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酸奶发 酵影响因素分析

2013-12-18    来源:《中国乳业》杂志2013年11期   访问量:5008 [ 字号: ]

文 / 苏景辉(黑龙江 龙丹乳业科技股份有限公司)

摘 要:酸奶的 发酵过程受到各种因素的影响,本文分析了原料奶、清洗剂的残留、培养温度与接种量、噬菌体 和抗生素残留对发酵过程的影响。只有严 格控制这些因素,才能保 证酸奶发酵过程的顺利进行。

关键词:酸奶;发酵;影响因素

酸奶发酵离不开菌种,酸奶生 产的发酵过程就是菌种生长的过程,通常以嗜热链球菌、保加利 亚亚种德氏乳杆菌混合制成酸奶发酵菌种。这些菌 种在整个生产发酵的过程中分解原料奶中的乳糖产生乳酸,从而让原料奶pH值降低 到酪蛋白的等电点,使原料 奶成功加工成酸奶,即原料 奶中的蛋白质凝固形成凝乳状态。同时这 些菌种还会使乳糖产生外多糖,让生产 的酸奶具有一定的粘稠度,在整个 过程的进行中还会产生酸类、乙醛和 丁二酮等增加风味的物质,进而使 酸奶的入口感觉更加良好,味道独特。

酸奶的 生产发酵过程受条件、环境等因素影响很大,因为这 个过程是一个十分复杂的生物化学反应过程。本文从原料奶、清洗消毒剂残留、培养温度与接种量、噬菌体和抗生素残留5 个方面 分别进行了论述。


1 原料奶的影响

牛奶是菌种的培养基,牛奶的 质量直接影响菌种的生长。菌种产 酸的多少与牛奶中乳糖含量有关,必须有 足够的乳糖才能产生足够的乳酸来酸化牛奶,而且牛 奶为菌种的生长提供碳源。蛋白质 也是不可缺少的物质之一,蛋白质变性后,结构发生改变,与细小 的脂肪球形成立体网络结构,将水包 裹在网的里面形成酸奶的凝乳结构,而且部 分蛋白质被分解成氨基酸,为菌种生长提供氮源。

 

另外,牛奶的 新鲜程度也很重要,如果牛 奶在加工前已经发生轻微的酸败,乳糖被有害菌消耗,不但会 使供给菌种的糖量相对减少,而且由 此产生的乳酸还会导致部分蛋白质变性。变性的 蛋白质稳定性差,在杀菌 时容易粘到杀菌机内壁,降低牛 奶中蛋白质含量。


2 清洗剂 和消毒剂的影响

在牧场 或奶站的挤奶设备的清洗和乳品加工厂的CIP清洗中,清洗剂 和消毒剂被广泛应用。常用的 清洗剂有氢氧化钠和硝酸,常用的 消毒剂有二氧化氯、次氯酸 钠等含氯化合物和双氧水、过氧乙酸等过氧化物。这些物质如有残留,会不同 程度地抑制菌种的生长。残留的 原因可分为两大类:

2.1 无意识残留

主要包括:错误操作,使清洗剂进入牛奶中;设备清 洗后冲洗不彻底,导致残留;管线中有死角,导致残留;管线中阀门的微渗,导致消毒剂进入牛奶;生产凝 固型酸奶的奶杯中有消毒剂的残留;用于牛 乳房消毒的药物残留,通过挤奶器进入牛奶。

2.2 有意识残留

主要包括:在夏季或高温地区,防止牛 奶长途运输腐败变质,加入消毒剂;由于牛奶收购时“按质论价”细菌总 数直接影响奶价,为了降低细菌总数,向奶中添加消毒剂等。


3 培养温 度和接种量的影响

图1所示为 等量的同一种菌种在乳干物质含量同为12.2%的脱脂牛奶中,在不同 的发酵温度下进行试验所得的酸化趋势。由图1可知,在41 ℃发酵时,pH值达到4.5需要7.5 h;而在42 ℃发酵时,pH值达到4.5需要6.5 h。温差相差1 ℃,时间相差1 h,所以发 酵过程中温度的微小变化对菌种产酸速度会产生很大影响。而且温 度还会影响乙醛、丁二酮 等风味物质的形成,一般当pH值为5.1时,乙醛开始生成,到pH值为4.2时达到最大。

所以温 度过高会导致酸化过快,不利于风味物质形成。而粘度 的高低取决于胞外多糖的含量,低温长 时间发酵利于胞外多糖的生成。

 

接种量 的多少直接影响菌种的产酸速度,一般发 酵剂的添加量为2%~3%,而直投 式冻干菌种的添加量应按菌种供应商的建议添加量来添加。不论是 发酵剂还是直投式菌种,添加量过高或过低,都会影 响球菌和杆菌的比例,进而影响菌种产香、产酸、产粘。


