第六章-发酵乳

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1、 通过乳酸菌发酵（如酸奶）和由乳酸菌、酵母 菌共同发酵（如开菲尔）制成的乳制品叫发酵乳。 第六章 发酵乳 发酵乳制品是一个综合名称。包括诸如：酸奶， 开菲尔，发酵酪乳，酸奶油，乳酒（以马奶为主） 等。发酵乳的名称是由于牛奶中添加了发酵剂，使 部分乳糖转化成乳酸而来的。在发酵过程中还形成 CO2、醋酸、丁二酮、乙醛和其它物质。 第一节 发酵剂菌种及其分类 第二节 发酵剂菌种代谢 第三节 发酵剂菌种的选择 第四节 发酵剂的制备 第五节 发酵剂噬菌体感染及其防治 第六节 发酵乳的定义及分类 第七节 发酵乳的一般生产工艺 第八节 酸奶的加工 第九节 其他发酵乳 第十节 发酵乳饮料加工 第十一节 益生菌

2、发酵乳 第十二节 发酵乳的营养与功能特性 第一节 发酵剂菌种及其分类 （一）发酵剂的概念（Starter Cultures） 发酵乳制品的生产过程源于微生物及酶在乳中 的存在。在乳品工业生产中，生产发酵乳制品及干 酪等产品时所采用的特定微生物培养物被称作发酵 剂(starter cultures)。 （二）发酵剂的种类 1按发酵剂制备过程分类 2按使用发酵剂的目的分类 （1）乳酸菌纯培养物 即一级菌种的培养， 一般多接种在脱脂乳、乳清、肉汁或其他培养基 中，或者用冷冻升华法制成一种冻干菌苗。 1按发酵剂制备过程分类 （2）母发酵剂 即一级菌种的扩大再培养， 它是生产发酵剂的基础。 （3）生产发

3、酵剂 生产发酵剂即母发酵剂的 扩大培养，是用于实际生产的发酵剂。 2按使用发酵剂的目的分类 （1）混合发酵剂 发酵剂含有两种或两种以上的菌，如保加利 亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1 或:2比例混合的 酸乳发酵剂，且两种菌比例的改变越小越好。 （2）单一发酵剂 发酵剂只含有一种菌。 第二节 发酵剂菌种代谢 一、碳水化合物代谢 二、乳酸菌的蛋白质代谢 四、乳酸菌产生的胞外多糖 三、脂肪代谢 五、风味物质的形成 六、柠檬酸代谢 一、碳水化合物代谢 乳酸细菌能利用葡萄糖及其他相应的可发酵的 糖产生乳酸，称为乳酸发酵。 由于菌种不同，代谢途径不同，生成的产物有 所不同，将乳酸发酵又分为同型乳酸发酵、异型乳

4、 酸发酵和双歧杆菌发酵。 1. 同型乳酸发酵：经EMP途径。 2. 异型乳酸发酵：经HMP(戊糖磷酸途径)途径。 3. 双歧途径: 经HK途径磷酸己糖解酮酶途径。 4. 乳酸菌的乳糖分解代谢 葡萄糖 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 乳酸 丙酮酸 2ATP 2ADP 2NAD+ 2NADH + H+ 4ADP 4ATP NADH + H+ NAD+ 图6-1 葡萄糖的同型乳酸发酵 乳酸脱氢酶 1. 同型乳酸发酵 总反应式： C6H12O6 + 2 ADP + 2H3PO4 2 CH3CH(OH)COOH + 2 ATP 理论转化率： 902 180 100% = 100% 菌种：乳酸链球菌

5、、乳酪杆 菌、保加利亚乳杆菌、 德氏乳杆菌等。 EMP 2. 异型乳酸发酵 葡萄糖 6-磷酸 葡萄糖 6-磷酸葡 萄糖酸 5-磷酸 木酮糖 3-磷酸 甘油醛 乳酸 乙酰磷酸 NAD+ NADH NAD+ NADH ATP ADP 乙醇 乙醛 乙酰CoA -CO2 (1) 6-磷酸葡萄糖酸途径 磷酸解酮酶 磷酸转乙酰酶 乙醛脱氢酶醇脱氢酶 1mol 葡萄糖生成1 mol 乳酸和1mol乙醇， 理论转化率为50%。 菌种：肠膜明串珠菌(Leuconotoc mesenteroides)和 葡聚糖明串珠菌(L. dextranicum)等微生物。 丙酮酸 EMP 乳酸脱氢酶 (2) 双歧途径 葡萄糖

