冷等离子体处理：在维持全部营养价值、稳定性及毒理和微生物安全性的同时净化牛奶

为何要重新审视牛奶安全

牛奶是许多人日常的主食，以其蛋白质、维生素和矿物质而受到重视。然而，使牛奶饮用安全通常需要加热，这会在不知不觉中损失部分营养成分。本研究探索了一种有前景的替代方法：使用“冷”等离子体——一种接近室温的带能气体——来对牛奶进行消毒。研究者提出了一个简单但重要的问题：我们能否在不牺牲营养价值或改变其风味与特性的前提下，使牛奶更安全免受微生物污染？

一种清洁牛奶的新方法

在研究中，新鲜牛奶被分成若干份并采用三种不同方式处理。其中一部分进行巴氏消毒，另一部分进行更高温度的灭菌，另有若干份则用由空气或氮气产生的冷等离子体处理。与热处理不同，等离子体过程保持牛奶温度低于体温，液体既不会沸腾也不会升温显著。研究团队随后从多个角度分析每个样本：存活的微生物数量、在动物试验中的安全性、维生素和矿物质的保留程度，以及外观和物理特性的变化。

用小型鱼类检测毒性

为检测潜在的隐性毒性，科学家使用了斑马鱼幼体，这是一种在医学和环境研究中广泛应用的小型透明鱼类。这些幼体被暴露于各类稀释的牛奶样品近一天时间。高温灭菌的牛奶——以及在一定程度上巴氏消毒的牛奶——在某些浓度下导致了较高的死亡率，提示高温可能产生有害副产物或去除了具有保护作用的成分。相比之下，经过冷等离子体处理的牛奶总体上使斑马鱼的存活率更高，尤其是使用氮气产生的等离子体时更为显著。这表明冷等离子体是一种更温和的方法，可避免强烈加热带来的许多损害性副作用。

抑制微生物同时保留营养

当然，任何取代巴氏消毒的方法仍必须能控制微生物。研究者对所有样品中的常见细菌、酵母和霉菌进行了计数。正如预期，巴氏消毒和灭菌在可检测范围内完全消除了微生物。冷等离子体未能将计数降至绝对零，但10至20分钟的较长处理将细菌和真菌水平降低到符合食品安全标准的程度。关键是，等离子体处理的牛奶在营养成分上保留得更多。维生素B族，特别是对热敏感的B1和B12，以及钙、锌、硒等矿物质在灭菌后显著下降。相比之下，使用氮气基冷等离子体处理10分钟的牛奶，维生素损失最多约为10–11%，且矿物质含量甚至略有升高，这很可能是水分损失使溶解矿物质浓缩所致。天然植物来源的多酚类化合物在短时间等离子体处理下也比长时间加热更好地被保存。

牛奶本身的结构如何保持

除了安全性和营养，团队还观察了牛奶的匀质性和外观。他们跟踪了数天内的稳定性，检测了酸度和电导率，测量了液滴尺寸，并分析了颜色。未经处理的新鲜牛奶实际上稳定性最差，更容易出现颗粒聚集或分离。热处理和等离子体处理都改善了稳定性，可能是通过细微改变蛋白质使其形成更紧密的网络。然而，灭菌处理更强烈地改变了pH，增加了电导率，增大了脂肪球径，并导致明显的发黄——这些都是深层化学变化的视觉信号。等离子体处理的牛奶，即便处理时间达20分钟，其酸度和颜色仅发生了小幅变化，液滴尺寸也与新鲜牛奶接近，表明其结构更接近天然状态。

这对你杯中牛奶意味着什么

综上所述，研究结果表明，冷等离子体处理可以在保持比传统高温方法更好保存维生素、矿物质和物理特性的同时，使牛奶在微生物学上达到安全标准。尤其是10分钟的处理、以氮气为介质时，在安全性、斑马鱼毒性低、微生物控制有效与营养损失最小之间提供了最佳平衡。尽管仍需进一步研究长期影响、风味及工业化可行性，这一方法指向了未来的牛奶加工方向：保持接近新鲜牛奶的外观与口感，保护更多有益成分，并以更少的能耗与热量实现安全。换句话说，冷等离子体或许能提供一杯更安全且更接近牛奶原本状态的牛奶。

引用: Grządka, E., Krajewska, M., Budzyńska, B. et al. Cold plasma treatment as a way to sanitize bovine milk while maintaining full nutritional value, stability, toxicological and microbiological safety. Sci Rep 16, 9482 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40450-5

关键词: 冷等离子体 牛奶, 非热食品处理, 牛奶安全, 维生素保留, 乳制品工艺