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1、酸奶发酵剂的研究与应用现状【摘要】酸奶发酵剂是酸奶工业化生产中的重要因素，其发酵特性和品质直接影响发酵酸奶的风味和质量，本文首先概述了酸奶发酵剂的发展历史和分类，然后后对酸奶发酵剂的研究与应用现状进行了总结和综述。关键词：乳酸菌；酸奶发酵剂；研究现状 龄南 胡新宇 内蒙古蒙牛乳业（集团）股份有限公司 282009.7D a i r y I n d u s t r y 乳品加工缩培养才可以应用到发酵剂的制备当中，为了满足发酵剂工业化生产的需求，进行浓缩培养的培养基必须具备以下特点：有利于菌种生长发育，繁殖速度快，并能适当提高抗冻性；培养基原料必须价廉易得，最好可反复使用；培养基易与菌体分离。目前
2、，大部分研究者已将脱脂乳和乳清作为乳酸菌的基础培养基，并在其中加入一些营养强化因子以提高浓缩培养效率。张兰威等通过研究发现，脱脂乳与蛋白水解酶配合可作为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌较好的基础培养基，再加入番茄汁和 CaCO3作为营养强化因子。嗜热链球菌还需加适量麦芽汁。2.2.2 浓缩培养方法在乳酸菌培养过程中，会产生大量的乳酸，使得培养基 pH 值降低，当pH 值降低至菌体耐受极限时，乳酸菌的生长也就受到了抑制。浓缩培养即通过适当手段，排除乳酸对细胞生长的抑制作用，延长乳酸菌的对数生长期，从而获得较高浓度的培养物。国内外使用的方法主要有以下几种。（1）缓冲盐法缓冲盐可使培养基成为缓冲体系，可在
3、一定范围内调节培养基的 pH值，从而达到促进乳酸菌生长的目的。但是由于缓冲能力有限，所以并不能得到较高浓度的培养物。（2）化学中和法化学中和法即在菌种培养过程中向培养基中加入 NaOH 或 NH3H2O 等碱性物质，不断中和培养基中产生的乳酸，从而促进乳酸菌大量繁殖。但是此法会产生大量的乳酸盐，当盐浓度达到一定程度之后依然能够抑制乳酸菌的生长。（3）膜渗析法膜渗析法即利用适宜孔径的滤膜在乳酸菌发酵培养过程中将培养基中的乳酸及乳酸盐过滤去除，达到使乳酸菌大量连续繁殖的目的。本法是现阶段国内外最先进的方法，且浓缩效果最好，无须进行离心即可使菌体浓度达到 1011个/mL。2.3 乳酸菌保藏方法得到
4、乳酸菌的浓缩培养物后，必须对其进行保藏，才能进行下一步的工业化应用，对菌种的保藏主要有以下要求：保持较高的菌体存活率，维持稳定的发酵能力。现阶段最主要的保藏方法为冷冻保藏和冻干保藏。2.3.1 冷冻保藏即在菌种浓缩培养、分离后加入冷冻保护剂，混合后再经冷冻制成浓缩型冻藏发酵剂。其主要影响因素有5：冷冻保护剂、冻结速度和冻结温度。选用适当的冷冻保护剂可使菌种在冷冻过程中有效地抑制菌体损伤和死亡。选择适当的冻结时间，可使菌体内水分充分渗出，从而减少冷冻过程中菌体内形成的冰晶对菌体的伤害。研究表明，快速冻结对菌体细胞损害较慢速冻结要大，降低了细胞存活率。但是由于冷冻保藏发酵剂在运输过程中对温度要求严
5、格，导致运输成本过高，不易于发酵剂商品化应用，故没有被推广应用。2.3.2 冻干保藏即在菌种浓缩培养、分离后加入冷冻保护剂，混合后再经冷冻干燥制成浓缩型冻干发酵剂。常用的方法为喷雾干燥法和真空冷冻干燥法。喷雾干燥法是通过雾化器将浓缩液在干燥室内喷成极细小的雾状液滴以增大其表面积，与此同时，鼓入的热空气瞬间将雾状液滴中的水分蒸发除去。由于乳酸菌抗热性不强，此法使发酵剂菌体损失严重，达不到优良浓缩型发酵剂的要求，实际生产中应用很少。真空冷冻干燥法是利用真空条件使冻结好的菌体中的冰升华，从而达到干燥的目的。本方法拥有菌体蛋白质不易变性，除水率可达 95%以上，所得发酵剂发酵性能稳定，发酵剂产品便于运
