（食品科学专业论文）原料乳细菌指标在线检测技术研究.pdf

原料乳细菌指标在线检测技术研究 摘要 原料乳作为乳制品生产厂家的基本原料，其质量控制是至关重 要的一节。如果这个环节出现问题，那么无论后续的控制方法多么 先进、控制手段多么严格，都只能是功败垂成。由于牛乳中含有丰 富的营养成分，有利于微生物的生长繁殖。因此，检测原料乳中的 细菌总数是检测牛乳品质的重要指标之一。传统的检测细菌总数的 方法是平板计数法，这种方法不但操作繁琐，检测时间需要4 8 小时， 而且用肉眼计数很容易受到外界因素的影响，致使误差很大，从而 影响牛乳生产厂家正常生产的进行。目前，我国一些企业对微生物 检测主要是用进口检测设备，其设备造价很高，普通企业难以承受。 所以寻找一种能够快速检测牛乳细菌总数的方法就成为了研究重 点。 本课题主要以电导法为基础，从建立快速检测细菌总数的方法 等方面作以探讨和研究，分析了原料乳温度、原料乳细菌总数、不 同热处理、原料乳蛋白质、脂肪、乳糖含量，对电导率检测结果的 影响；研究了原料乳的细菌总数和电导率的变化规律；结合线性回 归理论和方法，建立牛乳细菌总数和电导率的线性回归数学模型和 标准曲线；将利用电导微生物法测定原料乳细菌总数进行重现性试 验，并与利用平板计数法测定原料乳的细菌总数进行对比试验，对 二者测定的结果进行比较分析；最后对原料乳感官评定、理化性质 与细菌总数的关系进行了探讨，并对牛乳新鲜度进行了判断。主要 得到以下结论： ( 1 ) 原料乳温度、原料乳细菌总数、不同热处理、原料乳蛋白质、 脂肪含量、对电导率检测结果均有影响，因此得到建立细菌总数和 电导率的线性回归数学模型和标准曲线的最佳操作条件为：测量牛 乳电导率的温度为3 0 ；原料乳细菌总数在10 4 10 8 数量级范围内； 所用牛乳样品统一，即采用同一类牛乳；原料乳蛋白质含量差异在 o 0 8 之间；原料乳脂肪含量差异在o 0 4 之间。 ( 2 ) 标准曲线的建立以及验证试验：通过测定样品牛乳的电导率 与细菌总数，将得到的数据进行回归分析，得到的回归方程为 y = 1 7 0 0 x 1 712 9 ，相关系数r = 0 9 0 4 7 ，离散率s y x = 0 58 5 8 ，并通过 f 检验法对回归关系进行假设显著性检验，检验结果均为显著。即在 一定范围内牛乳的电导率和细菌总数呈高度正相关的关系。选择细 菌总数在三个不同数量级( 10 4 、l0 6 、10 8 ) 上的原料乳进行重复性 试验，得到的变异系数分别为10 0 0 、8 3 4 、5 14 ，说明细菌 浓度低时，电导微生物法的重现性较差。选择细菌总数在三个不同 数量级( 1 0 4 、1 0 6 、10 8 ) 上的原料乳，利用电导微生物法和平板计 数法进行对比试验，经过t 检验得出当样品细菌总数为l0 4 个m l 时， 两种方法差异显著。当样品细菌总数为l0 6 、10 8 个m l 时，两种方法 差异不显著。 ( 3 ) 牛乳新鲜度判断：优质牛乳( 细菌总数 5 o 10 5 个m 1 ) ：感 官评分15 ；p h 值6 5 0 - - 一，6 6 9 ；滴定酸度16 1 17 9 0 t 。次质牛乳 ( 5 0 x10 5 细菌总数 4 0 x10 6 个m 1 ) ：感官评分o 12 ；p h 值 2 0 0 0 t 。 关键词：原料乳，细菌总数，电导率，标准曲线 i l t h eo n l i n ed e t e c t i o n t e c h n o l o g yo ft h et o t a l b a c t e r i ac o u n ti nr a wm i l k a b s t r a c t t h eq u a l i t yc o n t r o lo fr a wm i l ka st h eb a s i cm a t e r i a lo fm i l k m a n u f a c t u r ei st h es u b s t a n t i a l s t e pi nt h ew h o l eq u a l i t yc o n t r 0 1 i f p r o b l e m so c c u ri nt h i ss t e p ，n om a t t e rh o wa d v a n c e dt h en e x tc o n t r o l m e t h o di sa n dn om a t t e rh o ws t r i c tt h ec o n t r o li n s t r u m e n ti s w ew i l l m e e tw i t hf a i l u r ew h e nv i c t o r yi sw i t h i no u r sg r a s p m i l ki sr i c hi n n u t r i e n t s t h e s en u t r i e n t sa r ee x t r e m e l yg o o df o rm i c r o b e sg r o w t