课件：第六章发酵乳.ppt

通过乳酸菌发酵（如酸奶）和由乳酸菌、酵母 菌共同发酵（如开菲尔）制成的乳制品叫发酵乳。,第六章 发酵乳,发酵乳制品是一个综合名称。包括诸如：酸奶， 开菲尔，发酵酪乳，酸奶油，乳酒（以马奶为主） 等。发酵乳的名称是由于牛奶中添加了发酵剂，使 部分乳糖转化成乳酸而来的。在发酵过程中还形成 CO2、醋酸、丁二酮、乙醛和其它物质。,第一节 发酵剂菌种及其分类,第二节 发酵剂菌种代谢,第三节 发酵剂菌种的选择,第四节 发酵剂的制备,第五节 发酵剂噬菌体感染及其防治,第六节 发酵乳的定义及分类,第七节 发酵乳的一般生产工艺,第八节 酸奶的加工,第九节 其他发酵乳,第十节 发酵乳饮料加工,第十一节 益生菌发酵乳,第十二节 发酵乳的营养与功能特性,第一节 发酵剂菌种及其分类,（一）发酵剂的概念（Starter Cultures）,发酵乳制品的生产过程源于微生物及酶在乳中 的存在。在乳品工业生产中，生产发酵乳制品及干 酪等产品时所采用的特定微生物培养物被称作发酵 剂(starter cultures)。,（二）发酵剂的种类,1按发酵剂制备过程分类,2按使用发酵剂的目的分类,（1）乳酸菌纯培养物 即一级菌种的培养， 一般多接种在脱脂乳、乳清、肉汁或其他培养基 中，或者用冷冻升华法制成一种冻干菌苗。,1按发酵剂制备过程分类,（2）母发酵剂 即一级菌种的扩大再培养， 它是生产发酵剂的基础。,（3）生产发酵剂 生产发酵剂即母发酵剂的 扩大培养，是用于实际生产的发酵剂。,2按使用发酵剂的目的分类,（1）混合发酵剂 发酵剂含有两种或两种以上的菌，如保加利 亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1 或:2比例混合的 酸乳发酵剂，且两种菌比例的改变越小越好。,（2）单一发酵剂 发酵剂只含有一种菌。,第二节 发酵剂菌种代谢,一、碳水化合物代谢,二、乳酸菌的蛋白质代谢,四、乳酸菌产生的胞外多糖,三、脂肪代谢,五、风味物质的形成,六、柠檬酸代谢,一、碳水化合物代谢,乳酸细菌能利用葡萄糖及其他相应的可发酵的糖产生乳酸，称为乳酸发酵。,由于菌种不同，代谢途径不同，生成的产物有 所不同，将乳酸发酵又分为同型乳酸发酵、异型乳 酸发酵和双歧杆菌发酵。,1. 同型乳酸发酵：经EMP途径。,2. 异型乳酸发酵：经HMP(戊糖磷酸途径)途径。,3. 双歧途径: 经HK途径磷酸己糖解酮酶途径。,4. 乳酸菌的乳糖分解代谢,葡萄糖,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,乳酸,丙酮酸,2ATP 2ADP,2NAD+ 2NADH + H+,4ADP 4ATP,NADH + H+ NAD+,图6-1 葡萄糖的同型乳酸发酵,乳酸脱氢酶,1. 同型乳酸发酵,菌种：乳酸链球菌、乳酪杆 菌、保加利亚乳杆菌、 德氏乳杆菌等。,EMP,2. 异型乳酸发酵,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸木酮糖,3-磷酸甘油醛,乳酸,乙酰磷酸,NAD+ NADH,NAD+ NADH,ATP ADP,乙醇 乙醛 乙酰CoA,-CO2,(1) 6-磷酸葡萄糖酸途径,磷酸解酮酶,磷酸转乙酰酶,乙醛脱氢酶,醇脱氢酶,1mol 葡萄糖生成1 mol 乳酸和1mol乙醇， 理论转化率为50%。,菌种：肠膜明串珠菌(Leuconotoc mesenteroides)和 葡聚糖明串珠菌(L. dextranicum)等微生物。,丙酮酸,EMP,乳酸脱氢酶,(2) 双歧途径,葡萄糖,3-磷酸甘油醛,乳酸,图6-2 双歧途径,乳酸脱氢酶,3-磷酸甘油 醛脱氢酶,磷酸解酮酶,双歧途径：两歧双歧杆菌分解 葡萄糖生成乳酸的途径，也是一条 磷酸解酮途径。,通常把发酵1mol葡萄糖产生的乳酸少于1.8 mol，同时还产生较多的乙醇、CO2或乙酸、甘 油、甘露醇等产品的乳酸菌称为异型乳酸菌。,4. 乳酸菌的乳糖分解代谢,乳糖,半乳糖苷透性酶,磷酸转移酶,-半乳糖苷酶,葡萄糖,半乳糖,同型或异 型发酵,半乳糖异构酶,二、乳酸菌的蛋白质代谢,酪蛋白,肽类,自由氨基酸,肽酶,运输系统,三、脂肪代谢,四、乳酸菌产生的胞外多糖,噬热型发酵剂分解脂肪的能力很微弱。