利用模型預測牛奶保存時的酸敗過程

　　多數消費者在選擇鮮乳或乳製品前都會先觀看外包裝之製造日期與保存期限作為飲用及存放的依據，一般而言，鮮乳於加工過程中會經巴斯德滅菌法(Pasteurization)，將內部的生菌數降到可食用之安全值；而我國依殺菌方式將市面上販售之牛乳區分為長時間低溫殺菌或高溫短時間殺菌之鮮乳及超高溫滅菌之保久乳。

　　雖然牛乳殺菌消毒的過程可殺死大部分的細菌，但卻無法完全消滅如芽孢桿菌屬(Bacillus)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)及Viridibacillus屬等孢子生成菌(spore-forming bacteria)，這些細菌面對逆境時會產生內孢子(endospore)進行休眠，等待逆境結束再持續繁殖。而滅菌後的冷藏保存可抑制大部分微生物生長，然而部分耐冷孢子生成菌(Psychrotolerant spore-former)能於低溫環境大量繁殖，可能因此造成牛乳酸敗，飲用後引發腸胃不適。

　　美國康乃爾大學食品科學系(Department of Food Science, Cornell University)的Buehler博士指出，這些芽孢桿菌或類芽孢桿菌可普遍存在於牧草、土壤、牛隻排泄物甚至擠乳器械等乳品加工的環節中，加工過程除了透過微孔過濾(microfiltration)的減低生菌數之外，控制加工及儲存環境溫度也是減緩細菌複製生長的關鍵。

　　在康乃爾大學牛乳品質改善計畫(Milk Quality Improvement Program)中，Buehler博士所屬的團隊透過觀察芽孢桿菌目(Bacillales)細菌在6°C的30天生長曲線，並以此建立蒙地卡羅模擬模型(Monte Carlo simulation model)，用以推估細菌在不同殺菌處理與保存溫度下的生長狀態，並以此推算牛乳的酸敗速率，而經過實際實驗可驗證該模型的準確性。【延伸閱讀】新型雙功能塗料可防止細菌交叉污染新鮮農產品

　　另外，該團隊利用模型預測經過高溫短時間殺菌的1.9公升的牛乳分別於6°C與4°C保存三週後的結果，保存在6°C環境中有的牛乳有66%產生酸敗(生菌數大於20,000 cfu/mL)，冷藏4°C的鮮乳則僅有9%產生酸敗，顯示低溫儲藏更能延長保存期限。

　　Wiedmann教授認為，在未來5到8年內，消費者將可能不會在牛奶盒上找到有效期限，而是透過商品上的條碼以了解生產履歷內的真正食用期限。未來也能將溫度指示計放在包裝上，監控物流或保存過程中的溫度，精確地預測貨架期(Shelf life)，這項模型的建構將有助於消費者及物流業者個別或批次監控鮮乳確切的保存期限。

資料來源

• Phys.org
• Psychrotolerant spore-former growth characterization for the development of a dairy spoilage predictive model
• 台灣區乳品工業同業公會

文章摘譯

• 農業科技決策資訊平台管理團隊