在上一期中我们详细介绍了 UHT 系统产品灭菌的相关知识点。在这一期的内容中，我们将详细介绍巴氏灭菌和超高温灭菌的相关内容，并解答日常生活中关于巴氏奶和超高温灭菌奶该如何选择的疑问。
巴氏灭菌
2.1 巴氏灭菌的定义
巴氏灭菌（Pasteurization），也称为巴氏杀菌法、低温杀菌法，是一种食物保存方法，由法国生物学家路易·巴斯德于 1864 年发明。原理是用低于 100°C 的短暂加热，进行消毒，以杀死液体中的微生物，使食物在不变质的状况下延长保存时间。确切温度和时间依照液体的种类和它所含的微生物的性质而不同，一般介于 70~90°C 之间。现在主要用于牛奶、葡萄酒、啤酒、果汁等发酵产品。
2.2 巴氏灭菌的历史
巴斯德杀菌法起初用作处理酿造酒，很多年后才用于杀灭牛奶的微生物。1857年，法国化学家与微生物学家路易‧巴斯德证明了啤酒变酸是由微生物引起。1864 年夏季，巴斯德在阿尔布瓦发明了一种葡萄酒和啤酒的杀菌保存方法。他透过实验发现把新酒短暂加热到 50-60 °C（122-140 °F）就足以杀死酒中的微生物，长期保存也不会变酸，而且不牺牲酒的口味品质。这种方法以巴斯德的姓氏命名，称为 “pasteurization” 。
2.3 巴氏灭菌在牛奶加工中的应用
使用巴斯德杀菌法于牛奶时，以 72-75°C 的温度将牛奶加热 15~30 秒，部分细菌在这个温度死亡，然后立刻将牛奶冷却到 10°C 以下，大部分细菌会因为未能适应剧烈的温度变化而死亡，此法未有煮沸牛奶，比较能保留牛奶的风味，但此方法只能将细菌的数量下降至不会引发疾病的水平，不能消灭可以忍受 70°C 以上的细菌孢子，在牛奶中仍然有微生物存在，一旦温度上升至 10°C或以上，细菌孢子又会变得活跃，细菌加快繁殖使牛奶腐坏，因此需要将牛奶维持在 4-5°C 的低温保存及运输，避免微生物大量繁殖使牛奶迅速变坏，使用巴斯德杀菌的牛奶在未拆开包装的情况下，在 4-5°C 可以存放 6-10 日。因为使用巴斯德杀菌的牛奶，即使未拆开封装，在牛奶中的微生物仍然会随时间而增加，所以在购买后应尽快饮用。
2.3 HTST 高温短时灭菌
快速巴氏杀菌，也称为“高温短时”（HTST）处理，是一种对果蔬汁、啤酒、葡萄酒以及牛奶等一些乳制品等易腐饮料进行高温巴氏杀菌的方法。与其他巴氏灭菌工艺相比，它能更好地保持颜色和风味，但有些奶酪对该工艺的反应不同。液体在受控的连续流动中移动，同时承受 71.5°C（160°F）到 74°C（165°F）的温度，大约 15 到 30 秒，然后快速冷却到 4°C（39.2°F）到5.5°C（42°F）之间。
快速巴氏灭菌是为了在灌装之前杀死腐败微生物，以便使产品更安全，并延长其与未经巴氏灭菌的食品相比的保质期。例如，一家快速巴氏杀菌机械制造商给出的保质期为“超过 12 个月”，它必须与无菌灌装技术（类似于无菌处理）结合使用，以防止巴氏杀菌后污染。
超高温灭菌
3.1 超高温灭菌的定义
超高温灭菌法（Ultra-heat treatment，简称 UHT）是一种通过在极短时间内加温为食品灭菌的方法（用 135~150°C 加热 2~3 秒）。这个温度能够杀死残留在牛奶中的芽孢。最常用这种方式来灭菌的是牛奶，不过这种过程同样运用于果汁、奶油、豆浆、酸奶、葡萄酒、汤料、蜂蜜等。这种灭菌法在 1960年代被发明，并于 1970 年代逐渐可行起来。
和传统的罐装食品工艺相比，UHT 的加热时间更短，能够更好地保持风味。即使这样 UHT 处理的温度也足够造成梅纳反应，会改变乳品的风味和色泽。
经过 UHT 处理的牛奶储存在无菌容器中，在常温情况下有 6-12 个月的保质期。相比之下，使用更温和的高温短时间杀菌法（72°C,15秒）的牛奶只有两周的保质期。
3.2 超高温灭菌的历史
超高温灭菌法是提供稳定、安全储存牛奶的热处理技术。第一个涉及间接连续加热（125℃ 持续 6 分钟）的系统于 1893 年制造，1912 年另一种连续直接加热方法，即把蒸汽和牛奶混合加热到 130~140℃，获得了专利。然而市场上没有无菌包装体系和存储的产品，所以这项技术当时实用性不佳，其发展一直停滞不前，直到 1950 年代才有了转机。
