二氧化碳抑菌技術在乳製品保鮮的應用

　　乳製品抑菌保鮮，是（shì）乳製（zhì）品貯藏乃至（zhì）銷售階段具有重要意（yì）義的環節，關（guān）係到食用者的健（jiàn）康、生產企業的經濟損失和企業形象。酸化（huà）、變質，是導致乳製品風味劣變（biàn）和漲袋的核心因素，也是乳製品保鮮貯（zhù）藏技術所麵對的最大挑戰。乳製品酸化變質，不單單僅是腐敗菌群的個（gè）人表演，而（ér）是腐敗菌群及其釋（shì）放的胞外酶的共同作用而（ér）成。

乳製品（pǐn）變質的主要（yào）成（chéng）因——微生物

　　乳製品營養豐富，是廣譜（pǔ）微生物群的理想（xiǎng）培養（yǎng）基。大部分乳製品成品，如巴（bā）士殺菌鮮奶、酸奶等，需要采用低溫貯藏以保持（chí）優良品（pǐn）質和營養成分。但低溫貯藏並不是（shì）對所有微生物都有抑製作用，比如（rú）嗜冷菌。根據文獻資（zī）料，所有（yǒu）乳（rǔ）製品貨架期中，25%的問（wèn）題（tí）由耐熱的嗜（shì）冷菌引起的。

　　嗜冷革蘭氏陰性菌屬，其生長使冷藏的原料（liào）和巴氏殺（shā）菌乳、脫脂幹（gàn）酪（lào）和類似產品中的微生物惡化。假（jiǎ）單胞菌（jun1），是嗜冷菌的代表菌株，革蘭氏陰性（xìng）、兼性厭氧、嗜冷菌，不僅可以在乳中生長，還可釋放出許多可降解乳成分的胞外酶，主要是蛋白酶和脂（zhī）肪酶，能夠分解蛋白質和（hé）脂肪，使乳產生感官缺陷。這些（xiē）酶具有（yǒu）耐熱（rè）特性，從而影響了巴氏（shì）殺菌乳的產品（pǐn）保藏質量。

　　酵母和黴(地絲菌屬、扇·黴屬，毛黴，支（zhī）鏈胞（bāo）屬，青黴菌）導致風味、質地和可見的腐敗。耐熱的乳酸球菌的生長能降低巴氏（shì）殺菌乳的pH值直到發生凝（níng）乳。

　　相關研究表明，鮮牛乳（rǔ）經巴氏殺菌後仍殘有一定數（shù）量的（de）微（wēi）生物。一般自牛乳（rǔ）經巴氏殺菌後7d內，微生物生長（zhǎng）緩慢。隨（suí）著貯藏（cáng）時間的延長，以假單胞菌為主的嗜冷菌數量快速增長，當貯（zhù）藏（cáng）時間（jiān）到10~12d，假（jiǎ）單胞（bāo）菌數量（liàng）可達峰（fēng）值。於此同時（shí），乳酸鏈球菌等開始迅速繁殖，分解乳糖產生乳酸，酸度升高，牛乳的PH值持續（xù）下降（jiàng）。此時假單胞菌的生長受限，12d後開始大量死亡。當PH值降到5時，乳酸鏈球菌的生長也受抑（yì）製。由於（yú）乳（rǔ）酸杆菌的耐酸能力較強，逐漸占領繁殖優勢，並繼續產酸。此時，乳中出現大量（liàng）乳凝（níng）塊，並有乳清析出。

二（èr）氧化碳抑（yì）菌技術在乳製品的應（yīng）用

　　二（èr）氧化（huà）碳，是碳原子最高氧化狀態，常溫下以無色無味的氣體狀態存在（zài），微溶於水。二氧化碳是（shì）一種天然抗微生物劑（jì），具有抑製微（wēi）生（shēng）物生長的作（zuò）用。因為，二氧化碳（tàn）分子是非極性的，易溶解在微生物細胞膜的脂（zhī）質雙分子層中，會增加膜的流動性，從而使（shǐ）細（xì）胞質暴露在有毒的（de）環境中（zhōng）。微生物的細胞質含有（yǒu）水分，而二氧化碳與水將發生水合反應，生成碳酸（suān），導致細胞質的PH值降低，這種變化將給細胞加壓。二氧化碳在細胞內積累，微（wēi）生物視其為代謝廢（fèi）物需消耗更多代謝能量。同時取代氧氣最小限度發生降解反應，擾亂微生物正常的生理平衡（héng）。

　　二氧化碳（tàn）抗菌（jun1）技術應用（yòng）於乳製品保鮮常采用兩種方式：直接添加二氧化碳的方式和（hé）充（chōng）入二氧化碳混合氣體的MAP氣調包裝技（jì）術。

　　已有（yǒu）相關研究證實，二氧化碳對革蘭氏（shì）陽性（xìng）和革蘭氏（shì）陰性微生物（wù）的生長都具有抑（yì）製作用。這種抑製作用的發揮效果（guǒ）主要依賴於二氧化碳在產品中的溶解程度（dù），故更易溶解的液態乳製品更宜采用直接添（tiān）加二氧化碳的（de）方式。

1、 直接添加二氧化（huà）碳（tàn）

　　直接添加二氧化碳的方（fāng）法是將裝有液化和（hé）壓縮（suō）二氧化碳的鋼瓶利用減壓閥和導管連通液（yè）態乳容器底部，以較低的（de）壓力向液態乳中充入（rù）適（shì）量二氧化（huà）碳。

