酸奶發(fā)酵機(jī)理及后酸化控制措施

摘 要：酸奶是通過乳酸菌發(fā)酵牛奶制成的乳制品，具有良好的口感和營養(yǎng)價值。微生物和酶在酸奶發(fā)酵過程中起到關(guān)鍵作用，乳糖的降解和乳酸的生成是酸奶發(fā)酵的核心過程，控制酸奶的發(fā)酵和后酸化是確保產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。本文主要探討了酸奶的發(fā)酵機(jī)理和后酸化控制措施，以期為酸奶發(fā)酵和后酸化控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：酸奶；發(fā)酵機(jī)理；后酸化

Mechanism of Yogurt Fermentation and Post-acidification Control Measures

XIAO Yu， XU Rui

（Hefei Vocational and Technical College， Hefei 238000， China）

Abstract： Yogurt is a dairy product made by fermenting milk with lactic acid bacteria， which has good taste and nutritional value. Microorganisms and enzymes play a key role in the fermentation process of yogurt， and the degradation of lactose and the generation of lactic acid are the core processes of yogurt fermentation， and the control of yogurt fermentation and post-acidification is the key to ensure the quality and stability of products. This paper focuses on the mechanism of yogurt fermentation and post-acidification control measures， with a reference to providing insights for the further development of yogurt fermentation and post-acidification control technology.

Keywords： yogurt; fermentation mechanism; post-acidification

酸奶是一種備受歡迎的乳制品，具有豐富的營養(yǎng)價值和獨特的口感。酸奶的發(fā)酵過程決定了其質(zhì)地、口感和營養(yǎng)成分特點，在酸奶的后酸化過程中，pH值的變化對于酸奶品質(zhì)的控制至關(guān)重要。因此，了解酸奶發(fā)酵的機(jī)理及控制后酸化措施對于生產(chǎn)高質(zhì)量的酸奶具有重要意義。

1 酸奶發(fā)酵機(jī)理

1.1 酸奶的制作過程

酸奶是一種通過乳酸菌發(fā)酵牛奶得到的乳制品，其制作過程包括原料準(zhǔn)備、發(fā)酵接種、發(fā)酵和存儲4個階段。①在原料準(zhǔn)備階段，需要選擇優(yōu)質(zhì)的牛奶作為酸奶的原料。新鮮牛奶應(yīng)該經(jīng)過高溫殺菌處理，以殺滅可能存在的有害微生物。此外，為提高酸奶的質(zhì)地和口感，可以添加一些改良劑，如穩(wěn)定劑、增稠劑等。②發(fā)酵接種階段是將合適的菌種接種到準(zhǔn)備好的牛奶中。常用的菌種包括乳酸菌和酪蛋白聚乳酸桿菌。這些菌種在發(fā)酵過程中能夠使乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，從而產(chǎn)生酸奶特有的風(fēng)味和質(zhì)地。③發(fā)酵階段是將牛奶置于適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵溫度下進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵溫度一般在35～45 ℃，不同的菌種和發(fā)酵條件會對發(fā)酵時間產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響酸奶的口感和質(zhì)地。發(fā)酵過程中，乳酸菌通過代謝乳糖產(chǎn)生乳酸，導(dǎo)致牛奶的pH值下降。同時，酪蛋白聚乳酸桿菌還能夠水解乳蛋白，改善酸奶的凝固和膠體穩(wěn)定性。④發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵好的酸奶冷卻至低溫，以終止發(fā)酵過程。冷卻后的酸奶含有豐富的乳酸和其他有機(jī)酸，口感酸甜、質(zhì)地柔滑[1]。

1.2 酸奶發(fā)酵過程中的微生物

乳酸菌是最主要的酸奶發(fā)酵菌種，常見的乳酸菌有乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）等。乳酸菌可通過乳酸脫氫酶這一關(guān)鍵酶的作用，將乳糖中的葡萄糖和半乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸。乳酸的產(chǎn)生降低了牛奶的pH值，使酸奶形成了酸味和特殊風(fēng)味。除了乳酸菌，酪蛋白聚乳酸桿菌也是酸奶發(fā)酵過程中的重要微生物，其具有良好的水解能力，能將牛奶中的乳蛋白降解為較小的多肽、肽和游離氨基酸。這一過程不僅改善了酸奶的凝固和膠體穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了酸奶的營養(yǎng)價值。乳酸菌和酪蛋白聚乳酸桿菌通過代謝乳糖和乳蛋白，產(chǎn)生的有機(jī)酸和其他代謝產(chǎn)物對于酸奶的發(fā)酵和品質(zhì)具有重要影響。此外，發(fā)酵菌種還能抑制有害細(xì)菌的生長，延長酸奶保質(zhì)期并保障其食品安全性。在酸奶生產(chǎn)中，選擇適宜的菌種并控制其接種量、溫度和發(fā)酵時間，是保證酸奶發(fā)酵質(zhì)量的關(guān)鍵。合理的工藝條件和微生物能夠使發(fā)酵過程更加穩(wěn)定，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的酸奶產(chǎn)品。

