酸奶发酵的原理

精选欢迎下载第八章发酵饮料发酵饮料，是指通过微生物发酵配制而成，酒精含量在1%（体积分数）以下的饮料。第一节牛乳发酵饮料酸奶的分类：从形态上区分，可分为凝固型、搅拌型和饮料型三种。还包括活菌型、杀菌型、果汁型酸奶、双歧乳杆菌奶酸奶的保健作用：（1）营养作用乳糖→葡萄糖＋半乳糖↓↓乳酸、有机酸幼儿脑苷脂和神经物质的合成酸奶还富含钙、磷、铁、脂肪、B族维生素、烟酸和叶酸（2）可缓解乳糖不耐症（3）整肠作用（4）抑菌作用细胞代谢产生的有机酸使肠道的pH值降低，从而抑制肠道中对酸敏感的有害菌和致病菌的生长。双歧杆菌还可抑制黄色微球菌和金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、粪链球菌。双歧杆菌产生的胞外糖苷酶可以降解肠黏膜上皮细胞的杂多糖，可以阻止潜在致病菌及其毒素在肠黏膜上皮细胞的黏附，对宿主起到保护作用。（5）改善便秘作用产生大量的短链脂肪酸（主要是醋酸和乳酸），能刺激肠道蠕动，还能增加粪便的湿度并保持一定的渗透压，有益于便秘的缓解。精选欢迎下载（6）降低胆固醇人体肠道内12株固有的嗜酸乳杆菌可吸收胆固醇。嗜酸乳杆菌2056菌株能抑制小肠壁对胆固醇的吸收。双歧杆菌代谢产生烟酸的能力与血清胆固醇水平的降低也有一定的关系。双歧杆菌通过影响β一羟基－β-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶的活性，进一步来控制胆固醇的合成，从而降低了总血清胆固醇的含量。（7）抗癌作用肠道腐生菌分解食物、胆汁等，会产生许多有害代谢产物如芳香族氨基酸，酪氨酸的降解会产生酚和对一甲酚，色氨酸则生吲哚和甲基吲哚，还产生胺、氨、H2S等，这些物质是潜在致癌物。腐生菌还能将一些致癌前体物转化为致癌物，如还原偶氮和芳香环氮化合物形成致癌作用较强的N，N-二苯亚硝基合物。双歧杆菌能通过抑制腐生菌的生长和上述致癌物在体内形成以及分解致癌物起到抗癌作用。一、发酵剂菌种包括：母发酵剂、中间发酵剂、作发酵剂。乳酸细菌是革兰氏阳性、不能游动、不产芽孢的一类微生物，产生乳酸作为主要的或惟一的产物。这一类细菌缺乏卟啉和细胞色素，不能进行电子传递磷酸化，所以只能通过底物水平的磷酸化作用获得能量。即只通过糖类和有关的可发酵化合物的代谢获得能量。所有乳酸细菌都是厌氧生长，但对02不敏感，在有氧或无氧条件下都能生长。一般只有有限的生物合成能力，需要氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶等许多营养。乳酸杆菌是奶制品中的常见菌例如，德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)(图16．86c)，嗜酸乳杆菌(L．acidophilus)(图16．86a)用于酸奶的生产，其他一些种用于生产泡菜、青贮饲料和酸菜。精选欢迎下载乳杆菌属通常比其他乳酸细菌对酸性条件的抗性更强，pH4～5时生长良好。而且是在pH下降到别的乳酸菌不能生长时仍能生长，乳酸杆菌很少致病。（附图）a.嗜酸乳杆菌（Lactobacillusacidophillus）。细胞宽度约为0.75μm。b.短乳杆菌（Lactobacillusbrevis）透射电子显微照相。细胞大小为0.8×2μm。c.德氏乳杆菌（Lactobacillusdelbrueckii）扫描电子显微照相。细胞直径为0.7μm。(一)传统用菌嗜热链球菌（Streptococcusthermothilus）保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)嗜酸乳杆菌（Lactobacillusacidophilus）两歧双歧杆菌(Bifidobacteriumbifidum)明串珠菌(Leuconostoc)双乙酰乳链球菌(Streptococcusdiacetilactis)德氏乳杆菌（Lactobacillusdilbrueckii）明串球菌属是是异型发酵。也可分解柠檬酸产生有香味的成分，双乙酰和3一羟基丁酮，明串球菌生产的葡聚糖可作为血浆代用品。（二）菌种的特性1.嗜热链球菌微需氧G＋40－45℃同型乳酸发酵菌L(＋)－乳酸双乙酸发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖2.