牛奶是人类饮食的重要组成部分,因其丰富的营养及增强免疫等功效,一直以来深受消费者喜爱。但由于农药的广泛使用,牛奶中可能存在农药残留,这不仅制约牛奶产业发展,还严重威胁人类健康。生牛奶需要经过适当加工才能被消费者食用,但加工过程导致的牛奶中农药残留水平的变化,以及可能带来的农药降解进而产生毒性更强的降解产物等问题鲜有研究关注。近年来,非热技术在牛奶加工中的应用被广泛研究,而关于非热加工对牛奶复杂基质中农药残留的影响仍然未知,这无疑将增加农药暴露风险,甚至引起重大的食品安全事件。因此,本文研究了非热加工技术（超声波、紫外照射、发酵）对牛奶中有机磷农药（OPP）残留的降解规律以及对牛奶品质的影响,重点关注降解产物的生成及其毒性变化,为全面、准确的膳食暴露风险评估提供理论依据。主要包含以下五部分内容:1、高强度超声波对牛奶中甲基对硫磷（PM）的降解研究。研究了超声波处理对牛奶中PM的降解。结果表明,超声波强度和PM初始浓度对PM降解率有显著影响,而温度对PM降解几乎没有影响。PM的最大降解率为97.10%。通过超高效液相色谱飞行时间质谱（UPLC-QTOF/MS）分析鉴定了三种降解产物,并解析了超声波作用下PM的降解途径。根据定量结构活性关系（QSAR）模型预测,部分降解产物的生态毒性高于PM。这些结果表明,虽然超声波处理可以有效降解食品中的农药残留,但也可能产生具有较高毒性的降解产物。此外,超声作用减小了牛奶中脂肪球的平均粒径,有利于改善牛奶的加工性能。然而过长的超声波处理导致牛奶的pH和粘度显著降低,影响了牛奶的稳定性。此外,超声波处理导致牛奶原有色泽发生变化,产生了更多的黄色物质。2、超声波和紫外线（UV）联合处理对牛奶中毒死蜱的降解研究。本部分比较了超声波、UV以及两者联合处理毒死蜱的降解动力学,评估了降解产物的毒性以及处理对牛奶品质的影响。结果表明,联合处理显著加速了毒死蜱的降解,其降解速率常数比超声波和UV单独处理分别提高了391%和184%。通过GC-MS鉴定了5种降解产物,并基于密度泛函理论计算提出了毒死蜱的降解途径。根据发光细菌实验和QSAR模型预测,降解产物的毒性低于毒死蜱。此外,联合处理对牛奶品质几乎没有影响。因此,超声波和UV联合处理可以作为一种潜在的非热处理方法来降解牛奶中的农药残留。3、降解OPP的乳酸菌筛选及其降解机制研究。研究了10株乳酸菌降解OPP的能力和降解机制,探讨了其缓解OPP毒性的潜在应用。结果表明,一些乳酸菌能在OPP存在下存活并在短时间内降解OPP。其中,植物乳杆菌的降解能力最高。植物乳杆菌产生的磷酸酶能在体外快速降解OPP,进一步证实植物乳杆菌是降解而不是吸附OPP。值得注意的是,植物乳杆菌（完整细胞）对不同OPP的降解速率差异很大,如对辛硫磷的降解速率常数是敌敌畏的1.65倍。然而,从植物乳杆菌中提取的磷酸酶在体外对不同OPP的降解速率相同,推测是细胞的选择性摄取决定了这种降解差异。分子对接的结果验证了这一假设,磷酸酶和OPP之间的结合自由能没有差异,而细胞膜上的磷酸盐转运蛋白和农药之间的结合自由能差异很大,并且它们与植物乳杆菌降解八种OPP的速率常数呈高度负相关（r=-0.93）。此外,乳酸菌卓越的抗氧化能力以及模拟胃肠液的耐受能力表明其对体内农药诱导的氧化损伤具有潜在的保护作用。4、植物乳杆菌发酵对牛奶中乐果的降解研究。研究了植物乳杆菌对牛奶中乐果的降解机理,并对降解产物的毒性进行了分析。结果表明,菌接种量、温度、乐果初始浓度和外源添加物是影响植物乳杆菌发酵降解乐果的重要因素,在最佳条件下,植物乳杆菌对乐果的降解率为81.28%。发酵终点时发酵乳的pH值和可滴定酸度分别为4.25和85°T。乐果与磷酸酶有很高的结合亲和力,结合自由能为-16.67 kcal/mol,氨基酸残基GLN375和SER415在催化过程中起重要作用。使用UPLC-QTOF/MS鉴定了五种降解产物,并通过QSAR模型和发光细菌实验评估了它们的毒性。尽管一些中间产物存在潜在毒性,发酵后牛奶的总体毒性显著降低。5、低强度超声波促进植物乳杆菌降解牛奶中OPP的研究。探讨了超声波处理对植物乳杆菌发酵过程中农药降解的促进作用及其对酸奶品质的影响。适当的超声波处理显著促进了植物乳杆菌的生长和酸奶中农药的降解。超声波强度、脉冲占空比和超声时间是影响微生物生长和农药降解的关键因素。在最佳超声处理条件下,四种农药（杀螟硫磷、毒死蜱、丙溴磷和乐果）的降解速率常数至少是未经超声处理的3倍以上。超声波对植物乳杆菌降解农药的促进作用来自两个方面:一是提高了体系的磷酸酶活性;二是改善了细胞膜的渗透性,加速了营养物质和其他代谢物的跨膜运输。此外,超声波处理显著缩短了酸奶发酵时间,提高了酸奶的持水力、硬度和抗氧化活性,改善了酸奶的风味品质。这些结果为超声波在微生物降解农药残留和改善酸奶品质方面的应用提供了依据。综上所述,本文的研究结果表明超声波、紫外照射和发酵等非热加工过程能够使牛奶中的OPP残留降解,但部分降解产物的毒性不容忽视。超声波-紫外和超声波-发酵技术的联合使用不仅能够提高农药降解效率、降低降解产物毒性,还能保持甚至改善牛奶及其制品的品质。本文为非热技术在牛奶加工中的应用提供理论依据与实践基础。