1.3 酸奶發(fā)酵的關(guān)鍵酶和代謝途徑

乳糖酶是乳酸菌體內(nèi)的一種酶，與酸奶發(fā)酵密切相關(guān)。乳糖酶能夠催化乳糖分子的水解反應(yīng)，將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。此過程需要水分子參與，將分子中的β-1，4-糖苷鍵斷裂，生成兩個單糖分子。乳酸菌的代謝途徑主要有兩個，即乳酸發(fā)酵途徑和異聚半乳糖代謝途徑。在乳酸發(fā)酵途徑中，乳酸菌將乳糖分解產(chǎn)生的葡萄糖和半乳糖通過糖酵解途徑進(jìn)行代謝，產(chǎn)生乳酸并釋放能量，該過程中沒有氧氣參與，稱為無氧酵解。乳糖的降解和乳酸的生成是酸奶發(fā)酵的核心過程，也是酸奶具有酸味和獨特口感的原因。通過合理控制發(fā)酵條件和菌種選擇，可以調(diào)控乳糖的降解速度和乳酸的積累量，從而獲得符合消費者需求的酸奶產(chǎn)品[2]。

1.4 酸奶發(fā)酵過程中乳糖的變化

酸奶發(fā)酵過程中，乳糖是主要的碳源，其變化直接影響著酸奶的口感、質(zhì)地和營養(yǎng)成分。在酸奶發(fā)酵初期，乳酸菌開始生長和繁殖，利用乳酸脫氫酶將乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，導(dǎo)致pH值降低，pH值的下降又進(jìn)一步促進(jìn)了乳酸菌的生長和代謝。乳糖在酸奶發(fā)酵過程中的轉(zhuǎn)化速度取決于菌種、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時間等多種因素。不同的乳酸菌菌株對乳糖的代謝能力有所差異，有些菌株能夠更高效地利用乳糖，產(chǎn)生更多的乳酸。而溫度變化也會影響乳酸菌的生長速率和代謝活性，從而影響乳糖的轉(zhuǎn)化速度。有些人體內(nèi)缺乏乳糖酶，無法消化吸收乳糖，導(dǎo)致乳糖不耐受。經(jīng)過酸奶發(fā)酵后，乳糖被轉(zhuǎn)化為乳酸，降低了乳糖的含量，使乳糖不耐受者可以更好地消化吸收酸奶中的營養(yǎng)成分。

2 酸奶后酸化控制措施

2.1 溫度控制

溫度是酸奶發(fā)酵過程控制的關(guān)鍵因素，對發(fā)酵速率和酸奶品質(zhì)有重要影響。適宜的溫度可以促進(jìn)菌種的生長和代謝，同時會影響乳糖的轉(zhuǎn)化和乳酸的生成。一般來說，酸奶的發(fā)酵溫度控制在35～

45 ℃，這是乳酸菌活動的最佳溫度范圍。在這個溫度范圍內(nèi)，乳酸菌的生長速率較快，可以更快地將乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸。同時，較高的溫度還能夠促進(jìn)乳酸菌代謝產(chǎn)生其他揮發(fā)性化合物，賦予酸奶特有的風(fēng)味。然而，過高的發(fā)酵溫度也可能導(dǎo)致產(chǎn)生過多的乳酸和其他有機(jī)酸，影響酸奶的口感和質(zhì)地。過高的溫度還會使菌株失活或菌體溶解，從而影響發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。因此，在選擇發(fā)酵溫度時需要謹(jǐn)慎，并根據(jù)菌株的特性和產(chǎn)品質(zhì)量要求進(jìn)行調(diào)整。除了發(fā)酵溫度，還應(yīng)控制冷卻溫度。發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵好的酸奶冷卻至低溫能夠停止發(fā)酵過程，并保持酸奶的品質(zhì)。低溫有助于抑制有害微生物的生長，延長酸奶的保質(zhì)期。一般而言，冷卻溫度應(yīng)控制在4～10 ℃。因此，生產(chǎn)者需要根據(jù)不同的酸奶類型和產(chǎn)品要求來確定最佳的溫度控制策略，以確保酸奶的質(zhì)量和市場競爭力[3]。

2.2 pH值控制

在酸奶發(fā)酵初期，菌種接種后乳糖被分解為乳酸，并產(chǎn)生大量的氫離子（H+），使牛奶的pH值降低，呈現(xiàn)酸性環(huán)境，適宜的酸性環(huán)境有利于乳酸菌的生長和代謝。乳酸菌能夠在較低的pH值下進(jìn)行代謝活動，而其他微生物活動則相對受到抑制。因此，通過控制發(fā)酵初期的pH值，可以促進(jìn)乳酸菌的優(yōu)勢競爭，保證酸奶的穩(wěn)定性和品質(zhì)。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，乳糖逐漸降解，乳酸不斷積累，導(dǎo)致酸奶的pH值繼續(xù)下降。pH值的下降會進(jìn)一步抑制其他微生物的生長，保持酸奶的穩(wěn)定性。一般來說，酸奶的最終pH值在4.0～4.6，這是適宜乳酸菌生長的范圍。在實際生產(chǎn)中，可以通過調(diào)整發(fā)酵條件和添加酸堿劑來控制酸奶的pH值。例如，控制溫度可以影響乳酸菌的生長速率和代謝活性，進(jìn)而影響pH值下降的速度。適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢蕴岣呷樗峋幕盍?，促進(jìn)酸奶的發(fā)酵過程。此外，加入酸堿劑如檸檬酸、磷酸鹽等也可以調(diào)節(jié)酸奶的pH值。因此，在酸奶的生產(chǎn)中，嚴(yán)格控制發(fā)酵環(huán)境的pH值是確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟[4]。

