的影響：通過模擬賣場的貯存條件，對10批次濃縮巴氏奶樣品進(jìn)行10～14℃貯存，分別對同批次樣品在貯存第0天、第8天、第10天、第14天進(jìn)行酸度檢測，比較貯存期間的酸度變化情況。
采用Microsoft Excel工作表進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
采用GB 5009.239-2016中的第一法、第三法進(jìn)行同一濃縮巴氏殺菌樣品的酸度檢測，共檢測10批次，結(jié)果如表1所示。
由表1可知，采用GB5009.239-2016中的第一法與第三法進(jìn)行同一樣品的酸度檢測時(shí)，第三法的檢測值較第一法低約1 T，同時(shí)第三法的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于第一法。
第一法以酚酞為指示劑進(jìn)行滴定分析總酸度，要通過滴定后的顏色與參比溶液的對照來進(jìn)行判定，容易存在主觀性人為誤差，因此標(biāo)準(zhǔn)偏差稍高。在測試過程中發(fā)現(xiàn)，參比液顏色較深，影響根據(jù)顏色變化對滴定終點(diǎn)的判定，在滴定終點(diǎn)時(shí)，p H值大于8.30。第三法為電位滴定儀法，以滴定至p H8.30為終點(diǎn)，設(shè)備靈敏度高，減少了人為因素的影響，重復(fù)檢測時(shí)結(jié)果穩(wěn)定。結(jié)合準(zhǔn)確性及操作便利性考慮，后續(xù)酸度檢測均采用第三法。
原料奶的微生物指標(biāo)會(huì)對貯存過程中酸度的變化造成顯著影響。原料奶初始菌落數(shù)越高，在貯存過程中微生物的繁殖速率越快，引起酸度的變化越明顯。本研究測定了原料奶進(jìn)罐0h時(shí)的菌落總數(shù)，檢測了原料奶在貯存罐內(nèi)不同貯存時(shí)間的酸度值。
由于各批次原料奶微生物組成不同，故其與酸度增長值的相關(guān)性受到影響，但總體而言，菌落總數(shù)與酸度變化成正比。分析原料奶在不同貯存時(shí)間的酸度及其與貯存0h菌落總數(shù)的關(guān)系如表2所示，原料奶貯存0h菌落總數(shù)與貯存8h酸度增長值的關(guān)系如圖1所示。隨著原料奶貯存時(shí)間的延長，牛奶酸度發(fā)生變化。貯存8h的酸度變化為0.2～0.6 T，貯存0h、2h、4h、6h、8h的酸度與貯存0h的原料奶菌落總數(shù)顯著相關(guān)（Pearson相關(guān)系數(shù)為0.886～0.931）。這表明了微生物在牛奶中繁殖或發(fā)酵，分解乳糖產(chǎn)生乳酸，從而引起酸度升高。此外微生物指標(biāo)高的原料奶中脂肪酶活力也較高，脂肪酶活力較高的原料奶中的乳脂肪會(huì)被持續(xù)分解，產(chǎn)生大量的游離脂肪酸，導(dǎo)致其酸度增加和氣味異常。由于微生物的檢測時(shí)間較長，無法預(yù)期原奶的貯存過程對產(chǎn)品的質(zhì)量危害程度，生產(chǎn)過程應(yīng)嚴(yán)控原料奶的貯存時(shí)間。《優(yōu)質(zhì)巴氏殺菌乳加工工藝技術(shù)規(guī)范》中要求奶倉暫存溫度應(yīng)控制在6℃以下，暫存時(shí)間宜控制在8h以內(nèi)。
RO膜技術(shù)能在最大限度保留活性物質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)牛奶的濃縮，濃縮過程實(shí)現(xiàn)牛奶濃度的變化，可能會(huì)造成酸度的增長。本研究分析了牛奶RO膜濃縮過程蛋白質(zhì)含量及酸度變化情況，結(jié)果如表3、圖2所示。
