第五章乳中的微生物講解材料

第五章乳中的微生物本章重點：鮮乳中微生物的種類、來源及性狀；微生物在乳品工業(yè)中的應用方法；鮮乳異常發(fā)酵產(chǎn)生的原因講授時數(shù)：2學時第一節(jié)乳中微生物的種類與來源一、種類1病原微生物2有害微生物3有益微生物⒈來源于乳房內(nèi)的污染

乳房中微生物多少取決于乳房的清潔程度，許多細菌通過乳頭管棲生于乳池下部，這些細菌從乳頭端部侵入乳房，由于細菌本身的繁殖和乳房的物理蠕動而進人乳房內(nèi)部。因此，第一股乳流中微生物的數(shù)量最多。

正常情況下，隨著擠乳的進行乳中細菌含量逐漸減少。所以在擠乳時最初擠出的乳應單獨存放，另行處理。二、乳中微生物的來源⒊來源于空氣的污染

擠乳及收乳過程中，鮮乳經(jīng)常暴露于空氣中，因此受空氣中微生物污染的機會很多。牛舍內(nèi)的空氣含有很多的細菌，尤其是在含灰塵較大的空氣中，以帶芽孢的桿菌和球菌屬居多，霉菌的孢子也很多。現(xiàn)代化的擠乳站，機械化擠乳，管道封閉運輸，可減少來自于空氣的污染。⒋來源于擠乳用具的污染

擠乳時所用的桶、擠乳機，過濾布、洗乳房用布等，如果不事先進行清洗殺菌，則通過這些用具也使鮮乳受到污染。所以乳桶的清洗殺菌，對防止微生物的污染有重要意義。

5其它來源

操作工人的手不清潔，或者混入蒼蠅及其他昆蟲等，都是污染的原因。還須注重勿使污水濺入桶內(nèi)，井防止其他直接或間接的原因從桶口侵入微生物。牛乳在健康的乳房中時就已有某些細菌存在，加上在擠乳和處理過程中外畀微生物不斷侵入，因此乳中微生物的種類很多。

一、細菌

牛乳中的細菌，在室溫或室溫以上溫度大量增殖，根據(jù)其對牛乳所產(chǎn)生的變化可分為以下幾種：

⒈產(chǎn)酸菌

主要為乳酸菌，指能分解乳糖產(chǎn)生乳酸的細菌。在乳和乳制品中主要有乳球菌科和乳桿菌科，包括鏈球菌屬、明串珠菌屬和乳桿菌屬。第二節(jié)乳中各種微生物的性狀⒉

產(chǎn)氣菌

這類菌在牛乳中生長時能生成酸和氣體。例如大腸桿菌和產(chǎn)氣桿菌是常出現(xiàn)于牛乳中的產(chǎn)氣菌。產(chǎn)氣桿菌能在低溫下增殖，是低溫儲藏時能使牛乳酸敗的一種重要菌種。另外，可從牛乳和干酪中分離得到費氏丙酸桿菌和謝氏丙酸桿菌。生長溫度范圍為15～40℃。用丙酸菌生產(chǎn)干酪時，可使產(chǎn)品具有氣孔和特有的風味。⒊腸道桿菌

腸道桿菌是一群寄生在腸道的革蘭氏陰性短桿菌。在乳品生產(chǎn)中是評定乳制品污染程度的指標之一。其中主要有大腸菌群和沙門氏菌族。

⒋芽抱桿菌

該菌因能形成耐熱性芽孢，故殺菌處理后，仍殘存在乳中?？煞譃楹脷庑詶U菌屬和嫌氣性梭狀菌屬兩種。⒌

球菌類

一般為好氣性，能產(chǎn)生色素。牛乳中常出現(xiàn)的有微球菌屬和葡萄球菌屬。

⒍低溫菌

7℃以下能生長繁殖的細菌稱為低溫菌；在20℃以下能繁殖的稱為嗜冷菌。乳品中常見的低溫菌屬有假單胞菌屬和醋酸桿菌屬，這些菌在低溫下生長良好，能使乳中蛋白質(zhì)分解引起牛乳胨化，并分解脂肪使牛乳產(chǎn)生哈喇味，引起乳制品腐敗變質(zhì)。⒎

高溫菌和耐熱性細菌

高溫菌或嗜熱性細菌是指在40℃以上能正常發(fā)育的菌群。如乳酸菌中的嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、好氣性芽孢菌(如嗜熱脂肪芽孢桿菌)和放線菌等。特別是嗜熱脂肪芽孢桿菌，最適發(fā)育溫度為60～70℃。耐熱性細菌在生產(chǎn)上系指低溫殺菌條件下還能生存的細菌(135℃，數(shù)秒)，上述細菌及其芽孢都能被殺死。⒏蛋白分解菌和脂肪分解菌

(1)蛋白分解菌

蛋白分解菌是指能產(chǎn)生蛋白酶而將蛋白質(zhì)分解的菌群。生產(chǎn)發(fā)酵乳制品時的大部分乳酸菌能使乳中蛋白質(zhì)分解，屬于有用菌。也有屬于腐敗性的蛋白分解菌，能使蛋白質(zhì)分解出氨和胺類，可使牛乳產(chǎn)生黏性、堿性、胨化。(2)脂肪分解菌

