体细胞数过高对乳制品品质的影响

中国奶牛·2006年第5期 收稿日期:2006-01-13 InfluenceofHighSomaticCellCountontheQualityofMilkProducts YeJimei1,WangJiaqi2,ZhaoGuoqi1 (1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,YangzhouUniversity.Yangzhou225009; 2.StateKeyLaboratoryofAnimalNutritionInstituteofAnimalScience,ChineseAcademyofAgriculturalScience,Beijing100094) 体细胞数过高对乳制品品质的影响 叶纪梅 1,王加启 2,赵国琦 1 (1.扬州大学动物科学和技术学院,扬州 225009; 2.中国农业科学院畜牧研究所动物营养学国家重点实验室,北京 100094) 中图分类号:TS252 文献标识码:A 文章编号:1004-4264(2006)05-0041-03 摘要:本文主要阐述了体细胞数过高对乳制品营养价值、风味、加工特性以及贮藏特性等方面的不利影响。体细胞 数过高,则乳脂率和酪蛋白含量降低;牛乳中盐类比例失调,牛乳热稳定性降低,凝固型酸奶的凝乳松散易碎裂,乳 清易析出;过氧化物酶含量升高,乳品风味欠佳;脂肪氧化酶增加,其氧化产物游离脂肪酸含量上升,乳易酸败,缩 短乳品保质期;蛋白水解酶尤其是血纤维蛋白溶酶含量和活性增加,造成乳蛋白大量水解,降低干酪产量;牛乳中 有害微生物含量增加,抗生素残留的风险增加,降低乳制品食用安全。 关键词:体细胞数;乳制品;品质 乳品加工乳品加工 3高压技术与乳制品加工 高压技术是目前世界食品加工业中的一项高新技 术,它利用帕斯卡定律,在低温下达到物料灭菌、改性 和改变食品某些理化反应速度的目的。在此过程中,蛋 白质等高分子物质、风味成分等不受或很少受影响。 采用高压技术处理液体乳,当压力达到 600mpa, 结合一定的温度处理(≤50℃),作用15~20min可实现 完全灭菌。高压处理为液体乳的保鲜提供了新的方法。 生产干酪时,采用生乳比巴氏杀菌乳效果更佳,但生乳 不能完全保证产品的安全性。采用高压处理生乳,既可 减少微生物数量,又可避免加热时引起的风味变化、乳 酶失活和维生素的破坏,从而生产出更安全的生乳干 酪。 4冷杀菌技术与乳品加工保藏 冷杀菌技术是一门新兴技术,其杀菌温度低,既利 于保持食品中功能成分的生理活性,又有利于保持其 色、香、味及营养成分。高压脉冲电场杀菌是利用电场 脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。超 声波灭菌能在极短的时间内杀死和破坏微生物,从而 提高乳品品质,保持其功能成分不受破坏。在日本和美 国,抗生物酶已应用于食品保藏,其主要有效成分是溶 菌酶,可破坏细菌的细胞膜,从而抑制革兰氏阳性菌, 国内常用于酸奶的保藏。其它冷杀菌技术还有辐射杀 菌、微波杀菌、臭氧杀菌等。 5乳品检测中高新技术的应用 乳品工业的发展要求更有效的检测技术对乳制品 进行检测,尤其针对乳中含量很少,但影响大的活性物 质或毒素。目前,应用于乳品检测的高新技术主要有超 声波技术、生物传感器及免疫学技术等。 超声波技术可有效地应用于检测如蛋白质分子的 行为和变化对体系物化性质的影响、体系中脂肪含量 及液态体系的贮存稳定性(包括监测脂肪的结晶过 程),也可用于产品质构等物化指针的鉴定。应用生物 传感器可测定牛乳及其制品的新鲜度。免疫学技术则 主要用于牛奶成分分析、牛奶中病原微生物和毒素的 检测及加热工艺对牛奶中蛋白质结构的影响等。 乳品工业中不断涌现的高新技术,以其优良的处 理效果,展示出了广阔的应用前景。随着高新技术的发 展,及其在乳品工业中的应用的研究不断深入,我们深 信在不久的将来,生物技术、膜技术等高新技术必将被 大规模应用于我国乳品工业中,届时将会更好地为人 们的健康需求服务。□ 41· · 中国奶牛·2006年第5期 乳中体细胞一直是众多研究者研究的焦点。