為什麼這種牛奶能夠保存數月?

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一般而言,牛奶的保質期不長。即便採用巴氏滅菌法殺滅了其中大多數細菌的牛奶也只能在冰箱裏儲存10-15天。這個期限貌似已經夠長,但在過去的50-60年內,牛奶在不冷藏的情況下,在便利店貨架上保存時間卻不是以幾天或者幾周計,而是好多個月。隨處可見的蠟紙盒包裝奶都進行了滅菌處理,其中的某些效應已經耳熟能詳,而某些效應你可能從來未曾耳聞。

因發明人路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)而得名的巴氏滅菌法可以殺滅結核桿菌及其他幾種致病菌。巴氏滅菌法將牛奶加熱到72℃並保持此溫度大約15秒鐘,然後讓溫度冷卻下來。這個溫度不會殺滅任何微生物,在牛奶冷藏和食用時,很多無害菌依然會存活下來。最近剛從昆士蘭大學退休的乳製品專家希爾頓·迪斯(Hilton Deeth)說,美國、澳大利亞和新西蘭等國市面上出售的大多數牛奶都採用巴氏滅菌法。

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Image caption 採用超高溫瞬時滅菌(Ultra-heat-treated,UHT)的牛奶可以儲存很多個月(圖片來源: iStock)

然而,很多歐洲國家卻流行超高溫瞬時滅菌牛奶(Ultra-heat-treated,UHT,在中國也被稱為常溫奶)。這種奶的滅菌過程中會把溫度提升到巴氏滅菌法的兩倍——140℃,而滅菌時間卻只有3秒。如此高的溫度會瞬間殺滅所有細菌以及大多數高溫耐受力較差的細菌孢子。這種牛奶幾乎無菌,因此只要裝在消毒容器裏就能保存非常長的時間。在牛奶中沒有細菌的情況下,只要保持包裝完整就不會腐敗。

但是迪斯警告說,即便常溫奶也不能保證不腐敗。它的設計儲藏溫度是20-30℃,因此如果用貨船裝載UHT牛奶經過赤道附近的熱帶地區,或者船隻本身通風性能差,或者牛奶在熱帶地區的碼頭滯留時間太長,倖存下來的少數孢子也會活化並誘發牛奶腐敗。與此同時,這種長期保存的牛奶中也會發生某些奇特的變化:包裝內可能會出現凝膠,如果打開包裝想把牛奶倒出來,"就會像是粘稠的酸奶或者結成塊狀的牛奶沙司,"迪斯說。

出現這些問題的原因可以追溯到高溫滅菌工藝中的化學反應。瞬間的超高溫會導致牛奶蛋白質變質。原有乳清蛋白質被拆散後,形成了活性很差的鏈狀結構。因形成可口的焦糖味道而著名的美拉德反應(Maillard Reaction)就是牛奶中的蛋白質和糖之間發生的一種化學反應,同時也是吐司、鹹肉和其他很多棕色食品的顏色來源。另外,如果不做預先處理去除一種名為"纖溶酵素"的物質,高溫還會導致這種酵素發生一等程度的崩解,產生一種含硫復合物,從而使牛奶出現一種臭雞蛋氣味,這種氣味需要一周時間才能完全消散。

如果纖溶酵素保持活性,將會切斷多種蛋白質,使蛋白質從原本所在的位置釋放出來,並相互組合成新的結構。這可能就是牛奶中凝膠狀物質的來源。美拉德反應可能是常溫奶要比巴氏滅菌奶更甜的原因。迪斯強調說,常溫奶的顏色也要比巴氏滅菌奶更白。這或許是乳清蛋白及其他物質能夠反射光線的緣故。此外,硫分子也造成牛奶異味。

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Image caption 經高熱滅菌處理的常溫奶無法製作奶酪等奶製品(圖片來源: iStock)

由於不同人群對這些異味的接受能力不同,常溫奶在世界各國的市場佔有率存在很大差異。例如,牛奶消費量迅速增長的中國到處都有常溫奶出售。"中國乳製品市場規模以10%大年增長率迅速擴大,並且這種趨勢已經持續了好幾年,"迪斯說。"中國常溫奶的銷量十分巨大。"澳大利亞、新西蘭和德國等國乳製品產業取得發展的推動力之一就是長保質期牛奶對中國的出口。

然後,歷史悠久的常溫奶存在一個顯著的缺點:無法以此製作奶酪。奶酪的製作是一個兩步流程:首先使用凝乳酵素將蛋白質切斷,然後結團凝固形成凝膠狀的奶酪。迪斯說,遍布混合液各處的變質乳清蛋白質阻止了凝膠的形成(巴氏奶中只有5-10%的乳清發生變質,因此不會出現這一問題)。對此,迪斯做過艱苦的研究工作。他曾經和一位博士後一道測試了所有的情況,但仍未能最終解決問題。

"有天早晨我來到實驗室,"迪斯回憶說,"那位博士後說,'我凖備了一塊凝膠想做成奶酪…'但我後來直到凌晨1點才離開。奶酪一般會在兩個小時候凝固,但是這塊所謂'奶酪'卻足足花了11個小時才固化。"要想用常溫奶製作奶酪仍然需要繼續研究,他說。即便未來能成功,做出來的也多半是類似白軟乾酪的含有大量水分的產品。

同時,由於所含有效酵素數量不足,未來的常溫牛奶製作的奶酪的味道估計也不會太好。

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