乳富含蛋白质、脂肪、维生素等营养物质,且配比十分均衡,是世界卫生组织推荐的营养价值最接近于完善的食物,已经成为人们生活中不可缺少的饮食。乳制品的需求量也日益增加,但是生乳容易受到有害微生物的污染从而影响乳及其后续产品的品质,甚至威胁到人们的生命健康,并且由于地区的差异和奶站环境卫生的不同也会导致生乳中微生物污染情况各不相同。因此,微生物污染控制与预防是生乳生产加工过程中至关重要且必不可少的环节。然而,传统的热杀菌技术存在低温杀灭微生物不彻底,高温又对乳的营养成分和风味影响较大等弊端。近年来,非热物理杀菌技术由于其杀菌温度低对产品天然特性破坏小、无任何添加、绿色环保等诸多优点得到了研究者们的广泛关注。本论文以内蒙古自治区呼和浩特市周边4个奶站生牛乳为研究对象,分析对比了不同奶站生牛乳微生物污染情况。研发设计了光声耦合冷杀菌设备,研究了设备对生牛乳的杀菌效果、杀菌机理、不同杀菌条件对乳感官品质和营养成分的影响以及对乳中酪蛋白和乳清蛋白结构性质的影响,具体研究内容如下:（1）选取呼和浩特市周边4个奶站,采集生牛乳新鲜样品,使用3M Petrifilm大肠杆菌群测试片对4个奶站的生牛乳样品进行培养处理。通过药敏实验证明不同奶站的生牛乳中主要污染微生物具有不同程度的耐药性,且通过傅里叶红外光谱（FTIR）技术结合主成分分析法（PCA）对微生物进行区分,发现不同生牛乳中的微生物存在差异。（2）研究了紫外线杀菌技术对生牛乳中微生物的杀菌效果,分析了相关因素对杀菌效果的影响。从紫外线单因素实验看出,紫外线处理时间越长杀菌效果越好,生牛乳液体厚度越薄杀菌效果越好,紫外线照射距离越近杀菌效果越好。通过响应面法优化了杀菌参数,得到了杀菌方程,得出对紫外杀菌效果影响程度的大小顺序为:液体厚度＞照射时间＞照射距离。由于紫外线在生牛乳中的穿透率较低,导致其杀菌效果较差。本研究将紫外线（UV）技术与超声波（US）技术相结合,开发光声耦合冷杀菌设备,通过超声波空化引起的机械作用和活性氧对细菌细胞膜结构和胞内物质造成破坏,利用超声共振能使生乳均匀混合使微生物被紫外线充分辐照,其杀菌效果远优于低温长时和单独紫外线处理,对细菌总数的杀灭率高达99.9%,实现生牛乳中微生物的有效控制。（3）研究了不同处理条件对生牛乳感官品质和营养成分以及对乳中酪蛋白和乳清蛋白结构性质的影响。结果显示,经光声耦合冷杀菌设备处理后,生牛乳颜色仍在可接受范围内。电子舌测试结果显示,光声耦合冷杀菌处理对生牛乳滋味的影响明显小于低温长时热处理。电子鼻测试结果表明,光声耦合冷杀菌处理对生牛乳挥发性物质醛类、酮类、氮氧化物、硫化物、苯类芳香族成分等影响更小。乳成分分析结果显示,光声耦合冷杀菌处理对生牛乳营养成分影响较小。酶联免疫测定结果显示,与低温长时热处理相比,光声耦合冷杀菌处理的生牛乳中免疫球蛋白和乳铁蛋白等活性蛋白的保留更加全面。通过粒径和扫描电镜分析证明,光声耦合冷杀菌处理会使蛋白粒径减小和分散。通过红外光谱和荧光光谱表征了蛋白质的空间构象,发现光声耦合冷杀菌处理使酪蛋白疏水性减小,而使乳清蛋白疏水性增加,表明不同处理条件对酪蛋白和乳清蛋白结构产生了不同的影响。