ha n d r e p r o d u c t i o n t h e r e f o r e ，d e t e c tr a wm i l k st o t a lb a c t e r i a lc o u n ti so n eo f t h em o s ti m p o r t a n ti n d e x e so fm i l kq u a l i t y sd e t e c t i o n t h et r a d i t i o n a l m e t h o do fd e t e c t i n gt o t a lb a c t e r i a lc o u n ti sa g a rc o u n t i n gw h i c h o p e r a t e f u s s i l y , n e e d4 8h o u r s d e t e c tt i m e t h ec o u n tw i t hn a k e de y ec a nb e e a s i l yi n f l u e n c e db ye n v i r o n m e n t a lf a c t o r s w h i c hc a ni n f l u e n c en o r m a l p r o d u c t i o no fm i l km a n u f a c t u r e n o w ，o u rc o u n t r y sf a c t o r i e su s u a l l y b u yi n s t r u m e n t sf r o mo t h e rc o u n t r i e s ，t h e s ei n s t r u m e n t sa r et o o e x p e n s i v et h a ts m a l le n t e r p r i s e sa r eu n b e a r a b l e s o i t si m p o r t a n tt o f i n dar a p i dm e t h o dt ot e s tt o t a lb a c t e r i a lc o u n t i nt h i st h e s i s ，b a s i cr e s e a r c h e sw e r ed o n ea b o u td e t e c t i n gt o t a l b a c t e r i a lc o u n ti nt h er a wm i l k t h ee f f e c to ft h es a m p l e st e m p e r a t u r e d i f f e r e n th e a tt r e a t m e n t s ，r a wm i l k sp r o t e i n ，f a t ，l a c t o s ec o n t e n t ，a n d t o t a lb a c t e r i ac o u n to nd e t e c tr e s u l t so fc o n d u c t i v i t yw e r ea n a l y z e d ；t h e r e l a t i o nb e t w e e nt o t a lb a c t e r i a lc o u n ta n dc o n d u c t i v i t yi nr a wm i l kw e r e s t u d i e d ；l i n e a r i t yr e g r e s sm a t h e m a t i c a lm o d e la n ds t a n d a r dc u r v eo f t o t a lb a c t e r i a lc o u n ta n dc o n d u c t i v i t yw e r eb u i l tb yc o m b i n i n g1 i n e a r i t y r e g r e s st h e o r ya n dm e t h o d ；c o n t r a s te x p e r i m e n tw i t ht h ec o n d u c t a n c e m i c r o b i o l o g ya n dt h em e t h o do fa g a rc o u n t i n gt od e t e c tt o t a lb a c t e r i a l c o u n ti nr a wm i l kw e r ed o n e ，c o m p a r ea n a l y s i st ot h et w or e s u l t sw e r e m a d e i nt h ee n d ，r e s e a r c h e so nt h er e l a t i o no ft h et o t a lb a c t e r i a lc o u n t ， s