它不仅 是衡量奶牛乳房健康的一个重要指标,同时也是评判原 料奶质量的重要指标,其对乳制品品质具有广泛而复杂 的影响。在美国以及一些欧洲国家早已经将体细胞数作 为原料奶收购的标准之一。近年来随着人们对乳制品品 质的要求日益提高,研究者们对体细胞的研究也逐渐深 入。本文综述了体细胞数过高对乳制品营养价值、加工 贮藏特性及乳品风味等方面的影响。 1乳中体细胞的来源及组成 体细胞数是指每毫升乳汁中含有的体细胞数量。 它包括多种类型的细胞如嗜中性白细胞、巨噬细胞、淋 巴细胞、嗜酸性细胞及各种乳腺上皮细胞等。在健康奶 牛乳腺中,大部分活性体细胞是巨噬细胞和淋巴细胞, 这些细胞来自血液,当动物体某一部位受到感染后,这 些细胞将浸透到此部位,从而抵御外界微生物的感染。 乳腺感染是引起乳中体细胞数显著增加的主要原因。 健康奶牛的乳中体细胞数一般在20万/mL左右,初产 奶牛以及饲养管理比较理想的奶牛乳中体细胞数可能 低于10万/mL,如果乳中体细胞数高于50万/mL,则 奶牛乳房很可能被感染。 乳腺感染后,受损的乳腺组织一方面表现为合成 功能的降低,导致乳产量降低;另一方面由于乳屏障被 一定程度的破坏,不仅影响乳合成前体物进入乳腺,而 且会增加血液中其它物质进入乳汁,从而导致乳成分 发生变化,并进一步对乳营养价值和其他特性产生比 较广泛的影响。 2体细胞数过高对原料乳营养价值的影响 2.1体细胞数过高对乳脂率的影响 体细胞数大幅度增加会导致原料乳乳脂率下降。 有研究报道体细胞数达到 10万 /mL,乳脂率会下降 0.001%。但是有报道称体细胞数轻微升高对乳脂率没 有影响,甚至可促进乳脂率轻微升高,原因可能是微高 体细胞数使乳中酪蛋白水解增加,其水解释放的小肽 能够局部调节乳腺组织的功能,阻碍乳腺上皮细胞膜 表面的钾通道,降低乳糖的产量,减少其通过渗透作用 进入乳腺泡的量,从而导致乳脂率和乳蛋白浓度轻微 增加(Shamay等 2002);但是如果酪蛋白水解过多将 会逐渐导致乳腺分泌功能的枯竭。有关体细胞数过高 对乳脂率的影响还没有一致的结论,但是有一点可以 肯定即乳腺合成的乳脂总量会降低,因为产奶量随着 体细胞的增加显著下降。Jones等(1986)研究报道牛奶 中体细胞数从 60万 /mL增至 100万 /mL,产奶量会 下降8%～12%。通过回归模型对体细胞与奶产量进行 分析得出,以体细胞数 5万 /mL为基础,每增加两倍, 经产奶牛和初产奶牛每天产奶量分别下降 0.4kg和 0.6kg,整个泌乳阶段分别下降 80kg和 120kg(P.Hortet 等,1998)。 2.2体细胞数过高对乳蛋白的影响 牛奶的蛋白质含量随体细胞数的升高而增加,两 者呈显著正相关,主要是免疫球蛋白等非酪蛋白含量 增加所致。但是酪蛋白作为乳蛋白中主要的优质蛋白, 在体细胞数较高时其比例降低。一般情况下,酪蛋白的 含量占总蛋白的 77%～80%,而隐性乳房炎的奶为 65.8%～73.5%。据新西兰发表的数据显示,冷藏奶中体 细胞数在75万个/mL时比10万/mL的奶中酪蛋白减 少20%,奶粉产量减少4%;如果达到100万/mL,酪蛋 白减少25%,奶粉产量减少5%。乳中酪蛋白含量降低 主要是由于高体细胞乳中蛋白水解酶活性升高所致。 RobertJ研究报道,在37℃、pH6.6和pH5.2条件下将 乳存放24h,乳中每10万个体细胞降解β-酪蛋白的百 分数分别为27.5%和13.6%。近来研究表明血纤维蛋白 溶酶是导致酪蛋白水解的主要水解酶。众多研究显示 体细胞数增加,乳中血纤维蛋白溶酶活性也增加 (Politis等 1988;Saeman,A.I.等,1988),可能体细胞对 此酶原有一定激活作用。 2.3体细胞数过高对其他乳成分的影响 体细胞数过高时,乳中矿物质浓度也发生了较大 的变化。正常牛乳中含 0.7%的无机盐,主要是钾、钠、 钙、磷、硫、氯及其他微量成分。当牛奶中体细胞数较高 时,Cl-、Na+含量增高,K+、Ca2+含量降低;乳pH上升;乳 中各种酶的含量及活性也发生比较大的变化,这是导 致乳品风味和贮藏特性下降的主要原因。 3体细胞数过高对乳品加工特性的影响 乳中无机成分在乳制品加工过程中对乳的稳定性 起着重要的作用。