保加利亚乳杆菌微厌氧G＋40－43℃同型乳酸发酵菌D(－)－乳酸乙醛精选欢迎下载发酵葡萄糖、果糖和乳糖对蛋白分解力较强嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合培养比单独培养的生长效果好：保加利亚乳杆菌分解酪蛋白，游离出的氨基酸为嗜热链球菌的生长提供了营养物质，而嗜热链球菌产生的甲酸，能促进保加利亚乳杆菌的生长。3.嗜酸乳杆菌微厌氧G＋35－38℃同型乳酸发酵菌D，L(－)－乳酸发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖能耐胃酸和胆汁，在肠道存活4.双岐杆菌专性厌氧G＋37℃异型乳酸发酵菌产物：L(＋)－乳酸乙酸、乙醇和二氧化碳发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖婴幼儿双歧杆菌数量占约肠内细菌总量的25％；65岁以上的老人，双歧杆菌数量则减少到仅占7·9％，而产气梭梭菌、大肠杆菌等腐败细菌大量增加；到了老年肠道内充满腐败细菌，双歧杆菌几乎消失。腐败细菌在肠道中分解食物成分，产生氨气、胺类、硫化氨、粪臭素、吲哚、酚类以及亚硝胺等有毒物质，人体长期吸收这些毒素，会加速衰老，诱发癌症，引起动脉硬化、肝脏障碍等疾病。（三）菌种选择标准（1）产酸程度适宜产酸力太强，影响酸奶风味，抑制乳酸菌生长。精选欢迎下载用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定10mL样品溶液，每消耗1mLNaOH溶液为1滴定酸度（。T）（2）产香性好乙醛和挥发性酸（3）保健效果好L(＋)－乳酸对蛋白分解力较强不易死亡产维生素对有害菌拮抗力强（4）后熟性酸奶保存期间，酸度增加较少7℃，3周，7.5－10。T二、乳酸发酵的类型（一）同型乳酸发酵（附图）（二）异型乳酸发酵（附图）根据乳酸细菌对糖发酵类型的不同，可分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。同型乳酸发酵只产生乳酸这一种发酵产物；异型乳酸发酵，除产生乳酸外，还产生其他产物如乙醇和C02。发酵产物的不同是由是否存在醛缩酶决定的。实验室培养条件下简便检出异型发酵菌的方法就是观察其C02的产量。酶水平的特点是异型乳酸发酵菌缺乏醛缩酶而含有磷酸转酮酶。异型发酵菌缺乏醛缩酶，不能把二磷酸果糖分裂为磷酸丙糖。二、发酵过程中物质变化乳糖→乳酸嗜热链球菌耐受0.8%乳酸酸度保加利亚乳杆菌耐受1.7%－2.7%的乳酸酸度。精选欢迎下载蛋白质→多肽→氨基酸脂肪→脂肪酸、甘油干酪乳杆菌和葡萄糖明串珠菌有较强的脂肪酸活力。三、酸奶生产(一)凝固型酸奶乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集，把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸奶。（P11）1.工艺流程原料乳→预处理→配料→均质→灭菌→接种→分装→发酵→后熟2.生产方法（1）预处理：鲜奶的检验：密度测定和酒精试验。固形物含量：总干物质≥11.5%，非脂干物质≥8.5%。残留抗生素检测白细胞检测：酪蛋白、脂肪、乳糖、钙含量减少，维生素C，白细胞数异常增多。杂菌检测：霉菌、酵母菌、芽孢杆菌和大肠杆菌。净化：离心机离心；脂肪含量标准化：为了防止脂肪析出。方法有：加脱脂乳或脱脂乳＋稀奶油（2）配料：脱脂奶粉：调整非脂干物质的含量蔗糖：4－8%蔗糖注意：原料乳加热到60℃，再加蔗糖。精选欢迎下载（3）均质60℃，8－10MPa均质乳脂肪被分散，防止脂肪上浮，提高酸奶的硬度和黏度，使酸奶口感细腻，更易被消化和吸收。（4）灭菌原料常用的灭菌方法：90℃，5min；85℃，30min;135℃2～3s;进一步提高加热温度的灭菌乳，难以形成乳清蛋白－酪蛋白凝胶，制得的酸奶，相对黏度较差。（附图）（5）接种43~45℃灭菌后的原料乳，接种量2～3%。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的比例为1:1或2:1。接种量大：不能缩短发酵时间，酸度上升过快，风味变差；接种量小：酸味不够，发酵时间延长。