4 噬菌体的影响

噬菌体是一种病毒,它能够 侵入细菌体内并进行繁殖,最终将菌体裂解。它对生产的危害巨大。轻者,发酵时间延长、产品口感差、状态不好;重者,发酵无法进行。

噬菌体有2种类型,一种是烈性噬菌体,特点是 感染菌体细胞后,在细胞内繁殖,导致寄 主细胞裂解失活,这类寄 主细胞称为敏感性细胞;另一种 是温和性噬菌体,特点是 感染菌体细胞后,在细胞 体内与寄主细胞同步复制,所以不 使寄主细胞裂解,这类寄 主细胞称为溶原性细胞。当温和 性噬菌体受到外界条件刺激后能转化成烈性噬菌体,所以,温和性 噬菌体具有一定的隐蔽性,难以发觉,危害极大。一种噬 菌体只对一种细菌起作用,所以噬 菌体具有专一性。

4.1 噬菌体 污染菌种后的现象

菌种被 噬菌体污染后会产生发酵周期延长,pH值下降缓慢等现象。

4.2 污染原因

噬菌体 在自然界分布广泛,几乎有 细菌的地方都有噬菌体的存在,几乎所 有的酸奶菌种都是溶原性的,都有感 染噬菌体的可能。

4.3 污染途径

通过空气、水、灰尘等多种途径传播。

4.4 防治措施

对进入 发酵室的空气进行过滤和除菌;发酵间 和发酵罐严格清洗和消毒;接种时无菌操作;发酵罐 内的残奶不能在车间内排放;对排水 地漏进行定期消毒。

4.5 污染后解决方法

当发酵 奶污染噬菌体后,应将该 罐料液在罐内加热到85 ℃保持20 min后排放到车间外,不可直接排放,防止噬 菌体活体排出造成大范围污染。然后对 该罐及其管线进行反复清洗和消毒,对车间空气进行消毒。再进行发酵时,使用该 菌种的轮换替代菌种进行发酵。


5 抗生素的影响

由于奶 牛乳房易被不同种类的细菌感染而患上乳腺炎,治疗方 法大多是采用抗生素治疗,所以在 奶牛的治疗期间所产的牛奶都不同程度的含有不同种类的抗生素。

 

抗生素 之所以能够治疗乳腺炎,是因为 它能抑制细菌生长,阻止细菌繁殖,所以抗 生素对酸奶菌种同样有抑制作用,使得牛 奶不能发酵或发酵延迟。

 

因此,用于酸 奶生产的牛奶必须不含抗生素。现在国 内检验抗生素的标准方法是TTC检验法,即通过 颜色变化来判断是否有抗。检验时 采用嗜热链球菌作为测试菌种,原因是 嗜热链球菌对大多数抗生素敏感。检验机理为:TTC为无色化合物,可以接 受脱氢酶所得的氢,形成红色化合物。脱氢酶 的多少直接影响红色的有无、深浅,而脱氢 酶的多少由嗜热链球菌的数量决定。

随着科技的不断发展,抗生素 的种类不断增多,导致牛奶中残留抗生素 的种类不断增多,使得牛 奶能否发酵不好判断。这是因 为嗜热链球菌对不同种抗生素的敏感程度不同,而德氏 乳杆菌保加利亚亚种对某些抗生素要比嗜热链球菌敏感,这样就 有可能使得某些有抗奶能够通过TTC测试,但用于 生产时不能正常发酵。所以用 于酸奶的牛奶应进行2 项测试,用嗜热链球菌进行TTC测试和 生产用菌种进行小样发酵测试。只有2 种测试都通过,才能确 保生产时牛奶发酵正常。

 

2为等量 的同一菌种在含有同样浓度的不同种抑制剂的牛奶中的发酵试验趋势图。从图2可以看出,不同的 抑制物对菌种生长的抑制程度是不同的。对照组为正常发酵,抗生素A和抗生素B对菌种 的抑制程度相对较大,消毒剂 对前期产酸抑制性较强。


6 结语

酸奶的 发酵过程不是一个简单的物理变化,而是一 个复杂的生物化学反应过程,全过程受化学物质、生物活性物质、发酵条件的影响很大。同一包 菌种在不同原奶质量、不同工艺条件、不同环 境下能发酵出不同品质的产品。想要顺 利地生产出好的酸奶产品,就必须 对以上因素加以严格控制。

参考文献

[1]程英虎,王佩绒. 工业化 生产酸奶影响产品质量的因素及分析. 中国乳业,2001(8):26-27.

[2]林伟锋,刘宏锋,赵谋明,等. 酸奶发 酵过程中物理性质和乳酸菌生长规律研究. 中国乳品工业,2005,33(1):15-18.

[3] 黄涛,郭占彬. 浅淡影 响菌种生长的因素. 中国供销商情(乳业导刊),2006(2):28-30




 




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