徐楚璇

摘要：介紹了牛奶變質(zhì)的原因，從微生物、營養(yǎng)物質(zhì)、感官性質(zhì)和理化性質(zhì)四個角度綜述了牛奶變質(zhì)過程中的變化，對各項指標(biāo)在牛奶新鮮度檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了概述和討論，為牛奶品質(zhì)研究和新鮮度檢測方法的開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：牛奶;變質(zhì);細(xì)菌;新鮮度

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.10.084

牛奶是人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾囊环N食物，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素以及礦物質(zhì)。根據(jù)《中國食物成分表》所述，100g牛乳中平均含有蛋白質(zhì)3.0g，脂肪3.2g，碳水化合物3.4g，維生素C1mg，維生素E0.21mg，鈣104mg、磷73mg，能夠為人體提供能量和營養(yǎng)。但是，豐富的營養(yǎng)物質(zhì)也為微生物滋生提供了極佳的環(huán)境，在微生物的作用下，牛奶中的營養(yǎng)物質(zhì)會發(fā)生一系列分解和氧化，進(jìn)而導(dǎo)致牛奶的外觀、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也發(fā)生改變，最終失去食用價值。因此，充分了解牛奶的變質(zhì)過程，分析各項指標(biāo)的變化，以及各項指標(biāo)應(yīng)用于牛奶新鮮度評價時存在的問題，對于牛奶品質(zhì)的研究和新鮮度檢測方法的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1牛奶變質(zhì)的原因

牛奶變質(zhì)的主要原因是由微生物繁殖引起的一系列化學(xué)反應(yīng)，使得牛奶中的各種成分和理化性質(zhì)發(fā)生變化。牛奶在生產(chǎn)、儲存、加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)中都有可能被微生物污染，從而引發(fā)變質(zhì)。雖然大部分牛奶在出廠時已經(jīng)經(jīng)過了滅菌，但是滅菌過程并不能殺滅所有的微生物，一些耐高溫的細(xì)菌和芽孢仍存在于牛奶中。所以，鮮牛奶常常需要在低溫環(huán)境下保存，從而抑制微生物的生長，而可以常溫保存的牛奶保質(zhì)期也并不長。

一般而言，牛奶變質(zhì)過程分為4個階段：

（1）細(xì)菌減數(shù)階段：鮮牛奶中本身含有一定的抗菌物質(zhì)，具有一定的殺菌作用，因此在此階段細(xì)菌數(shù)量會減少，用肉眼或顯微鏡難以分辨牛奶的變質(zhì)程度。

（2）發(fā)酵產(chǎn)酸階段：抗菌物質(zhì)被消耗，細(xì)菌開始大量繁殖，導(dǎo)致牛奶中的乳糖被分解，產(chǎn)生乳酸，牛奶的酸性慢慢增大。發(fā)酵和產(chǎn)酸導(dǎo)致球形的酪蛋白變形，伸展成線性的酪蛋白分子，到后期凝結(jié)成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠狀態(tài)。在此階段，牛奶中可能出現(xiàn)大量凝塊，并有大量乳清析出。通過顯微鏡觀察，能夠看到凝膠狀態(tài)的白色物質(zhì)。

（3）中和階段：此時可在牛奶的表面可以看到霉菌群體，通過肉眼可觀察到牛奶顏色開始發(fā)黃。

（4）腐敗分解階段：進(jìn)入嚴(yán)重變質(zhì)時期，酪蛋白和脂肪被分解，牛奶的上層變成澄清的液體，并帶有腐敗的臭味產(chǎn)生。

2牛奶變質(zhì)過程中的變化

牛奶在變質(zhì)過程中，微生物迅速繁殖，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、脂肪酸敗和碳水化合物發(fā)酵，進(jìn)而導(dǎo)致牛奶出現(xiàn)凝固、色澤和風(fēng)味異常等腐敗現(xiàn)象，失去食用價值甚至對人體產(chǎn)生危害。以下從微生物、營養(yǎng)物質(zhì)、感官性質(zhì)和理化性質(zhì)四個角度，闡述牛奶在變質(zhì)過程中發(fā)生的變化。