牛乳中的钙、镁与磷酸盐、柠檬酸盐 之间保持适当的平衡,是保持牛乳热稳定性的必须条 乳品加工乳品加工 Abstract:Thisarticledescribedtheadverseinfluenceofhighsomaticcellcountonthenutritionalproperty,flavor,prosessing,,storing propertyofmilkproducts.Majorchangesinmilkqualityincludedthatrawmilkfatandproteindecreased;saltsproportiondisordered,which destroyedheatstabilityofmilkandsoftenedthecurdoftheyoghurt;peroxidaseincreasedandchangedtheflavorofthemilk;lipasesincreased aswellasitslipolysiswhichincreasedthequantityoffreefatacidsandleadtomilkrancidity;thequantityandactivityofproteasesespecially plasminincreased,whichdegradedlargenumberofcasein,increasedthemoistureofcheeseanddecreasedtheoutputofcheese;pathogenic germsandantibioticresidueweremorelikelytobeinthemilkwhichwereharmfultopeople'shealth. Keywords:HighSomaticCell;MilkProducts;Quality 42· · 中国奶牛·2006年第5期 乳品加工乳品加工 件。体细胞数过高时牛乳中盐类的变化将导致鲜牛乳 热稳定性降低、凝固型酸乳的凝乳疏松而易碎裂、乳清 析出等;同时Cl-含量的增加会造成产品浓厚的咸味和 苦味,并抑制发酵乳中乳酸菌的生长,对乳品加工稳定 性造成很大的影响。 4体细胞数过高对乳品风味及贮存特性的影响 体细胞数过高会引起乳中多种酶含量发生比较 显著的变化。这些酶在乳品贮藏过程中对乳中各种 物质产生水解作用,逐渐导致乳发生酸败、产生苦涩 味、沉淀或者凝胶化等,严重影响乳品风味,缩短乳 品保质期。 牛乳中的过氧化物酶对乳的风味有不良影响。它 主要来自白细胞,牛乳中体细胞越高,其含量也越高。 该酶能促使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧,从而 使乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物氧化,破坏乳中 的某些芳香成分,改变牛奶特有风味。同时它还能催化 不饱和脂肪酸过氧化物裂解,产生具有不良气味的羰 基化合物,影响乳制品感官指标。 乳中脂肪氧化酶含量随着乳中体细胞数的增加而增 加,从而使游离脂肪酸含量生成加速,这是导致酸败的主 要原因,也极大地缩短了液态乳的保质期。一般游离脂肪 酸含量达到感官阈值1.0meq/100g脂肪时,就会出现明显 的酸败味(Bodyfelt,F.W等1988)。该酶是一类较耐热的 酶,在巴氏杀菌奶生产过程中,若采用72℃/16s杀菌,大 部分脂肪氧化酶能保持其活性。若采用79℃/20s巴氏 杀菌后,可以使脂肪氧化酶失活(Shipe,W.F等 1981)。 此外,乳品中苦涩味主要来自于短链脂肪酸(Ships,W. F.1980)。也有研究报道乳中大量蛋白水解酶的水解作 用导致小肽蓄积,使乳产生苦涩味(Rouseff,R/L,1990; Lemieux,L等1994)。Harwalkar等(1989)也报道乳中血 纤维蛋白溶酶与UHT奶的涩味有关。 体细胞数过高时乳中大量的蛋白水解酶对乳品贮 存特性也会产生很大的不利影响。一般体细胞较多的 乳蛋白水解速度比体细胞少的乳高近 2~3倍(Y.Ma, 2000)。血纤维蛋白溶酶是引起蛋白水解的主要水解 酶,此酶具有较高的热稳定性,72℃/15s巴氏杀菌后, 大部分仍保持活性,即使经过超高温灭菌后,仍有 30%~40%保存有活性(Alichanidis,E等,1986),因此 对 UHT奶的保质期影响大。