e n s o r y , p h y s i c a l a n dc h e m i c a li n d i c a t o r sw e r ed o n e t h em a i n i i i c o n c l u s i o n sw e r e ： ( 1 ) t h es a m p l e st e m p e r a t u r e ，d i f f e r e n th e a tt r e a t m e n t s ，r a wm i l k s p r o t e i n ，f a t ，l a c t o s ec o n t e n t ，a n dt o t a lb a c t e r i aa l lh a de f f e c t so nt h e c o n d u c t i v i t yd e t e c t i o n s ot h eb e s tp a r a m e t e r so fb u i l d i n gs t a n d a r d c u r v eo ft o t a lb a c t e r i a lc o u n tw e r e ：t e m p e r a t u r ew a s3o ：t o t a l b a c t e r i a lc o u n to ft h er a wm i l kw a sa tt h er a n g eo f10 4 10 5 ：a l lt h e m i l kw e r et h es a m ek i n d ；d i f f e r e n c e si np r o t e i nc o n t e n to ft h er a wm i l k w e r ea tr a n g eo f0 0 8 ：d i f f e r e n c e si nf a tc o n t e n to ft h er a wm i l k w e r ea tr a n g eo fo 0 4 ( 2 ) t h es t a n d a r dc u r v i l i n e a rw a ss e tu pa n dt h et e s tw a sv e r i f i e d ，t h e c o n c l u s i o n sw e r e r e g r e s s i o na n a l y s i sw i t ht h e s er e c e i v e dd a t aw a sd o n e ， s t a n d a r dc u r v ea n dt h e r e g r e s s i o ne q u a t i o nw a sy = 1 7 0 0 x 1 712 9 。 r = 0 9 0 4 7 ，s y x = o 58 5 8 ，h y p o t h e t i ct e s t o fs i g n i f i c a n c et or e g r e s s i o n e q u a t i o na n dr e g r e s s i o nc o e f f i c i e n t su s i n gfd e t e c tm e t h o dw a sm a d e ， t h er e s u l t sw e r ea l lm a r k e d ，t h a tw e r et h er e l a t i o no ft o t a lb a c t e r i a l c o u n ta n dc o n d u c t i v i t yw a sh i g hr e l a t e d t h et o t a lb a c t e r i ac o u n ta t t h r e ed i f f e r e n to r d e r so fm a g n i t u d e ( 10 4 ，1 0 6 ，l0 8 ) w e r ec h o o s e dt oc a r r y o u tr e p e t i t i v e t e s t s ，w h i c hi n d i c a t e dt h a tc v = 10 0 0 ，c v = 8 3 4 。 c v = 5 14 ，t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h el e s st h et o t a lb a c t e r i a 。