加压CO2对乳品杀菌的研究进展

姚春艳　宋德花

摘要：加压CO2杀菌是一种新兴的乳品杀菌技术，本文综述了加压CO2对乳品杀菌的实际意义和国内外对加压CO2杀菌技术的研究进展。

关键词：加压CO2；杀菌；乳品

中图分类号：TS252.41 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-08-76-1

多数食品具有较高营养成分或较高水分活度，因此这将引起微生物生长而导致食品腐败变质，并对人的健康造成危害。目前主要的杀菌方法是加热杀菌，虽然加热杀菌能有效的钝化酶和杀灭微生物，但是也会改变食品的口感和组织性状并降低食品的品质。乳和乳制品的营养非常丰富，当乳和乳制品被大量细菌污染时，其营养成分会遭到损失、乳和乳制品的品质和加工特性也将随之发生降低，加热杀菌还会破坏乳和乳制品的感官品质、营养品质和口感。加压CO2杀菌是近些年来新兴的一种冷杀菌技术，加压CO2杀菌的优点包括，CO2的低费用和广泛来源，使用后CO2容易从产品中分离。

1 加压CO2对乳品杀菌的实际意义

原料乳中常见的腐败菌群包括假单胞菌、肠杆菌科细菌、乳酸菌，而假单胞菌是低温冷藏原料乳中的常见嗜冷菌，它们分泌的胞外蛋白酶易引起超高温灭菌乳在储藏时发生水解、凝块和变苦等品质劣变现象[1]。金黄色葡萄球菌是原料乳中常见的致病菌，其肠毒素可耐受100℃煮沸30分钟而不破坏，严重影响健康。已经有研究表明加压CO2对细菌具有明显的杀灭酶作用。随着社会及科技的发展，人们越来越意识到乳中所富含的营养成分对人类生长发育的重要性，我国消费者对乳品需求量逐年上升，目前乳品加工企业一般都采用热杀菌方式杀菌，这虽然能达到杀菌效果，但是对风味破坏较大，而且浪费能源，最主要是严重破坏乳的营养成分。比如目前我国市售消毒奶99%都是超高温灭菌奶（处理条件139℃～145℃，0.5～4秒），在此灭菌条件处理下，乳中的乳清蛋白质变性率高达91%，维生素损失也较大，特别是维生素C损失70%、维生素B1240%；优质钙有一部分成为不溶性钙，由于不溶性钙不容易被胃酸分解，所以不易消化吸收；乳中活性成分免疫球蛋白（IgG）变性率为100%，乳铁蛋白（Lf）变性率95.38%，胰岛素样生长因子I变性65.2%，表皮生长因子也明显降低；同时热处理也使牛奶发生美拉德变化。目前全球乳品科学家都在研究如何在杀菌环节减少对乳营养成分的破坏，使其最大限度接近天然乳的营养价值。所以研究对热敏性乳制品的冷杀菌来替代热杀菌是乳品科学家们正在努力攻克的科技难题。目前认为加压CO2杀菌技术具有不破坏乳营养成分，杀菌成本低、节约能源、安全无毒和CO2原料来源充分等优点。