2.1微生物數(shù)量的變化

牛奶儲存時間過長或開封后暴露在空氣中，一旦條件合適，牛奶中的乳酸桿菌、蛋白分解菌、大腸桿菌就會迅速繁殖。細(xì)菌的增長與溫度密切相關(guān)，室溫下，條件適合各種細(xì)菌的生長，因此細(xì)菌會呈現(xiàn)大量增長。而低溫下，不耐低溫的細(xì)菌受到抑制，細(xì)菌的增長速度放緩。張航晨等人對滅菌純牛奶開封和飲用后一段時間內(nèi)的細(xì)菌數(shù)進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)室溫下，牛奶開封后存放8小時細(xì)菌就開始繁殖，16小時后大量繁殖。如果飲用后再存放，則8小時后細(xì)菌就會大量繁殖。同時，新鮮牛奶本身有一定的抑菌期，在抑菌期內(nèi)，微生物并不會大量繁殖，但是溫度會影響抑菌期的長短，低溫條件下，牛奶的抑菌期更長。杜磊等人對牛場直接購買的鮮乳在儲藏過程中的細(xì)菌數(shù)進(jìn)行了測定，結(jié)果表明溫度影響了細(xì)菌的繁殖速度。4℃條件下儲藏3天后，牛奶中的細(xì)菌開始生長，而常溫條件下，細(xì)菌在1天后便迅速增長。

2.2營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化

從牛奶變質(zhì)的四個階段可以發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)物質(zhì)在變質(zhì)過程中不斷地被分解。黃友鷹等人對消毒牛奶在保存期間的營養(yǎng)成分進(jìn)行了分析，結(jié)果表明從第2天開始，隨著時間的延長，牛奶中的蛋白質(zhì)、脂肪和乳糖含量明顯下降，營養(yǎng)物質(zhì)大量損失。

牛奶中主要營養(yǎng)物質(zhì)的變化是一個綜合的過程。在牛奶變質(zhì)初期，牛奶中的糖類物質(zhì)——乳糖將在細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化成乳酸。李亮利用近紅外光譜技術(shù)檢測原料奶新鮮度時發(fā)現(xiàn)，冷藏條件下，乳糖含量在前2天下降較為平緩，第3天后下降速度加快。一方面，乳酸的積累降低了牛奶的pH，這會影響到牛奶中蛋白質(zhì)尤其是酪蛋白的結(jié)構(gòu)，打破原有的平衡，而發(fā)生蛋白質(zhì)凝結(jié)。而另一方面，雜菌的生長代謝會產(chǎn)生各種酶，分解牛奶中的蛋白質(zhì)和脂肪。蛋白質(zhì)首先被分解成氨基酸，之后再進(jìn)一步被分解成有機(jī)酸、醛、醇和其他無機(jī)小分子物質(zhì)。在此過程中，常常會伴隨著氨和H2S的產(chǎn)生，散發(fā)令人難聞的腐臭味。與此同時，牛奶中的脂肪也在不停地被水解和氧化。盧蓉蓉等人對屋頂牛奶貯藏品質(zhì)變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)在開始的2～3天比較穩(wěn)定，而后開始明顯下降，可能是由于脂肪被水解和氧化所致。施玉佳利用近紅外透射光譜檢測牛奶中蛋白質(zhì)和脂肪的含量，以判定鮮牛奶的變質(zhì)程度時發(fā)現(xiàn)，在0～12小時期間，牛奶中的蛋白質(zhì)和脂肪并未出現(xiàn)減少;在12～36小時期間，牛奶中蛋白質(zhì)被水解，隨著時間的增加，蛋白質(zhì)和脂肪含量以近線性的規(guī)律下降，并且蛋白質(zhì)含量的減少比脂肪更加明顯;而52小時后，牛奶嚴(yán)重變質(zhì)，酪蛋白和脂肪被分解，并釋放出腐敗的臭味。

