高压处理（HPP）正在引领乳制品行业创新升级，它作为一种非热处理方法，不仅能确保食品安全并延长保质期，还能最大程度地保留乳制品的感官特性和营养价值。与传统的热巴氏杀菌不同，HPP在有效灭活病原体和腐败微生物的条件下，不损害产品质量。这项技术因其能够创造高附加值产品并满足消费者对清洁标签食品的需求而获得越来越多的关注。在本文中，我们将探讨HPP在乳制品领域的多种应用，包括牛奶保鲜、奶酪生产以及其他潜在用途。

        乳制品是优质的蛋白质、矿物质和维生素的来源。传统的热巴氏杀菌技术确保了牛奶及奶酪、酸奶等乳制品的食品安全，并延长其保质期。然而，巴氏杀菌后，环境中的病原体（如李斯特菌）的污染导致了越来越多的产品召回和食源性疾病爆发。此外，热处理可能对新鲜牛奶的细腻风味和营养特性产生不利影响。

        高压处理（HPP）已成为食品行业中应用最广泛的非热食品保鲜技术，并具备两大核心优势：

                (i) 处理对象是已包装的产品，从而消除环境污染的风险，并有效灭活微生物；
               (ii) 该工艺的非热特性可保持乳制品的品质特性。

        监管约束、知识产权问题或生产效率等因素可能限制了乳制品行业对 HPP 技术的广泛应用。然而，一些企业已经开始利用该技术来确保原料奶的安全性和品质，延长新鲜奶酪的保质期，并延缓硬质和半硬质奶酪的腐败，同时消除其中的病原体。

        随着可用于包装前液体批量处理的高效设备的推出，以及最新的科学进展，HPP 技术在乳制品行业的应用潜力不断提升，不仅能够生产高附加值乳制品，还可能创新产品类别。接下来让我们一起了解乳制品行业如何利用 HPP 技术实现创新和发展。

HPP在乳制品行业的应用

Milk 牛奶

        自1898年西弗吉尼亚农业实验站的科学家们首次使用牛奶作为食品基质来探索HPP的效果以来，众多研究和食品安全当局的评估已证实该工艺适用于牛奶的保存。图1A显示，在6000巴（87,000 psi）的压力下处理原料奶3分钟，可以将其在4°C（39°F）下的保质期延长至30天，并将肠杆菌科计数保持在检测限以下（<1 CFU/ml）。相同的处理条件可以让大肠杆菌、李斯特菌和沙门氏菌的灭活率达到 5 log（图1B）。

图1. 未处理（实线）和高压处理（6000巴/87k psi，持续3分钟）（虚线）原料奶中的活菌菌落总数（•）和肠杆菌科计数（▲）（A）；以及原料奶中病原体的灭活情况（B）(Stratakos et al. 2019)。

        其他报告显示，在6000巴（87,000 psi）的压力下处理原料奶10分钟，可以使总菌落计数减少4 log，并且在6°C（43°F）下储存60天期间，计数保持在102 CFU/ml以下(Lim et al. 2023)。根据Chen et al. (2007)的研究，在6000巴（87,000 psi）的压力下处理人工接种的超高温灭菌（UHT）牛奶6分钟，可以使金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的灭活率达到3 log以上，肠炎沙门氏菌和李斯特菌的灭活率达到6 log以上。

        尽管关于病原体灭活效果在整个储存期间是否能持续的科学研究有限，但澳大利亚新南威尔士州政府(Szabo et al. 2016)和欧洲食品安全局（EFSA）等机构已经评估并确认HPP可以生产安全的牛奶。在这方面，EFSA得出结论，需要在6000巴（87,000 psi）的压力下处理原料奶8分钟，以达到对相关病原体如牛分枝杆菌、李斯特菌、产志贺毒素大肠杆菌（STEC）、沙门氏菌、弯曲菌和金黄色葡萄球菌的杀菌效果  (Koutsoumanis et al. 2022)。

        此外，该工艺能够保持鲜奶的质量属性。在6000巴（87,000 psi）的压力下处理鲜奶10分钟后，维生素A、C、D、E、K和所有B族维生素的浓度未受到显著影响(Lim et al. 2023)。相同的处理条件对生羊奶的粘度没有影响，而在70°C（158°F）下进行5至15分钟的热巴氏杀菌则使粘度降低了7%至17% (Razali et al. 2021)。颜色受处理条件的影响：HPP破坏了酪蛋白胶束的稳定性，导致它们失去胶体稳定性。这会改变光的散射特性，导致呈现黄色，根据酪蛋白解离的程度而有所不同。

        在这方面，Stratakos et al. (2019) 报告称，与在72°C（161.6°F）下进行5分钟的热巴氏杀菌（DE = 3.3）相比，6000巴（87,000 psi）下进行3分钟的HPP对颜色属性的影响较小（DE = 2.3），后者显著降低了 L* 和 b* 色差成分。