6、 3-磷酸甘油醛 乳酸 图6-2 双歧途径 乳酸脱氢 酶 3-磷酸甘油 醛脱氢酶 磷酸解酮 酶 双歧途径：两歧双歧杆菌分解 葡萄糖生成乳酸的途径，也是一条 磷酸解酮途径。 通常把发酵1mol葡萄糖产生的乳酸少于1.8 mol，同时还产生较多的乙醇、CO2或乙酸、甘 油、甘露醇等产品的乳酸菌称为异型乳酸菌。 4. 乳酸菌的乳糖分解代谢 乳糖 半乳糖苷透性酶 磷酸转移酶 -半乳糖苷酶 葡萄糖半乳糖 同型或异 型发酵 半乳糖异构酶 二、乳酸菌的蛋白质代谢 酪蛋白肽类 自由氨基酸 肽酶 运输系统 三、脂肪代谢 四、乳酸菌产生的胞外多糖 噬热型发酵剂分解脂肪的能力很微弱。 噬热链球菌产生的胞外多糖是由半

7、乳糖：葡 萄糖按1：1的比例组成；德氏乳杆菌保加利亚亚 种产生的胞外多糖由葡萄糖和果糖按1：2的比例 组成。 五、风味物质的形成 (1) 挥发性的酸(乳酸、丙酮酸、草酸、琥珀酸)； (2) 羰基化合物(乙醛、丙酮、双乙酰)； (3) 各种化合物(氨基酸、热变性的蛋白质)。 柠檬酸 丙酮酸 乙醛-TPP-乙酰乳酸 双乙酰3-羟基丁酮2,3-丁二醇 图6-3 柠檬酸代谢途径 六、柠檬酸代谢 乳中柠檬酸的含量 较低，能够利用柠檬酸 的菌主要是明串珠菌和 部分乳酸球菌菌株。 (丁二酮) 第三节 发酵剂菌种的选择 一、产酸能力 二、风味物质的产生 三、黏性物质的产生 四、蛋白质的水解性 一、产酸能力 1

8、. 酸生成能力 (1) 酸生长曲线 发酵剂1 发酵剂2 发酵剂3 (2) 酸度检测 (3) 选择参数 发酵剂1 发酵剂2 发酵剂3 给定时间内 酸的生成速率。 生产中应选择产酸能力弱或中等的发 酵剂。 2. 后酸化 (post-acidification) 在发酵乳酸度达到一定值后,终止发酵进入冷 却和冷藏阶段仍继续产酸的现象。 从后酸化来看，发酵剂应符合： (1)自发酵结束到冷却时是产酸弱到中等程度者； (2)冷藏过程中的产酸是弱产酸的发酵剂； (3)冷链中断时的弱产酸者。 发酵 冷藏 销售 二、风味物质的产生 (1) 感观评估 (2) 挥发酸的量检测 (3) 乙醛的生成 酸奶的曲型风味主要

9、由德氏乳杆菌保加利 亚亚种产生的乙醛形成的。 三、黏性物质的产生 从风味物质上评估发酵剂的方法有： 发酵剂产生的胞外多糖类黏性物质，有助 有改善酸奶的组织状态和黏稠度。 酪蛋白肽类 自由氨基酸 肽酶 运输系统 四、蛋白质的水解性 保加利亚乳杆菌 嗜热链球菌 影响蛋白质水解的主要因素有： (1) 原料乳的类型 (2) 加工方法 (4) 温度 (5) pH (3) 球菌与杆菌比例 (6) 时间间隔 第四节 发酵剂的制备 一、与发酵剂相关的专有名词 二、发酵剂的类型 三、发酵剂的生产 四、发酵剂的活力测定 五、影响发酵剂活力的因素及质量控制 六、发酵剂的计数 一、与发酵剂相关的专有名词 (1) 商品

10、发酵剂 (2) 母发酵剂 (3) 中间发酵剂 指从微生物研究单位购入的纯菌种或纯培养物。 指在生产厂中用纯培养菌种制备的发酵剂。 指中间环节繁殖生产的大量发酵剂。 (4) 工作发酵剂 指直接用于生产的发酵剂。 工作发酵剂需具备如下特征： (1) 包含最大数量的活菌； (2) 无其他杂菌污染； (3) 加工过程中必须能保持活力不变。 (5) 直投式发酵剂 高度浓缩和标准化的冷冻或冷冻干燥发酵剂 菌种，可供生产企业直接加入到热处理的原料乳 中进行发酵，而无需对其进行活化、扩培等其他 预处理工作的发酵剂。 (6) 发酵剂的扩大培养 商品发酵剂(1g) 母发酵剂(20mL) 中间发酵剂 (10L) 工

