牛乳中的嗜冷菌对乳制品的影响

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1、牛乳中的嗜冷菌对乳制品品质的影响嗜冷菌及其来源途径1.1牛乳及乳制品中的主要嗜冷菌在乳品工业界“嗜冷菌”被定义为能够在7℃以及更低温度条件下生长繁殖，不论其最适生长温度条件是多少的一类微生物。在刚挤出的鲜乳中嗜冷菌数量占细菌总数的不到10%；而在冷藏条件下，嗜冷菌快速生长繁殖而成为牛奶中种群数量占优势的微生物菌群。在牛乳中发现的最常见的嗜冷菌为假单胞菌属（Pseudomonas），特别是荧光假单胞菌（Ps.fluorescens）。有人统计了1960年～1970年整个十年期间原料乳和乳制品中嗜冷菌的种类及其

2、出现率，其结果表明假单胞菌属占嗜冷菌总数中的绝大部分，同时也存在有芽孢杆菌属（Bacillus）、微球菌属（Micrococcus）、埃希氏菌属（Escherichia）、黄杆菌属（Flavobacterium）、肠杆菌属（Enterobacter）、产碱杆菌属（Alcaligenes）等〔1〕1.2来源嗜冷菌在自然界中无处不在，它广泛存在于牛乳的外部环境如土壤、灰尘、空气、水、草料、粪便等当中，但在奶牛乳房内很少发现。因此，在牛乳房表面、不清洁的挤奶器内和运送牛乳的无缝不锈钢管道及其阀门很可能存有嗜冷菌的

3、污染源。特别是设备停车期间，在存在污染源的部位嗜冷菌利用残存牛乳生长和大量繁殖，当设备开始运行时流经该部位的牛乳便被嗜冷菌污染。嗜冷菌产生的蛋白酶嗜冷菌产生的蛋白酶是微生物为了消化酪蛋白而分泌的胞外降解性酶类,有三种形式,即胞内蛋白酶、胞壁蛋白酶和胞外蛋白酶。Keogh曾报道UHT奶发生胶凝与嗜冷菌产生的胞内蛋白酶有关。目前的研究集中于胞外蛋白酶，其多数属耐热的碱性金属蛋白酶，Zn2+和Ca2+是酶活性中心，对热处理有非常高的稳定性；最适的温度和pH分别是30～40℃和6～8。嗜冷菌胞外蛋白酶耐热的机理在于

4、经过高温处理后，未被破坏的处于非折叠状态的蛋白酶分子（无活性）重新折叠成有活性的天然构象〔2〕。因此生奶中一旦产生此类酶后无法通过单一的热处理完全灭活，即能够耐受巴氏灭菌（72℃/15s）和超高温（UHT）（120～150℃/0.5～8s）灭菌工艺处理，引起牛乳腐败变质，给乳品加工企业提出一个大的难题。由假单胞菌PM26（PseudomonasPM26）分泌的蛋白酶经过75℃/10min的热处理后仍保持有75%的活性；有6株假单胞菌分泌的蛋白酶在经过121℃/10min的热处理后仍有活性。料乳中所含的大约7

5、0～90%嗜冷菌能分泌热稳定的蛋白酶。多数嗜冷菌产生的胞外蛋白酶对40～70℃的热处理非常敏感，此现象被称为低温失活。如一些嗜冷菌分泌的蛋白酶在55℃的温度条件下长时间加热处理易被失活。假单胞菌MC60（PseudomonasMC60）所分泌于脱脂原料乳中的蛋白酶经过55℃/60min的热处理后活性失去96.8%，但是60℃/h或50℃/h的热处理不会使其失去活性。55℃的低温处理是非常有益的，不但可以使热稳定的蛋白酶失去活性，而且在此温度条件下处理牛乳，不会对牛乳的品质造成任何负面影响。55℃的热处理使牛

6、乳中蛋白酶失活，可能原因是在热处理条件下酶分子的螺旋结构解体变得松散，引起酶活性的可逆性的丧失，当酶处于这个阶段时非折叠状态的酶分子被天然构象的酶分子所分解，即被其它在这个温度条件下热处理不变性的蛋白酶分解，从而失去活性。牛乳酪蛋白中的κ-酪蛋白的降解将会导致酪蛋白胶束聚集和凝胶沉淀，嗜冷菌蛋白酶起到类似于凝乳酶的作用。3嗜冷菌分泌的脂酶牛乳中的脂酶中有一部分是微生物分泌的水解乳脂的一类酶。嗜冷菌分泌的脂酶常常是热稳定的、同时又能引起牛乳产生酸败和苦臭味。脂酶对脂类的降解不像蛋白酶对蛋白质的降解那样占有决对

7、优势。假单胞菌属是牛乳中降解脂类的主要菌群，同时气单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌属等也能分泌脂酶。不同嗜冷菌菌株分泌的脂酶耐热性能不同。黄杆菌分泌的脂酶与假单胞菌和气单胞菌分泌的脂酶相比较，前者具有较差的耐热性能〔3〕。部分嗜冷菌分泌的脂酶能耐受130℃/15s的热处理。荧光假单胞菌MC50分泌的脂酶在经过使产品达到商业无菌的热处理工艺后能存活下来。巴氏灭菌和超高温灭菌工艺处理后的结果分别是使牛乳中的75%和91.6%的脂酶丧失活性。牛乳中的嗜冷菌含量与热加工处理后脂酶活性的残存量呈正相关。牛乳中存在的一个最

8、重要的脂酶是卵磷脂脂酶，它能水解乳脂肪球外面具有保护作用的膜。这一层具有保护作用的膜主要成分是卵磷脂，它维持着牛乳中脂肪的球状。脂肪球膜的水解导致牛乳中脂肪的上浮聚集，更易于被嗜冷菌分泌的脂酶水解。经此酶作用后牛乳及其制品便会产生臭味。如果牛乳脂肪球膜不会破坏，那么牛乳中的脂肪就不会被脂酶所作用而分解。这或许是解释热处理牛乳出现酸败特别少的原因。牛乳中固有的脂酶可能比牛乳中的嗜冷菌产生的脂酶对牛乳及制品的质量影响