乳品工藝課件5發(fā)酵乳

1、第四章發(fā)酵乳的加工1一、發(fā)酵乳及酸奶的概念發(fā)酵乳的定義: 根據(jù)國(guó)際乳品聯(lián)合會(huì) (IDF)1992年頒布的標(biāo)準(zhǔn),發(fā)酵乳的定義為 : 乳或乳制品在特征菌的作用下發(fā)酵而成的酸性凝乳狀產(chǎn)品。在保質(zhì)期內(nèi) , 該類產(chǎn)品中的特征菌必須大量存在 , 并能繼續(xù)存活和具有活性。2發(fā)酵乳制品是一個(gè)綜合名稱。包括諸如：酸奶，開菲爾，發(fā)酵酪乳，酸奶油，乳酒（以馬奶為主）等。發(fā)酵乳的名稱是由于牛奶中添加了發(fā)酵劑，使部分乳糖轉(zhuǎn)化成乳酸而來(lái)的。在發(fā)酵過程中還形成CO2、醋酸、丁二酮、乙醛和其它物質(zhì)。345678第一節(jié) 發(fā)酵劑制備一、發(fā)酵劑的概念及種類（一）發(fā)酵劑的概念（Starter Culture） 發(fā)酵劑是一種能夠促進(jìn)乳

2、的酸化過程的特定微生物培養(yǎng)物。9（二）發(fā)酵劑的種類1按發(fā)酵劑制備過程分類 （1）乳酸菌純培養(yǎng)物即一級(jí)菌種的培養(yǎng)，一般多接種在脫脂乳、乳清、肉汁或其他培養(yǎng)基中，或者用冷凍升華法制成一種凍干菌苗。（2）母發(fā)酵劑 即一級(jí)菌種的擴(kuò)大再培養(yǎng)，它是生產(chǎn)發(fā)酵劑的基礎(chǔ)。（3）生產(chǎn)發(fā)酵劑 生產(chǎn)發(fā)酵劑即母發(fā)酵劑的擴(kuò)大培養(yǎng)，是用于實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)酵劑。102按使用發(fā)酵劑的目的分類（1）混合發(fā)酵劑 這一類型的發(fā)酵劑含有兩種或兩種以上的菌，如保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按1:1 或:2比例混合的酸乳發(fā)酵劑，且兩種菌比例的改變?cè)叫≡胶?。?）單一發(fā)酵劑 這一類型發(fā)酵劑只含有一種菌。113、按使用方法分為 直投式 乳酸菌純培養(yǎng)物

3、 繼代式 母發(fā)酵劑 生產(chǎn)發(fā)酵劑12二、發(fā)酵劑的主要作用及菌種的選擇發(fā)酵劑的主要作用：分解乳糖產(chǎn)生乳酸；產(chǎn)生揮發(fā)性的物質(zhì)，如丁二酮、乙醛等，從而使酸乳具有典型的風(fēng)味；具有一定的降解脂肪、蛋白質(zhì)的作用，從而使酸乳更利于消化吸收；酸化過程抑制了致病菌的生長(zhǎng)。13發(fā)酵劑用菌種的選擇:菌種的選擇對(duì)發(fā)酵劑的質(zhì)量起著重要作用，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)目的不同選擇適當(dāng)?shù)木N。選擇時(shí)以產(chǎn)品的主要技術(shù)特性，如產(chǎn)香性、產(chǎn)酸力、產(chǎn)粘性及蛋白水解力作為發(fā)酵劑菌種的選擇依據(jù)。14菌種的共生（symbiosis)作用15菌種的產(chǎn)酸曲線Sc:嗜熱鏈球菌Lb:保加利亞桿菌16三、發(fā)酵劑的調(diào)制 171菌種的復(fù)活及保存 從菌種保存單位購(gòu)來(lái)的乳酸