6、输和储藏等特点。因此，真空冷冻干燥法也是目前使用最为普遍的方法。3 酸奶发酵剂应用现状由于西方乳业科学家早在 19 世纪末 20 世纪初就开始研制浓缩发酵剂，所以西方发达国家对酸奶发酵剂的研究和应用还处于领先地位，同时也拥有先进的规模化生产能力。仅丹麦的Hansen 公司，就向全世界提供近 50%的乳品发酵剂。此外，还有一批知名发酵剂制造商（如美国的 Marshall 公司、法国的 Rodia 公司、英国的 Mauri Foods 公司等）和研究所（如澳大利亚的 Csiro 研究所、荷兰的 Nizo 研究所、瑞士的 Liebefekl 研究所等） ，向世界各地提供不同的发酵剂产品。与国外相比，
7、国内对冻干发酵剂的研究起步较晚，仅在 20 世纪 90 年代才开始进行，使得我国冻干发酵剂菌种资源不足，发酵剂制备技术不完善，工业化生产能力不高，进一步造成现阶段我国所使用的酸奶发酵剂大多为进口的国 2009.72009.7D a i r y I n d u s t r y 乳品加工缩培养才可以应用到发酵剂的制备当中，为了满足发酵剂工业化生产的需求，进行浓缩培养的培养基必须具备以下特点：有利于菌种生长发育，繁殖速度快，并能适当提高抗冻性；培养基原料必须价廉易得，最好可反复使用；培养基易与菌体分离。目前，大部分研究者已将脱脂乳和乳清作为乳酸菌的基础培养基，并在其中加入一些营养强化因子以提高浓缩培
8、养效率。张兰威等通过研究发现，脱脂乳与蛋白水解酶配合可作为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌较好的基础培养基，再加入番茄汁和 CaCO3作为营养强化因子。嗜热链球菌还需加适量麦芽汁。2.2.2 浓缩培养方法在乳酸菌培养过程中，会产生大量的乳酸，使得培养基 pH 值降低，当pH 值降低至菌体耐受极限时，乳酸菌的生长也就受到了抑制。浓缩培养即通过适当手段，排除乳酸对细胞生长的抑制作用，延长乳酸菌的对数生长期，从而获得较高浓度的培养物。国内外使用的方法主要有以下几种。（1）缓冲盐法缓冲盐可使培养基成为缓冲体系，可在一定范围内调节培养基的 pH值，从而达到促进乳酸菌生长的目的。但是由于缓冲能力有限，所以并不能
9、得到较高浓度的培养物。（2）化学中和法化学中和法即在菌种培养过程中向培养基中加入 NaOH 或 NH3H2O 等碱性物质，不断中和培养基中产生的乳酸，从而促进乳酸菌大量繁殖。但是此法会产生大量的乳酸盐，当盐浓度达到一定程度之后依然能够抑制乳酸菌的生长。（3）膜渗析法膜渗析法即利用适宜孔径的滤膜在乳酸菌发酵培养过程中将培养基中的乳酸及乳酸盐过滤去除，达到使乳酸菌大量连续繁殖的目的。本法是现阶段国内外最先进的方法，且浓缩效果最好，无须进行离心即可使菌体浓度达到 1011个/mL。2.3 乳酸菌保藏方法得到乳酸菌的浓缩培养物后，必须对其进行保藏，才能进行下一步的工业化应用，对菌种的保藏主要有以下要求
10、：保持较高的菌体存活率，维持稳定的发酵能力。现阶段最主要的保藏方法为冷冻保藏和冻干保藏。2.3.1 冷冻保藏即在菌种浓缩培养、分离后加入冷冻保护剂，混合后再经冷冻制成浓缩型冻藏发酵剂。其主要影响因素有5：冷冻保护剂、冻结速度和冻结温度。选用适当的冷冻保护剂可使菌种在冷冻过程中有效地抑制菌体损伤和死亡。选择适当的冻结时间，可使菌体内水分充分渗出，从而减少冷冻过程中菌体内形成的冰晶对菌体的伤害。研究表明，快速冻结对菌体细胞损害较慢速冻结要大，降低了细胞存活率。但是由于冷冻保藏发酵剂在运输过程中对温度要求严格，导致运输成本过高，不易于发酵剂商品化应用，故没有被推广应用。2.3.2 冻干保藏即在菌种浓
11、缩培养、分离后加入冷冻保护剂，混合后再经冷冻干燥制成浓缩型冻干发酵剂。常用的方法为喷雾干燥法和真空冷冻干燥法。喷雾干燥法是通过雾化器将浓缩液在干燥室内喷成极细小的雾状液滴以增大其表面积，与此同时，鼓入的热空气瞬间将雾状液滴中的水分蒸发除去。由于乳酸菌抗热性不强，此法使发酵剂菌体损失严重，达不到优良浓缩型发酵剂的要求，实际生产中应用很少。真空冷冻干燥法是利用真空条件使冻结好的菌体中的冰升华，从而达到干燥的目的。本方法拥有菌体蛋白质不易变性，除水率可达 95%以上，所得发酵剂发酵性能稳定，发酵剂产品便于运输和储藏等特点。因此，真空冷冻干燥法也是目前使用最为普遍的方法。3 酸奶发酵剂应用现状由于西方
