南庆贤 韦薇 吕玲（中国农业大学食品学院 北京 100094）
乳及其制品是最接近"完善"的食品，几乎含有生物活动所需要的全部营养成分，如能量、营养、免疫、强化、生理调节等诸多物质，在人类食品中占有着特殊的地位。随着世界科学技术的急速发展，以及知识经济的到来，伴随着基础科学的不断渗透和进步，乳业与乳品工业充满了高新科学和技术，其产品和生产管理中蕴涵着极其丰富的技术含量。同时人们对营养、健康、绿色和方便食品的需求日益增加，现代科学技术已赋予乳业及乳品工业广阔的发展空间及其无穷的生命力。
一、生物技术在乳业与乳品工业中的最新进展
生物技术是70年代初在分子生物学和细胞生物学基础上，多学科渗透发展起来的新领域，其主要内容为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程等。是利用生物体系，应用先进的生物学和工程学技术，改变生物特性进行物质转化，以生产人类所需的各种产品。国外近年来将生物技术应用于乳业及乳品工业显得异常活跃。
1．利用外源激素提高乳的产量
采用BST，即牛生长激素，来提高乳牛的产奶量是近年来迅速发展起来的一项高新技术。在反刍家畜的泌乳中 BST的浓度与奶牛泌乳量成正比关系。目前利用DNA的克隆繁殖技术，把人垂体激素（ST）重组体互补BST的mRNA中，利用外源BST来注射乳牛，可提高15％左右的产奶量，BST现已进入商业化领域。美国的FDA最近指明："饮用抗体激素复合体的奶牛乳，对人体无害"。现在英、美等国都已采用BST来提高乳牛的产奶量，具有极大的经济效益，而且对人体无害，是一种很有前景的生物新技术。
2增强乳的免疫功能
新出生的婴儿尚未完成免疫系统的发育，在自身免疫系统活性较差的情况下，依赖于母乳的保护。随着营养学、医学等方面的进展，逐渐了解母乳中各种营养成分、生理及免疫功能的作用，促进了母乳化奶粉的不断完善，相应出现了第二代和第三代婴儿乳粉。因为人乳乳清蛋白中存在一定量的乳铁蛋白、溶菌酶、免疫球蛋白等，这些物质的存在使人乳具有抗微生物的效应，所以在婴儿配方乳粉中，强化这些免疫因子将增加其免疫能力。牛乳中的免疫球蛋白对人体亦有一定的保护作用，如抑制和杀灭肠道病原菌。免疫乳对人体健康所起的作用是全方面的，改善肺和心血管功能、抗破伤风毒素。降血脂功能、预防龋齿及牙周炎等口腔疾病。随着免疫学上的每一个新的发展，都会为免疫乳的开发创造一个新的机会。
3．改善乳的组成成分
对于许多西方国家而言，乳不仅作为一种天然食品，而且还能作为改善特殊人群健康营养成分的载体加以利用。如乳糖不耐症者、牛乳过敏者、苯酮尿症患者等。利用β-半乳糖苷酶的固定化、生物反应器等方法。如果采用生物反应器连续对乳中所含乳糖进行水解，对众多乳糖不耐症者则是一个难得的好产品。此外，针对α-乳白蛋白的mRNA，用核酸编码的转基因，使与乳糖合成有关的α-乳白蛋白的基因被淘汰，以此达到降低乳中乳糖含量的目的。基因转移似乎也是减少诸如β-乳球蛋白或者酪蛋白这类乳蛋白质的最好方法，因为它们是某些特殊人体的过敏源。生产无过敏的牛乳，可以采用生物反应器连续式地进行有控制的水解，也可以不使用高昂的凝乳酶而采用生物反应器连续生产干酪，而且这种干酪在成熟期间不发生苦味。这是一项很有发展前景的生物技术。
利用基因转移可增加K-酪蛋白的浓度，以减少酪蛋白胶束的尺寸，从而增加乳的稳定性。同时乳中β-酪蛋白浓度的增加还可改善干酷制造工艺过程中凝乳块的质量。类似的情况，富集磷或者半眈氨酸的酪蛋白会改善乳的营养价值。现在也能利用酪蛋白胰酶或微生物产生的特殊蛋白酶进行部分水解，再经活性炭、离子交换处理，可除去乳中的大部分苯丙氨酸。
4．酶工程技术开发乳蛋白生物活性肽
乳蛋白是生产乳制品的重要原料，而蛋白酶是生产乳品的重要手段。当今这一领域再度引起人们的关注，是因为从中发现了多种具有生物活性的功能肽。通过选择性地水解乳蛋白，可获得不同的生物活性肽，活性肽类食品具有易消化、易吸收、抗过敏性、治疗低血压和降低胆固醇等作用。类鸦片肽类是乳中最早被发现的活性肽类，具有受体结合功能；吗啡类活性肽和许多生理反应密切相关，如 BCM7有增加血浆中胰肽作用，诱导肠上氨基酸的积累，增加肠道细胞层的交换，改变肠道的蠕动性，诱导人腹膜淋巴球上组织胺的游离，酿蛋白素C有利于回肠收缩。降血压活性肽在食品蛋白中存在着某些具ACEI活性的序列，可以通过酶解方法获得，从而起到防止或治疗高血压的目的。