2.3感官性質(zhì)的變化

牛奶的感官性質(zhì)主要包括色澤、雜質(zhì)、氣味和組織狀態(tài)等。正常新鮮的牛奶為白色或者稍帶黃色不透明液體。由于揮發(fā)性脂肪酸和其他揮發(fā)性物質(zhì)的存在，牛奶通常還帶有特殊的香味。一般在變質(zhì)過程中，由于營養(yǎng)物質(zhì)的分解、氧化，牛奶會喪失本身具有的香氣和特有的風(fēng)味，因微生物的生長代謝而產(chǎn)生酸味和苦味，最后出現(xiàn)變色、凝固。夏全等人在牛奶變質(zhì)過程的觀察實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)，牛奶在放置6小時前并沒有明顯變化，而8小時后肉眼可見牛奶中有少量凝乳塊，到12小時后，牛奶中就有大量凝乳塊、乳清析出。

2.4理化性質(zhì)的變化

牛奶的理化性質(zhì)包括黏度和酸度等，牛奶變質(zhì)過程中其組分發(fā)生變化，酸度和黏度也會發(fā)生變化。黏度是液體的一項固有屬性，在牛奶變質(zhì)過程中，牛奶的黏度會明顯增大。麥志杰等人通過測量黏度對牛奶變質(zhì)進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)牛奶出現(xiàn)異味變質(zhì)時，黏度也會大幅上升，并且不同牛奶的黏度也會有所差異。然而，牛奶黏度的變化并不是平穩(wěn)的。夏全等人在觀察牛奶的變質(zhì)過程中，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵產(chǎn)酸階段，牛奶的黏度會顯著增加。而隨著變質(zhì)過程的進(jìn)行，黏度發(fā)生下降而后又上升。當(dāng)牛奶徹底變質(zhì)出現(xiàn)分層時，此時黏度又會變小。

在牛奶變質(zhì)過程中其酸度也會出現(xiàn)明顯上升，因此酸度常常被用來作為檢測牛奶新鮮度的重要指標(biāo)。牛奶的酸度可分為滴定酸度和活性酸度。滴定酸度是指以酚酞為指示劑，滴定100g牛奶所消耗0.1mol/L氫氧化鈉的毫升數(shù)，而活性酸度通常用pH來表示。一般而言，正常牛奶的滴定酸度為12～18°T，pH為66左右。牛奶在變質(zhì)過程中，乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，滴定酸度整體呈上升趨勢。但隨著時間的推移，酸度可能會發(fā)生波動，這可能是由于中和階段細(xì)菌受抑制，真菌迅速生長所致。后期脂肪被分解成脂肪酸，酸度繼續(xù)上升。盧蓉蓉等人在屋頂牛奶貯藏品質(zhì)變化的研究中發(fā)現(xiàn)，牛奶的酸度在起始的3天內(nèi)為下降趨勢，在隨后的3～5天出現(xiàn)波動，接著又出現(xiàn)回升。

3牛奶的新鮮度檢測

牛奶在變質(zhì)過程中，微生物數(shù)量，黏度、酸度等理化性質(zhì)，以及氣味、顏色等感官特征均會發(fā)生變化，可作為牛奶的新鮮度評價指標(biāo)。目前，對于牛奶新鮮度的檢測，通常會采用微生物、物理、化學(xué)和感官四類指標(biāo)。

3.1牛奶新鮮度的常規(guī)檢測

微生物是引起牛奶變質(zhì)的主要原因，菌落總數(shù)、大腸菌群等是我國檢測乳及其制品新鮮度常用的指標(biāo)。微生物檢測通常采用菌落法，但是傳統(tǒng)的微生物檢測通常需要在實(shí)驗室進(jìn)行培養(yǎng)，耗費(fèi)時間比較長，并且由于無法進(jìn)行現(xiàn)場檢驗而具有一定的滯后性。

