優質乳工程是2016年農業農村部指導國家奶業科技創新聯盟推動實施的，解決中國消費者“喝好奶”問題的重要民生工程。優質巴氏殺菌乳是指僅以特優級（A+）生乳為原料，經過濾、均質、HTST高溫短時間殺菌工藝、潔凈灌裝等工序制得的液體產品。其核心指標包含優質生乳、優質巴氏殺菌工藝、設備穩定性、熱敏感和生物活性物質指標等。標準中對低溫巴氏殺菌工藝推薦方式72～80℃，保持時間為15 s，但不同企業因生乳指標、生產設備的不同，采用的殺菌溫度/時間組合不盡相同，生產過程中具體采用的溫度/時間組合需生產企業結合自身情況予以確定。為探究不同殺菌溫度對優質巴氏殺菌乳中熱敏感和生物活性物質的影響，本文選取74～80℃殺菌溫度下的巴氏殺菌乳作為研究對象，對比成品中熱敏感和生物活性物質含量，為行業同類產品生產參數的選取提供參考。
不同的殺菌溫度對成品中熱敏感和生物活性物質指標影響較大，優質乳工程技術體系核心指標對優質巴氏殺菌乳中熱敏感和生物活性物質指標要求見表1。
糠氨酸（Furosine）是牛奶熱加工過程中出現的副產物。牛乳中糠氨酸由氨基酸殘基（主要是蛋白質中的賴氨酸殘基）和主要的還原糖乳糖反應產生，是早期美拉德反應產生的第一階段經酸水解的產物。糠氨酸作為II型熱負荷指示劑常被用于評估美拉德反應的早期階段，不僅可用來檢測評估奶受熱損害的程度，而且可與乳果糖指標結合鑒別復原乳。
堿性磷酸酶（ALP）是牛奶中的內源酶，其活性可用來確定巴氏殺菌乳產品是否經過適當的巴氏殺菌，因為ALP滅活比結核分枝桿菌需要稍高的溫度和時間，結核分枝桿菌是巴氏殺菌乳中對熱抵抗力最強的病原菌。因此，ALP陰性在工藝上可以被認為是充分巴氏殺菌的，可以安全食用。
乳過氧化物酶（LPO）也是牛奶中的內源酶，具有重要的健康應用價值。LPO可以參與構成宿主對抗入侵微生物的天然防御系統，同時具有抗菌活性、降解各種致癌物質以及保護動物細胞被氧化的作用。
乳鐵蛋白（Lactoferrin）是牛奶中重要的活性蛋白因子之一，是由乳腺上皮細胞表達和分泌的一種非血紅素鐵結合糖蛋白，屬轉鐵蛋白家族。乳鐵蛋白具有很強的鐵親和能力，親和常數大約是1 020，約為血清中轉鐵蛋白的260倍，能夠通過提高鐵在肝臟的儲備，改善機體的貧血狀況，此外其在抗菌、抗病毒、抗腫瘤等方面的功能也得到不同研究者的科學實驗證實。
免疫球蛋白（Ig）又稱為抗體，存在于所有泌乳動物的乳和初乳中。其生物學功能是給予后代一種免疫保護，抵御微生物病原體和毒素及保護乳腺避免感染。免疫球蛋白的主要機制是增強吞噬作用，通過白細胞增強細胞介導的毒性反應，凝集細菌，中和細菌和毒素。嬰兒可在子宮內獲得免疫球蛋白，可降低腸道感染的風險。
α-乳白蛋白（α-lactalbumin）是乳清蛋白中第二大豐富的蛋白質，占乳清蛋白27%左右，α-乳白蛋白是唯一能結合鈣的乳清蛋白，從牛奶中分離出來的α-乳白蛋白在氨基酸比例和結構方面與人乳有72%一致性，而α-乳白蛋白是人乳蛋白的主要存在形式，對嬰幼兒的生長發育具有重要影響。
β-乳球蛋白（β-lactoglobulin）是乳清蛋白主要成分之一，占總蛋白質12%左右，占乳清蛋白50%左右。β-乳球蛋白的水解物或分子修飾物，具有降膽固醇與抗氧化等生理活性，是牛奶中的重要活性因子。