4、菌純培養(yǎng)物，通常都裝在試管或安培瓶中。由于保存、寄送等影響，活力減弱，需恢復(fù)其活力。此過程需在無(wú)菌操作條件下接種到滅菌的脫脂乳試管中多次傳代、培養(yǎng)。18而后保存在04冰箱中，每隔12周移植一次。但在長(zhǎng)期移植過程中，可能會(huì)有雜菌污染，造成菌種退化或菌種老化、裂解。因此，還應(yīng)進(jìn)行不定期的純化處理，以除去污染菌和提高活力。吸取 12ml 純培養(yǎng)物滅菌培養(yǎng)基保溫箱培養(yǎng)凝固192母發(fā)酵劑的調(diào)制取脫脂乳量1%2%的充分活化的菌種，接種于盛有滅菌脫脂乳的三角瓶中，混勻后，放入恒溫箱中進(jìn)行培養(yǎng)。凝固后再移入滅菌脫脂乳中，如此反復(fù)23次，使乳酸菌保持一定活力，凝固后放入冰箱中貯藏。然后再制備生產(chǎn)發(fā)酵劑。203生

5、產(chǎn)發(fā)酵劑（工作發(fā)酵劑）的制備將脫脂乳、新鮮全脂乳或復(fù)原脫脂乳（總固形物含量10%12%）加熱到90保持3060min后，冷卻到42（或菌種要求的溫度，見表11-1）接種母發(fā)酵劑，發(fā)酵到酸度0.8%后冷卻到4。此時(shí)生產(chǎn)發(fā)酵劑的活菌數(shù)達(dá)11081109cfumL-1。21制取生產(chǎn)發(fā)酵劑的培養(yǎng)基最好與成品的原料相同，以使菌種的生活環(huán)境不致急劇改變而影響菌種的活力。生產(chǎn)發(fā)酵劑的量為發(fā)酵乳的1%2%，為了縮短生產(chǎn)周期可加大到3%4%，最高不超過5%。常用乳酸菌的生長(zhǎng)溫度及培養(yǎng)時(shí)間等見表11-1。2223（一）、乳酸菌發(fā)酵劑的質(zhì)量，應(yīng)符合下列各項(xiàng)指標(biāo)要求：1凝塊應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠捕?，均勻而?xì)滑，富有彈性，組織狀

6、態(tài)均勻一致，表面光滑，無(wú)龜裂，無(wú)皺紋，未產(chǎn)生氣泡及乳清分離等現(xiàn)象。 四、發(fā)酵劑的質(zhì)量要求242具有優(yōu)良的風(fēng)味，不得有腐敗味、苦味、飼料味和酵母味等異味。 3若將凝塊完全粉碎后，質(zhì)地均勻，細(xì)膩滑潤(rùn)，略帶粘性，不含塊狀物。4按規(guī)定方法接種后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生凝固，無(wú)延長(zhǎng)凝固的現(xiàn)象。測(cè)定活力（酸度）時(shí)符合規(guī)定指標(biāo)要求。為了不影響生產(chǎn)發(fā)酵劑要提前制備，可在低溫條件下短時(shí)間貯藏。25( 二 ) 發(fā)酵劑的質(zhì)量檢查 1、 感官檢查2、化學(xué)性質(zhì)檢驗(yàn) 酸度：以 0.18%1%乳酸度 揮發(fā)酸 ：3、細(xì)菌檢查 用常規(guī)方法測(cè)定總菌數(shù)和活菌數(shù) , 必要時(shí)選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基測(cè)定乳酸菌等特定的菌群。4、活力測(cè)定：26（三）

7、影響酸乳菌種活力的因素1. 菌種：當(dāng)培養(yǎng)液酸度達(dá)到 8590 T 時(shí) , 球菌產(chǎn)酸停止 , 而桿菌能在150 T左右產(chǎn)酸。2. 培養(yǎng)基濃度：以 11% 為基點(diǎn) , 高濃度 (20% 以內(nèi) ) 利于桿菌生產(chǎn) , 產(chǎn)酸量大 ;較低濃度利于球菌生產(chǎn)。3.培養(yǎng)溫度 4547 利于桿菌的生產(chǎn) ; 4144 促進(jìn)球菌生長(zhǎng)。4. 接種量以 3% 為基點(diǎn) , 接種量大有利于桿菌生長(zhǎng) , 接種量小利于球菌生長(zhǎng)。27五、國(guó)外直投式菌種介紹282930第一節(jié)酸 乳一、酸乳的概念和種類（一）酸乳概念 是指在添加（或不添加）乳粉（或脫脂乳粉）的乳中，由于保加利亞桿菌和嗜熱鏈球菌的作用進(jìn)行乳酸發(fā)酵制成的凝乳狀產(chǎn)品，成品中