2 加压CO2对乳品杀菌的国内外研究进展

对于使用CO2抑制乳制品中的微生物，学者们已经研究了很多年，常压溶解的CO2对原料乳中的微生物就具有较好的抑制效果。美国科内尔大学的Joseph Hotchkiss等人研究了常压溶解CO2对乳中微生物的抑制作用，国内学者也研究了常压溶解CO2对乳中微生物的抑制作用，包括对原料乳、巴氏杀菌乳、酸乳和干酪品质及保质期的影响。钟葵等[2]对加压CO2对牛乳杀菌的动力学进行了研究，结果发现，当温度为50℃，压力为30兆帕斯卡，时间为70分钟时，牛乳细菌总数降低5个数量级，并且其失活曲线能够用Weibull模型较好地拟合。韩冰等[3]也研究了加压CO2对牛乳的杀菌效果及加压CO2的杀菌动力学，结果发现加压CO2对牛乳的杀菌效果受到压力、温度和时间的影响，杀菌效果随着这几个因素的增加而增强，使用Log-Logistic模型对加压CO2杀菌曲线的拟合效果最好。刘美凤等[4]研究了加压CO2对乳中荧光假单胞菌的杀菌效果，结果表明当压力为7兆帕斯卡，时间为70分钟，温度为40℃时，加压CO2对荧光假单胞菌杀菌率为99.80%。付瑞东[5]研究了加压CO2对乳中金黄色葡萄球菌的杀菌效果，结果表明在7.5兆帕斯卡、45℃、60分钟时，杀菌效果最好，达到98%以上。廖红梅等[6]使用加压CO2技术处理牛初乳，当处理条件为压力20兆帕斯卡，温度37℃，时间30分钟时，此时能够对牛初乳中的细菌具有较好的杀灭效果，此外牛初乳的色泽变亮、粒度增大、黏度和pH值发生降低。一些学者也研究了加压CO2对牛乳中细菌的杀灭效果。近些年来，研究者开始使用加压CO2抑制乳中细菌，这些研究多数都集中在对乳中腐败菌和致病菌的抑制和杀灭，而关于加压CO2对乳制品品质影响的研究还很少。加压CO2处理可以抑制牛乳中蛋白酶和脂肪酶的活性，减少酪蛋白水解，减少游离脂肪酸生成，从而减少对营养成分的破坏。Lin等研究加压CO2对大肠杆菌的杀灭效果，结果表明加压CO2对湿细胞的杀灭效果明显好于对干细胞的杀灭效果。Erkmen研究了加压CO2对肉汤中和牛乳中的金黄色葡萄球菌的杀灭效果，结果表明加压CO2只能杀灭一部分全脂牛乳和脱脂牛乳中的金黄色葡萄球菌，Erkmen认为牛乳能够阻止CO2 渗入微生物细胞，并且认为金黄色葡萄球菌及需氧微生物对压力、加压时间和悬浮基质都非常敏感。

参考文献

[1] 母智深，白英，赵广华，等.荧光假单胞杆菌胞外蛋白酶的纯化及热稳定性[J].高等学校化学学报，2008，29（4）：762.

[2] 钟葵，黄文，廖小军，等.高密度二氧化碳技术对牛奶杀菌效果动力学分析[J].化工学报， 2010， 61（1）：146-150.

[3] 韩冰，谢宏，张德权.牛奶高密度CO2杀菌效果及杀菌动力学研究[J].食品科技，2010，（35）：67.

[4] 刘美凤.加压CO2对乳中荧光假单胞菌杀菌效果及杀菌机理研究[D].哈尔滨：东北农业大学， 2012.

[5] 付瑞东，刘美凤，姚春艳，等.加压CO2对污染乳中金黄色葡萄球菌杀菌效果的研究[J].食品工业，2012，（5）：20-24.

[6]廖红梅，周林燕，廖小军，等.高密度二氧化碳对牛初乳的杀菌效果及对理性性质影响[J].农业工程学报，2009，25（4）：260-264.

作者简介：姚春艳，黑龙江职业学院食品药品学院，讲师，研究方向：农产品加工及贮藏工程。

摘要：加压CO2杀菌是一种新兴的乳品杀菌技术，本文综述了加压CO2对乳品杀菌的实际意义和国内外对加压CO2杀菌技术的研究进展。

关键词：加压CO2；杀菌；乳品

中图分类号：TS252.41 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-08-76-1

多数食品具有较高营养成分或较高水分活度，因此这将引起微生物生长而导致食品腐败变质，并对人的健康造成危害。目前主要的杀菌方法是加热杀菌，虽然加热杀菌能有效的钝化酶和杀灭微生物，但是也会改变食品的口感和组织性状并降低食品的品质。乳和乳制品的营养非常丰富，当乳和乳制品被大量细菌污染时，其营养成分会遭到损失、乳和乳制品的品质和加工特性也将随之发生降低，加热杀菌还会破坏乳和乳制品的感官品质、营养品质和口感。加压CO2杀菌是近些年来新兴的一种冷杀菌技术，加压CO2杀菌的优点包括，CO2的低费用和广泛来源，使用后CO2容易从产品中分离。