脂肪分解菌系指能使甘油酸酯分解生成甘油和脂肪酸的菌群。脂肪分解菌中，除一部分在干酪生產(chǎn)方面有用外，一般都是使牛乳和乳制品變質(zhì)的細菌，尤其對稀奶油和奶油危害更大。主要的脂肪分解菌(包括酵母、霉菌)有：熒光極毛桿菌、蛇蛋果假單胞菌、無色解脂菌、解脂小球菌、干酪乳桿菌、白地霉、黑曲霉、大毛霉等。大多數(shù)解脂酶有耐熱性，并且在0℃以下也具活力。因此，牛乳中如有脂肪分解菌存在，即使進行冷卻或加熱殺菌，也往往帶有意想不到的脂肪分解味。

與乳品方面有關(guān)的有分枝桿菌屬、放線菌屬、鏈霉菌屬。分枝桿菌屬以嫌酸菌而聞名，是抗酸性的桿菌，無運動性，多數(shù)具有病原性。例如結(jié)核分枝桿菌形成的毒素，有耐熱性，對人體有害。放線菌屬中與乳品有關(guān)的主要有牛型放線菌，此菌生長在牛的口腔和乳房，隨后轉(zhuǎn)入牛乳中。鏈霉菌屬中與乳品有關(guān)的主要是干酪鏈霉菌，屬胨化菌，能使蛋白質(zhì)分解導致腐敗變質(zhì)。9放線菌

二、酵母

乳與乳制品中常見的酵母有脆壁酵母(Sacharfrahilis)、膜酺畢赤氏酵母(P．membranefaeiens)、漢遜氏酵母(Deb．hansenii)和圓酵母屬及假絲酵母屬等。1脆壁醇母能使乳糖形成酒精和二氧化碳。該酵母是生產(chǎn)牛乳酒、酸馬奶酒的珍貴菌種。乳清進行酒精發(fā)酵時常用此菌。2畢赤氏酵母能使低濃度的酒精飲料表面形成干燥皮膜，故有產(chǎn)膜酵母之稱。膜酺畢赤氏酵母主要存在于酸凝乳及發(fā)酵奶油中。5假絲酵母屬的氧化分解能力很強。能使乳酸分解形成二氧化碳和水。由于酒精發(fā)酵力很高，因此，也用于開菲乳(kefir)和酒精發(fā)酵。4圓酵母屬是無孢子酵母的代表。能使乳糖發(fā)酵，污染有此酵母的乳和乳制品，產(chǎn)生酵母味，并能使干酪和煉乳罐頭膨脹。3漢遜氏酵母多存在于干酪及乳房炎乳中。

牛乳及乳制品中存在的霉菌主要有根霉，毛霉、曲霉、青霉、串珠霉等，大多數(shù)(如污染于奶油、干酪表面的霉菌)屬于有害菌。與乳品有關(guān)的主要有白地霉、毛霉及根霉屬等，如生產(chǎn)卡門培爾(camembert)干酪、羅奎福特(roguefert)干酪和青紋干酪時需要依靠霉菌。

三、霉菌

噬菌體是侵入微生物中病毒的總稱，故也稱細菌病毒。它只能生長于宿主菌內(nèi)，并在宿主菌內(nèi)裂殖，導致宿主的破裂。當乳制品發(fā)酵劑受噬菌體污染后，就會導致發(fā)酵的失敗，是干酪、酸乳生產(chǎn)中必須注意的問題。四、噬菌體第三節(jié)微生物在乳品工業(yè)中的應用發(fā)酵：微生物作用于碳水化合物或類似于碳水化合物的物質(zhì)引起不完全氧化的過程。一般在部分或完全缺氧情況下才不完全氧化或厭氧分解，形成一些不完全氧化物（中間產(chǎn)物）。具體：微生物對基質(zhì)（乳糖）進行分子內(nèi)的厭氧呼吸，一般是基質(zhì)分子被脫氫等一系列作用而生成各種中間產(chǎn)物，即發(fā)酵產(chǎn)物。一、乳酸發(fā)酵（lacticacidfermentation）乳酸發(fā)酵：葡萄糖經(jīng)微生物的酵解作用產(chǎn)生乳酸的過程稱為乳酸發(fā)酵。同型發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物中全為乳酸的為同型發(fā)酵。異型發(fā)酵：發(fā)酵產(chǎn)物中除乳酸外還有乙醇、乙酸、二氧化碳和氫等，為異型發(fā)酵。應用于乳品中的乳酸菌