8、必須含有大量相應(yīng)的活菌。31酸乳的定義: 聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織 (FAO) 、世界衛(wèi)生組織 (WHO) 與 IDF 于 1977 年對(duì)酸乳做出如下定義 : 酸乳就是在保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的作用下 , 使用添加 ( 或不添加 ) 乳粉 ( 全脂或脫 脂)的乳進(jìn)行乳酸發(fā)酵而得到的凝固乳制品 , 最終產(chǎn)品中必須含 有大量的活菌。32（二）酸乳的種類 通常根據(jù)成品的組織狀態(tài)、口味、原料中乳脂肪含量、生產(chǎn)工藝和菌種的組成可以將酸乳分成不同類別。331按成品的組織狀態(tài)分類凝固型酸奶（Set yoghurt） 其發(fā)酵過程在包裝容器中進(jìn)行，從而使成品因發(fā)酵而保留其凝乳狀態(tài)。 攪拌型酸奶（Stirred yog

9、hurt）發(fā)酵后的凝乳在灌裝前攪拌成粘稠狀組織狀態(tài)。 342按成品的口味分類天然純酸奶（Natural yoghurt） 產(chǎn)品只由原料乳和菌種發(fā)酵而成，不含任何輔料和添加劑。加糖酸乳（Sweeten yoghurt） 產(chǎn)品由原料乳和糖加入菌種發(fā)酵而成。在我國(guó)市場(chǎng)上常見，糖的添加量較低，一般為6%7%。35調(diào)味酸乳（Flavored yoghurt） 在天然酸乳或加糖酸乳中加入香料而成。酸乳容器的底部加有果醬的酸乳稱為圣代酸乳（Sandae yoghurt）。果料酸乳（Yoghurt with Fruit）成品是由天然酸乳與糖、果料混合而成。36復(fù)合型或營(yíng)養(yǎng)健康型酸乳 通常在酸乳中強(qiáng)化不同的營(yíng)養(yǎng)

10、素（維生素、食用纖維素等）或在酸乳中混入不同的輔料（如谷物、干果、菇類、蔬菜汁等）而成。這種酸奶在西方國(guó)家非常流行，人們常在早餐中食用。療效酸奶（Curative Effect Yoghurt） 包括低乳糖酸奶、低熱量酸奶、維生素酸奶或蛋白質(zhì)強(qiáng)化酸奶。373按發(fā)酵的加工工藝分類濃縮酸乳（Concentrated or Condensed Yoghurt） 將正常酸乳中的部分乳清除去而得到的濃縮產(chǎn)品。 因其除去乳清的方式與加工干酪方式類似，有人也叫它酸乳干酪。38冷凍酸奶（Frozen Yoghurt） 在酸乳中加入果料、增稠劑或乳化劑，然后將其進(jìn)行冷凍處理而得到的產(chǎn)品。充氣酸乳（Carbona

11、ted Yoghurt） 發(fā)酵后在酸乳中加入穩(wěn)定劑和起泡劑（通常是碳酸鹽），經(jīng)過均質(zhì)處理即得這類產(chǎn)品。這類產(chǎn)品通常是以充CO2氣的酸乳飲料形式存在。39酸乳粉（Dried yoghurt） 通常使用冷凍干燥法或噴霧干燥法將酸乳中約95%的水分除去而制成酸乳粉。制造酸乳粉時(shí)，在酸乳中加入淀粉或其他水解膠體后再進(jìn)行干燥處理而成。404按菌種組成和特點(diǎn)分類（1）嗜熱菌發(fā)酵乳單菌發(fā)酵乳 如嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳、保加利亞乳桿菌發(fā)酵乳。復(fù)合菌發(fā)酵乳 如酸乳及由酸乳的兩種特征菌和雙歧桿菌混合發(fā)酵而成發(fā)酵乳。41（2）嗜溫菌發(fā)酵乳經(jīng)乳酸發(fā)酵而成的產(chǎn)品 這種發(fā)酵乳中常用的菌有：乳酸鏈球菌屬及其亞屬、腸膜狀明串珠菌和