1 加压CO2对乳品杀菌的实际意义

原料乳中常见的腐败菌群包括假单胞菌、肠杆菌科细菌、乳酸菌，而假单胞菌是低温冷藏原料乳中的常见嗜冷菌，它们分泌的胞外蛋白酶易引起超高温灭菌乳在储藏时发生水解、凝块和变苦等品质劣变现象[1]。金黄色葡萄球菌是原料乳中常见的致病菌，其肠毒素可耐受100℃煮沸30分钟而不破坏，严重影响健康。已经有研究表明加压CO2对细菌具有明显的杀灭酶作用。随着社会及科技的发展，人们越来越意识到乳中所富含的营养成分对人类生长发育的重要性，我国消费者对乳品需求量逐年上升，目前乳品加工企业一般都采用热杀菌方式杀菌，这虽然能达到杀菌效果，但是对风味破坏较大，而且浪费能源，最主要是严重破坏乳的营养成分。比如目前我国市售消毒奶99%都是超高温灭菌奶（处理条件139℃～145℃，0.5～4秒），在此灭菌条件处理下，乳中的乳清蛋白质变性率高达91%，维生素损失也较大，特别是维生素C损失70%、维生素B1240%；优质钙有一部分成为不溶性钙，由于不溶性钙不容易被胃酸分解，所以不易消化吸收；乳中活性成分免疫球蛋白（IgG）变性率为100%，乳铁蛋白（Lf）变性率95.38%，胰岛素样生长因子I变性65.2%，表皮生长因子也明显降低；同时热处理也使牛奶发生美拉德变化。目前全球乳品科学家都在研究如何在杀菌环节减少对乳营养成分的破坏，使其最大限度接近天然乳的营养价值。所以研究对热敏性乳制品的冷杀菌来替代热杀菌是乳品科学家们正在努力攻克的科技难题。目前认为加压CO2杀菌技术具有不破坏乳营养成分，杀菌成本低、节约能源、安全无毒和CO2原料来源充分等优点。

2 加压CO2对乳品杀菌的国内外研究进展

对于使用CO2抑制乳制品中的微生物，学者们已经研究了很多年，常压溶解的CO2对原料乳中的微生物就具有较好的抑制效果。美国科内尔大学的Joseph Hotchkiss等人研究了常压溶解CO2对乳中微生物的抑制作用，国内学者也研究了常压溶解CO2对乳中微生物的抑制作用，包括对原料乳、巴氏杀菌乳、酸乳和干酪品质及保质期的影响。钟葵等[2]对加压CO2对牛乳杀菌的动力学进行了研究，结果发现，当温度为50℃，压力为30兆帕斯卡，时间为70分钟时，牛乳细菌总数降低5个数量级，并且其失活曲线能够用Weibull模型较好地拟合。韩冰等[3]也研究了加压CO2对牛乳的杀菌效果及加压CO2的杀菌动力学，结果发现加压CO2对牛乳的杀菌效果受到压力、温度和时间的影响，杀菌效果随着这几个因素的增加而增强，使用Log-Logistic模型对加压CO2杀菌曲线的拟合效果最好。刘美凤等[4]研究了加压CO2对乳中荧光假单胞菌的杀菌效果，结果表明当压力为7兆帕斯卡，时间为70分钟，温度为40℃时，加压CO2对荧光假单胞菌杀菌率为99.80%。付瑞东[5]研究了加压CO2对乳中金黄色葡萄球菌的杀菌效果，结果表明在7.5兆帕斯卡、45℃、60分钟时，杀菌效果最好，达到98%以上。廖红梅等[6]使用加压CO2技术处理牛初乳，当处理条件为压力20兆帕斯卡，温度37℃，时间30分钟时，此时能够对牛初乳中的细菌具有较好的杀灭效果，此外牛初乳的色泽变亮、粒度增大、黏度和pH值发生降低。一些学者也研究了加压CO2对牛乳中细菌的杀灭效果。近些年来，研究者开始使用加压CO2抑制乳中细菌，这些研究多数都集中在对乳中腐败菌和致病菌的抑制和杀灭，而关于加压CO2对乳制品品质影响的研究还很少。加压CO2处理可以抑制牛乳中蛋白酶和脂肪酶的活性，减少酪蛋白水解，减少游离脂肪酸生成，从而减少对营养成分的破坏。Lin等研究加压CO2对大肠杆菌的杀灭效果，结果表明加压CO2对湿细胞的杀灭效果明显好于对干细胞的杀灭效果。Erkmen研究了加压CO2对肉汤中和牛乳中的金黄色葡萄球菌的杀灭效果，结果表明加压CO2只能杀灭一部分全脂牛乳和脱脂牛乳中的金黄色葡萄球菌，Erkmen认为牛乳能够阻止CO2 渗入微生物细胞，并且认为金黄色葡萄球菌及需氧微生物对压力、加压时间和悬浮基质都非常敏感。

参考文献

[1] 母智深，白英，赵广华，等.荧光假单胞杆菌胞外蛋白酶的纯化及热稳定性[J].高等学校化学学报，2008，29（4）：762.