t h ew o r s e r e a p p e a r a n c et h em e t h o d t h et o t a lb a c t e r i aa tt h r e ed i f f e r e n to r d e r so f m a g n i t u d e ( 10 4 ，1 0 6 ，1o s ) w e r ec h o o s e dt ov a l i d a t et h ea b o v er e g r e s s i o n e q u a t i o n ，h y p o t h e t i ct e s tb ytd e t e c tm e t h o dw a sm a d e ，t h e s ei n d i c a t e d t h a tt h et o t a lb a c t e r i a lc o u n td e t e c t e db yt h em e t h o dw a sn o tt h es a m ea s d e t e c t e db yt h em e t h o do fa g a rc o u n t i n gw h e nt h et o t a lb a c t e r i ao ft h e r a wm i l kw a s1o 珥：t h et o t a lb a c t e r i a lc o u n td e t e c t e db yt h em e t h o d sw a s t h es a m ea sd e t e c t e db yt h em e t h o do fa g a rc o u n t i n gw h e nt h et o t a l b a c t e r i ao ft h er a wm i l kw a s1o o 10 5 ( 3 ) d e t e r m i n et h ef r e s h n e s sd e g r e eo ft h er a wm i l k ，t h ej u d g er u l e s w e r e ：p r e c i s em i l k ( t o t a lb a c t e r i a lc o u n t 5 0 10 ) c f u m 1 ) ：t h e s e n s o r y s c o r el5 ：p h6 5 0 6 6 9 ；t i t r a t i o na c i d i t yl6 1 17 9o t m e e t i n gq u a l i t ym i l k ( 5 0 lo ) t o t a lb a c t e r i a lc o u n t 4 0 1 o o c f u m 1 ) ：t h es e n s o r ys c o r e 1o 15 ：p h6 3 9 6 7 4 ；t i t r a t i o na c i d i t y 16 9 2 0 2o t p o o r q u a l i t ym i l k ( ，4 0 1o o t o t a lb a c t e r i a lc o u n t i v 5 0 10 5c f u m 1 ) ：t h es e n s o r ys c o r eo 12 ；p h 2 0 0o t k e yw o r d s ：r a wm i l k ，t o t a lb a c t e r i a lc o u n t ，c o n d u c t i v i t y ，s t a n d a r d c u r v e v 英文缩写 s p c p a c h g m f d m c f c m d e f t c f u 符号说明 英文全名 s t a n d a r dp l a t ec o u n t p e t r i f i l ma e r o b i cc o u n tp l a t e s h y d r o p h o b i cg r i dm e m b r a n ef i l t r a t i o n d i r e c tm i c r o s c o p i cc o u n t f l o wc y l o m e t r y d i r e c te p i f l u o r e s c e n tf i l t e rt e c h n i q u e c o l o n yf o r m i n gu n i t 中文译名 标准平板计数法 细菌总数测试片 疏水网格滤膜法 直接显微镜计数法 流式细胞计数 直接表面荧光过滤技术 菌落形成单位 原料乳细菌指标在线检测技术研究 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：二至垂一 日 期：塑屿l 兰已址 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据 库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：二暂已一导师签名：组日期：垫乌幽一 原料乳细菌指标在线检测技术研究 1 绪论 1 1 牛乳及其检测指标概述 1 1 1 牛乳概述 牛乳是牛乳腺所分泌的一种白色带淡黄色、不透明、微有甜味的液体。 牛乳中含有培育初生机体所需要的既有营养价值又易消化的物质。它是一种复 杂的胶体分散体系，在这个分散系中【： 3 1 ，水是分散介质，其中乳糖及盐类以分 子和离子形态存在；蛋白质和不溶性固形物形成胶体悬浮在溶液中；脂肪形成 乳浊液分散于乳中；另外还有维生素、矿物质、磷脂、酶、气体、免疫体以及 其它微量成分。 