牛奶變質(zhì)后，酸度和黏度均會有所提升，可以直接用酸度計、黏度計等直接測定。由于檢測快速、簡單易行，酸度和黏度成為衡量牛奶新鮮度的常用指標(biāo)之一。但是如前文所述，隨著牛奶變質(zhì)進(jìn)程的發(fā)展，酸度會發(fā)生一定的波動，而且牛奶中的酸可以通過加堿進(jìn)行調(diào)和，因此，單純依靠檢測時的酸度判定牛奶的新鮮度并不可靠。另外，雖然黏度可以在一定程度上反應(yīng)牛奶的變質(zhì)情況，但是不同牛奶由于其成分的差異可能導(dǎo)致牛奶內(nèi)部黏滯力不同，而出現(xiàn)黏度的差異，因此難以作統(tǒng)一判定。

我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19301—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳》對牛奶中的蛋白質(zhì)、脂肪含量做了明確要求。盡管牛奶變質(zhì)過程中蛋白質(zhì)、脂肪會分解或氧化，含量會有所下降，但是可能會出現(xiàn)盡管已發(fā)生了變質(zhì)，蛋白質(zhì)、脂肪的含量卻不一定低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的情況。因此，營養(yǎng)物質(zhì)的含量指標(biāo)很少用于牛奶新鮮度的檢測。而另外，營養(yǎng)物質(zhì)的定性測定，通過對比鮮奶和變質(zhì)牛奶的不同特性進(jìn)行判定，可作為新牛奶鮮度評價的參考。比如，蛋白質(zhì)在變質(zhì)過程中穩(wěn)定性會發(fā)生變化，杜慧芹菜根據(jù)蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性和牛奶的溶解性來判定牛奶的新鮮度。新鮮牛奶煮沸后，基本無白色顆粒，而變質(zhì)牛奶會產(chǎn)生大量白色顆粒。新鮮牛奶在水中呈凝結(jié)狀態(tài)，而變質(zhì)牛奶隨著變質(zhì)程度的增加會更易溶于水。

牛奶的感官品質(zhì)是消費(fèi)者判定牛奶新鮮度最直觀的指標(biāo)，在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中，對牛奶的色澤、氣味和組織狀態(tài)做出了明確要求。微生物生長代謝活動會造成牛奶感官性質(zhì)的變化，以感官品質(zhì)評價牛奶新鮮度具有不需要儀器、不限定檢驗場所、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，感官品質(zhì)的評價存在較強(qiáng)的主觀性、結(jié)果不易量化的問題，并且非專業(yè)檢驗人員在牛奶變質(zhì)初期難以進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

3.2牛奶新鮮度的動態(tài)檢測

在變質(zhì)過程中，牛奶的各項性質(zhì)是呈動態(tài)變化的，并且存在一定的規(guī)律。常規(guī)評價的各項指標(biāo)雖然能夠在一定程度上反映牛奶的新鮮度，但是對于具有一定波動性的酸度和黏度，以及難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的營養(yǎng)物質(zhì)含量等指標(biāo)卻很難把握其準(zhǔn)確度。盡管可以采用多次測定，觀察指標(biāo)的動態(tài)變化來進(jìn)行輔助評價，但是由于耗時長、成本高等仍然存在一定的局限性。

近年來，隨著乳品檢測技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多簡便、快速、準(zhǔn)確的新型動態(tài)檢測評價方法。比如應(yīng)用于

微生物數(shù)量檢測的ATP生物熒光技術(shù)。該技術(shù)是基于螢火蟲發(fā)光的機(jī)理，測得的熒光強(qiáng)度與ATP數(shù)量成正比，從而間接反映細(xì)菌細(xì)胞的數(shù)量，并且反應(yīng)靈敏可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。而在感官評價方面，電子鼻、電子舌的出現(xiàn)讓新鮮度的感官評價更加智能化。通過模擬人體的嗅覺和味覺，對牛奶的揮發(fā)物、組分等進(jìn)行識別，并且還能夠?qū)εＤ虄Υ孢^程中的品質(zhì)變化特征進(jìn)行監(jiān)控和表征。除此之外，紅外光譜技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)牛奶新鮮度的動態(tài)檢測，施玉佳建立了近紅外透射光譜的預(yù)測模型，能夠很好地判定出牛奶變質(zhì)的階段，并且能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)、脂肪的含量進(jìn)行檢測。

