母乳消毒方法的研究进展
2015/8/14 医学界妇产科频道

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     杀灭各种病原体的同时，最大限度地保留母乳中的各种营养物质，免疫活性物质及有益菌群。

     作者：王鹏，韩树萍

     来源：中国医学前沿杂志(电子版)

     (《医学界》转载本文已获得授权)

     1、母乳消毒的目标

     母乳消毒的理想目标是在杀灭各种病原体的同时，最大限度地保留母乳中的各种营养物质，免疫活性物质及有益菌群。在一些国家，母乳能否直接喂养或需经巴氏消毒取决于其病原体的污染水平和对婴儿的风险。如在德国，经巴氏消毒后捐赠的母乳中病原体浓度<1000 cfu/ml可直接喂养出生体重≤ 1500g的婴儿，而病原体浓度<100000 cfu/ml则可喂养出生体重>1500g的婴儿。研究表明，母乳中的益生菌可通过各种机制降低母乳喂养婴儿感染的发生率和严重程度，如竞争抑制，抗菌物质的产生或通过增加黏蛋白产生和减少肠道渗透率增加肠道屏障功能。研究结果显示，母乳中的乳酸杆菌可使婴儿的胃肠道感染率、上呼吸道感染率和总感染率分别减少46%、27%、30%。母乳中的益生菌对婴儿的新陈代谢也有很大的作用，如乳酸杆菌和双歧杆菌可以帮助婴儿肠道创建一个特定的微生物群，有助于糖类和蛋白质的分解代谢。因此，如何有效杀灭病原体并保留母乳中的营养物质，特别是避免母乳中免疫活性物质的流失，是近年关于母乳消毒方法研究进展的热点，如高温短时(high temperature short time，HTST)或超高温短时(ultra high temperature short time，UHST)消毒法，具体参数为72～85℃，15～20秒，可以有效杀灭病原体，并保留免疫活性物质浓度与活性。超高温巴氏消毒法(ultra-pasteurization)，具体参数为138℃，2秒，可以杀灭HTST消毒法未能杀灭的病原体。也有学者提出低温巴氏消毒法(cold pasteurization)，包括声波降解法、紫外线法、高密度脉冲电场法等。HTST消毒法等新方法广泛用于乳制品行业，其在消除病原体、保留母乳中营养物质和免疫活性物质方面具有广阔的应用前景，但还需进行更多的研究以确保其安全性和最佳温度以及灭菌过程的持续时间。因此，各国的母乳相关研究学者都在努力寻找新的母乳消毒方法，以期更好地保留母乳中各种成分的完整性。

     2、母乳消毒方法

     2.1 巴氏消毒法

     2.1.1 作用原理 在一定温度范围内，温度越低，细菌繁殖越慢；温度越高，细菌繁殖越快。但温度太高会导致细菌死亡。不同的细菌有不同的最适生长温度和耐热、耐冷能力。巴氏消毒法利用病原体不耐热的特点，适当的温度和保温时间将病原体全部杀灭。但经巴氏消毒后，仍残留了小部分无害或有益、较耐热的细菌或细菌芽孢。目前国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：一是加热至62～65℃，保温30分钟，可杀死各种生长型致病菌，灭菌效率可达97.3%～99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌、耐热性菌以及细菌芽孢等，但这些细菌多数为乳酸菌，对人体有益无害；二是加热至75～90℃，保温15～16秒，其杀菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是将病原体杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。

     2.1.2 作用特点 目前母乳库中母乳消毒方法一般是将母乳水浴预加热至不低于62.5℃，当温度达到62.5℃时开始计时，维持温度不超过63.5℃，加热30分钟后立即停止。巴氏消毒法能杀死所有病原体，包括一切致病菌和病毒，如人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)、巨细胞病毒(cytomegaoviyns，CMV)等，特别是结核杆菌，但同时也破坏了B细胞和T细胞，减少了可能的宿主反应。研究显示，母乳中的营养物质，如蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质等在巴氏消毒时不会损失，绝大部分的非特异性抗体活性不受影响，如单甘油酯、游离脂肪酸、亚油酸和α-亚油酸等，但母乳中的免疫活性物质[ 部分或全部淋巴细胞和部分免疫球蛋白(Ig)，如分泌型IgA(sIgA)、IgG和IgM等] 经巴氏消毒后会失活，sIgA、乳铁蛋白和溶菌酶的保留率分别为72%、22%、39%，胆盐刺激性脂酶(bile salt stimulated lipase，BSSL)的活性完全丧失。早产儿的脂肪酶活性和脂肪利用率较低，BSSL可以协助新生儿特别是早产儿消化体内脂肪，而相关研究表明，与喂养未经处理母乳的早产儿相比，喂养经巴氏消毒法处理母乳的早产儿对于脂肪的吸收率和体重的增长率明显偏低，巴氏消毒法处理过程中另一个生物活性完全消失的酶为碱性磷酸酶，由于该酶的灭活温度略高于巴氏消毒杀灭目标微生物所需要的温度，在牛奶制品行业可作为生物标志物来检测不合格的巴氏消毒牛奶。研究表明，巴氏消毒法还降低了母乳的抗氧化性，导致其抗菌能力损失。