a 牛乳的化学成分 牛乳的化学成分组成【，】一般是稳定的，它含有约8 5 5 8 9 5 的水分和 1 2 1 3 的干物质。其干物质中的碳水化合物和矿物质呈溶液状态，脂肪等 脂质成分呈乳浊液状态，而蛋白质主要以胶体粒子形式分散于牛乳中。受牛乳 的品种、个体差异、泌乳期、年龄、营养水平、季节状况的影响，牛乳干物质 的成分会有所差异。牛乳的主要化学成分及含量见表1 1 ： 表1 1 一般牛乳主要化学成分及含量 t a b1 1t h em a i nc h e m i c a li n g r e d i e n t sa n di t sc o n t e n ti nt h em i l k ( 1 ) 水分：是牛乳的主要成分，约占8 5 5 8 9 5 。其中包括自由水和 化学结合水。前者的水绝大部分呈游离状态存在，在常压下，10 0 即沸腾汽 化，o 即冻结，在乳品加工过程中易除去。后者的水牢固地与乳蛋白、磷脂 质、脂肪球膜物质相结合，在常压下，1o o 不沸腾汽化，0 不冻结，即使在 2 0 以下仍难以完全冻结，只有在l5 0 16 0 下干燥时才能去除。 ( 2 ) 蛋白质：牛乳中的含氮物质除游离氨基酸、尿素、肌酸、嘌呤非蛋白 陕两科技大学硕士学位论文 白肽氨外，约9 5 是蛋白质，乳蛋白主要包括酪蛋白、乳清蛋白及少量的脂肪 球膜蛋白质。它是牛乳的主要营养成份，含有人体必须的氨基酸，是一种全价 的蛋白质。其中酪蛋白占了牛乳蛋白质的8 0 。 酪蛋白：酪蛋白又称为酪朊、干酪素。是指脱脂乳在2 0 时，用酸调节 p h 至4 6 ( 等电点) 时所析出的一类蛋白质。有a s 、1 c 、p 、丫酪蛋白组成。 比重为1 2 5 1 3 1 ，白色，无味，不溶于水、酒精及有机溶剂，溶于苛性碱、 碱土金属及碳酸钙溶液，与牛乳中的钙、镁、磷酸、柠檬酸等物质形成酪蛋白 磷酸钙络合物，称为酪蛋白酸磷酸钙胶粒，分散于牛乳中。由于酪蛋白胶粒 的水合作用，使其本身带有一定的电荷，在牛乳中保持稳定的平衡胶质状态。 但当牛乳中p h 值下降至等电点，钙与镁等二价正离子浓度超过或低于正常浓 度或在各种饱和或半饱和中性盐类( 如硫酸铵、氯化钠、氯化钙) 中均可使酪 蛋白发生凝固。 乳清蛋白：牛乳在p h 4 6 时酪蛋白等电点沉淀后余下的蛋白质统称为乳 清蛋白，约占全乳的18 2 0 。乳清蛋白不同于酪蛋白，其粒子的水合能力 强、分散性高，在乳中呈高分子状态。乳清蛋白中的仅乳白蛋白、p 乳球蛋白、 血清白蛋白是对热不稳定的蛋白质，约占乳清蛋白的8 0 。当乳清煮沸2 0 分 钟，p h 4 6 时，这时蛋白质便产生沉淀。乳清蛋白富含硫【4 1 ，约是酪蛋白的2 5 倍，但不含磷，加热时易差生硫化氢，使牛乳产生蒸煮臭。而乳清蛋白中的胨 类则对热很稳定。 ( 3 ) 乳脂肪：乳脂肪是具有独特物理、化学、生物学属性的自然脂肪，是 能量、必须脂肪酸、脂溶性维生素和几种可以促进健康的组分的重要来源，脂 肪球直径0 1 15 1 t m 。牛奶中大约含有3 5 的脂肪，乳脂中9 7 9 8 是甘 油三酸脂( t r i a c y l g l y c e r o l so rt r i g l y c e r i d e s ) ，还有少部分的甘油二脂 ( d i a c y l g l y c e r o l s ) 、甘油单脂( m o n o a c y g l y c e r o l s ) 、o 2 1 0 的磷脂 ( p h o s p h o l i p i d s ) 、0 2 0 4 的游离固醇( f r e es t e r o l s ) ，还有痕量的游离 脂肪酸及一些脂溶性的维生素等。 乳脂肪具有良好的风味及消化性。近年来乳脂肪中的生理活性物质，如共 轭亚油酸、神经鞘磷脂、丁酸等的作用已得到人们的关注，并且发现乳脂肪是 人类膳食中最丰富的天然来源。大量研究表明，乳脂肪1 5 1 中的生理活性物质具 有多种生理活性，它们在人体免疫调节、抗癌和降血脂及防治心血管疾病等方 面都有重要作用。 ( 4 ) 碳水化合物：乳中的碳水化合物主要为乳糖( 1 a c t o s e ) ，还含有少量 的葡萄糖和半乳糖及一些低聚糖( o l i g o s a c c h a r i d e s ) 。乳糖是自然界的二糖， 2 原料乳细菌指标在线检测技术研究 由一半乳糖( g a l a c t o s e ) 和一半葡萄糖( g l u c o s e ) 组成。乳糖约占5 4 的非脂 固形体，乳中4 8 的乳糖所能提供的能量占全乳总能的3 0 。部分乳糖【s 】进 入结肠，可以促进制造有效乳酸的微生物生长、防止由腐败菌导致的胃肠絮乱， 并可以促进成人钙与磷的吸收。葡萄糖和半乳糖是乳糖分解酶分解乳糖产生 的，半乳糖在婴儿的脑发育过程中起着很重要的作用。如果人体不能产生足够 的乳糖酶来消化乳糖，就会产生乳糖不耐症。但s i z e r 和w h i t n e y 研究表明， 对乳糖的耐受性可以通过持续消费牛奶来提高。 ( 5 ) 矿物质：加拿大f o o dg u i d e 指出乳及乳制品可以提供15 种重要的矿 物质，其中包括5 种骨发育的矿物质和所需的最佳能量。牛乳中的矿物质主要 为钙、磷、镁，另外还有一些痕量元素。 钙可以促进骨骼健康和防止骨质疏松，牛乳中的钙 7 1 含量( 1 2 0 m g 1 0 0 m 1 ) 是人乳钙含量( 3 0 m g m 1 ) 的四倍。消费乳及乳制品可以获得高质量的蛋白及 钙、磷，其钙磷比为组建机体的最佳比例，且骨骼的状态明显优于单独摄入大 量的钾、镁、钙。 ( 6 ) 牛乳中的维生素分为脂溶性维生素和水溶性维生素两类。脂溶性维生 素有a 、d 、e 、k ；水溶性维生素有维生素c 、b l 、b 2 、b 6 、烟酸、b 1 2 。牛乳 中的维生素有来自饲料的维生素( 如维生素e ) ，有的靠牛自身合成。 b 乳的物理性质 牛乳的物理性质是鉴定牛乳品质的重要指标，也是合理安排乳制品加工工 艺流程的重要依据。主要包括牛乳的色泽、相对密度、酸度、冰点和沸点、滋 味和气味等。 ( 1 ) 牛乳的色泽【8 1 ：新鲜牛乳一般呈乳白色或稍呈淡黄色。乳白色是乳的 基本色调，这是酪蛋白胶粒及脂肪球对光不规则反射的结果。脂肪球分散的越 细小，乳的白色程度越大，如均质乳就较白。如果牛的饲料中含有较高的胡萝 卜素，则乳脂肪的色泽就偏黄，乳的白色就会降低。 ( 2 ) 牛乳的滋味与气味【8 l ：新鲜优质牛乳具有特殊的芳香味。这是由于牛 乳中含有乳脂肪和挥发性成分的缘故。但是牛乳也容易吸收外界的异味成分 ( 如饲料味、粪臭味等) 。另外，卫生不好、保存方法不当及牛乳的蛋白质、 脂肪腐败也会使牛乳产生异味。 ( 3 ) 牛乳的相对密度【s 】：牛乳在1 5 时，相对密度为1 0 2 8 1 0 3 4 。比重 的大小随牛乳中干物质的含量、温度高低而变化。牛乳的干物质含量越高，比 重越大；如果牛乳温度降低，奶的比重就会增大。 ( 4 ) 牛乳的冰点与沸点：牛乳的冰点f 8 】变动范围很窄，通常为一0 5 2 5 - - - 3 陕西科技大学硕士学位论文 一o 5 6 5 。牛乳的冰点受乳中存在乳糖及可溶性的盐类的影响。加水也会对乳 的冰点有影响。牛乳的沸点1 8 】比水略高。在一个大气压下为10 0 2 。 ( 5 ) 牛乳的酸度及p h 值：牛乳的酸度【7 s 】有两种方法表示，一种是用碱液 中和所得的酸度，即滴定酸度。另一种方法是用p h 计测定它的氢离子浓度， 即p h 值。正常牛乳的p h 值为6 5 6 7 ，而正常牛乳的酸度为16 18 0 t 。牛 乳挤出后在存放过程中，由于细菌的繁殖而变酸。 ( 6 ) 牛乳的表面张力和黏度1 9 1 ：牛乳的表面张力随温度的变化而变动，温 度升高则其表面张力降低；还随牛乳含脂率的变化而变动，含脂率高则其表面 张力降低。牛乳的黏度2 0 时为0 0 0 15 o 0 0 2 p a s ，牛乳的黏度与溶解成分 和胶体分散成分均有关系，酪蛋白的影响最大，其次是脂肪和白蛋白。牛乳的 黏度和温度成反比。 ( 7 ) 牛乳的氧化还原电势【，】：牛乳中含有很多具有氧化和还原作用的物质， 牛乳进行氧化还原反应的方向和强度取决于这类物质的含量。这类物质有维生 素b 2 、维生素c 、维生素e 、酶类、溶解态氧、微生物代谢产物等。一般牛乳 的氧化还原电势为o 2 3 + o 2 5 v 。 1 1 2 牛乳分类 a 正常牛乳 乳牛产犊7 天以后至干乳期开始之前两周所产的牛乳为正常牛乳，简称常 乳。常乳的成分及性质基本趋于稳定，是适合牛乳制品加工的原料乳。 b 异常牛乳 常乳的成分和性质基本稳定1 1 0 川，当乳牛受到饲养管理、疾病、气温以及 其它各种因素的影响时，牛乳的成分和性质发生了变化，甚至不适于作为牛乳 制品加工的原料，这种牛乳称作异常乳。异常乳的性质与常乳有所不同，但常 乳与异常乳之间并无明显区别。国外将凡不适合作饮用的牛乳( 市乳) 或不适 合用作生产牛乳制品的牛乳都称作异常牛乳，简称异常乳。异常乳种类很多， 变化也很复杂，但无论哪一种异常乳，都不能作为牛乳制品加工的原料。牛乳 制品生产按利用情况而论，将异常乳分为几类t 吨1 ： ( 1 ) 生理异常乳一一营养不良乳、初乳、末乳。 ( 2 ) 化学异常乳一一高酸度酒精阳性乳、低酸度酒精阳性乳、冻结乳、低 成分乳、混入杂质乳、风味异常乳等。 ( 3 ) 病理异常乳一一乳房炎乳、其它病牛乳。 ( 4 ) 细菌污染乳一一菌数超标乳。 这些异常乳中，有些可以通过管理、控制来改变其质量和性质，成为正常 4 垦型塾塑堕塑堡垄垡丝型垫查竺窒 一 _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ i _ _ _ - _ l i l i _ l _ - - - - - l - _ _ _ _ l _ l i _ - _ - _ _ _ - 一一 乳。因此就提高原料乳质量而言，最主要的是酒精阳性乳、低成分乳、细菌污 染乳、混入杂质乳和乳房炎乳等。本文把细菌污染乳作为主要研究对象。 