其在乳品贮藏过程中可 产生多种不利影响:1)引起蛋白质水解和结构变化, 降低乳制品黏度;2)作用于酪蛋白钠和胶体酪蛋白, 形成可溶性氮;3)会使干酪水分过高,同时可以快速 将 β-酪蛋白降解至 γ-酪蛋白(Auldist,M.J等,1996), 若 β-酪蛋白的 50%被水解,奶酪则发生脱水收缩作 用;4)与 UHT灭菌乳的凝胶化密切相关(Kohlmann 等,1988)。在加该酶抑制剂的情况下,UHT灭菌乳于 20℃、贮存 9个月未凝固;若不加该酶抑制剂,在同等 条件下贮存60d,就出现胶凝。 5体细胞数过高对乳制品安全的影响 当乳中体细胞数过高时,增加了有害细菌残留的 风险,严重影响了乳品的安全性,威胁人体健康。体细 胞作为奶牛乳房炎监测的一个有效而便利的指标,已 经广泛应用于奶牛生产中,例如DHI(奶牛群改良体 系)。乳房炎的发病主要是细菌感染引起,这些细菌主 要包括金黄色葡萄球菌、链球菌、大肠杆菌等。B.M. Jayarao(2004)调查报道乳中体细胞与葡萄球菌和链球 菌有明显的正相关性,但是其与革兰氏阴性葡萄球菌 以及环境型链球菌没有关系。葡萄球菌对人体健康的 危害较大,近年来报道了很多关于葡萄球菌所引起的 食品中毒事件,并且这种有害菌产生的毒素很难被杀 灭,完全破坏食物中的葡萄球菌毒素须经 100℃、2h或 者218℃~248℃、30min,而且胰蛋白酶不能分解它,所 以一旦在乳中出现,就会对健康产生比较严重的影响。 另外乳品中含有链球菌、大肠杆菌也会对人体造成伤 害,因此体细胞过高的原乳不宜进行乳品加工。 此外,体细胞数过高的乳也会增加抗生素残留的 风险。P.L.Ruegg等(2000)对美国威斯康星州多家奶牛 场四年的记录进行调查,数据显示抗生素残留超标的 牛奶其体细胞含量也显著增加,因此减少隐性乳房炎 可减少抗生素残留超标的发生。乳品中含有抗生素不 仅影响发酵乳的加工生产,而且会带来健康问题,降低 乳品的卫生和安全质量。 参考文献 [1]AShamay,FShapiro,SJMabjeesh,andNSilanikove.LifeSci, April26,2002,70(23):2707-19. [2]Alichanidis,E.,J.H.M.Wrathall,andA.T.Andrews.[J].J.Dairy Res.1986,53:259-269. [3]Auldist,M.J.,S.Coats,B.J.Sutherlands,J.J.Mayes,G.H.McDowell, andL.RogersGraeme.[J].J.DairyRes.1996,63:269-280. [4]B.M.Jayarao,S.R.Pillai,A.A.Sawant,D.R.WolfgangandN.V. Hegde,[J].J.DairySci.2004,87:3561-3573. [5]Bodyfelt,F.W.,J.Tobias,andG.M.Trout.NewYork,NY.1988. [6]Harwalkar,V.R.,Boutin -Muma,B.,Cholette,H,Mckellar,R.C.and Emmons,D.B.[J].JournalofDairyResearch,1989,56,367-373. 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[11]P.L.RueggandT.J.Tabone,[J].JournalofDairyScience,2000, Vo183,Issue122805-2859. 43· · 中国奶牛·2006年第5期 牛奶是一种全天然、营养丰富的食品,随着我国奶 牛业的迅速发展和牛奶消费量的不断增长,乳制品质 量与安全问题日益受到人们的关注。由于我国在奶牛 饲养管理、原料奶的生产贮存、奶牛场环境控制等方面 缺乏科学有效的质量管理,原料奶产量不高,质量不 好。