12、干酪乳桿菌。經(jīng)乳酸發(fā)酵和酒精發(fā)酵而成的產(chǎn)品 如酸牛乳酒、酸馬奶酒。42二、酸乳生產(chǎn)酸乳工藝流程如下：4344三、工藝要點(diǎn)（一）原輔料要求及預(yù)處理方法 1原料乳的質(zhì)量要求 生產(chǎn)酸乳的原料乳必須是高質(zhì)量的，要求酸度在18T以下，雜菌數(shù)不高于50萬(wàn)CFUmL-，總干物質(zhì)含量不得低于11.5。不得使用病畜乳如乳房炎乳和殘留抗菌素、殺菌劑、防腐劑的牛乳。452輔料（1）脫脂乳粉 （全脂奶粉） 用作發(fā)酵乳的脫脂乳粉質(zhì)量必須高，無(wú)抗生素、防腐劑。脫脂奶粉可提高干物質(zhì)含量，改善產(chǎn)品組織狀態(tài)，促進(jìn)乳酸菌產(chǎn)酸，一般添加量為1%1.5。 46（2）穩(wěn)定劑在攪拌型酸乳生產(chǎn)中，通常添加穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑一般有明膠、果膠、瓊

13、脂、變性淀粉、及復(fù)合型穩(wěn)定劑，其添加量應(yīng)控制在0.1%0.5%左右。 凝固型也有添加穩(wěn)定劑的。 47（3）糖及果料一般用蔗糖或葡萄糖作為甜味劑，其添加量可根據(jù)各地口味不同有所差異，一般以6.5%8%為宜。果料的種類很多，如果醬，其含糖量一般在50左右。果肉主要是粒度（）的選擇上要注意。果料及調(diào)香物質(zhì)在攪拌型酸乳中使用較多，而在凝固型酸乳中使用較少。 483配合料的預(yù)處理 （1）均質(zhì) 原料配合后進(jìn)行均質(zhì)處理。均質(zhì)處理可使原料充分混勻，有利于提高酸乳的穩(wěn)定性和稠度，并使酸乳質(zhì)地細(xì)膩，口感良好。均質(zhì)所采用的壓力以20-25 MPa為好。49（2）熱處理目的：殺滅原料乳中的雜菌，確保乳酸菌的正常生長(zhǎng)和

14、繁殖；鈍化原料乳中對(duì)發(fā)酵菌有抑制作用的天然抑制物；熱處理使牛乳中的乳清蛋白變性，以達(dá)到改善組織狀態(tài)，提高粘稠度和防止成品乳清析出的目的。原料奶經(jīng)過9095 （可殺死噬菌體）并保持5min的熱處理效果最好。504接種熱處理后的乳要馬上降溫到發(fā)酵劑菌種最適生長(zhǎng)溫度。接種量要根據(jù)菌種活力、發(fā)酵方法、生產(chǎn)時(shí)間的安排和混合菌種配比的不同而定。51一般生產(chǎn)發(fā)酵劑，其產(chǎn)酸活力均在0.7%1.0%之間，此時(shí)接種量應(yīng)為2%4%。如果活力低于0.6%時(shí)，則不應(yīng)用于生產(chǎn)。加入的發(fā)酵劑應(yīng)事先在無(wú)菌操作條件下攪拌成均勻細(xì)膩的狀態(tài)，不應(yīng)有大凝塊，以免影響成品質(zhì)量。52制作酸乳常用的發(fā)酵劑為嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的混合

