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本研究针对牛奶加工中微生物控制难题，探究离心分离、巴氏杀菌、微滤等单元操作对牛奶微生物群（含厌氧孢子）的影响。发现分离和微滤显著改变菌群组成并减少孢子，但部分细菌（如 Microbacterium）和孢子会穿透膜，为优化加工工艺提供科学依据。
牛奶作为营养丰富的食品，极易受到微生物污染，其加工过程中的微生物控制一直是乳制品行业的关键挑战。目前，尽管牛奶加工中常用离心分离、巴氏杀菌、微滤等技术，但单一单元操作对牛奶微生物组成和孢子含量的具体影响尚不明确，尤其是不同工艺环节中微生物的动态变化及潜在污染风险缺乏系统性研究。为解决这一问题，挪威生命科学大学（NMBU）的研究人员开展了相关研究，旨在明确牛奶加工各单元操作对微生物群（包括厌氧孢子）的影响机制，研究成果发表在《International Dairy Journal》。
研究人员在小型中试工厂模拟从生乳到微滤、巴氏杀菌乳的完整加工流程，通过培养依赖和非依赖分析方法，追踪微生物群和厌氧孢子在各阶段的变化。主要技术方法包括：在三个不同时间点（2022 年 12 月、2023 年 2 月和 3 月）采集生乳样本，经离心分离（9500 rpm）、1.4 μm 陶瓷膜微滤（50–55 °C）和巴氏杀菌（72–74 °C，15–30 s）等处理，在 9 个采样点收集样本；采用平板计数法检测总细菌数，最可能数法（MPN）测定厌氧孢子数；通过 16S rRNA 基因扩增子测序和分离株测序分析菌群组成；运用方差分析（ANOVA）、主坐标分析（PCoA）等统计方法评估不同工艺的影响。
3.1 加工过程中细菌和孢子计数的动态变化
生乳初始微生物质量影响后续各阶段菌群：采样 A 的生乳总菌数（3.7 log CFU/mL）略高于 B、C，虽差异无统计学意义（p = 0.1），但分离后脱脂乳和稀奶油的菌群分布显著不同。巴氏杀菌对稀奶油的杀菌效果更显著（菌数降至 1.8 log CFU/mL），而脱脂乳菌数保持 2.7 log CFU/mL。微滤过程中，多数微生物被截留（截留物菌数 4.1 log CFU/mL），但采样 A 的渗透液仍检测到 2.3 log CFU/mL 活菌（主要为 Microbacterium lacticum）。厌氧孢子主要存在于脱脂乳和标准化乳中，稀奶油中未检出，且标准化乳中偶因环境污染出现孢子（如采样 C）。
3.2 分离株的鉴定与菌群分布
从琼脂平板分离出 45 株菌，生乳中检测到假单胞菌（Pseudomonas）、肠球菌（Enterococcus）、葡萄球菌（Staphylococcus）等，部分为嗜冷菌和乳腺炎致病菌。加工过程中，Microbacterium 在渗透液和标准化乳中频繁出现，可能与该菌体积小、易穿透微滤膜且耐温和热处理有关。标准化乳中仅检测到 Microbacterium 和 Pseudomonas，表明部分耐热菌可存活至加工后期。
3.3 工艺对微生物组成的影响
3.3.1 离心分离的选择性作用
分离过程呈现菌群依赖性选择：脱脂乳中富集梭菌（Clostridium，91%）、葡萄球菌（82%）、假单胞菌（67%）等，而稀奶油中乳球菌（Lactococcus，65%）、气球菌（Aerococcus，63%）、库克菌（Kocuria，74%）更丰富。此外，分离阶段检测到 Brevibacillus 等污染菌，提示设备清洁的重要性。稀奶油的菌群多样性（Chao1 和 Shannon 指数）显著高于脱脂乳，且菌群异质性更高，可能与脂肪相的亲和性有关。
3.3.2 微滤的截留与穿透特性
微滤有效截留多数微生物，截留物中 unclassified_Peptostreptococcaceae 和不动杆菌（Acinetobacter）占主导，但渗透液中仍存在 Microbacterium 等小体积细菌及孢子（如采样 A）。研究证实，1.4 μm 膜无法完全截留所有微生物，部分芽孢杆菌（Bacillus）孢子和 Microbacterium 可穿透，这与膜孔径和菌体尺寸相关。
3.4 加工前后菌群组成的差异
生乳与标准化乳的菌群组成差异显著：生乳中 unclassified_Peptostreptococcaceae 和 Aerococcus 为主，而标准化乳中检测到莱茵海默氏菌（Rheinheimera，采样 C）等新菌属，提示加工过程中的污染风险。尽管总菌数降低，但采样 C 的标准化乳中孢子数反超生乳，表明环境或设备污染可能导致孢子残留。
3.5 离心污泥的微生物特征
污泥菌群与生乳相似，但菌数更高（采样 A 达 4.6 log CFU/mL），且富集更多厌氧孢子（6 log MPN/100 mL），说明分离过程可有效去除部分微生物至污泥，但需关注污泥处理以避免二次污染。
讨论与结论
本研究系统揭示了牛奶加工各单元操作对微生物群的动态影响：离心分离通过密度差异和脂肪亲和性重塑菌群，同时可能引入设备污染；微滤结合巴氏杀菌显著降低菌数，但无法完全去除 Microbacterium 和耐热孢子；生乳初始质量直接影响终产品微生物负荷。研究结果为优化加工工艺（如强化分离设备清洁、采用更小孔径膜或组合处理）、控制孢子污染及提升乳制品货架期质量提供了关键依据，尤其强调了加工环节中环境监控和工艺参数精细化管理的重要性。未来需进一步研究特定菌属（如 Bacillus）的穿透机制及长效控制策略，以完善乳制品微生物安全体系。