　　當采用此方法對於液態乳的（de）貨架期具有顯著的延長作用。例如巴氏殺菌乳，常規貨架期一般為15d左右，直接充入二氧化（huà）碳後貨架期可延長7天左（zuǒ）右。但是，這種對液態乳貨架期的有益作（zuò）用還受到包裝材（cái）料（liào）阻隔（gé）性的影（yǐng）響。

　　包（bāo）裝材料是隔離液態乳與外界環境的屏障，重點是對（duì）氧氣這一加速乳品氧化變質進程的氣體的阻隔。該性能一般利用包裝材料（liào）的氧氣透過率指標表征，氧氣透過率越大（dà）的包材，單位（wèi）時間內透過同一麵積包材的氧氣量就越多。眾所周知，氧氣能促進微生物的生長繁殖（zhí），這就致使二氧化碳抗菌效果以及延長（zhǎng）貨（huò）架期的（de）作用大打（dǎ）折（shé）扣。

　　筆者曾利（lì）用Labthink品（pǐn）牌的（de）VAC-V2壓（yā）差法氣體滲透儀測試了不（bú）同貯藏溫度下（xià）的多種液態乳包裝材料的氧氣透過率，如表1所示。可見，複合膜的氧氣透過率明顯低於PE膜，這是（shì）因為複合膜集合了多種膜材的（de）優點，尤其是添加了鋁箔的複合膜，氧氣透過率僅為同溫度下PE膜（mó）的0.05%~0.16%。表1也反映了包裝材料的氧氣透過率指標（biāo）受溫度影響情況，即溫度越高，材料的氧氣透過率越大，越（yuè）不利於對氧氣的阻隔。

　　基於表（biǎo）1的試驗結果，對於采用直接添（tiān）加二氧（yǎng）化（huà）碳抑菌（jun1）方法的液態（tài）乳，建議選擇多層（céng）塑塑複合膜、鋁（lǚ）塑複合膜、紙鋁塑複合膜，或者鍍鋁（lǚ）複合膜等，能產（chǎn）生協同抑菌作用。相關研究顯示，原料（liào）乳中注入二氧化碳後，采用高阻隔材料包裝，其貨架期提高了97.9%，而采用低阻隔材料包裝，其貨架期也提高了65.6%。

　　MAP又稱氣調保鮮包裝，是一種通過調節包裝內氣體含量以（yǐ）營造（zào）利於抑菌保鮮氣體氛圍的（de）包裝形式。粉類乳製品，由於形態緣故，更適宜采用MAP氣調包裝技術。實際中，需要將一定比例的氮氣和二氧（yǎng）化碳混合氣體充入（rù）包裝內，惰性氣（qì）體（tǐ）氮（dàn）氣能最大限度降低乳粉包裝內（nèi）氧氣殘留量，二氧化碳則協同發揮對乳粉中嗜（shì）氧菌繁殖的抑製（zhì）作用，延長貨（huò）架期。

　　需要注意的是（shì），MAP氣（qì）調包裝技術的抑菌效果與包裝內各（gè）氣體成分含量的穩定程度密切相關。若乳粉所（suǒ）用包（bāo）裝對氣體的（de）阻隔性較差，或乳粉包裝（zhuāng）密封不良，則易改變包裝內部氮氣或二（èr）氧化碳的（de）含量，這也是乳粉氣調包裝要求使用對氣體具有高阻隔性（xìng）的包裝材料，以（yǐ）及建立定期檢測包（bāo）裝內氣體成分含量的日（rì）常監測機製的原因。

　　筆者所在的濟南17C.COM（guāng）包裝安全檢測中心（xīn）的研究人員，曾（céng）利用CLASSIC 650頂空氣體分析儀測試（shì）了罐裝乳粉和（hé）鋁塑複合膜袋裝（zhuāng）乳粉兩種乳粉試樣的頂空氣體成分含量，結（jié）果如表2。罐裝乳粉采（cǎi）用的是充入二氧（yǎng）化碳（tàn）和氮氣的氣調包裝，試驗期間各氣體成分含（hán）量較為穩（wěn）定，原因可能在（zài）於（yú）馬口鐵罐自身（shēn）對於氣體優（yōu）異的阻隔性。鋁塑複合（hé）膜袋裝（zhuāng）乳粉采用的是充氮包裝形式，從表2可（kě）以觀察到，氧氣含量隨著貯藏時間的延長出現緩慢上升，氮氣和二氧化碳含量逐漸減少。這可（kě）能由於鋁塑複合袋表麵存在針孔或折痕，或者存在泄漏點，增大了包裝整體的氧氣透過量。

　　抑菌（jun1），是乳製品貯藏（cáng）保鮮領域的永久話題。以嗜冷（lěng）菌為主的微生物菌群在低溫環境中仍具有較為活躍的繁殖性，是乳製品最為主要的致腐菌群（qún）。二氧化碳是一種天然抗微生物劑，具有抑製微生（shēng）物生長的作用，可采用向乳製品中直接添加二氧化碳的方式和（hé）充（chōng）入（rù）二氧化碳混合氣體的MAP氣調包裝技術（shù）實現抑菌保鮮目的。