15、菌種，降低桿菌的比例則酸奶在保質(zhì)期限內(nèi)產(chǎn)酸平緩，防止酸化過度，如生產(chǎn)短保質(zhì)期普通酸奶，發(fā)酵劑中球菌和桿菌的比例應(yīng)調(diào)整為1:l或2:l。53生產(chǎn)保質(zhì)期為1421d的普通酸奶時(shí)，球菌和桿菌的比例應(yīng)調(diào)整為5:1；對(duì)于制作果料酸奶而言，兩種菌的比例可以調(diào)整到10:1，此時(shí)保加利亞乳桿菌的產(chǎn)香性能并不重要，這類酸奶的香味主要來(lái)自添加的水果。54（二）凝固型酸乳的加工及質(zhì)量控制1工藝要求（1）灌裝 可根據(jù)市場(chǎng)需要選擇玻璃瓶或塑料杯。在裝瓶前需對(duì)玻璃瓶進(jìn)行蒸汽滅菌。一次性塑料杯可直接使用（視其情況而定）。55（2）發(fā)酵用保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌的混合發(fā)酵劑時(shí)，溫度保持在4142，培養(yǎng)時(shí)間2.54.0h（2

16、%4%的接種量）。達(dá)到凝固狀態(tài)時(shí)即可終止發(fā)酵。一般發(fā)酵終點(diǎn)可依據(jù)如下條件來(lái)判斷：滴定酸度達(dá)到80T以上；pH值低于4.6;56表面有少量水痕；傾斜酸奶瓶或杯，奶變粘稠。發(fā)酵應(yīng)注意避免震動(dòng)，否則會(huì)影響組織狀態(tài)；發(fā)酵溫度應(yīng)恒定，避免忽高忽低；發(fā)酵室內(nèi)溫度上下均勻；掌握好發(fā)酵時(shí)間，防止酸度不夠或過度以及乳清析出。57（3）冷卻發(fā)酵好的凝固酸乳，應(yīng)立即移入04的冷庫(kù)中，迅速抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，以免繼續(xù)發(fā)酵而造成酸度升高。在冷藏期間，酸度仍會(huì)有所上升，同時(shí)風(fēng)味成分雙乙酰含量會(huì)增加。58試驗(yàn)表明冷卻24h，雙乙酰含量達(dá)到最高，超過24h又會(huì)減少。因此。發(fā)酵凝固后須在04貯藏24h再出售，通常把該貯藏過程稱為

17、后成熟，一般最大冷藏期為714d。592凝固型酸乳的質(zhì)量缺陷及控制凝固型酸乳生產(chǎn)中，常會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷：（1）凝固性差 酸乳有時(shí)會(huì)出現(xiàn)凝固性差或不凝固現(xiàn)象，粘性很差，出現(xiàn)乳清分離。60原料乳質(zhì)量當(dāng)乳中含有抗菌素、防腐劑時(shí)，會(huì)抑制乳酸菌的生長(zhǎng)。試驗(yàn)證明原料乳中含微量青霉素（0.01IUmL-1）時(shí)，對(duì)乳酸菌便有明顯抑制作用。使用乳房炎乳時(shí)由于其白血球含量較高，對(duì)乳酸菌也有不同的噬菌作用。61原料乳摻假，特別是摻堿，使發(fā)酵所產(chǎn)的酸消耗于中和，而不能積累達(dá)到凝乳要求的pH值，從而使乳不凝或凝固不好。原料乳消毒前，污染有能產(chǎn)生抗菌素的細(xì)菌，殺菌處理雖除去了細(xì)菌，但產(chǎn)生的抗菌素不受熱處理影響，會(huì)在發(fā)酵

