酸奶發(fā)酵影響因素分析

文 / 蘇景輝

（黑龍江龍丹乳業(yè)科技股份有限公司）

酸奶發(fā)酵離不開菌種，酸奶生產(chǎn)的發(fā)酵過程就是菌種生長的過程，通常以嗜熱鏈球菌、保加利亞亞種德氏乳桿菌混合制成酸奶發(fā)酵菌種。這些菌種在整個生產(chǎn)發(fā)酵的過程中分解原料奶中的乳糖產(chǎn)生乳酸，從而讓原料奶pH值降低到酪蛋白的等電點，使原料奶成功加工成酸奶，即原料奶中的蛋白質(zhì)凝固形成凝乳狀態(tài)。同時這些菌種還會使乳糖產(chǎn)生外多糖，讓生產(chǎn)的酸奶具有一定的粘稠度，在整個過程的進行中還會產(chǎn)生酸類、乙醛和丁二酮等增加風(fēng)味的物質(zhì)，進而使酸奶的入口感覺更加良好，味道獨特。

酸奶的生產(chǎn)發(fā)酵過程受條件、環(huán)境等因素影響很大，因為這個過程是一個十分復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程。本文從原料奶、清洗消毒劑殘留、培養(yǎng)溫度與接種量、噬菌體和抗生素殘留5 個方面分別進行了論述。

1 原料奶的影響

牛奶是菌種的培養(yǎng)基，牛奶的質(zhì)量直接影響菌種的生長。菌種產(chǎn)酸的多少與牛奶中乳糖含量有關(guān)，必須有足夠的乳糖才能產(chǎn)生足夠的乳酸來酸化牛奶，而且牛奶為菌種的生長提供碳源。蛋白質(zhì)也是不可缺少的物質(zhì)之一，蛋白質(zhì)變性后，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，與細小的脂肪球形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將水包裹在網(wǎng)的里面形成酸奶的凝乳結(jié)構(gòu)，而且部分蛋白質(zhì)被分解成氨基酸，為菌種生長提供氮源。

另外，牛奶的新鮮程度也很重要，如果牛奶在加工前已經(jīng)發(fā)生輕微的酸敗，乳糖被有害菌消耗，不但會使供給菌種的糖量相對減少，而且由此產(chǎn)生的乳酸還會導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)變性。變性的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性差，在殺菌時容易粘到殺菌機內(nèi)壁，降低牛奶中蛋白質(zhì)含量。

2 清洗劑和消毒劑的影響

在牧場或奶站的擠奶設(shè)備的清洗和乳品加工廠的CIP清洗中，清洗劑和消毒劑被廣泛應(yīng)用。常用的清洗劑有氫氧化鈉和硝酸，常用的消毒劑有二氧化氯、次氯酸鈉等含氯化合物和雙氧水、過氧乙酸等過氧化物。這些物質(zhì)如有殘留，會不同程度地抑制菌種的生長。殘留的原因可分為兩大類：

2.1 無意識殘留

主要包括：錯誤操作，使清洗劑進入牛奶中；設(shè)備清洗后沖洗不徹底，導(dǎo)致殘留；管線中有死角，導(dǎo)致殘留；管線中閥門的微滲，導(dǎo)致消毒劑進入牛奶；生產(chǎn)凝固型酸奶的奶杯中有消毒劑的殘留；用于牛乳房消毒的藥物殘留，通過擠奶器進入牛奶。

2.2 有意識殘留

主要包括：在夏季或高溫地區(qū)，防止牛奶長途運輸腐敗變質(zhì)，加入消毒劑；由于牛奶收購時“按質(zhì)論價”細菌總數(shù)直接影響奶價，為了降低細菌總數(shù)，向奶中添加消毒劑等。

3 培養(yǎng)溫度和接種量的影響

圖1 同一菌種在不同發(fā)酵溫度下的酸化趨勢

圖1所示為等量的同一種菌種在乳干物質(zhì)含量同為12.2%的脫脂牛奶中，在不同的發(fā)酵溫度下進行試驗所得的酸化趨勢。由圖1可知，在41 ℃發(fā)酵時，pH值達到4.5需要7.5 h；而在42 ℃發(fā)酵時，pH值達到4.5需要6.5 h。溫差相差1 ℃，時間相差1 h，所以發(fā)酵過程中溫度的微小變化對菌種產(chǎn)酸速度會產(chǎn)生很大影響。而且溫度還會影響乙醛、丁二酮等風(fēng)味物質(zhì)的形成，一般當(dāng)pH值為5.1時，乙醛開始生成，到pH值為4.2時達到最大。

所以溫度過高會導(dǎo)致酸化過快，不利于風(fēng)味物質(zhì)形成。而粘度的高低取決于胞外多糖的含量，低溫長時間發(fā)酵利于胞外多糖的生成。

接種量的多少直接影響菌種的產(chǎn)酸速度，一般發(fā)酵劑的添加量為2%～3%，而直投式凍干菌種的添加量應(yīng)按菌種供應(yīng)商的建議添加量來添加。不論是發(fā)酵劑還是直投式菌種，添加量過高或過低，都會影響球菌和桿菌的比例，進而影響菌種產(chǎn)香、產(chǎn)酸、產(chǎn)粘。

