市場上絕大多數寵物食品都需經過一定程度的烹飪或滅菌,以達到延長保質期并降低病原微生物等在成品中持久存在的風險的目的。熱處理可減少或破壞有害微生物活性,但如果處理不當,加熱過程也可能對益生菌造成破壞,導致其細胞外膜和肽聚糖壁、細胞質膜完整性的喪失以及細胞器、RNA、DNA和酶的變性,選用適當的加工方法尤為重要。
膨化擠壓是當今寵物食品商業(yè)生產中使用最廣泛的技術,研究表明在擠壓過程中施加到食物的熱能與機械能的比率會影響寵物食品顆粒的結構特征。嗜熱微生物如芽孢桿菌菌種由于具有較高的耐熱性,可根據其數量變化來判斷加工工藝能否實現滅菌作用,因此該菌種被普遍應用于工藝驗證研究。
研究表明將擠壓機機筒出口溫度、糖漿進料水分含量和機筒停留時間等因素組合在一起形成了15種工藝組合,結果表明當飼料在24.5%水分含量、3s停留時間和82℃或更高模具溫度擠壓時沙門氏菌無存活,嗜熱芽孢桿菌仍有存活,證明了形成孢子的微生物在擠壓過程中具有存活下來的潛力。
大多數寵物食品的蒸煮烹飪過程需要在低酸高水分條件下注入蒸汽,使產品加熱至121℃以上,目的是消除營養(yǎng)性病原體和腐敗微生物以及肉毒梭菌孢子,最終使產品實現無菌。
根據食品成分和包裝類型 ,在 3~10 min的升溫期間將殺菌鍋升溫,并于121℃下保持至少2 min,如果這種病原體恰好存在于原材料基質中,則保持時間必須足夠長以實現孢子數量的減少。烹飪過程的嚴苛條件使得最頑強的微生物也難以存活,但包括益生元和后生元等在內的功能性成分可能會被保留。
冷凍干燥被認為是一種相對溫和的脫水過程,冷凍干燥過程沒有外部熱量并且使用冷凍干燥法去除水的速度很慢。隨著市場對具有高生物利用度和較少熱處理的產品的需求不斷增加,冷凍干燥的寵物食品和零食在過去十年中受到市場歡迎。由于產品在沒有外部熱量的情況下脫水,因此冷凍干燥不被視為烹飪過程,但根據產品的設計,凍干寵物食品配方中使用的成分可以是預煮的或生的。
寵物食品中使用的許多益生菌制劑最初都是借助保護性介質通過冷凍干燥來保存的,這種保護性介質有助于防止細胞膜和蛋白質因細胞核中流失水分而受損,從而延長了益生菌培養(yǎng)物的貨架期。益生菌脫水后由于其細胞含水量已經很低,凍干過程中除去的水分主要來自細胞外周而非細胞內,因此比未脫水的益生菌更適合與糧食混合后進行冷凍干燥。對于未脫水的營養(yǎng)細胞,凍干過程會使細胞內形成冰晶,造成細胞膜結構的破壞,從而損傷細胞。
革蘭氏陰性菌的細胞壁內存在較薄的肽聚糖層和脂多糖,因此革蘭氏陰性菌相對于革蘭氏陽性菌株的存活率較低。然而,冷凍干燥對活細胞的破壞作用不足以減輕食源性病原體的風險,因此許多凍干寵物食品和零食可能會經過獨立于凍干循環(huán)的輻照或高壓處理等對其進行額外加工。
烘焙在面包、零食、蛋糕、玉米餅、糕點、餡餅、寵物零食、寵物食品等產品加工過程中應用廣泛。傳統(tǒng)的烘焙產品主要由谷物粉組成,但基于肉類配方的烘焙產品在寵物食品行業(yè)也較為常見。烘焙過程中活微生物遇到的主要壓力源是熱量,烘焙持續(xù)的時間和溫度足以滅活大腸桿菌或沙門氏菌病原體,但目前尚未有針對不同烘焙過程中病原菌或直接可飼喂微生物滅活效果的科學驗證。
有試驗表明,在190.6℃條件下經過17 min的烘焙,腸道沙門氏菌亞種由8 log CFU/g減少至3 log CFU/g,而烘焙21 min才能減少至1.9 log CFU/g;在傳統(tǒng)烤箱中烘焙13 min 的漢堡面包需要高達218.3℃才能達到減少至 2 log CFU/g。這表明微生物存活率的可變性可能取決于烘焙溫度和時間以及微生物固有的耐熱特性。
為了規(guī)避熱應激,將益生菌細胞包裹在烘焙產品表面的可食用薄膜或涂層中是一種具有發(fā)展前景的方法,在以海藻酸鈉為底物的成膜溶液中,濃縮乳清蛋白可將益生菌懸浮在上述凝膠中,用作烘焙食品的局部涂層。由94%的水、5%的淀粉和1%的微膠囊化益生菌組成的功能性淀粉基涂層應用于面包并于180 ℃下烘焙16 min后,微膠囊化嗜酸乳桿菌的存活率達到63%。研究表明,植物乳桿菌(CIDCA83114菌株)在30 ℃烘焙40min后,使用玉米淀粉基薄膜(活細胞計數減少4個對數)比海藻酸鈉薄膜(活細胞計數減少6個對數)提高了存活率,這表明基于淀粉的懸浮液可能比其他薄膜更有效地保護烘焙條件下的益生菌活性??紤]到微生物制備、寵物食品和治療配方中使用的原材料、應用方式和加工條件等各個環(huán)節(jié)涉及的范圍較廣,有必要將益生菌活性驗證作為商業(yè)化標準流程的一部分。
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