牛奶是日常饮食中营养密度最高的食品之一,能提供优质蛋白质、矿物质和维生素。然而,生牛奶也可能携带生物危害,历史上曾多次暴发与单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌属、弯曲杆菌属以及产志贺毒素大肠杆菌(STEC)相关的疫情。
一个多世纪以来,乳制品行业一直依赖热巴氏杀菌来保障安全,但加热也会带来品质上的取舍,并导致感官特性改变。这正是新兴非热技术日益受到关注的原因。其中,HPP超高压处理脱颖而出,被认为是一条有前景的路径:既能降低微生物风险,又能保留更接近生牛乳的感官特征和牛奶的大部分营养价值。然而,要把这一前景转化为常规商业实践,仍取决于能否满足监管机构对验证与确认的要求。
最新针对生牛乳的数据表明,HPP处理后营养价值可基本保留,在高强度处理条件(6000 bar/87 kpsi,10分钟)下,维生素和矿物质水平与未处理牛奶相当(图1)。需要注意的是,维生素稳定性仍受贮藏条件影响:部分维生素(A、B3、B5、B6、C)在HPP处理后冷藏贮藏期间会逐渐下降,但未经处理的生牛奶降解速度可能更快。

图1. 生牛奶与HPP牛奶中维生素和矿物质浓度对比(Lim等,2023)
生牛奶安全仍是公共卫生关切。一项美国分析(2013—2018年)报告了约75起与生牛奶相关的疫情,大多数发生在允许销售的地区,尤其是允许零售的地区(Koski等,2022)。
多项挑战试验表明,6000 bar(87 kpsi)的HPP处理可使关键繁殖体病原体实现数个对数级的灭活,包括单核细胞增生李斯特菌、沙门氏菌属和大肠杆菌(图2)。然而,已发表研究中一个反复出现的局限是:处理后贮藏期间病原体的演化往往未被监测;部分研究使用超高温灭菌(UHT)牛奶进行接种,可能无法完全代表生牛奶中的实际行为。

图2. 生牛奶中的病原体灭活(Stratakos等,2019)
HPP还可能有助于应对禽流感等新兴危害。尽管其对牛奶中H5N1的效果尚不确定,但其他基质中针对其他亚型(如H7N7)的结果表明,足够强度的压力处理可显著降低病毒滴度(Isbarn等,2007)。
除安全性外,HPP还能显著减少牛奶中的腐败微生物群。例如,6000 bar(87 kpsi)处理3分钟可实现总活菌数降低4 log、肠杆菌科>2.7 log的降低,且冷藏条件下生长延迟,与未处理牛奶相比,冷藏保质期可延长至21天(图3)。

图3. HPP处理后生牛奶中总活菌数的变化(Stratakos等,2019)
各项研究中,保质期结果因处理条件和初始微生物群而异,但已有报告包括:
HPP常被宣传为能提供"生牛乳"一般的牛奶,因为它避免了许多与热处理相关的风味变化。感官研究报告称,未处理牛奶与压力处理牛奶在多个属性上仅有微小差异,且品评员普遍更偏好HPP处理牛奶而非巴氏杀菌牛奶(图4)。

图4. 未处理、超高压处理和巴氏杀菌牛奶的感官评分对比(Liepa等,2017)
尽管如此,生牛乳、未均质牛奶的外观可能发生变化:HPP可能增加黄色色度分量b*,这很可能与胶束变化有关,这些变化增加了光线与脂质部分的相互作用。值得注意的是,在某些条件下(如6000 bar/87 kpsi处理3分钟 vs 72 °C/161 °F处理5分钟),色差(∆E)可能小于热处理(Stratakos等,2019)。
多个机构和专家组织认可HPP的潜力,但也指出了差距。新西兰的审查结论是不存在"安全港"(即没有无需进一步验证即可使用的默认参数),并指出验证指示物方面的挑战(例如碱性磷酸酶耐压,不适合作为HPP的性能指示物)。
欧洲基于风险的评估提出了可满足多种病原体性能标准的时间/压力组合,同时警告工艺验证方面存在挑战。
在美国,情况尤为严格,因为巴氏杀菌等效性传统上与贝氏柯克斯体(历史上用作基准微生物)的灭活挂钩。替代工艺必须证明等效性,并在危害和/或工艺发生变化时考虑重新验证。这在参考微生物选择和稳健的工艺验证方案方面带来了实际挑战。
HPP可以实现安全、延长保质期、“生牛乳般”品质的牛奶,但行业需要更明确的验证操作规范。证据显示HPP在病原体和腐败菌灭活方面效果显著,感官保留方面也很有前景,但在基准目标、贮藏期间处理后行为以及普遍接受的验证指示物方面仍存在差距。
一种可能的方案是:将HPP作为牛奶的保质期延长步骤,而该牛奶已经过经验证的致死处理以实现病原体控制,例如低温长时间(LTLT)巴氏杀菌——据称与其他更高温度的巴氏杀菌处理相比,LTLT对牛奶品质的影响最小。