1 1 3 原料乳的理化指标 国家标准g b l 9 3 0 1 2 0 0 3 t ，】规定原料乳验收时的理化指标如表1 - 2 所示。 表1 2g b l 9 3 0 1 2 0 0 3 规定原料乳验收时的理化指标 t a b1 - 2t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a li n d i c a t o r so fr a wm i l ki ng b 19 301 - 2 0 0 3 一- _ - _ 一 项目塑堡 _ l - _ i _ 一一 色泽 呈乳白色或稍带微黄色 组织状态 均匀流体，无沉淀，无凝块，无杂质和其他异物 滋味与气味 具有新鲜牛乳固有的香味，无其它异味 相对密度 1 0 2 8 1 0 3 2 脂肪， 3 2 蛋白质， 3 非脂乳固体， 8 3 酸度，o t 1 8 杂质度，m g k g 4 汞( 以h g 计) ，m g k g 0 0 1 砷( 以a s 计) ，m g k g o 2 铅( 以p b 计) ，m g k g 0 0 5 铬( 以c r 计) ，m g k g 0 3 硝酸盐( 以n a n 0 3 计) ，m g k g 8 亚硝酸盐( 以n a n 0 2 计) ，m g k g o 2 六六六，m g k g o 0 5 滴滴涕，m g k g o 0 2 黄曲霉毒素m l ，u g k g 0 2 抗生素 不得检出 马拉硫磷，m g k g 0 1 倍硫磷，m g k g o 0 1 甲胺磷，m g k g o 2 堕垄璺鍪：! 生! 竺! 三! 1 2 ：竺竺! - - _ - _ _ _ _ l _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ - _ - - i _ _ _ l - - _ _ _ _ _ - - - - _ - _ - _ - l _ _ _ _ l 。一 一 1 1 4 牛乳中的细菌 菌落l 是指单个细菌经一定时间培养后形成的一个肉眼可见的细菌集 5 陕西科技大学硕士学位论文 团。菌落总数是指食品检样经过处理，在一定条件下培养后( 如培养成分、培 养温度和时间、p h 、需氧性质等) ，所得l m l ( g ) 检样中所含菌落的总数。茵落 总数主要作为判定食品被污染程度的标志，也可以应用这一方法观察细菌在食 品中繁殖的动态，以便对被检样品进行卫生学评价时提供依据。 细菌群体生长繁殖可分为四个时期【，孔1 9 1 ：迟缓期是在细菌被接种于培养基 后，对新的环境有一个短暂的适应过程。因细菌繁殖极少，故生长曲线平缓稳 定，一般为l 4 小时。此期细菌菌体增大，代谢活跃，为细菌进一步分裂增 殖而合成充足的酶、能量及中间代谢产物。对数期( 指数期) 时细菌大量繁殖， 活菌数以恒定的几何级数极快增长，持续几小时至几天不等，此期细菌形态、 染色和生物活性都很典型，对外界环境因素的作用十分敏感，因此，研究细菌 的生物学性状以此期细菌为最好。稳定期时细菌总数处于稳定状态，细菌群体 活力变化较大。此期细菌死亡数与增殖数渐趋平衡。细菌形态、染色和生物活 性出现改变，并产生很多代谢产物如外毒素、内毒素、抗生素等。细菌芽孢一 般在该期形成。随着稳定期发展，细菌繁殖越来越缓慢，达到衰亡期，死亡细 菌数明显增多，与培养时间成正比。此期细菌生理代谢活动趋于停滞，细菌形 态呈现肿胀或畸形衰亡，甚至自溶。 牛奶中所含的细菌种类】彳艮多，其中有的细菌对人体有益，例如乳酸菌； 有的会使牛乳腐败变质，例如产碱杆菌、黄色杆菌；还有的是对人、畜有害的 病原菌，例如能引起牛乳房炎的无乳链球菌，能引起人咽喉炎的溶血链球菌， 更严重的是人畜共患的病原菌，例如牛型结核杆菌、布氏杆菌、炭疽杆菌及波 状热菌等。 国际乳业联合会提出 2 1 ，2 2 ，凡是在7 以下能生长的细菌即称为低温茵， 而在2 0 以下能繁殖的细菌叫做嗜冷菌，牛乳中的低温菌有：假单胞菌属、无 色杆菌属、黄杆菌属、产碱菌属和一部分大肠菌群，此外，一部分乳酸菌，微 球菌，酵母菌和霉菌也属于低温菌，尤其是霉菌更喜欢低温环境。可见，乳中 大部分的菌种均属于低温菌群。在污染菌中，乳杆菌是其中重要的一类，同时， 乳杆菌在牛乳中表现出很强的生长繁殖能力，因此，鲜牛乳中乳杆菌的数量从 一个侧面反映出牛乳的微生物污染情况，也是决定鲜牛乳加工前保存时间的重 要因素之一。 1 1 5 牛乳的变质 牛乳的变质 2 3 - 2 61 的主要原因是由于微生物的作用。当牛乳从母牛乳房中挤 出来后的几个小时内，乳汁本身能阻止微生物繁殖，并可使乳中的含菌数有减 小的趋向。这种现象称为乳的自体杀菌作用。当乳的自体杀菌作用消失后，落 6 原料乳细菌指标在线检测技术研究 入乳中的各种微生物便能发育繁殖。最先是乳酸菌及乳酸链球菌等将乳糖分解 成乳酸，使乳中的酸度不断增高。当乳中酸度增高到一定程度时，乳中的乳酸 和干酪素钙结合，变为乳酸钙，使干酪素游离而沉淀，牛乳即凝结成块状物。 