由表3、圖2可見，牛奶在RO膜濃縮過程中，隨著蛋白質(zhì)含量的提高，酸度也相應(yīng)增長，酸度濃縮比與蛋白質(zhì)濃縮比相近，其中蛋白質(zhì)濃縮比為1.17±0.02，酸度濃縮比為1.16±0.02。RO膜濃縮工藝本身為物理變化，并不會(huì)引起酸度的增長，但是由于濃縮過程只脫去水分，造成牛奶中酸性物質(zhì)占比提高，從而導(dǎo)致在RO膜濃縮過程中酸度呈比例增長。由于GB19645-2010中要求巴氏殺菌乳的酸度必須滿足12～18 T，所以在生產(chǎn)RO膜濃縮巴氏奶時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制濃縮比。
CO2是構(gòu)成牛奶酸度的因素之一，經(jīng)過真空處理的脫氣過程會(huì)使牛奶中的部分CO2損失，從而使酸度下降。本研究分析了牛奶脫氣前后的酸度變化，結(jié)果如表4所示。
剛擠出牛乳中CO2含量大約為200mg/L，經(jīng)過儲(chǔ)存、加熱、攪拌及真空處理等過程后，會(huì)損失部分CO2，引起滴定酸度下降約0.02%。由表4可見，牛奶通過65～70℃、-0.7～-0.8bar的脫氣工藝，酸度下降0.4±0.11 T。因此，為了控制濃縮后產(chǎn)品的酸度，濃縮巴氏奶的生產(chǎn)過程增加脫氣工藝是較好的處理方式。
75℃、15s并不能殺滅牛奶中的所有微生物，10批試驗(yàn)樣品的菌落總數(shù)為263±55CFU/m L，因此需要貯存于2～6℃環(huán)境，以充分減弱微生物的代謝活動(dòng)，保持樣品酸度及品質(zhì)的穩(wěn)定。而在實(shí)際的流通環(huán)節(jié)中，產(chǎn)品可能存在工廠倉庫裝車、一級倉庫缷貨裝車、二級倉庫缷貨裝車、終端賣場缷貨上貨及消費(fèi)者購買過程等環(huán)節(jié)的脫冷。與此同時(shí)，在對終端賣場的溫度監(jiān)測過程發(fā)現(xiàn)，部分賣場終端貨柜的實(shí)際溫度范圍在10～14℃。
RO膜濃縮巴氏奶樣品由于具有營養(yǎng)成分被濃縮強(qiáng)化的特點(diǎn)，其在不同的貯存條件下可能存在不同的酸度變化表現(xiàn)。本研究測試分析了10批濃縮巴氏殺菌奶樣品在三種不同貯存條件下14d內(nèi)的酸度變化情況，結(jié)果如表5所示。
由表5可見，在2～6℃的冷藏環(huán)境中，微生物生長活動(dòng)顯著減弱,14d內(nèi)樣品酸度無明顯增長。這表明維持樣品在2～6℃的低溫貯存條件能夠控制酸度穩(wěn)定。
模擬流通環(huán)節(jié)的溫度變化，對樣品進(jìn)行在2～6℃冷藏條件下增加5d總共10h的冷熱沖擊，以模擬產(chǎn)品流通過程存在的5個(gè)脫冷環(huán)節(jié)時(shí)，發(fā)現(xiàn)14d內(nèi)樣品酸度有少許增長，酸度的增長值為0.26±0.05 T，明顯高于冷藏條件下的酸度變化。這說明溫度變化會(huì)使得牛奶中微生物的繁殖代謝活動(dòng)加強(qiáng)。在此條件處理下的RO濃縮巴氏奶前8d酸度增長0.12±0.09 T,14d酸度增長為0.26±0.05 T，說明在停止冷熱沖擊后，酸度仍繼續(xù)增長。
在模擬部分賣場條件，對R O濃縮巴氏奶樣品進(jìn)行10～14℃貯存時(shí)，10批次產(chǎn)品在8d時(shí)酸度增長0.27±0.05 T,10d時(shí)酸度增長0.37±0.07 T,14d時(shí)酸度增長0.63±0.12 T，增幅高于在2～6℃冷藏條件下增加5d冷熱沖擊的產(chǎn)品。推測在溫度升高的情況下，牛奶中的微生物持續(xù)緩慢代謝產(chǎn)酸。