目前應用于乳品中的乳酸菌主要包括5個屬，它們分別是乳桿菌屬、鏈球菌屬、明串珠菌屬、雙歧桿菌屬和片球菌屬。1.乳桿菌屬的乳酸菌一般呈細長的桿狀，大小為（0.5~1）×（2~10）μm，常呈鏈狀排列，也有單生的例子，革蘭氏陽性無芽孢微需氧菌。目前應用于乳品工業(yè)的菌種主要有：同型發(fā)酵乳桿菌，如德氏乳桿菌（L.delbueckii）、保加利亞乳桿菌（L.bulgaricus）、瑞士乳桿菌（L.heveticus）、嗜酸乳桿菌（L.acidophilus）和干酪乳桿菌（L.casei）及其亞種等；異型發(fā)酵乳桿菌，如短乳桿菌（L.brevis）和發(fā)酵乳桿菌（L.fermentum）。2.鏈球菌屬乳酸菌一般呈短鏈或長鏈狀排列，為無芽孢革蘭氏陽性兼性厭氧菌。在乳品中應用的主要菌種有：乳酸鏈球菌（S.lactis）、丁二酮乳鏈球菌(S.diacetilactis)、乳酪鏈球菌(S.creamoris)和嗜熱鏈球菌（S.thermophilus）等。3.明串珠菌屬呈圓形或卵圓形，菌種排列呈鏈狀。目前應用于乳品工業(yè)中的菌種主要有腸膜明串珠菌（Leuc.mesenteroides）及其乳脂亞種（Leuc.cremoris）、葡聚糖亞種（Leuc.dextranicum）、噬檸檬酸明串珠菌（Leuc.citrovorum）、乳酸明串珠菌（Leuc.lactis）和酒明串珠菌（Leuc.oenos）等。它們在乳品中主要發(fā)酵檸檬酸產(chǎn)生特征風味物質(zhì)，故又稱風味菌、香氣菌或產(chǎn)香菌。4.雙歧桿菌因其菌體尖端呈分支狀（如Y或V字型）而得名，是無芽孢革蘭氏陽性專性厭氧菌。目前已知的雙歧桿菌有24種，其中9種存在于人的腸道中，而應用于乳品工業(yè)上的僅其中的5種，如兩歧雙歧桿菌（B.bifidum）、長雙歧桿菌（B.longum）、短雙歧桿菌（B.breve）、嬰兒雙歧桿菌（B.infantis）和青春雙歧桿菌（B.adolescentis）。5.片球菌屬乳酸菌的細胞排列呈四聯(lián)體。目前應用于乳品工業(yè)上的菌種只有乳酸片球菌（P.acidilactici）和戊糖片球菌（P.pentosaceus）兩種。發(fā)酵過程：C12H22O11+H2O2C6H12O6

C6H12O62C3H6O3

乳糖酶乳酸發(fā)酵的應用酸奶、干酪、酸性奶油、酸性酪乳等。二、酒精發(fā)酵（alcoholfermentation）概念：乳中的乳糖分解（葡萄糖）產(chǎn)生酒精和CO2的過程。C6H12O6+2ADP+2H3PO42CH3CH2OH+2ATP+2CO2+2H2OEMP應用：乳酒（Kefir、Koumiss）和乳清酒，一般不單獨酒精發(fā)酵，伴隨有乳酸發(fā)酵。菌種：酵母（球擬酵母、假絲酵母、乳酸克魯維酵母、脆壁酵母）和霉菌（毛霉和根霉）三、丙酸發(fā)酵（propionicacidfermentation）概念：葡萄糖經(jīng)過糖酵解途徑生成的丙酮酸可羧化形成草酰乙酸，草酰乙酸還原成琥珀酸，再經(jīng)脫羧而產(chǎn)生丙酸。此外，少數(shù)丙酸菌還能以乳酸為底物、能源，通過發(fā)酵將其轉(zhuǎn)化為丙酸，這類發(fā)酵的終產(chǎn)物均為丙酸，故稱之為丙酸發(fā)酵。前者為琥珀酸-丙酸途徑，后者為丙烯酸途徑。1.琥珀酸-丙酸途徑2.丙烯酸途徑丙酮酸草酰乙酸蘋果酸琥珀酸丙酸L-乳酸2羥丙酰COA丙烯COA丙酰COA丙酸COACO2H-2H2O-CO2應用：干酪成熟（Swisscheese）四、丁二酮發(fā)酵（biacetylfermentation）概念：微生物利用檸檬酸經(jīng)發(fā)酵生成許多具有良好風味的小分子物質(zhì)（如丁二酮）的過程。其風味物質(zhì)除丁二酮外，還有乙醛、乙酸、乳酸、丙酸、乙醇等。菌種：乳酸鏈球菌丁二酮亞種、乳脂明串珠菌、嗜檸檬酸明串珠菌等。使乳與乳制品變質(zhì)的微生物發(fā)酵1丁酸發(fā)酵（butyricacidfermentation）除產(chǎn)生丁酸外，產(chǎn)生大量的二氧化碳和氫，由于這一發(fā)酵會使干酪風味變壞，產(chǎn)生異臭和質(zhì)地因產(chǎn)氣膨脹而破（斷）裂，被認為是乳品工業(yè)中有害發(fā)酵。菌種：一些專性厭氧的梭狀芽孢桿菌（如丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、生孢梭菌等）C12H22O11+H2O2C6H12O6C6H12O6CH3C