     2.1.3 应用 巴氏消毒法广泛用于乳制品消毒，目前国际上对母乳库捐献母乳一般均采用巴氏消毒法消毒。但由于其降低了母乳的生物学活性，因此可以通过优化和改善巴氏消毒法来提高消毒后捐献母乳的质量，如巴氏消毒法在57℃维持30分钟可保留90% 的母乳生物活性并可杀灭99.9%的细菌，或在75℃维持15秒可在保证母乳安全性的同时保留其中的蛋白质成分和生物活性物质。

     2.2 紫外线消毒法

     2.2.1 作用原理 利用适当波长的紫外线破坏微生物机体细胞中的DNA 或RNA 的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。一般波长为225～275微米、峰值为254微米的紫外线光谱具有很高的能量。

     2.2.2 作用特点 紫外线消毒作用较强，但对物体的穿透能力很弱，因此在对液体进行消毒时，要求液体深度<2cm，使液体流经时接受90000 微W·s/平方厘米或以上的照射剂量才能达到消毒效果。研究结果显示，紫外线消毒捐献母乳可以达到与巴氏消毒相同的灭菌效果，但对免疫蛋白的破坏程度低于巴氏消毒：紫外线消毒后sIgA、乳铁蛋白、溶菌酶的活性分别为89%、87% 和75% ；而巴氏消毒后sIgA、乳铁蛋白、溶菌酶的活性明显降低，分别为49%、9%和41%，紫外线消毒较巴氏消毒对蛋白质的破坏更小，与之前乳清蛋白的研究结果一致。同时，研究结果表明，紫外线消毒在降低致病菌污染水平的前提下，保留热敏感酶(如BSSL和碱性磷酸酶)的活性而不引起脂肪酸的变化，提高了捐献母乳的质量。

     2.2.3 应用 目前紫外线消毒法已广泛用于饮用水、纯净水等的消毒，是一种新兴的食物消毒方法。母乳消毒很难应用紫外线消毒法是由于其高吸收系数，导致总固体物浓度的增加，从而限制了光子穿透深度。然而这种限制在母乳以涡流形式通过紫外线源照射后可以得到克服。因此紫外线消毒法可作为一种可行的捐献母乳的消毒方法以替代巴氏消毒法。

     2.3 超声波消毒法

     2.3.1 作用原理 超声波是频率>20kHz以上的声波，是一种机械振动在媒质中的传播过程。当超声波强度超过某一空化阀值时，在液体中产生空化现象，即液体中微小的泡核在超声作用下被激活，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列力学过程，该过程中会产生高达1亿 牛顿/平方米冲击波，从而产生5500℃的高温和50000kPa的压力，使细菌和病毒丧失毒力，甚至会使细菌形态结构破裂和溶解，空化效应时形成的少量自由基也能破坏DNA之类的生物物质，使微生物死亡。

     2.3.2 作用特点 由于超声波频率高、波长短、方向性好、功率大、穿透力强，能引起空化效应和一系列的特殊效应，如热学效应、生物效应等。研究表明，超声波消毒法在杀灭病原菌的同时，能有效保留母乳中各种生物活性物质，但其对复杂细菌的杀灭效果不明显，故超声波单独使用时杀菌效果不理想，常需与其他方法联合使用。与传统巴氏消毒法比较，对母乳进行超声波与热效应联合处理，大肠杆菌与表皮葡萄球菌的灭活率更高，而sIgA、溶菌酶、乳铁蛋白和BSSL的活性可以更好地得以保留。