優質生乳指標應符合《GB19301—2010食品安全國家標準生乳》，在此基礎上特優級（A+）生乳的核心指標還包括脂肪、蛋白質、菌落總數和體細胞數，本文選取我國東南某乳品企業特優級（A+）生乳，對比優質生乳要求指標見表2。
本試驗選取49批次特優級（A+）生乳。采用的儀器有巴氏殺菌機、乳成分分析儀、液相色譜儀配紫外檢測器（PDA）和梯度洗脫裝置、分析天平、p H計、混勻器、超過水機、光學發光檢測儀、水浴鍋、乳活性成分試劑盒、糠氨酸標準品、過氧化物酶試劑盒等。
試驗生乳使用HTST殺菌溫度/時間組合依次為74℃/15 s、75℃/15 s、76℃/15 s、77℃/15 s、78℃/15 s、79℃/15 s、80℃/15 s，對殺菌后樣品進行檢測。根據相關研究及行業共識，以上殺菌溫度/時間組合均可以保證殺菌后產品微生物含量符合《GB19645—2010食品安全國家標準巴氏殺菌乳》，故本文不再進行微生物菌落數的驗證。對巴氏殺菌后成品用《NY/T 939—2016巴氏殺菌乳和UHT滅菌乳中復原乳的鑒定》高效液相色譜法檢測分析乳中的糠氨酸含量；用《MRT/B 03—2017奶業創新團隊標準乳中堿性磷酸酶的測定》規定的發光法檢測堿性磷酸酶活性指標；用《T/TDSTIA001—2021奶及奶制品中乳過氧化物酶對測定檢測》比色法檢測乳過氧化物酶活性指標；用《MRT/B02—2017奶業創新團隊標準乳中乳鐵蛋白的測定》測量活性營養物質乳鐵蛋白含量；用《MRT/B 01—2017奶業創新團隊標準乳中乳球蛋白的測定》檢測β-乳球蛋白、免疫球蛋白和ɑ-乳白蛋白含量。
巴氏殺菌設備工藝采用高性能全自動殺菌系統。主要設備及管線見圖1，包括平衡罐（1）、流量控制泵（2）、板式換熱器（3）、脫氣罐（4）、Tetra Alex30均質機（5）、加壓泵（6）、15S保持管（7）、背壓閥（8）。試驗過程中，試驗生乳首先進入Tetra Plex C式換熱器組中進行再生預熱，隨后被循環熱水系統加熱到殺菌溫度，產品在保持管中維持殺菌溫度15 s。在再生換熱段，處理后的高溫產品通過再生換熱的方式加熱沒有處理的產品，出于對產品安全的考慮，經過殺菌后的產品側壓力高于未殺菌的產品側壓力。通過再生換熱后的產品，將繼續用冰水進行冷卻，至設置的出口溫度。其中，平衡罐含液位傳感器和自動調節閥，具有液位調節功能。加熱階段由雙熱水回路執行，所有與產品接觸的閥門、管道和管道附件均為ANSI316材質。
在生產試驗過程中，產品流量穩定在10 000 L/h，殺菌溫度偏差在±0.25℃，保持時間波動相對偏差為+0.3%，調整殺菌溫度，分別采用74℃/15 s、75℃/15 s、76℃/15 s、77℃/15 s、78℃/15 s、79℃/15 s、80℃/15 s的溫度時間組合，殺菌完成后，從巴氏殺菌機出口取樣。分別取49批次試驗產品，試驗產品菌落數由1.0×104 CFU/m L降低到1.0×102 CFU/m L以下。