4結(jié)論與展望

綜上所述，牛奶在變質(zhì)過程中其微生物數(shù)量、營養(yǎng)物質(zhì)含量、感官品質(zhì)和理化性質(zhì)都會發(fā)生一系列變化，能夠作為檢測指標(biāo)，為牛奶的新鮮度評價提供依據(jù)。目前，牛奶的新鮮度測定大多采用感官品質(zhì)、酸度、黏度、菌落數(shù)等指標(biāo)，傳統(tǒng)評價方法比較成熟但仍存在一定的局限性，未來，快速、簡便、智能、多維度的新鮮度動態(tài)檢測方法可能成為重要的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]楊月欣，王光亞，潘興昌.中國食物成分表[M].第2版.北京：北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社，2009：110-111.

[2]杜磊，陳瑞利，杜楊，毛戰(zhàn)勝.儲藏過程中鮮乳中的細(xì)菌數(shù)、pH、酸度的變化[J].河南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，39（05）：145-147.

[3]王彥勤.鮮牛奶酸敗的原因及防止措施[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008，（15）：307-308.

[4]夏全，繆愛龍，章燕，李建國.牛奶變質(zhì)過程的觀察[J].江蘇衛(wèi)生保健，2007，（03）：22-23.

[5]張航晨，潘麗紅.純牛奶開封后最佳飲用時間的探究[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2017，35（07）：98.

[6]黃友鷹，馬毓錦.消毒牛奶在家用電冰箱內(nèi)保存期及其營養(yǎng)成分的變化[J].西南民族學(xué)院學(xué)報（畜牧獸醫(yī)版），1989，（4）：43-49.

[7]李亮.近紅外光譜技術(shù)在原料奶摻假快速檢測及新鮮度檢測中的應(yīng)用研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

[8]巫平松，石中亮，陳尚東.牛奶的保鮮[J].化學(xué)教育，2004，25（8）：9-11.

[9]盧蓉蓉，劉瑩，張國農(nóng).屋頂奶貯藏期品質(zhì)變化的研究[J].中國乳品工業(yè)，2006，34（10）：29-33.

[10]施玉佳.基于光譜技術(shù)的牛奶品質(zhì)及其變質(zhì)程度的鑒定方法研究[D].重慶：重慶理工大學(xué)，2014.

[11]方培生.牛奶的檢驗[J].中國奶牛，1993，（04）：50-51.

[12]劉文閣，郎方.牛奶新鮮度的保持方法及測定[J].乳品工業(yè)，1979，（3）：23-30.

[13]麥志杰，徐海濤，趙靜，等.檢測牛奶變質(zhì)的研究[J].中國乳品工業(yè)，2011，39（3）：24-25.

[14]李宏軍，任健，張宗巖.牛乳的pH值和酸度[J].中國乳品工業(yè)，1998，（04）：18-20.

[15]樊文彬.牛奶的保藏溫度與細(xì)菌變化規(guī)律的初步研究[J].現(xiàn)代畜牧科技，2017，（04）：4-6.

[16]GB 4798.18-2010.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗乳與乳制品檢驗[S].

[17]王池麗.《牛乳新鮮度檢測》實(shí)驗綜述報告[J].科技視界，2018，（02）：211-212.

[18]GB 19301—2010.食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)生乳[S].

[19]杜慧芹，杜曉旭，張冬.一種牛乳新鮮度的檢測方法[J].中國乳品工業(yè)，2014，42（12）：44-45.

[20]李海月.ATP熒光技術(shù)快速檢測8種常見食源性致病菌研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2017.

[21]趙瑞，崔進(jìn)，梅連瑞，等.乳及其制品新鮮度檢測方法的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2017，（11）.