乳制品的抗菌保鮮是乳制品儲存和銷售階段的重要環節，關系到消費者的健康、生產企業的經濟損失和企業形象。酸化和變質是導致乳制品風味劣變和脹袋的核心因素，也是乳制品保鮮貯藏技術面臨的挑戰。乳制品的酸化變質不僅僅是腐敗菌的個別表現，而是腐敗菌及其釋放的胞外酶共同作用的結果。

乳制品變質的主要原因——微生物

乳制品營養豐富，是廣譜微生物的理想培養基。大多數乳制品，如巴氏鮮奶和酸奶，需要低溫保存，以保持優良的品質和營養成分。但是低溫儲存并不能抑制所有的微生物，如嗜冷菌。據文獻記載，所有乳制品保質期內的問題，有25%是由耐熱嗜冷菌引起的。

嗜冷革蘭氏陰性菌，其生長使冷藏原料和巴氏殺菌奶、脫脂奶酪和類似產品中的微生物惡化。假單胞菌是嗜冷菌的代表菌株，革蘭氏陰性，兼性厭氧，嗜冷。它不僅能在牛奶中生長，還能釋放許多能降解牛奶成分的胞外酶，主要是蛋白酶和脂肪酶，能分解蛋白質和脂肪，造成牛奶的感官缺陷。這些酶具有耐熱性，影響巴氏殺菌乳制品的保存質量。

酵母和霉菌(地霉屬、枝孢霉屬、毛霉屬、枝孢霉屬、青霉屬)引起味道、質地和可見腐敗。耐熱乳球菌的生長可以降低巴氏殺菌乳的pH值，直至發生凝乳。

相關研究表明，鮮奶經過巴氏殺菌后，仍有一定數量的微生物殘留。一般牛奶巴氏殺菌后7天內，微生物生長緩慢。隨著儲藏時間的延長，以假單胞菌為主的嗜冷菌數量迅速增加，在儲藏時間為10 ~ 12天時，假單胞菌數量達到高峰。同時，乳酸鏈球菌開始迅速繁殖，分解乳糖產生乳酸，酸度增加，牛奶的PH值持續降低。此時假單胞菌生長有限，12天后開始大量死亡。當PH值降至5時，乳酸鏈球菌的生長也受到抑制。乳桿菌因為耐酸性強，逐漸占據繁殖優勢，持續產酸。此時牛奶中出現大量乳凝塊，乳清析出。

二氧化碳抑菌技術在乳制品中的應用

二氧化碳是碳原子的氧化態，在室溫下以無色無味的氣體存在，微溶于水。二氧化碳是一種天然抗菌劑，可以抑制微生物的生長。由于二氧化碳分子是非極性的，容易溶解在微生物細胞膜的脂雙層中，會增加膜的流動性，從而使細胞質暴露在有毒的環境中。微生物的細胞質中含有水分，二氧化碳和水會發生水合反應產生碳酸，導致細胞質的PH值降低，這種變化會對細胞產生壓力。二氧化碳在細胞內積累，微生物將其視為代謝廢物，需要消耗更多的代謝能量。同時，代替氧氣，發生小范圍的降解反應，擾亂微生物正常的生理平衡。

二氧化碳抗菌技術應用于乳制品保鮮有兩種方式:直接添加二氧化碳和充二氧化碳混合氣體的MAP氣調包裝技術。

相關研究證實，二氧化碳可以抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生長。這種抑制作用的效果主要取決于二氧化碳在產品中的溶解程度，因此直接向溶解性更好的液態乳制品中添加二氧化碳更合適。

1.直接加入二氧化碳

直接添加二氧化碳的方法是將裝有液化壓縮二氧化碳的鋼瓶通過減壓閥和導管連接到液態奶容器的底部，在較低的壓力下向液態奶中充入適量的二氧化碳。

采用這種方法，可以顯著延長液態奶的保質期。比如巴氏奶的保質期一般在15天左右，直接充二氧化碳后保質期可以延長7天左右。然而，這種對液態奶保質期的有益影響也受到包裝材料阻隔性能的影響。

包裝材料是將液態奶與外界環境隔離的屏障，重點是氧氣，一種加速乳制品氧化變質的氣體。這種性能一般用包裝材料的透氧指數來表征。透氧性越大，單位時間內通過相同面積包裝材料的氧氣就越多。眾所周知，氧氣可以促進微生物的生長繁殖，這就大大降低了二氧化碳的抗菌作用和延長保質期的效果。

筆者使用Labthink品牌的VAC-V2壓差式氣體滲透儀，測試了各種液態奶包裝材料在不同儲存溫度下的透氧性，如表1所示?？梢钥闯鰪秃夏さ耐秆趼拭黠@低于PE膜，這是因為復合膜綜合了各種膜材料的優點，尤其是鋁箔復合膜，在相同溫度下透氧率僅為PE膜的0.05%~0.16%。表1還反映出包裝材料的透氧指數受溫度影響，即溫度越高，材料的透氧性越大，不利于隔氧。

根據表1的測試結果，建議采用直接添加二氧化碳抑菌的方法的液態奶，選用多層塑塑復合膜、鋁塑復合膜、紙鋁復合膜或鍍鋁復合膜，可以產生協同抗菌效果。相關研究表明，原料奶注入二氧化碳后用高阻隔材料包裝，保質期提高97.9%，用低阻隔材料包裝，保質期提高65.6%。

2.二氧化碳混合氣體氣調包裝技術。

MAP又稱氣調包裝，是一種通過調節包裝內氣體含量來營造有利于抑菌保鮮的氣體氛圍的包裝形式。粉狀乳制品因其形狀更適合MAP氣調包裝技術。在實際操作中，需要向包裝中充入一定比例的氮氣和二氧化碳的混合氣體。惰性氣體氮氣可以最大限度的降低奶粉包裝中的氧氣殘留，二氧化碳可以起到協同作用，抑制奶粉中好氧菌的生長，延長保質期。

需要注意的是，MAP氣調包裝技術的抑菌效果與包裝內各氣體成分含量的穩定性密切相關。如果奶粉使用的包裝阻氣性差，或者奶粉包裝密封性差，很容易改變包裝中氮氣或二氧化碳的含量，這就是為什么奶粉的氣調包裝要求使用阻氣性高的包裝材料，并建立日常監測機制，定期檢測包裝中氣體成分的含量。

筆者所在的濟南藍光包裝安全檢測中心的研究人員使用CLASSIC 650頂空分析儀對罐裝奶粉和鋁塑復合膜袋裝奶粉的頂空成分進行了檢測。結果如表2所示。罐裝奶粉采用充有二氧化碳和氮氣的氣調包裝，在測試過程中各氣體成分含量相對穩定，這可能是由于馬口鐵本身優良的阻氣性。鋁塑復合膜袋裝奶粉用氮氣包裝。從表2可以看出，隨著儲存時間的延長，氧含量緩慢上升，氮和二氧化碳含量逐漸下降。這可能是由于鋁塑復合袋表面存在針孔或折痕，或者存在滲漏點，增加了整個包裝的透氧性。

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抑菌作用是乳制品貯藏保鮮領域的研究熱點。以嗜冷菌為主的微生物菌群在低溫環境下依然活躍，是乳制品的主要腐敗菌群。二氧化碳是一種天然抗菌劑，可以抑制微生物的生長?？梢酝ㄟ^在乳制品中直接添加二氧化碳，充二氧化碳混合氣體的MAP氣調包裝技術來實現。