接种量对牛奶酸味感觉的影响：L(十)一乳酸给人的酸味感觉不强烈，该酸量多，酸奶的酸味及硬度不够。奶中D(一)一乳酸的量多，能带来刺激性的酸味感觉，而且后熟力太强。若接种量大，则球菌产生的能促进杆菌生长的甲酸量增多。由于杆菌生长旺盛，环境的酸度升高很快，对球菌生长产生阻碍作用，因此，发酵结束时，酸奶中杆菌的数量较多，则酸奶中D(一)一乳酸的量就多，酸奶的酸味感觉增强。如果接种量小，则杆菌因球菌少，引起甲酸不足而导致生长迟缓。球菌却因环境酸度比较低，受到酸的抑制作用小，因此生长速度快。当发酵乳达到所要求的滴定酸度时，球菌的数量要比杆菌多，则酸奶中L(+)一乳酸的量比较多。（6）发酵：精选欢迎下载40~43℃，3～6h发酵终点的判断a.发酵奶的酸度已达到65~70T；b.发酵奶的流动性变差，奶中有微小颗粒出现。对酸奶品质影响的因素：发酵温度：温度低，嗜热链球菌生长好；温度高，保加利亚乳杆菌生长好。接种：接种量大，保加利亚乳杆菌数量多；接种量小，嗜热链球菌数量多。发酵时间：时间短，球菌占多数；时间长，杆菌占多数。（7）后熟：迅速将其冷却到10℃以下，然后贮藏在2～5℃，最好是一1～0℃的冷藏室中保存。低温保存有以下优点：①保存期间，酸奶的酸度上升极少。②因为牛乳凝固时会产生收缩力，导致乳清析出，在低温时这种收缩力比较弱，所以乳清不容易从酸奶中分离出来。③在低温下，酸奶逐渐形成白玉般的组织状态，结构非常细腻。④在低温保存过程中，香味物质逐渐形成，使酸奶具有较浓的香味。（二）搅拌型酸奶搅拌型酸奶，是指先在发酵罐中通过乳酸菌的作用，将经过标准化处理的牛乳发酵至乳凝，然后再用搅拌器破乳，使凝乳粒子保持在0.01～0.04mm大小的一种物质。发酵→破乳→分装精选欢迎下载凝固状乳→搅拌器破乳宽叶轮搅拌器，转速1～2r/min，时间为4～8min。有时在均质处理前添加稳定剂。（三）饮料型酸奶饮料型酸奶是将凝固型酸奶均质处理后，使凝乳充分分散，凝乳粒子直径在0.01mm以下的酸奶，呈液体状。稳定剂溶液↓凝固型酸奶→均质→分装→冷却→冷藏人工合成稳定剂：海藻酸丙二醇酯（PGA）天然稳定剂：明胶、琼脂、海藻酸钠和果胶等较多使用的是低甲氧基果胶（LM果胶）（四）果汁酸奶果汁酸奶是在凝固型酸奶中添加果汁和稳定剂后，再经均质处理制成的。嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌的比例改为10:1目的是减少保加利亚乳杆菌产生的D(一)一乳酸，避免酸味过强。（五）杀菌型酸奶杀菌型酸奶是由牛乳制成酸奶后，再用加热方法将酸奶中微生物杀灭的一种酸奶。65℃，5min。保存期中酸奶的酸度不会改变，保存期被延长。乳清易析出，需添加稳定剂。（六）冷冻酸奶冷冻酸奶，是在酸奶中添加糖和香料，按照冰淇淋生产工艺加工成的保健饮料。（七）酸奶生产的注意事项精选欢迎下载1．防止酸奶品质变化（1）加强卫生管理防止酵母菌、霉菌的生长（2）掌握发酵条件接种量、温度、时间、保藏温度（3）其他措施提高蛋白质、脂肪含量；均质2．产生酸奶的香气和风味主要来源于有机酸、醛类和酯类。例如乙醛、乳酸、醋酸、甲酸、丙酸和醋酸乙酯等。3．防止褐变（1）温度和加热时间的影响：超过70℃易裼变。（2）糖的种类的影响：戊糖和己糖（果糖）反应性强（3）贮存在冷、暗场所，避免光线照射。四、和酸奶有关的常识酸奶和酸奶饮料酸奶是用纯牛奶发酵制成的，属纯牛奶范畴，其蛋白质含量≥2.9％；调味酸牛奶蛋白质含量≥2.3％；含乳饮料只含1/3鲜牛奶，配以水、甜味剂、果味剂。蛋白质含量不到1%。含乳饮料又可分为配制型和发酵型，配制型成品中蛋白质含量不低于1.0％称为乳饮料，另一种发酵型成品中其蛋白质含量不低于0.7％称为乳酸菌饮料。1.喝酸奶最好的时间是饭后2小时，此时胃液的pＨ值上升，适合乳酸菌生长。2.别空腹喝酸奶。酸奶中活性乳酸菌只有pＨ值在4以上才能生长，而空腹时pＨ都在2以下，所以乳酸菌就会被胃酸杀死。3.酸奶不要加热喝。酸奶的保质期一般只有7－14天，不要放太长时间。精选欢迎下载五、国外酸奶深加工从世界范围来看，酸奶是发展最快的乳制品产品。欧洲每年乳制品的新产品中有约7％是各种酸奶，每年约有近千种酸奶新产品问世。近两年中，其所推出的新产品占全球总数的72％。酸奶消费量最大的国家包括芬兰、法国、德国、意大利、西班牙和英国。分析酸奶新产品开发的趋势：1.营养强化型及功能型酸奶，如添加有益菌，