對49批次試驗產品采用3.2要求的檢測方法與標準進行檢測。取49批次檢測值的平均值，繪制不同殺菌溫度下熱敏感物質活性和活性物質含量變化圖。圖2顯示不同殺菌溫度下優質乳中內源酶乳過氧化物酶和堿性磷酸酶的活性變化；圖3顯示不同殺菌溫度下活性營養物質平均含量變化；圖4顯示不同殺菌溫度下糠氨酸含量平均值的變化。
堿性磷酸酶在生產溫度從74～80℃變化過程中，各試驗結果的平均值（含最大值）均≤350 m U/L，即巴氏殺菌溫度/時間組合74℃/15 s、75℃/15 s、76℃/15 s、77℃/15 s、78℃/15 s、79℃/15 s、80℃/15 s均可使堿性磷酸酶呈陰性。基于公共衛生安全性考慮，74～80℃/15 s的巴氏殺菌乳均符合公共衛生安全要求。乳過氧化物酶在殺菌溫度升高的過程中活性降低，其中74℃和75℃相比變化不大，但當殺菌溫度高于75℃時，乳過氧化物酶的活性急劇下降，80℃時活性僅存50 U/L。相關研究表明，乳中過氧化物酶在85℃的殺菌溫度下即失活，與本試驗結果相近。
隨著殺菌溫度從74℃升高到75℃過程中，免疫球蛋白含量降低不明顯，均維持在200 mg/L附近。當殺菌溫度從76℃升高到80℃過程中，免疫球蛋白含量急劇降低，80℃殺菌溫度下免疫球蛋白含量降低為0，活性營養損失明顯。
乳鐵蛋白、ɑ-乳白蛋白和β-乳球蛋白含量隨著溫度的升高都呈下降趨勢，整體下降趨勢相似。其中74℃和75℃之間含量變化不明顯。但77℃開始，含量下降至75℃的70%左右。殺菌溫度從77℃升高到78℃時，乳鐵蛋白和ɑ-乳白蛋白含量變化很小。80℃的乳鐵蛋白和ɑ-乳白蛋白含量僅為75℃含量的60%。β-乳球蛋白在80℃殺菌后含量急劇下降至75℃的20%.
不同殺菌溫度下糠氨酸含量變化見圖4，優質乳在殺菌溫度從74～80℃變化過程中糠氨酸含量隨著熱處理強度逐步增大，糠氨酸含量也增大，但在較低的巴氏殺菌溫度條件下，其含量都低于10 mg/100 g蛋白質。75℃時糠氨酸含量增加了60%,76～80℃的變化過程中糠氨酸含量變化不大。
巴氏殺菌溫度/時間組合74℃/15 s、75℃/15s、76℃/15 s、77℃/15 s、78℃/15 s、79℃/15 s、80℃/15 s均可使堿性磷酸酶呈陰性，即在15 s保持時間下，74～80℃的殺菌溫度下，優質乳的微生物熱處理程度都可以滿足公共衛生要求。乳過氧化物酶在殺菌溫度升高的過程中活性降低，其中74℃和75℃相比變化不大，但當殺菌溫度高于75℃時，過氧化物酶的活性急劇下降，80℃時活性僅存50 U/L.
隨著殺菌溫度的提高，乳中的活性物質乳鐵蛋白、免疫球蛋白、ɑ-乳白蛋白和β-乳球蛋白含量呈下降趨勢，從74℃升高到75℃變化不明顯；當殺菌溫度從76℃升高至80℃中，活性營養成分急劇下降。單從乳活性物質的保留來看，殺菌溫度越低，保留的活性營養越多。加熱附產物糠氨酸在生產溫度從74～80℃變化過程中，隨著殺菌溫度的升高呈上升趨勢。
結合優質巴氏殺菌乳實際生產工藝，考慮產品公共衛生安全、低碳加工及營養品質要求，推薦采用75℃/15 s作為優質巴氏殺菌乳的生產溫度/時間組合，為行業同類產品生產參數的選擇提供參考。