根據(jù)以上研究結(jié)果，為了保證濃縮巴氏奶樣品在整個(gè)貨架期內(nèi)酸度滿足GB19645-2010的要求，保障產(chǎn)品品質(zhì)，乳制品企業(yè)在加工過程中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，通過控制原料奶的微生物含量及新鮮度和適當(dāng)?shù)臐饪s比例，控制產(chǎn)品出廠時(shí)的酸度和微生物含量，并嚴(yán)格控制產(chǎn)品出廠時(shí)及出廠后各段裝缷貨的時(shí)間，控制各段時(shí)間的溫度變化。目前國內(nèi)部分乳制品生產(chǎn)企業(yè)在冷庫與貨車之間設(shè)置低溫裝車區(qū)，將該區(qū)域溫度控制在12℃以內(nèi)。此外，賣場應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品的貯存溫度在2～6℃，以降低產(chǎn)品在不適宜環(huán)境造成的酸度變化。
濃縮巴氏奶是非滅菌的高營養(yǎng)產(chǎn)品，產(chǎn)品中的微生物容易在適宜的環(huán)境下快速繁殖，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。結(jié)合2～6℃冷藏條件下產(chǎn)品的酸度變化情況，可認(rèn)為微生物在低溫下則處于休眠狀態(tài)，代謝活動(dòng)極弱。因此，要控制產(chǎn)品的酸度及品質(zhì)，應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)、流通、消費(fèi)全過程的冷鏈管理。
本文進(jìn)行了國標(biāo)酸度檢測方法對比，生產(chǎn)過程中原料奶不同貯存時(shí)間、濃縮、脫氣對酸度的影響測試，濃縮巴氏殺菌樣品在不同貯存條件下的酸度變化測試。研究結(jié)果表明，電位滴定法相比于酚酞指示劑法，具有更好的準(zhǔn)確性及操作便利性，更適用于濃縮巴氏殺菌樣品的酸度檢測；原料奶的貯存時(shí)間延長，會(huì)導(dǎo)致酸度增長，且酸度的增長速度與微生物含量及貯存時(shí)間顯著相關(guān)；RO膜濃縮過程會(huì)導(dǎo)致酸度增長，且酸度濃縮比與蛋白質(zhì)含量濃縮比相近；脫氣能夠使牛奶的酸度下降；而濃縮巴氏殺菌樣品的酸度變化與貯存條件緊密相關(guān)，2～6℃的低溫貯存條件能夠有效控制產(chǎn)品酸度，而貯存溫度升高則會(huì)引起產(chǎn)品酸度的增長。
通過以上測試過程分析，結(jié)合濃縮巴氏奶本身高營養(yǎng)、非滅菌的特點(diǎn)，為了控制產(chǎn)品酸度，乳制品企業(yè)在生產(chǎn)RO膜濃縮型巴氏奶時(shí)，在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：控制原料奶的微生物指標(biāo)；加強(qiáng)原料奶的新鮮度管理，尤其是進(jìn)入巴氏殺菌前的時(shí)間越短越好；控制加工過程的濃縮比；增加脫氣工藝以降低產(chǎn)品酸度。
根據(jù)濃縮巴氏奶產(chǎn)品不同貯存條件下的酸度表現(xiàn)，可通過設(shè)置低溫裝貨區(qū)，減少產(chǎn)品裝缷時(shí)間，管理賣場貨柜溫度，指導(dǎo)消費(fèi)者在消費(fèi)過程進(jìn)行產(chǎn)品的溫度控制等方式，縮短產(chǎn)品在出廠、流通、消費(fèi)環(huán)節(jié)溫度偏離2～6℃的時(shí)間，以控制產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的酸度變化。