     2.3.3 应用 超声波消毒法已在美国、日本、欧洲等发达国家和地区普遍应用，在我国已受到食品行业极大的关注。超声波消毒法适于果蔬汁饮料、酒类、牛奶、矿泉水、酱油等液体食品的消毒。其在母乳消毒方面也有很大的发展前景，有待进一步的研究评估。

     2.4 高压脉冲电场杀菌法(pulsed electric field，PEF)

     2.4.1 作用原理 利用两个电极间产生的瞬时高压，以脉冲电场作用进行灭菌处理。该方法的主要原理是基于细胞结构和液体间的电学特性差异。当把液体作为电解质置于电场中时，微生物的细胞膜在强电场作用下产生不可修复的穿孔或破裂，使组织细胞受损，导致微生物灭活。PEF较加热处理、辐射处理等有明显的经济优势，特别适用于液体灭菌，其能有效贮存食品的营养成分，适用于热敏性物质，可有效杀灭液体中的微生物。目前，PEF可在温度<40℃下对液体物料灭菌。但有效灭菌的脉冲电场强度一般为20kV/cm，而高压装置输出电压瞬时值有限，故电极间隙一般为数毫米，脉冲能量限制了电极面积，所以放电处理室容积<50立方厘米。

     2.4.2 作用特点 Selma等利用PEF处理肉汤、营养汤及橙汁/胡萝卜汁，证实其能有效杀灭其中的植物乳酸菌和大肠杆菌。Vallverdú-Queralt等研究发现与热处理相比，PEF处理番茄汁更好地保留了其中的反式茄红素、叶黄素、α和β胡萝卜素。Reina等发现牛奶中李斯特菌经PEF 处理后也能被有效灭活。

     2.4.3 应用 目前该技术在国际上正处于实验室研究和发展阶段。如研究利用PEF处理橘子汁，发现能在微秒级别时间内有效杀灭其中的微生物及芽孢，而不破坏其中的维生素、蛋白质等营养成分。但运用该技术应综合考虑场强大小、杀菌时间、微生物种类等因素，以确定最佳方案。

     2.5 微波消毒法

     2.5.1 作用原理 微波消毒法是近年来新兴的一种杀菌技术，研究已证实微波对大部分微生物既有热致死效应也有非热致死效应。微波消毒的机制是利用电磁场的热效应和非热效应共同作用使微生物内部的蛋白质和生理活性物质发生变异或破坏，导致生物体生长发育异常而死亡。

     2.5.2 作用特点 Tremonte等研究发现，采用微波对牛奶进行杀菌是可行的，在一定火力范围内，牛奶中细菌总数及大肠菌群数均随微波火力的增强而减少，同时还可以很好地保留其中的营养成分。Rodríguez-Alcalá等也证实微波消毒法对乳制品中脂肪酸成分几乎不产生影响。

     2.5.3 应用 微波消毒具有操作简单、杀菌力强、杀菌时间短、加热均匀、食品营养成分和风味物质破坏少及杀菌成本低等特点。采用微波消毒法对母乳进行杀菌具有广阔的前景，有待进一步研究。

     2.6 高压消毒法

     2.6.1 作用原理 高压消毒法是指在密闭容器内，以水为介质对液体施以400～600MPa的压力，从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，且不会破坏营养成分和风味变化。其机制是通过破坏菌体蛋白中的非共价键，使蛋白质高级结构被破坏，导致蛋白质凝固及酶失活。超高压还可造成菌体细胞膜破裂，菌体内化学组分外流等多种细胞损伤，这些因素综合作用导致微生物死亡。

     2.6.2 作用特点 Viazis等研究表明，同时采用高压消毒法和巴氏消毒法处理污染李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和链球菌的母乳，其灭菌效果无明显差异，但高压消毒法可更好地保留母乳中的IgA和溶菌酶的活性(高压消毒法：400MPa、21～31℃ 处理母乳30、60、90 和120分钟，IgA的活性分别保留85.6%、87.1%、80.6%和75.4%，溶菌酶的活性分别保留106.9%、96.3%、96%和95.8% ；巴氏消毒法：62.5℃处理母乳30分钟，IgA活性保留51.2%，溶菌酶活性保留78.8%)。Permanyer等研究同样证实高压消毒法的灭菌效果。

     2.6.3 应用 利用高压CO

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