[2] 钟葵，黄文，廖小军，等.高密度二氧化碳技术对牛奶杀菌效果动力学分析[J].化工学报， 2010， 61（1）：146-150.

[3] 韩冰，谢宏，张德权.牛奶高密度CO2杀菌效果及杀菌动力学研究[J].食品科技，2010，（35）：67.

[4] 刘美凤.加压CO2对乳中荧光假单胞菌杀菌效果及杀菌机理研究[D].哈尔滨：东北农业大学， 2012.

[5] 付瑞东，刘美凤，姚春艳，等.加压CO2对污染乳中金黄色葡萄球菌杀菌效果的研究[J].食品工业，2012，（5）：20-24.

[6]廖红梅，周林燕，廖小军，等.高密度二氧化碳对牛初乳的杀菌效果及对理性性质影响[J].农业工程学报，2009，25（4）：260-264.

作者简介：姚春艳，黑龙江职业学院食品药品学院，讲师，研究方向：农产品加工及贮藏工程。

摘要：加压CO2杀菌是一种新兴的乳品杀菌技术，本文综述了加压CO2对乳品杀菌的实际意义和国内外对加压CO2杀菌技术的研究进展。

关键词：加压CO2；杀菌；乳品

中图分类号：TS252.41 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-08-76-1

多数食品具有较高营养成分或较高水分活度，因此这将引起微生物生长而导致食品腐败变质，并对人的健康造成危害。目前主要的杀菌方法是加热杀菌，虽然加热杀菌能有效的钝化酶和杀灭微生物，但是也会改变食品的口感和组织性状并降低食品的品质。乳和乳制品的营养非常丰富，当乳和乳制品被大量细菌污染时，其营养成分会遭到损失、乳和乳制品的品质和加工特性也将随之发生降低，加热杀菌还会破坏乳和乳制品的感官品质、营养品质和口感。加压CO2杀菌是近些年来新兴的一种冷杀菌技术，加压CO2杀菌的优点包括，CO2的低费用和广泛来源，使用后CO2容易从产品中分离。

1 加压CO2对乳品杀菌的实际意义

原料乳中常见的腐败菌群包括假单胞菌、肠杆菌科细菌、乳酸菌，而假单胞菌是低温冷藏原料乳中的常见嗜冷菌，它们分泌的胞外蛋白酶易引起超高温灭菌乳在储藏时发生水解、凝块和变苦等品质劣变现象[1]。金黄色葡萄球菌是原料乳中常见的致病菌，其肠毒素可耐受100℃煮沸30分钟而不破坏，严重影响健康。已经有研究表明加压CO2对细菌具有明显的杀灭酶作用。随着社会及科技的发展，人们越来越意识到乳中所富含的营养成分对人类生长发育的重要性，我国消费者对乳品需求量逐年上升，目前乳品加工企业一般都采用热杀菌方式杀菌，这虽然能达到杀菌效果，但是对风味破坏较大，而且浪费能源，最主要是严重破坏乳的营养成分。比如目前我国市售消毒奶99%都是超高温灭菌奶（处理条件139℃～145℃，0.5～4秒），在此灭菌条件处理下，乳中的乳清蛋白质变性率高达91%，维生素损失也较大，特别是维生素C损失70%、维生素B1240%；优质钙有一部分成为不溶性钙，由于不溶性钙不容易被胃酸分解，所以不易消化吸收；乳中活性成分免疫球蛋白（IgG）变性率为100%，乳铁蛋白（Lf）变性率95.38%，胰岛素样生长因子I变性65.2%，表皮生长因子也明显降低；同时热处理也使牛奶发生美拉德变化。目前全球乳品科学家都在研究如何在杀菌环节减少对乳营养成分的破坏，使其最大限度接近天然乳的营养价值。所以研究对热敏性乳制品的冷杀菌来替代热杀菌是乳品科学家们正在努力攻克的科技难题。目前认为加压CO2杀菌技术具有不破坏乳营养成分，杀菌成本低、节约能源、安全无毒和CO2原料来源充分等优点。