        墨西哥的Villa de Patos公司和澳大利亚的Made by Cow公司已经采用HPP技术来确保食品安全并保持未均质原料奶的质量属性。

Fresh Cheese 新鲜奶酪

        牛奶的热巴氏杀菌是制造新鲜奶酪等衍生产品的必要步骤。然而，在凝乳、切块、成型、盐水浸泡或包装过程中可能会引入环境污染。这显著缩短了商业保质期，并可能引入如李斯特菌等危害。传统上，化学防腐剂被用于延长保质期，但越来越多的公司正在采用HPP技术来灭活由环境污染引起的微生物，并减少防腐剂的使用，以提供“清洁标签”产品。

        将人工接种的Queso Fresco奶酪在6000巴（87,000 psi）的压力下处理3分钟，可以使李斯特菌的数量减少4.1 log (Tomasula et al. 2014)（图2A），但研究人员观察到在4°C（39°F）下储存期间，存活的微生物部分恢复。这突显了完善的清洁和消毒程序的重要性，以确保食品接触表面上不存在高浓度的病原体。有趣的是，嗜温好氧菌的生长被显著延迟，这使产品在4°C（39°F）下的保质期延长至90天（图2B）。 

图2. 在6000巴（87k psi）压力下处理3分钟的Queso Fresco奶酪上，李斯特菌的灭活情况（A）以及在4°C（39°F）下嗜温好氧菌的变化（B）。

        在这一类别中，如新鲜奶酪、马苏里拉奶酪和印度奶酪，因其延长的保质期和提高的食品安全性而受到青睐。通常需要在包装中加入液体，以确保没有残留空气并能够均匀地传递压力。

Ripened Cheese 熟成奶酪

        与新鲜奶酪的生产类似，熟成奶酪在发酵过程中需要老化以发展其特有的质地和风味，但这也可能引入一些危害，且这些危害可能持续到熟成过程结束。此外，一些地区允许使用原料奶制造奶酪，而原料奶是一个已知的病原体来源。HPP作为一种有价值的工具，可以用于处理整块奶酪或小份奶酪，确保最终产品中不含任何需要监测的病原体。

        一项研究中，在用于生产奶酪的原料奶中人为接种了李斯特菌，结果显示该病原体在 12°C（53.6°F）下的 60 天熟成过程中持续存在（图 3）。然而，在熟成50 天后，对奶酪进行 5000 巴（72,500 psi）压力处理 5 分钟，使李斯特菌的数量降至不可检测水平（<1 CFU/g）。这种灭活效果在剩余的成熟期内（直到第 60 天）得以维持 (Arqués et al. 2005)。 

图3. 未应用HPP的奶酪在成熟过程中李斯特菌的浓度（灰色）与在第50天应用5000巴（72.5 kpsi）压力下进行5分钟HPP处理后的浓度（蓝色）。

        类似地，Carminate et al. (2004)证明，在6000巴（87,000 psi）的压力下处理15分钟，可以在人为污染的Gorgonzola奶酪中实现2.4-5 log的李斯特菌灭活，这些奶酪的水分活度（aw）范围为0.91至0.95。这使得HPP成为确保在对病原体零容忍的市场中不存在李斯特菌的有力工具。它还有助于满足新的法规要求，例如欧盟对法规(EC) 2073/2005的更新，该更新要求在能够支持病原体生长的即食产品中，如果食品经营者无法证明病原体在产品的整个保质期内不会超过 100 CFU/g，则必须确保病原体不存在。

HPP在乳制品行业的新兴应用

        HPP对牛奶成分的分子层面影响扩展了乳制品行业潜在应用的范围。科学研究提出了几个值得食品行业考虑的思路，它们的实施可能会带来更高的生产力或增值产品。

• 提高奶酪生产产量：在凝乳前对原料奶或热巴氏杀菌奶进行HPP处理可以提高产量。该过程使酪蛋白胶束解离，并促进乳清中的 β-乳球蛋白与胶束亚单位的相互作用。这还允许了更高的水分保持，从而让凝乳和奶酪的产量增加。(Molina et al. 2000; Voigt et al. 2010; Inácio et al. 2021).
  
  
• 加速奶酪老化：在奶酪成型后但在熟成过程开始之前进行HPP，可以加速蛋白水解和其他反应。这不仅能缩短熟成时间，还能调节奶酪的风味和质地特性。(Saldo et al. 2000; Costabel et al. 2016).
  
  
• 乳清增值：将具有适当酸度的预浓缩乳清进行HPP处理，可以通过离心分离成富含高纯度α-乳白蛋白的液相和富含β-乳球蛋白的固相。这些组分在婴儿配方奶粉或运动制剂中具有重要价值。(Romo et al. 2023a; Romo et al. 2023b).
  
  

        HPP作为一种多功能技术，在乳制品行业中应对了许多挑战。通过有效控制来自环境污染的病原体和腐败微生物，HPP 帮助生产商遵守食品安全法规，同时迎合了注重健康的消费者需求。想了解更多信息，请随时联系我们！