12、乳业科学家早在 19 世纪末 20 世纪初就开始研制浓缩发酵剂，所以西方发达国家对酸奶发酵剂的研究和应用还处于领先地位，同时也拥有先进的规模化生产能力。仅丹麦的Hansen 公司，就向全世界提供近 50%的乳品发酵剂。此外，还有一批知名发酵剂制造商（如美国的 Marshall 公司、法国的 Rodia 公司、英国的 Mauri Foods 公司等）和研究所（如澳大利亚的 Csiro 研究所、荷兰的 Nizo 研究所、瑞士的 Liebefekl 研究所等） ，向世界各地提供不同的发酵剂产品。与国外相比，国内对冻干发酵剂的研究起步较晚，仅在 20 世纪 90 年代才开始进行，使得我国冻干发酵剂菌种
13、资源不足，发酵剂制备技术不完善，工业化生产能力不高，进一步造成现阶段我国所使用的酸奶发酵剂大多为进口的国外发酵剂，导致酸奶生产成本过高和国内酸奶制造商的核心竞争力不强。4 结语我国属于人口大国，随着经济的发展和生活水平的提高，居民对乳制品的消费需求日益扩大，由于酸奶拥有很高的营养价值且饮用酸奶不会产生乳糖不耐症，使得居民对酸奶日益青睐。但是由于我国酸奶发酵剂研究比较滞后，导致国内发酵酸奶基本都是由国外发酵剂进行生产，实属遗憾。因此，应以筛选中国特有乳酸菌和益生菌为基础，以研制并完善发酵剂制备技术为动力，快速推动我国酸奶发酵剂的发展；开发自主知识产权的酸奶发酵剂，以提高我国酸奶发酵剂的国际竞争力
14、和我国酸奶制造商的核心竞争力。292009.72009.7D a i r y I n d u s t r y 乳品加工缩培养才可以应用到发酵剂的制备当中，为了满足发酵剂工业化生产的需求，进行浓缩培养的培养基必须具备以下特点：有利于菌种生长发育，繁殖速度快，并能适当提高抗冻性；培养基原料必须价廉易得，最好可反复使用；培养基易与菌体分离。目前，大部分研究者已将脱脂乳和乳清作为乳酸菌的基础培养基，并在其中加入一些营养强化因子以提高浓缩培养效率。张兰威等通过研究发现，脱脂乳与蛋白水解酶配合可作为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌较好的基础培养基，再加入番茄汁和 CaCO3作为营养强化因子。嗜热链球菌还需加适量
15、麦芽汁。2.2.2 浓缩培养方法在乳酸菌培养过程中，会产生大量的乳酸，使得培养基 pH 值降低，当pH 值降低至菌体耐受极限时，乳酸菌的生长也就受到了抑制。浓缩培养即通过适当手段，排除乳酸对细胞生长的抑制作用，延长乳酸菌的对数生长期，从而获得较高浓度的培养物。国内外使用的方法主要有以下几种。（1）缓冲盐法缓冲盐可使培养基成为缓冲体系，可在一定范围内调节培养基的 pH值，从而达到促进乳酸菌生长的目的。但是由于缓冲能力有限，所以并不能得到较高浓度的培养物。（2）化学中和法化学中和法即在菌种培养过程中向培养基中加入 NaOH 或 NH3H2O 等碱性物质，不断中和培养基中产生的乳酸，从而促进乳酸菌大
16、量繁殖。但是此法会产生大量的乳酸盐，当盐浓度达到一定程度之后依然能够抑制乳酸菌的生长。（3）膜渗析法膜渗析法即利用适宜孔径的滤膜在乳酸菌发酵培养过程中将培养基中的乳酸及乳酸盐过滤去除，达到使乳酸菌大量连续繁殖的目的。本法是现阶段国内外最先进的方法，且浓缩效果最好，无须进行离心即可使菌体浓度达到 1011个/mL。2.3 乳酸菌保藏方法得到乳酸菌的浓缩培养物后，必须对其进行保藏，才能进行下一步的工业化应用，对菌种的保藏主要有以下要求：保持较高的菌体存活率，维持稳定的发酵能力。现阶段最主要的保藏方法为冷冻保藏和冻干保藏。2.3.1 冷冻保藏即在菌种浓缩培养、分离后加入冷冻保护剂，混合后再经冷冻制成浓缩型冻藏发酵剂。其主要影响因素有5：冷冻保护剂、冻结速度和冻结温度。选用适当的冷冻保护剂可使菌种在冷冻过程中有效地抑制菌体损伤和死亡。选择适当的冻结时间，可使菌体内水分充分渗出，从而减少冷冻过程中菌体内形成的冰晶对菌体的伤害。研究表明，快速冻结对菌体细