其后乳酸菌及乳链球菌发育衰退及中止时，虽然乳中酸度很高，其它细菌仍难 立足，但能适应高浓度酸性的徽菌便乘机繁殖，将乳酸及有机酸盐类分解为碳 酸盐，同时又将乳中的蛋白质分解为氨基酸，再分解为氨，以至使凝固的乳汁 变成中性，乃至碱性。这样便引起蛋白质分解菌等腐败菌的繁殖，将蛋白质大 肆分解，产生恶臭及有毒的物质，乳汁亦产生各种恶色、苦味、外观变成粘滞 的液体或清水，至此牛乳也完全腐败。 1 1 6 牛乳的电导率及测量方法 a 电导率的概念 物质按其在电场作用下导电与否分为导体、半导体和绝缘体。导体又可按 导电方式分为两大类。第一类导体称为电子型导体，是依靠自由电子在电场作 用下作定向运动而导电的导体，如金属、石墨及某些金属的化合物等，由于该 导体是依靠自由电子的定向运动而导电，所以在导电过程中自身不发生化学变 化。当温度升高【：，】时，由于导电物质内部质点的热运动加剧，阻碍自由电子的 定向运动，因而电阻增大，导电能力下降；第二类导体是依靠离子的定向移动 而导电，称为离子型导体，如电解质溶液或熔融的电解质等。当温度升高时， 由于溶液的粘度降低，离子运动速度加快，水溶液中离子水化作用减弱等原因， 导电能力增强。在工程上通常用电阻来衡量第一类导体的导电能力，用电导来 衡量第二类导体的导电能力。对于食品物料大部分属于第二类导体【：s 】。 当电流通过导体时，都会受到阻力的作用。对于第二类导体用电导g 和电 导率k 来表示这个阻力的大小。电导是电阻的倒数，单位为西门子，用s 表示。 由欧姆定律( o h m sl a w ) ： 1， g = = 三( 1 1 ) 尺y 。-。 其中： y 一施加电压( v ) ； ，一电流( a ) ： 尺一电阻( q ) 。 物体的电阻与其长度成正比，与其截面积成反比，即： r ：p 三( 1 - 2 ) 7 陕西科技大学硕士学位论文 k = 二= g l ( 1 3 ) p s 其中： p 一电阻率( q m ) ； 七一电导率k ( s m ) 。 第二类导体一般为液体，其长度和横截面积均为两电极间液体所具有的长 度和横截面积。电导率的物理意义是指长l m ，截面积为l m 2 的导体的电导，单 位为s m 。 b 牛乳的电导率 电导率【：，】是反应电解质溶液中离子的种类及浓度的指标。在稀溶液中，一 定温度下的电导率与其中的离子浓度成正比。在一定温度下，牛乳的电导率1 3 0 3 2 】 与其中的离子浓度呈正相关关系，同时也与其中细菌、带不同电荷的质点、蛋 白质、脂肪和乳糖有关，牛乳的电导率是它们相互作用的结果。由于牛乳中盐 类物质含量低且稳定，所以它的电导率也比较稳定，正常牛乳的电导率在2 5 时为3 3 4 7 x10 - 4 s c m ，对于牛乳来讲，电导率可以用于检验乳房炎乳、掺水 乳、掺碱乳，还可以用于检测牛乳加工过程中固体的含量与组成是否发生改变。 c 电导和电导率的测量 电导的测量f 3 3 j 在实验中实际上是测量电阻。目前已有很多测定电导、电导 率的仪器，并可把测出的电阻换算成电导率值在仪器上反映出来。其测量原理 和物理学上的测电阻用的韦斯顿 ( w h e a t s t o n e ) 电桥类似。图1 1 【3 3 】 为用来测量电导的韦斯顿电桥 装置原理图。图中a b 为均匀 的滑线电阻；r i 为可变电阻； m 为放有待测液的电导池， 8 设其电阻为r x ，i 是一定频率 阳眦m 一 的交流电源，通常取电源的频 图1 1 电导测量装置原理图 率为1 0 0 0 h z ，在可变电阻r 1 f i g1 1p r i n c i p l eo f m e a s u r i n gc o n d u c t a n c e 上并联了一个可变电容f ，这 是为了使与电导池实现阻抗平衡；g 为阴极示波器。接通电源后，移动接触点 c ，直到示波器中无电流通过为止。这时d 、c 两点的电位降相等，d g c 线路 中电流几乎为零，这时的电桥已达平衡，有： r 1r 3 见r 4 8 ( 1 4 ) 原料乳细菌指标在线检测技术研究 g ：土：生：一a c 一1 ( 1 - 3 一)u = = = lij 凡r l r 4b cr l 式中r 3 、r 4 分别为a c 、b c 段的电阻，r 1 为可变电阻器的电阻，均可从实验 中测得，从而可得到液体的电导g 。若知道电极间的距离和电极与液体接触的 面积，由式1 3 可得到液体的电导率。 但是，电导池中两极之间的距离l 和电极面积s 是很难测量的。通常是把 己知电阻率的液体注入电导池，就可确定l s 的值，该值称为电导池常数，用 鼠e l l 表示，单位为m 。则：k = k 。n r 。 1 2 课题的研究目的和意义 近年来，营养和食品科学研究证明 3 4 1 ，牛乳及牛乳制品是帮助维持膳食营 养平衡的重要食物类群，也是膳食中护卫健康的重要因素。这是因为牛乳及牛 乳制品可提供全面均衡的营养素，为人体健康和生长发育提供物质基础。据第 四次全国营养调查结果，我国膳食供应最感不足的营养素是钙、维生素a 和维 生素b 2 ，而牛乳制品正是这几种营养素的最佳来源。牛乳中含有多功能、广谱 的保护物质，如免疫球蛋白、乳铁蛋白、游离脂肪酸和甘油单脂肪酸酯等，它 们可以对致病菌产生抑制作用；牛