紫外线对牛乳杀菌效果的研究

： 一≥6， 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．20+No．3，1999 I 一『S7 2～(P1 紫外线对牛乳莱 蓼累的研究 余东霞 张迎庆 钟晓玲 、 ～ 一 ～ 一 (湖北工学院生物系．武汉 430068) 摘 要 研究紫外线在牛乳杀菌中，照射时间、照射距离、牛乳厚度以及温度四个因素与系菌率之问的关系 通 过正交实验得出各因素的最佳工艺组合参数，发现照射时间和牛乳厚度影响系菌率最为显著一紫外线照射可使牛乳 中维生索D增加 关键词 牛乳 紫外线 杀菌 Ab6tⅢ y---~n—the re—lationship of the four factors：ulrravIo1et ligh⋯ y‘Ⅱg time．ray ng distance ,milk thick． heSS，temperature and corresponding sterilization rate during the sterilization of milk with ultraviolet light Through orthonormai experiments。obtain the optimal comhinated technology parameters of the four factors．Discover that ray— ing time and milk thickness have remarkable effectes on sterilization rate．In the meantime．discover that the content of vitamin D will be increased when the uhravlolet light raying milk． Key words milk}ultraviolet；sterilization 我国有丰富的牛奶资源。鲜牛奶需经过杀菌处理 后才能符合饮食卫生要求和延长保存期。目前对牛乳 杀菌方法多为热杀菌，牛乳是一种热敏性食品，热杀 菌对牛乳的营养成分有明显的破坏。其中以维生素的 损失最为严重。 紫外线可以杀菌，而且具有投资少，能耗小．操作 方便、简单、无污染等特点。用紫外线照射牛乳．不但 能将牛乳中的微生物杀死．且其负面效应少，保证了 产品的安全性、保藏性和营养性。而且紫外线照射牛 乳使牛乳中微生素D源转化为微生素D，可作为牛 乳中强化微生素D的一种手段。紫外线杀菌技术在 乳品加工中必将会有广阔的前景。 1 材料与方法 1．1 材料 鲜牛乳 武汉市亚太乳品公司提供；牛肉膏，蛋 白胨．氯化钠，琼脂，牛胆盐，乳糖+溴甲酚紫，氢氧化 钠，正己烷．乙醇； 紫外灯 上海金光电器厂出品，功率 20W，波长 _9sara； 紫外线杀菌装置 自行，如图1所示； 培养箱．干燥箱，灭菌锅．天平，电炉，恒温水浴 箱，离心机，高效液相色谱仪【日本岛津Lc一3A)，玻 璃仪器若干。 1．2 方法 1、2．1 测定细菌总数 按 GB4789．2—94执行。 1．2．2 测定大肠菌群 按 GB4789．3—94执行 1．2．3 测定微生素D(高效液相色谱法) 准确吸取 牛乳 25ml一 加 25ml正 己烷 一振荡 1Omin一 在 ·24· 一 图1 紫外钱杀菌装置 8000r／min下离心 1Omin一取上清液 20ml~用N2吹 干一用 0．25ml无水乙醇溶解，过滤一HPLc测定。 测定条件：用 NovapaekC 柱，甲醇作流动相，柱 温为室温，进榉量 20gl，流速为 10ml／min。 2 结果与分析 2．1 紫外线照射时间与杀菌率的关系 当固定紫外灯与牛奶之间距离(I =15cm)，牛乳 厚度(d=lmm．d=3ram)和温度(T一20C)三个因 素，改变杀菌时间t时，杀菌率与杀菌时间呈如下曲 线关系(见图 2) 从图2曲线A可以看出，当照射时间大于lOmin 后．曲线趋于平缓，也就是说当牛乳厚度为lmm时， 照射时间超过 1Omin后，对杀菌率影响不大。曲线 B 转拆点在 llmin，但 20rain内杀菌率仍小于 8O ，这 就失去了意义。 2．2 牛乳厚度与杀菌率之间关系 牛乳对紫外线的吸收系数较大，牛乳的厚薄严重 影响紫外线的透过率，我们选定六个不同厚度的牛乳 层 0．5、l、2、3、4、5mm进行实验，见图 3。 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．20，No．3，1999 S * ■ 啭 窑 * ■ 借 O 2 4 6 S 10 12 14 16 18 2O 时间 (-i n】 图 2 杀菌率随时间变化曲线 0 1 Z 3 ● 5 牛乳厚度O_ 图 3 杀菌率随牛乳厚度变化曲线 从图 3曲线可以看出，当牛乳厚度d<2mm时+ 杀菌效果较好．当牛乳厚度d>2mm时．杀菌率显著 下降。 2．3 紫外线照射距离与杀菌率之间关系 当照射时间(t一7rain)、牛乳温度(T一20 C)、厚 度 (d一2ram)等因素不变时，辐照的剂量便随距离 (5、10、20、30、40、50era)的变化而变化，见图4。 g 瞢 ■ 谣 腮 射距 ■ 【c．) 