4 噬菌體的影響

噬菌體是一種病毒，它能夠侵入細菌體內(nèi)并進行繁殖，最終將菌體裂解。它對生產(chǎn)的危害巨大。輕者，發(fā)酵時間延長、產(chǎn)品口感差、狀態(tài)不好；重者，發(fā)酵無法進行。

噬菌體有2 種類型，一種是烈性噬菌體，特點是感染菌體細胞后，在細胞內(nèi)繁殖，導(dǎo)致寄主細胞裂解失活，這類寄主細胞稱為敏感性細胞；另一種是溫和性噬菌體，特點是感染菌體細胞后，在細胞體內(nèi)與寄主細胞同步復(fù)制，所以不使寄主細胞裂解，這類寄主細胞稱為溶原性細胞。當(dāng)溫和性噬菌體受到外界條件刺激后能轉(zhuǎn)化成烈性噬菌體，所以，溫和性噬菌體具有一定的隱蔽性，難以發(fā)覺，危害極大。一種噬菌體只對一種細菌起作用，所以噬菌體具有專一性。

4.1 噬菌體污染菌種后的現(xiàn)象

菌種被噬菌體污染后會產(chǎn)生發(fā)酵周期延長，pH值下降緩慢等現(xiàn)象。

4.2 污染原因

噬菌體在自然界分布廣泛，幾乎有細菌的地方都有噬菌體的存在，幾乎所有的酸奶菌種都是溶原性的，都有感染噬菌體的可能。

4.3 污染途徑

通過空氣、水、灰塵等多種途徑傳播。

4.4 防治措施

對進入發(fā)酵室的空氣進行過濾和除菌；發(fā)酵間和發(fā)酵罐嚴格清洗和消毒；接種時無菌操作；發(fā)酵罐內(nèi)的殘奶不能在車間內(nèi)排放；對排水地漏進行定期消毒。

4.5 污染后解決方法

當(dāng)發(fā)酵奶污染噬菌體后，應(yīng)將該罐料液在罐內(nèi)加熱到85 ℃保持20 min后排放到車間外，不可直接排放，防止噬菌體活體排出造成大范圍污染。然后對該罐及其管線進行反復(fù)清洗和消毒，對車間空氣進行消毒。再進行發(fā)酵時，使用該菌種的輪換替代菌種進行發(fā)酵。

5 抗生素的影響

由于奶牛乳房易被不同種類的細菌感染而患上乳腺炎，治療方法大多是采用抗生素治療，所以在奶牛的治療期間所產(chǎn)的牛奶都不同程度的含有不同種類的抗生素。

抗生素之所以能夠治療乳腺炎，是因為它能抑制細菌生長，阻止細菌繁殖，所以抗生素對酸奶菌種同樣有抑制作用，使得牛奶不能發(fā)酵或發(fā)酵延遲。

因此，用于酸奶生產(chǎn)的牛奶必須不含抗生素?，F(xiàn)在國內(nèi)檢驗抗生素的標(biāo)準(zhǔn)方法是TTC檢驗法，即通過顏色變化來判斷是否有抗。檢驗時采用嗜熱鏈球菌作為測試菌種，原因是嗜熱鏈球菌對大多數(shù)抗生素敏感。檢驗機理為：TTC為無色化合物，可以接受脫氫酶所得的氫，形成紅色化合物。脫氫酶的多少直接影響紅色的有無、深淺，而脫氫酶的多少由嗜熱鏈球菌的數(shù)量決定。

隨著科技的不斷發(fā)展，抗生素的種類不斷增多，導(dǎo)致牛奶中殘留抗生素的種類不斷增多，使得牛奶能否發(fā)酵不好判斷。這是因為嗜熱鏈球菌對不同種抗生素的敏感程度不同，而德氏乳桿菌保加利亞亞種對某些抗生素要比嗜熱鏈球菌敏感，這樣就有可能使得某些有抗奶能夠通過TTC測試，但用于生產(chǎn)時不能正常發(fā)酵。所以用于酸奶的牛奶應(yīng)進行2 項測試，用嗜熱鏈球菌進行TTC測試和生產(chǎn)用菌種進行小樣發(fā)酵測試。只有2 種測試都通過，才能確保生產(chǎn)時牛奶發(fā)酵正常。

圖2 同一菌種在不同抑制物中酸化趨勢

圖2為等量的同一菌種在含有同樣濃度的不同種抑制劑的牛奶中的發(fā)酵試驗趨勢圖。從圖2可以看出，不同的抑制物對菌種生長的抑制程度是不同的。對照組為正常發(fā)酵，抗生素A和抗生素B對菌種的抑制程度相對較大，消毒劑對前期產(chǎn)酸抑制性較強。

6 結(jié)語

酸奶的發(fā)酵過程不是一個簡單的物理變化，而是一個復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過程，全過程受化學(xué)物質(zhì)、生物活性物質(zhì)、發(fā)酵條件的影響很大。同一包菌種在不同原奶質(zhì)量、不同工藝條件、不同環(huán)境下能發(fā)酵出不同品質(zhì)的產(chǎn)品。想要順利地生產(chǎn)出好的酸奶產(chǎn)品，就必須對以上因素加以嚴格控制。

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