FSAP | 昆明理工大学樊雪静博士等：不同灭菌方法对牛乳品质的影响

昆明理工大学食品科学与工程学院史若倩等综述了传统热加工技术、常用新型热加工技术以及非热加工技术的特点，阐述了不同加工技术对牛乳营养成分的影响，并展望了未来的发展方向，以期为牛乳杀菌技术的改进提供一定参考。

Introduction

牛乳富含优质蛋白、钙及多种维生素和矿物质，对骨骼健康、免疫调节及代谢功能至关重要。作为食品工业的基础原料，牛乳不仅用于液态乳制品，还可加工为婴幼儿配方乳粉和功能性乳品等高附加值产品。然而，牛乳在采收、加工贮运过程中经常受到微生物的侵害，严重影响牛乳的品质与保质期。因此，有效的灭菌方式是保证牛乳营养品质与货架期的有效手段。

传统热加工（如巴氏杀菌、超高温灭菌）虽能有效灭活致病菌，但高温会破坏热敏性营养成分（如维生素B、C及活性蛋白）。为此，新兴杀菌技术应运而生：热加工技术（如欧姆加热、微波）通过快速均匀加热缩短处理时间；非热技术（如脉冲电场、高压处理、超声波）利用物理场直接杀灭微生物，无需高温即可保留牛乳的天然风味和营养，尤其适合高黏度或含颗粒乳品。

图1牛乳的不同杀菌方式

1热加工对牛乳中营养成分的影响

热加工虽能确保牛乳安全，但不同成分的耐热性差异显著。乳清蛋白在55～65 ℃发生可逆变性，超过65 ℃则不可逆变性，导致蛋白质消化率和生物活性降低；热敏感蛋白如乳铁蛋白和免疫球蛋白在高温下易失活。乳脂肪虽耐高温（100 ℃内无化学变化），但长时间高温加热会引发脂肪与蛋白质氧化，产生醛类物质，影响风味。乳糖在100 ℃以下稳定，超过此温度则与氨基酸发生美拉德反应，生成蒸煮味物质。维生素B1、B6、B12、叶酸和维生素C对热敏感，高温处理（如超高温灭菌）可致其损失30%～50%。此外，牛乳中约1/3的钙为可溶性，高温灭菌会将其转化为不溶性钙，降低人体吸收率。

从营养角度来看，热加工都会对牛乳的营养成分造成一定的影响，只是影响程度不同。当加热温度较低时，对牛乳中热敏性维生素（如维生素B1、维生素C）的破坏较小，保留的营养成分相对更多，但货架期较短；当加热温度较高时，虽然在部分维生素、蛋白等热敏成分含量降低，但更便于贮藏与运输。因此，牛乳杀菌需在灭菌效果、营养保留与贮藏需求间权衡，选择适宜工艺以平衡安全与品质。

2非热加工对牛乳中营养成分的影响

非热杀菌技术不仅能够克服传统杀菌技术的不足，还能最大限度地保持食品原有的品质以满足消费者的需求，使得非热杀菌技术在食品工业生产中越来越受到关注。

脉冲电场技术作为热巴氏灭菌的潜在替代方法，通过短时高压电场灭活微生物，延长液体食品保质期，在保持牛乳中脂肪、蛋白质、乳糖和总固形物含量以及粒度分布变化，促使降低牛乳产品质量的酶失活等方面具有显著优势。但处理不当可能导致乳脂球和乳蛋白聚集，影响牛乳脂肪的利用度；且其效果受牛乳导电性和黏度限制，电场不均或流速不足易引发局部过热，导致牛乳变质。此外，电穿孔不足会导致未能彻底灭活微生物，增强细菌耐热性与毒力，带来安全隐患。

由于牛乳中蛋白质的初级结构不会受到压力大小、压力持续时间影响，高压处理成为灭活牛乳中微生物、延长保质期的有效手段。高压处理通过施加压力灭活微生物，且不破坏蛋白质初级结构。但压力≥100 MPa时会溶解胶体磷酸钙，破坏酪蛋白胶束的疏水与静电作用，导致亚胶束脱离，改变牛乳浊度、黏度和色泽；压力≥400 MPa则使β-乳球蛋白和α-酪蛋白变性，影响功能特性。因此，对于生产不同的乳制品，选择合适的压力条件、处理时间是必要的，还可以与传统热处理手段相结合，可能对于提高乳制品的功能特性有重要意义。超声处理对牛乳中蛋白质的功能特性也有显著影响，其效果在很大程度上取决于处理条件（如功率、频率、处理时间等）。

适当的超声波处理可以显著改善牛乳蛋白质的颗粒大小、溶解性、乳化性、起泡性、凝胶强度、持水性和流变学性质等。适当处理可分散热聚集的蛋白质，延长巴氏杀菌羊乳保质期至12 d，但功率过高易引发脂肪氧化，产生不良风味。