图 4 杀菌率随照射距离变化曲线 从图4曲线可以看出，当照射距离 I 一30cm时， 曲线下滑，L一50cm时杀菌率只有 50 左右。很明 显，L一30cm是影响杀菌率变化的转折点。 2．4 牛乳温度与杀菌率的关系 当紫外灯与牛乳之 间距离 15cm，牛乳厚度 2ram，照射时间 10min．微生物在不同温度(0、10 20、 28、37 C)下受紫外光作用时，杀菌率变化见图5。 从图5曲线可以看出，牛乳在大气环境中温度的 主 * ■ 借 0 10 20 30 ●口 温度 ( c】 图 5 杀菌率随温度变化曲线 变化对杀菌率影响不大。 2．5 正交试验 从单因素实验中，发现温度(0～37C)对杀菌率 的影响不大。因此，我们在正交实验中只考虑时间t、 距离 I，和牛乳厚度d对杀菌率的影响。每个因素选 取三个水平，因素水平见表 1。 表 1 因素水平表 由水平极差分析得出，各因素对杀菌效果影响大 小顺序为：牛乳厚度d>杀菌时间t>距离I 。由实验 结果可以看出，最佳杀菌条件组合为A B C 。即：厚 度为0．5ram、距离为20em，时间为12min。 2．6 紫外线照射对大肠菌群的影响 大肠菌群数是食品卫生中最重要的卫生指标之 一 。 本次实验当牛乳厚度d一0．5mm，杀菌距离 L一 20em．采用不同杀菌时间，杀菌结果见表2。从表2可 以看出，牛乳薄层经紫外线 10min照射后，大肠菌群 数由原来的 11000个／100ml下降至 30个／100ml以 下，这个数值达到消毒牛乳的大肠菌群数指标。 表2 紫外照射时间对大肠菌群的影响 2．7 紫外线照射对维生素D含量的影响 微生素 D是脂溶性微生素．牛乳经紫外线照射 后．微生素D含量会大大增加。本次实验采用含脂率 为 3．0的牛乳，当牛乳厚度为 0．5ram、照射距离 20em，照射时间为 10min，可将牛乳中 Vn含量从 1 50I·U／100ml提高到43．5I·U／100ml。 3 讨论 3．1 生牛乳经紫外线照射后，微生物数大大降低。主 要原因是由于紫外线波长为 253．7nm，这个波长与 ·25· ∞ 如帅 柚如 ¨ ¨0 ¨ 如∞ 印钟帅如"¨0 ∞ "帅 种钟 ¨ ¨● ∞ " ¨ 柏钟 ¨ 扑¨ 0 维普资讯 http://www.cqvip.com 《食品工业科技》 Science and Technology of Food Industry Vo1．20．No．3．1999 微生物遗传因子DNA的最大吸收带 254～257nm一 致。这个波长的紫外线直接作用于微生物的核酸，引 起DNA链的断裂，造成核糖核酸与核蛋白的交联破 裂，致使微生物失活。微生物对紫外线的敏感性因菌 种、菌株而异，据有关资料报导．革兰氏阴性细菌的敏 感性最强。大肠菌群因此更易被紫外线杀死。 3．2 牛奶经紫外线照射后，能使牛奶中的维生素D 原(7一脱氢胆固醇)的B环上的双链断裂．从而转化成 Vo (胆钙化甾醇)变化过程如下： 7一脱氲胆固醇 维生素 D3 这一变化可解决牛奶中强化维生素D的问题 3．3 紫外线的杀菌效果与对象物的紫外线透过率有 关。当牛乳厚度为0．7cm时，紫外线的透过率在5o 以下 因此，在实际生产中可考虑采用牛乳在动态的 条件下照射，如夹层薄流，喷雾照射等。 3．4 紫外线杀菌技术投资小、能耗少，且无环境污 您想降低煤耗吗? 结构简单 动作灵敢 排水量大 维修方便 热效率高 渭汽率低 染。特别是对牛乳中营养成分如维生素等无破坏作 用，相反却可使维生素 D含量大大增加．因此有着极 其广泛的应用价值 3．5 牛乳经紫外线长时间照射后．会出现变色和产 生异臭 实验中发现，当紫外线照射时间超过 14min 后．牛乳表面会形成一层膜状的褐灰色物质。这一变 化是由于瑞基与氨基相结合的结果。褐色物质的形成 遮挡了紫外线的通过，降低了杀菌效果 产生异臭主 要是由于水在紫外光作用下产生[0]而使乳脂肪氧化 的结果 变色和产生异臭是紫外线在牛乳中杀菌亟待 解决的两个问题。 参考文献 I 朱壬葆等 ．辐射生物学 ．科学出版杜．I990 2 日本食品工业学会主编 ．食品分折方法(上)．四JIl科学 出版社，1985 3 [日]芝崎 ．新编食品杀菌工艺学 ．农业出版社．1993 4 [13]河端俊治 ．实用食品卫生 ．北京大学出版社，1993 5 顾瑞霞等 ．紫外技术在乳品加工中的应用 ．食品与发醇 工业 1993．(1) 37~41 6 天津轻工业学院、无锡轻工业学院会编 ．食品生物化学 ． 轻工业出版杜．1991 7 金世琳等．乳品工业手册 ．轻工业出版社．1 987 请使用北京市宝达阀门厂 自 规格：15mm～lOOmm 温度：170C 200C 250C 压力：0．6MPa 1．6MPa 4．OMPa 销售科地址：北京宣武区米市胡同120号 邮编 100052 电话／传真：(010)63514483 节假日：(010)67218261 BP机：(010)64675566呼5656 联系人：韩宝润 开户行：北京工行西河沿分理处转商琉 帐号；201010155—61 (广告编号：9809—39 声明：本厂在全国各地均未设立代销点，如需定购．请直接与我厂联系。 ·26 · 维普资讯 http://www.cqvip.com