1953年，APV 开创了蒸汽喷射技术，该技术通过特制的喷嘴（商品名: Uperiser）直接喷射蒸汽，快速加热牛奶，将牛奶包装到包装罐中。1960 年代，APV 推出了第一个商用蒸汽注入系统(商品名: Palarisator )。在瑞典，利乐（Tetra Pak）在 1952 年推出了盒式纸包装技术，随着技术的进步，结合纸盒组装和无菌包装技术，开始在国际范围内推广，并在 1960 年代取得了商业突破。
在无菌加工中，普通罐装是将先将产品和包装合并在一起然后灭菌，而利乐采用的是分体式灭菌，将产品和包装分开灭菌，最后在无菌环境下罐装。 在成功上诉至欧洲法院之后，英国议会通过了 1983 年《进口牛奶法》，该法案阻止了政府禁止进口超高温灭菌牛奶 1993 年 6 月，帕玛拉特（Parmalat）将其超高温灭菌奶引入美国，在美国市场上，消费者对于饮用未经冷藏运送的牛奶感到不安，并且不愿购买。为了解决这个问题，帕玛拉特（Parmalat）将售卖的超高温灭菌乳装在老式容器中，不过这些牛奶无需放在冰箱中冷藏。
超高温灭菌技术广泛的用于各种乳制品中，自 2008 年超高温灭菌乳已经在波多黎各和韩国的美军基地中售卖，因为环境因素，超高温灭菌乳在波多黎各非常的流行。超高温灭菌乳可以作为巴氏消毒奶的替代品，特别在存储环境不佳的情况下，比如飓风过后可能会断电长达两周，在这个过程中，巴氏奶就会因为失去冷藏而腐败，但是超高温灭菌乳则不受影响。2008 年，英国政府提议到2020 年将 90% 的牛奶替换为超高温灭菌乳以减少冷藏耗电从而减少碳排放，然而受到英国乳业的反对，最终这一主张被废弃。
3.3 超高温灭菌在牛奶加工中的应用
超高温灭菌奶，通常也被称为常温奶，是经过超高温瞬时灭菌工艺处理的牛奶产品。这一过程通常在 135℃ 以上的高温下进行，以杀灭其中的微生物，确保牛奶在常温环境下也能保持较长的保质期。
经过 135℃-150℃ 高温处理 4 至 15 秒的瞬间灭菌，超高温灭菌奶能彻底消灭其中的微生物和芽孢，确保在常温环境下能持久保存。然而，这种高温处理方式也会对牛奶的营养成分造成一定影响。例如，牛奶中的不耐热维生素会受到破坏，同时，乳糖会焦化，蛋白质与乳糖还会发生美拉德反应，导致牛奶颜色变褐，并改变其原有的风味。
经过超高温灭菌处理的牛奶，其保质期可达 6-12 个月，确保在常温环境下也能持久保存。然而这种处理方式会不可避免地影响牛奶的营养成分，如破坏不耐热维生素，同时使乳糖焦化，蛋白质与乳糖发生美拉德反应，进而改变牛奶的颜色和风味。
3.4 巴氏奶和 UHT 奶的区别和选择
巴氏奶（巴氏杀菌乳）与 UHT 奶（超高温灭菌乳）在营养成分上的差异主要体现在热敏感成分和加工工艺的影响上，具体对比如下：
3.4.1核心营养成分（蛋白质、钙、脂肪）
蛋白质：UHT 高温处理可能导致部分蛋白质变性，但人体吸收率与巴氏奶无显著差异
钙：两种牛奶的钙含量均不受加工工艺影响，吸收效果相同
脂肪：含量基本一致，但 UHT 奶可能因高温氧化产生轻微风味变化
3.4.2 热敏感维生素
维生素 B 群（B1、B2 等）和维生素 C：巴氏奶因低温杀菌保留更多，UHT 奶损失约 10%-20%
脂溶性维生素（A、D、E）：UHT 奶可能因高温略有减少，但实际差异较小
3.4.3 活性成分
乳铁蛋白、免疫球蛋白等：巴氏奶保留更多活性物质，UHT 奶因高温灭菌几乎完全灭活
3.4.4. 其他差异
口感与风味：巴氏奶更接近原料奶的天然风味，UHT 奶因美拉德反应可能产生焦糖化气味
保质期：UHT 奶常温保存 6-12 个月，巴氏奶需冷藏且保质期仅 7-14 天
总体来说，从核心营养（蛋白质、钙）角度看，两者差异不大；但巴氏奶在维生素和活性成分保留上更优，UHT 奶则以便利性见长。选择时可根据需求权衡营养与储存条件。
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END
英国 Armfield 公司成立于 1963 年，工业部门设计和制造研发系统，主要用于食品，饮料，乳品，食用油和制药等行业。涉及超高温灭菌，巴氏灭菌，高压均质，无菌灌装，碳酸化/灌装/封盖，喷雾干燥，膜过滤，结晶，萃取等多种加工工艺。Armfield 工业食品技术系统被许多世界领先的公司使用，使研究人员和产品开发人员能够在实验室中以微型规模复制全尺寸的工业制造过程。
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