为进一步提高原料奶的质量,切实满足乳制品从牧 场到餐桌的安全要求,提高奶牛养殖经济效益,规范养 殖基地的建设与管理,增强我国乳制品的国际竞争力, 有必要借鉴欧盟良好农业规范(EUREPGAP)成功管理 经验(其涵盖了安全、质量、环保和社会责任等方面的 基本要求,覆盖整个农业、包括奶牛饲养业,是非常全 面的先进管理标准),并通过实施奶牛场中国良好农业 规范(ChinaGAP),以加强原料奶生产各环节的管理,控 制乳品源头危害,提高原料奶质量,保证乳品质量安 全,促进我国奶牛养殖业的健康发展。 1中国良好农业规范的建立 国际已推行的良好农业规范为欧盟良好农业规范 (EUREPGAP),EUREPGAP标准中对全程可追溯性、食 品安全、环境保护和职工福利等提出了要求,增强了消 费者对EUREPGAP产品的信心。EUREPGAP作为一种 评价用的标准,涉及了花卉、水产养殖、咖啡和综合农 场保证四个范围;其中,综合农场保证包括了果蔬、禽 类、牛羊、奶牛、猪和作物模快。该标准不仅考虑了食品 安全的要求,还考虑了环境、员工健康和动物福利的要 求,以期望为受审核方提供“ 一站式”服务,满足消费者 在各方面的要求。 在2003年4月,国家认证认可监督管理委员会根 据有关专家的提议首次提出在食品链源头建立我国的 “ 良好农业规范”体系。并于2004年初着手相关标准的 翻译和资料收集工作。2004年9月,国家认证认可监督 管理委员会会同相关部委,组织有关专家,在北京组织 召开了“ 我国GAP合格评定体系”第一次编写组会议, 系列标准的思路是基于 EUREPGAP控制点和符合性 标准及其规则,结合中国国情和法规要求共同起草中 国 GAP的评价标准,以改善中国目前农产品生产的现 状,增强消费信心,提高农产品生产保障,确保农业的 可持续发展;ChinaGAP是基于EUREPGAP基础上的、 受国际认可的、且适宜我国国情的中国良好农业规范。 通过确保农牧产品和食品的质量安全,保护生态环境 以及人与动物的安全和福利,促成食品质量安全管控 从“ 牧场到餐桌”,进而增强国际影响力和竞争力,从而 实现我国奶业持续、高效、健康的发展。 2我国建立奶牛场GAP体系的基础 2.1规模化奶牛场数量逐年增加,便于GAP体系的实施 随着配合饲料技术、疫病防治技术、环境控制以及 机械化、自动化技术的发展,奶牛饲养业已向规模化、 集约化和信息化的方向发展。目前我国规模奶牛场的 数量逐年增加,这为 GAP体系的实行提供了必备条 件。2003年规模在201～500头的奶牛养殖企业为895 家,501～1000头的为 344家,1000头以上的为 136家 (中国畜牧业年鉴2004,P227-228)。GAP体系的实施只 有在一定规模的基础上才可以更好地实行,因为在分 散饲养手工操作的条件下,GAP体系所要求的一些基 本条件根本无法实现,生产中的一些关键环节无法得 到有效的控制。而一些规范化奶牛场技术水平先进,自 动化水平较高,基本达到了规范化与标准化饲养管理。 质量安全质量安全 [12]Politis,I.,andK.F.Ng-Kwai-Hang.J.DairySci.1988,71:1711-1719. [13]Ravn,P.,Berglund,L.andPetersen,T.E.[J].InternationalDairy Journal1995,5:605-617. [14]Saeman,A.I.,R.J.Verdi,D.M.Galton,andD.M.Barbano.[J].J.Dairy Sci.1988,71:505-512. [15]Shipe,W.F.,andG.F.Senyk.[J].J.DairySci.1981,64:2146-2149. [16]Y.Ma,C.Ryan,2D.M.Barbano,3D.M.Galton,2M.A.Rudan,andK.J. Boor.[J]..J.DairySci,2000,83:264-274.□ 奶牛场GAP的建立与应用 李栋 1,雒秋江 1,李大刚 2,王加启 2,张书义 3 (1.新疆农业大学动物科学学院,乌鲁木齐 830052; 2.中国农业科学院畜牧研究所动物营养学国家重点实验室,北京 100094;3.中国奶业协会,北京 100085) 中图分类号:S8-05 文献标识码:B 文章编号:1004-4264(2006)05-0044-02 收稿日期:2006-03-08 44· ·