18、培養(yǎng)中起抑制作用，這一點(diǎn)引起的發(fā)酵異常往往會(huì)被忽視。原料乳的酸度越高，含這類抗菌素就越多。62牛乳中摻水，會(huì)使乳的總干物質(zhì)降低，也會(huì)影響酸乳的凝固性。因此，要排除上述諸因素的影響，必須把好原料驗(yàn)收關(guān)，杜絕使用含有抗菌素、農(nóng)藥以及防腐劑或摻堿牛乳生產(chǎn)酸乳。對(duì)由于摻水而使干物質(zhì)降低的牛乳，可適當(dāng)添加脫脂乳粉，使干物質(zhì)達(dá)11以上，以保證質(zhì)量。 63發(fā)酵溫度和時(shí)間發(fā)酵溫度依所采用乳酸菌種類的不同而異。若發(fā)酵溫度低于最適溫度，乳酸菌活力則下降，凝乳能力降低，使酸乳凝固性降低。發(fā)酵時(shí)間短，也會(huì)造成酸乳凝固性降低。此外，發(fā)酵室溫度不均勻也是造成酸乳凝固性降低的原因之一。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能保持發(fā)酵室

19、的溫度恒定，并控制發(fā)酵溫度和時(shí)間。64噬菌體污染是造成發(fā)酵緩慢、凝固不完全的原因之一?？赏ㄟ^發(fā)酵活力降低，產(chǎn)酸緩慢來(lái)判斷。國(guó)外采用經(jīng)常更換發(fā)酵劑的方法加以控制。此外，由于噬菌體對(duì)菌的選擇作用，兩種以上菌種混合使用也可噬菌體危害。65發(fā)酵劑活力發(fā)酵劑活力弱或接種量太少會(huì)造成酸乳的凝固性下降。對(duì)一些灌裝容器上殘留的洗滌劑（如氫氧化鈉）和消毒劑（如氯化物）也要清洗干凈，以免影響菌種活力，確保酸乳的正常發(fā)酵和凝固。66加糖量生產(chǎn)酸乳時(shí)，加入適當(dāng)?shù)恼崽强墒巩a(chǎn)品產(chǎn)生良好的風(fēng)味，凝塊細(xì)膩光滑，提高粘度，并有利于乳酸菌產(chǎn)酸量的提高。試驗(yàn)證明，6.5的加糖量對(duì)產(chǎn)品的口味最佳，也不影響乳酸菌的生長(zhǎng)。若加量過大，會(huì)

20、產(chǎn)生高滲透壓，抑制了乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖，造成乳酸菌脫水死亡，相應(yīng)活力下降，使牛乳不能很好凝固。67（2）乳清析出乳清析出是生產(chǎn)酸乳時(shí)常見的質(zhì)量問題，其主要原因有以下幾種：68原料乳熱處理不當(dāng)熱處理溫度偏低或時(shí)間不夠，就不能使大量乳清蛋白變性，而變性乳清蛋白可與酪蛋白形成復(fù)合物，能容納更多的水分，并且具有最小的脫水收縮作用（Syneresis）。69據(jù)研究，要保證酸乳吸收大量水分和不發(fā)生脫水收縮作用，至少使75的乳清蛋白變性，這就要求85、2030min或90、510min的熱處理；UHT加熱（135150、24s）處理雖能達(dá)到滅菌效果，但不能使75的乳清蛋白變性，所以酸乳生產(chǎn)不宜用UHT加熱處理。根據(jù)研究，原料乳的最佳熱處理?xiàng)l件是9095、5min。70發(fā)酵時(shí)間若發(fā)酵時(shí)間過長(zhǎng)，乳酸菌繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)酸量不斷增加。酸性的增強(qiáng)破壞了原來(lái)已形成的膠體結(jié)構(gòu)，使其容納的水分游離出來(lái)形成乳清上浮。發(fā)酵時(shí)間過短，乳蛋白質(zhì)的膠體結(jié)構(gòu)還未充分形成，不能包裹乳中原有的水分，也會(huì)形成乳清析出。71因此，酸乳發(fā)酵時(shí)，應(yīng)抽樣檢查，發(fā)現(xiàn)牛乳已完全凝固，就應(yīng)立即停止發(fā)酵；若凝固不充分，應(yīng)繼續(xù)發(fā)酵，待完全凝固后取出。72其他因素原料乳中總干物質(zhì)含量低、酸乳凝膠機(jī)械振動(dòng)、乳中鈣