2 加压CO2对乳品杀菌的国内外研究进展

对于使用CO2抑制乳制品中的微生物，学者们已经研究了很多年，常压溶解的CO2对原料乳中的微生物就具有较好的抑制效果。美国科内尔大学的Joseph Hotchkiss等人研究了常压溶解CO2对乳中微生物的抑制作用，国内学者也研究了常压溶解CO2对乳中微生物的抑制作用，包括对原料乳、巴氏杀菌乳、酸乳和干酪品质及保质期的影响。钟葵等[2]对加压CO2对牛乳杀菌的动力学进行了研究，结果发现，当温度为50℃，压力为30兆帕斯卡，时间为70分钟时，牛乳细菌总数降低5个数量级，并且其失活曲线能够用Weibull模型较好地拟合。韩冰等[3]也研究了加压CO2对牛乳的杀菌效果及加压CO2的杀菌动力学，结果发现加压CO2对牛乳的杀菌效果受到压力、温度和时间的影响，杀菌效果随着这几个因素的增加而增强，使用Log-Logistic模型对加压CO2杀菌曲线的拟合效果最好。刘美凤等[4]研究了加压CO2对乳中荧光假单胞菌的杀菌效果，结果表明当压力为7兆帕斯卡，时间为70分钟，温度为40℃时，加压CO2对荧光假单胞菌杀菌率为99.80%。付瑞东[5]研究了加压CO2对乳中金黄色葡萄球菌的杀菌效果，结果表明在7.5兆帕斯卡、45℃、60分钟时，杀菌效果最好，达到98%以上。廖红梅等[6]使用加压CO2技术处理牛初乳，当处理条件为压力20兆帕斯卡，温度37℃，时间30分钟时，此时能够对牛初乳中的细菌具有较好的杀灭效果，此外牛初乳的色泽变亮、粒度增大、黏度和pH值发生降低。一些学者也研究了加压CO2对牛乳中细菌的杀灭效果。近些年来，研究者开始使用加压CO2抑制乳中细菌，这些研究多数都集中在对乳中腐败菌和致病菌的抑制和杀灭，而关于加压CO2对乳制品品质影响的研究还很少。加压CO2处理可以抑制牛乳中蛋白酶和脂肪酶的活性，减少酪蛋白水解，减少游离脂肪酸生成，从而减少对营养成分的破坏。Lin等研究加压CO2对大肠杆菌的杀灭效果，结果表明加压CO2对湿细胞的杀灭效果明显好于对干细胞的杀灭效果。Erkmen研究了加压CO2对肉汤中和牛乳中的金黄色葡萄球菌的杀灭效果，结果表明加压CO2只能杀灭一部分全脂牛乳和脱脂牛乳中的金黄色葡萄球菌，Erkmen认为牛乳能够阻止CO2 渗入微生物细胞，并且认为金黄色葡萄球菌及需氧微生物对压力、加压时间和悬浮基质都非常敏感。

参考文献

[1] 母智深，白英，赵广华，等.荧光假单胞杆菌胞外蛋白酶的纯化及热稳定性[J].高等学校化学学报，2008，29（4）：762.

[2] 钟葵，黄文，廖小军，等.高密度二氧化碳技术对牛奶杀菌效果动力学分析[J].化工学报， 2010， 61（1）：146-150.

[3] 韩冰，谢宏，张德权.牛奶高密度CO2杀菌效果及杀菌动力学研究[J].食品科技，2010，（35）：67.

[4] 刘美凤.加压CO2对乳中荧光假单胞菌杀菌效果及杀菌机理研究[D].哈尔滨：东北农业大学， 2012.

[5] 付瑞东，刘美凤，姚春艳，等.加压CO2对污染乳中金黄色葡萄球菌杀菌效果的研究[J].食品工业，2012，（5）：20-24.

[6]廖红梅，周林燕，廖小军，等.高密度二氧化碳对牛初乳的杀菌效果及对理性性质影响[J].农业工程学报，2009，25（4）：260-264.

作者简介：姚春艳，黑龙江职业学院食品药品学院，讲师，研究方向：农产品加工及贮藏工程。