2.3 乳清酸度控制

乳清酸度是指酸奶中的乳酸濃度，對于酸奶的口感、質(zhì)地和保質(zhì)期都具有重要影響。在酸奶發(fā)酵過程中，適當(dāng)控制乳清酸度是保證酸奶品質(zhì)的關(guān)鍵步驟之一，乳清酸度的控制涉及多個方面。①通過調(diào)整乳糖的轉(zhuǎn)化速度控制乳清酸度，乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸的速率決定了乳清酸度的上升速度。乳酸菌通過代謝乳糖產(chǎn)生乳酸，隨著發(fā)酵時間的增加，乳酸濃度逐漸積累，乳清酸度逐漸增加。②發(fā)酵時間對乳清酸度的控制也很重要，發(fā)酵時間越長，乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸的程度越高，乳清酸度也相應(yīng)提高。③發(fā)酵溫度的選擇也會影響乳酸菌的生長和代謝速度，從而對乳清酸度產(chǎn)生影響。較高的溫度可以促進(jìn)快速發(fā)酵，產(chǎn)生更多的乳酸，從而提高乳清酸度。④在酸奶生產(chǎn)中，通過控制pH值來控制乳清酸度也是一個常用的方法。通過定期檢測和調(diào)整pH值，可以精確控制乳酸的產(chǎn)生和乳清酸度的變化[5]。

2.4 菌種選擇和接種量控制

菌種選擇和接種量控制對于酸奶的發(fā)酵和后酸化程度具有重要影響。不同的菌株和接種量會影響酸奶的風(fēng)味、質(zhì)地和保質(zhì)期。因此，合理選擇菌種和控制接種量是保證酸奶質(zhì)量的關(guān)鍵。①菌種的選擇對于酸奶品質(zhì)的控制具有重要意義，不同的菌株在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和風(fēng)味特點有所差異[6]。例如，乳酸菌主要產(chǎn)生乳酸，而雙歧桿菌能夠產(chǎn)生除乳酸以外的其他有益物質(zhì)，如有機(jī)酸、揮發(fā)性化合物等。因此，在酸奶生產(chǎn)中需要根據(jù)產(chǎn)品的口感和風(fēng)味需求，選擇合適的菌株進(jìn)行發(fā)酵。②菌株接種量對控制酸奶發(fā)酵和后酸化起著重要作用。適宜的接種量可以確保菌株的充分生長和代謝活性，促進(jìn)乳糖的轉(zhuǎn)化和乳酸的產(chǎn)生。接種量過低可能會導(dǎo)致發(fā)酵速度較慢，乳糖轉(zhuǎn)化不充分；接種量過高可能會導(dǎo)致發(fā)酵過快，產(chǎn)生過多的乳酸，影響酸奶的口感和質(zhì)地。因此，需要根據(jù)菌株的特性、發(fā)酵條件和產(chǎn)品要求來確定合適的接種量。菌種選擇和接種量控制的目標(biāo)是實現(xiàn)適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵速度和后酸化程度，生產(chǎn)出口感良好、質(zhì)地均勻的酸奶產(chǎn)品。合理選擇菌種和控制接種量有助于提高酸奶的品質(zhì)穩(wěn)定性、延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，并滿足消費者對于酸奶品質(zhì)的需求。

3 結(jié)語

合理控制溫度、pH值和乳清酸度，選擇適宜的菌種和接種量都是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)酸奶的關(guān)鍵因素。其中，溫度控制影響發(fā)酵速率和乳糖轉(zhuǎn)化，pH值控制影響微生物的生長和乳清酸度，乳清酸度控制影響酸奶的稠度和口感。因此，在酸奶生產(chǎn)中，科學(xué)應(yīng)用發(fā)酵過程控制措施是確保酸奶質(zhì)量和市場競爭力的關(guān)鍵所在。

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基金項目：合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院產(chǎn)學(xué)研項目“葛根桑葚復(fù)合功能性酸奶的研發(fā)”（2022Acxy04）；合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院重點項目“復(fù)合酶制備高分支改性淀粉及其物理與消化特性的研究”（2021KJA08）；合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院鄉(xiāng)村振興項目“以羧甲基殼聚糖多酚/香菇多糖為復(fù)配涂膜基質(zhì)的合肥本地草莓品種涂膜保鮮技術(shù)探索研究”（2022Axczx02）。

作者簡介：肖瑀（1994—），女，安徽合肥人，碩士，助教。研究方向：食品資源開發(fā)與利用。