日本每年对来自乳的活性太消费量达200～300吨，目前已有含活性肽的婴儿粉、液态制品和饮料上市。森水公司开发出4种乳活性肽类产品。雪印公司正对低过敏性肽类制品进行研究，以生产苦味低、风味好的制品为研究重点；同时进行了酪蛋白水解物作为微生物培养基氮源的实验，此类制品可应用于发酵食品中，以促进有益微生物的生长发育。三荣化工开发的HP－l型肽类制品，含有比牛乳中更为平衡的氨基酸，由于它的营养特点，其应用已扩大到运动饮料和运动食品领域。Deltown Specialities公司制造的乳肽"Pepton"已上市。Deltown Specialities是专门生产活性肽，且年生产能力达5000吨的大公司，是美国和欧洲活性肽市场的主要供应公司。目前的产品包括：（1）口服液态食品、低过敏性食品；（2）健康和运动食品；（3）发酵和微生物培养用的肽类；（4）化妆品。酪蛋白磷酸肽可用于食品钙强化剂，增强肠道对钙在体内的保持，这种钙强化剂在体内的吸收不需要VD的参与。目前日本森水公司开发的矿物元素可溶肽"森永肽C900"已推向市场，产品有防止钙不溶性的效果，无苦味，可应用到强化矿物元素的食品中去。
二、膜技术在乳品工业中的应用
膜技术在乳品工业中的应用已有多年，传统膜技术只用于乳清处理，现在已逐步进入乳品加工业的其它领域。膜分离是一种分子级分离，主要的膜系统按膜孔的紧密程度由密到疏，可分为反渗透（RO）、纳米过滤（N）、超滤（UF）、微波（MF）。用NF膜对牛乳进行浓缩，部分低分子量的离子可以与水共同得到分离，与以前的浓缩牛乳相比，其口味得到明显改善。另外在脱脂乳粉的浓缩中，可分离低分子量的杂味成分，在无脂肪牛乳的制造中还可增加鲜味。目前，国外正在研究将微滤技术和色谱方法及化学处理、酶处理结合起来，将乳蛋白中各种组分分开，得到酪蛋白和乳清蛋白。免疫球蛋白可用于生产高级婴儿奶粉。超滤是70年代兴起的一种新的分离技术，其操作条件较低，成本、能耗亦低。收集经大肠杆菌、沙11氏菌混合疫苗免疫处理的乳牛产后 7天之内初乳，经去脂、去酿蛋白后所得免疫初乳乳清，用中空纤维超滤器进行浓缩分离，浓缩4.5～7倍，IgG回收率在90以上。
三、高压食品加工技术在乳制品中的应用
随着现代高压物理学的诞生和发展，国外干80年代末出现了食品的超高压加工技术。1899年，美国化学家Bert Hite首次发现了450MPa高压锅能延长牛乳的保存期。目前日本在超高压（100～1000Mpa）食品加工方面居国际领先地位，而欧美等国也先后对高压食品加工原理、方法及应用前景开展了广泛的研究。1991年，Hoover等发现，23℃时经340MPa高压处理生乳60min，乳中单细胞增生性李斯特氏菌的致死量达106cfu／mL。Johnston等在1992年报道，压力达 600MPa（2h），乳中 Ca2+的含量对其稳定性有强烈的影响。令人满意的是，高压乳中Ca2+的活性并未有大的变化，但乳清中钙和磷的总水平都有一定程度的增加。压力作用不胶粒的小片化可释放出非离子钙和磷。
制作许多类型的成熟干酪，采用生乳比巴氏杀菌乳效果更佳，但生乳不能完全保证产品的安全性。高压则可解决这一问题，因高压处理不仅减少乳中微生物，又避免了加热时引起的风味变化、乳酶失活和维生素的破坏，从而可生产出更安全的"生乳"干酪。 Ohmiya等研究了在高压（130MPa）下，由凝乳酶引起乳凝固的反应。发现高压对酪蛋白水解的初期阶段无影响，而酿蛋白胶粒形成的第二阶段时间延长，乳凝块形成的第三阶段时间缩短。乳凝块形成过程是体积减少的反应，高压下反应加速。
LoPez－fandino等发现，高压引起乳清乳析变性，使其进入凝块，从而使干酪产量增加，尤其是其保水性增强。于酿成熟需一定时间，1993年，Yokoya－ma、Sawamura等利用商业乳杆菌，在添加或不添加合适脂酶和蛋白酶情况下，用10～250MPa压力处理，成熟时间可减至3无。Tanaka和 Hatanaka采用高压提高酸乳品的质量。为避免包装后，酸度增加引起的脱水收缩作用，将酸乳成品用200～300MPa、10～20℃处理10min，这样并未改变酸乳的质构，也未减少活乳酸菌数；压力在300MPa以上时，虽可防止酸乳的过度酸化，但同时也减少了活乳酸菌数量。
四、冷杀菌技术在乳品加工保藏中的应用
冷杀菌技术是近年来研究较多的一种杀菌技术，由于杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低，既利于保持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持其色、香、味及营养成分。
1．高压脉冲电场杀菌:它与一般的加热杀菌有着本质的区别，属于非加热杀菌范畴。是利用电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。国内外对此技术已作了许多研究，并设计出相应处理装置，有效地杀灭与食品腐败有关的几十种细菌。法国、美国一些厂家已将这种强电场破坏细胞的新技术用于实践，避免了加热引起的蛋白质变性和维生素破坏等一系列缺点。
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