11、作发酵剂(500L) 发酵罐生产(25000L) 二、发酵剂的类型 混合发酵剂、单一发酵剂和补充发酵剂。 1.混合发酵剂 德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌按1:1 或1:2混合。 2.单一发酵剂 将每一种菌株单独活化，生产时再将各菌株 混合在一起。 单一发酵剂优点： (1) 容易继代培养。 (2) 容易更换菌株。 (3) 容易调整菌株比例。 (4) 能够在乳中进行有选择性的接种。 (5) 减弱了菌株间的共生作用。 (6) 单一菌株在冷藏条件下易于保持性状。 3.补充发酵剂 (1) 产黏发酵剂。 (2) 产香发酵剂。 (3) 嗜酸乳杆菌。 (4) 干酪乳杆菌。 (5) 双歧杆菌。 三、发酵剂的

12、生产 1. 纯培养菌种的活化 溶解 脱脂乳培养基 2. 母发酵剂和 中间发酵剂 3. 工作发酵剂 培养基、接种量。 四、发酵剂的活力测定 (1) 发酵剂的活力 (2) 酸度测定法 指构成发酵剂菌种的产酸能力。 在经灭菌后的脱脂乳中加入3%的发酵剂， 并在3738的温箱内培养3.5h，然后用0.1 mol/L NaOH的溶液测定其酸度。酸度达0.7%以 上，认为活力良好。 (3) 刃天青还原试验 刃天青是氧化还原反应的指示剂，加入到正常 鲜乳中呈青蓝色或微带蓝紫色，如果乳中含有细菌 并生长繁殖时，能使刃天青还原，并产生颜色改 变。根据颜色从青蓝红紫粉红白色的 变化情况，可以判定鲜乳的品质优劣。

13、五、影响发酵剂活力的因素及质量控制 1.影响发酵剂菌种活力的主要因素 (1) 天然抑制物 (2) 抗生素残留 (3) 噬菌体 (4) 清洗剂和杀菌剂的残留 2.发酵剂的质量控制 (1) 感官检验 (2) 酸奶乳酸菌和其他菌株的发酵剂 (3) 活力检查 (4) 定期进行发酵剂设备和容器涂抹检验 六、发酵剂的计数 通过改变培养温度或改变pH来计数不同的菌 株；或通过添加一些成分来抑制其他菌的生长； 或添加抗生素或控制碳源。 第五节 发酵剂噬菌体感染及其防治 一、噬菌体的结构及特点 二、乳酸菌噬菌体的类型、特点及来源 三、噬菌体感染的防治 1. 应用噬菌体抗性菌株 2. 轮换使用生产菌种 3. 有效

14、的清洗 4. 选择噬菌体抗性培养基 第六节 发酵乳的定义及分类 一、发酵乳的定义 一种由牛乳在借助特殊的微生物发酵剂的作 用下制备的一种乳制品。这种乳制品在销售到消 费者时，其中的微生物菌群应保持活性，而且不 含有任何病原菌。 二、发酵乳的分类 按IDF的分类方式，发酵乳可分为： 1. 噬热菌发酵乳 2. 噬温菌发酵乳 (1) 单菌发酵乳 (2) 复合菌发酵乳 (1) 经乳酸发酵而成的产品。 (2) 经乳酸和酒精发酵而成的产品，如酸马奶 酒。 第七节 发酵乳的一般生产工艺 一、原料乳及其处理 二、发酵 三、冷却 一、原料乳及其处理 (一) 原料乳的要求 (1) 健康的乳 (2) 没有异味的乳

15、(3) 具有高含量蛋白质的乳 (4) 不含抗生素的乳 (二) 乳原料的前处理 1. 标准化 2. 脱气 3. 均质 4. 热处理 1. 标准化 (1) 脂肪含量标准化 (2) 总固体物含量 添加乳粉:全脂或脱脂。 添加酪乳粉：甜性奶油的副产物。 添加乳清粉或乳清蛋白浓缩物：产生乙醛。 添加酪蛋白粉：黏度增加。 浓缩 添加非乳蛋白 (15.5%16%) 2. 脱气 脱气的目的：改善稳定性和黏度；改善均质 机运行的稳定性；降低板式热交换器结垢淤塞的 几率；脱除异味。 3. 均质 4. 热处理 均质的目的： (1)促使乳中的成分均匀，提高酸奶的黏稠 性、均一性和稳定性； (2)提高了脂肪球的密度，降低了脂肪球聚 集的趋势，使其均匀地悬浮在液体中； (3)促使添加的乳粉均匀分布于液体中。 二、发酵 一般酸奶的发酵基本上是在4045，发酵 时间为24h，酸度变化为0.7%1.1%,pH为 4.0 4.2。 三、冷却 (1) 降低发酵菌种的代谢活动。 (2) 控制发酵乳的酸度。 (3) 形成所谓的硬实的组织状态和结构。 冷却的目的： 第八节 酸奶的加工 一、酸奶的定义 二、酸奶的分类 三、酸奶的加工