图2不同杀菌方法对牛乳品质的影响

3未来展望

尽管新型杀菌技术有诸多优势，但其对牛乳的杀菌过程受到设备、成本以及乳品本身特点的制约难以大规模应用于工业生产，而非热杀菌技术尽管避免了营养物质的损失但也会引起不必要的物理与化学变化。随着消费者对乳制品营养与安全需求的日益提升，单一杀菌技术的局限性逐渐凸显，如热杀菌对营养物质的损害以及新型技术的高能耗，多种技术的耦合灭菌逐渐成为研究热点。通过结合不同杀菌机制，耦合技术能够在降低处理强度、缩短加工时间的同时实现高效灭菌，并最大程度保留牛乳的天然成分与功能特性。另外，在食品加工、运输和贮藏过程中，因意外情况导致环境温度升高或临时贮藏时间延长等具体问题都会造成微生物的污染，从而导致的牛乳品质劣变，如何实现快速智能化决策和更高的杀菌效率，目前仍是一个技术难题，也是未来的研究重点。因此，杀菌技术的协同化、智能化发展，将会进一步保证乳制品安全，促进产业的发展，是未来杀菌技术发展的趋势。

Conclusion

杀菌技术的运用是保证牛乳品质与货架期的重要环节。传统的热加工技术能够有效杀灭牛乳中的致病微生物，但不同温度的杀菌效果并不相同，且对牛乳品质的影响也不相同。为了避免传统热杀菌对于牛乳营养成分的损坏，新型杀菌技术应运而生，如欧姆加热、微波加热、红外加热等热加工技术以及高压处理、脉冲电场等非热杀菌技术。在实际应用中，如果有长保质期需求的，优先选择超高温灭菌或者蒸汽灭菌技术；有高营养保留推荐高温短时灭菌、高压处理或脉冲电场技术；而超声波和高压在功能性改性方面更具有优势；微波、欧姆加热及协同技术符合低碳节能的需求，是未来发展的方向。但新型加热技术对牛乳的杀菌过程受到设备、成本以及乳品本身特点的制约难以大规模应用于工业生产，而非热杀菌技术尽管避免了营养物质的损失但也会引起不必要的物理与化学变化。因此，未来的杀菌技术应将不同杀菌技术有机结合，最大程度发挥各种方法优势的同时避免乳制品营养成分的损失，甚至提高乳制品的感官特性、营养品质以及货架期，提高杀菌技术的智能化，精准提高杀菌技术的应用能力，促进乳制品产业的发展。

Abstract

Milk is rich in high-quality protein, calcium, and various vitamins and minerals, which are crucial for bone health, immune regulation, and metabolic functions. In the food industry, milk is not only the basic raw material for liquid dairy products but also, through advanced processing techniques, has led to the development of more valuable new products such as infant formula and functional dairy products. However, during harvesting, processing, storage, and transportation, milk can become contaminated by microorganisms, which can significantly affect its quality and shelf life. Effective sterilization is crucial for maintaining the nutritional quality and extending the shelf life of milk. While traditional heat treatments are effective at inactivating harmful microorganisms, they often result in nutrient loss due to high temperatures. As a result, emerging technologies, including both thermal and non-thermal methods, have been developed to address these challenges. Emerging thermal processing technologies can achieve rapid and uniform heating, significantly reducing processing time. Non-thermal processing technologies, on the other hand, directly act on microorganisms through physical fields, enabling efficient sterilization without the need for high temperatures. Both methods better preserve the nutritional components and natural flavors of milk and are particularly suitable for sterilizing high-viscosity, particulate-containing, or heat-sensitive foods. This paper provides a comprehensive overview of the characteristics of traditional heat-based sterilization methods, newer thermal processing technologies, and non-thermal methods. It also discusses the impact of different processing technologies on milk’s nutritional content and offers an outlook on future developments, with the aim of providing valuable insights for the improvement of milk sterilization technologies.

引文格式

Shi R, Gu Y, Zhang Q, et al. Effects of different sterilization methods on milk quality: a comparative analysis. Food Science of Animal Products, 2025, 3(3): 9240132. https://doi.org/10.26599/FSAP.2025.9240132

作者介绍

樊雪静 讲师

昆明理工大学食品科学与工程学院

樊雪静，女，工学博士，现为昆明理工大学食品科学与工程学院讲师。主要研究方向为新型物理加工技术对植物蛋白的功能性调控、传统发酵食品营养因子挖掘、乳酸菌抗胁迫机制研究。目前主持国家科学基金青年项目1 项，云南省应用基础研究计划项目2 项，在国内外期刊公开发表学术论文40余篇，第一或通信作者论文20余篇，是国内外多个期刊审稿人。

史若倩 硕士研究生

昆明理工大学食品科学与工程学院

史若倩，昆明理工大学食品科学与工程学院2024级专业硕士研究生在读。研究方向为乳制品加工，风味技术调控。曾获昆明理工大学校级奖学金多项，院级学生会骨干成员，校级优秀志愿者，申请受理专利1 项，中国国际大学生创新大赛项目负责人。

文章内容由作者团队提供。

编辑：阎一鸣； 责任编辑：刘莉

为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。

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