,噬热链球菌产生的胞外多糖是由半乳糖：葡 萄糖按1：1的比例组成；德氏乳杆菌保加利亚亚 种产生的胞外多糖由葡萄糖和果糖按1：2的比例 组成。,五、风味物质的形成,(1) 挥发性的酸(乳酸、丙酮酸、草酸、琥珀酸)；,(2) 羰基化合物(乙醛、丙酮、双乙酰)；,(3) 各种化合物(氨基酸、热变性的蛋白质)。,柠檬酸,丙酮酸,乙醛-TPP,-乙酰乳酸,双乙酰,3-羟基丁酮,2,3-丁二醇,图6-3 柠檬酸代谢途径,六、柠檬酸代谢,乳中柠檬酸的含量 较低，能够利用柠檬酸 的菌主要是明串珠菌和 部分乳酸球菌菌株。,(丁二酮),第三节 发酵剂菌种的选择,一、产酸能力,二、风味物质的产生,三、黏性物质的产生,四、蛋白质的水解性,一、产酸能力,1. 酸生成能力,(1) 酸生长曲线,发酵剂1,发酵剂2,发酵剂3,(2) 酸度检测,(3) 选择参数,发酵剂1,发酵剂2,发酵剂3,给定时间内 酸的生成速率。,生产中应选择产酸能力弱或中等的发酵剂。,2. 后酸化 (post-acidification),在发酵乳酸度达到一定值后,终止发酵进入冷却和冷藏阶段仍继续产酸的现象。,从后酸化来看，发酵剂应符合：,(1)自发酵结束到冷却时是产酸弱到中等程度者；,(2)冷藏过程中的产酸是弱产酸的发酵剂；,(3)冷链中断时的弱产酸者。,发酵 冷藏 销售,二、风味物质的产生,(1) 感观评估,(2) 挥发酸的量检测,(3) 乙醛的生成,酸奶的曲型风味主要由德氏乳杆菌保加利 亚亚种产生的乙醛形成的。,三、黏性物质的产生,从风味物质上评估发酵剂的方法有：,发酵剂产生的胞外多糖类黏性物质，有助 有改善酸奶的组织状态和黏稠度。,酪蛋白,肽类,自由氨基酸,肽酶,运输系统,四、蛋白质的水解性,保加利亚乳杆菌 嗜热链球菌,影响蛋白质水解的主要因素有：,(1) 原料乳的类型,(2) 加工方法,(4) 温度,(5) pH,(3) 球菌与杆菌比例,(6) 时间间隔,第四节 发酵剂的制备,一、与发酵剂相关的专有名词,二、发酵剂的类型,三、发酵剂的生产,四、发酵剂的活力测定,五、影响发酵剂活力的因素及质量控制,六、发酵剂的计数,一、与发酵剂相关的专有名词,(1) 商品发酵剂,(2) 母发酵剂,(3) 中间发酵剂,指从微生物研究单位购入的纯菌种或纯培养物。,指在生产厂中用纯培养菌种制备的发酵剂。,指中间环节繁殖生产的大量发酵剂。,(4) 工作发酵剂,指直接用于生产的发酵剂。,工作发酵剂需具备如下特征：,(1) 包含最大数量的活菌；,(2) 无其他杂菌污染；,(3) 加工过程中必须能保持活力不变。,(5) 直投式发酵剂,高度浓缩和标准化的冷冻或冷冻干燥发酵剂 菌种，可供生产企业直接加入到热处理的原料乳 中进行发酵，而无需对其进行活化、扩培等其他 预处理工作的发酵剂。,(6) 发酵剂的扩大培养,商品发酵剂(1g),母发酵剂(20mL),中间发酵剂(10L),工作发酵剂(500L),发酵罐生产(25000L),二、发酵剂的类型,混合发酵剂、单一发酵剂和补充发酵剂。,1.混合发酵剂,德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌按1:1或1:2混合。,2.单一发酵剂,将每一种菌株单独活化，生产时再将各菌株 混合在一起。,单一发酵剂优点：,(1) 容易继代培养。,(2) 容易更换菌株。,(3) 容易调整菌株比例。,(4) 能够在乳中进行有选择性的接种。,(5) 减弱了菌株间的共生作用。,(6) 单一菌株在冷藏条件下易于保持性状。,3.补充发酵剂,(1) 产黏发酵剂。,(2) 产香发酵剂。,(3) 嗜酸乳杆菌。,(4) 干酪乳杆菌。,(5) 双歧杆菌。,三、发酵剂的生产,1. 纯培养菌种的活化,溶解,脱脂乳培养基,2. 母发酵剂和 中间发酵剂,3. 工作发酵剂,培养基、接种量。,四、发酵剂的活力测定,(1) 发酵剂的活力,(2) 酸度测定法,指构成发酵剂菌种的产酸能力。,在经灭菌后的脱脂乳中加入3%的发酵剂， 并在3738的温箱内培养3.5h，然后用0.1 mol/L NaOH的溶液测定其酸度。酸度达0.7%以 上，认为活力良好。,(3) 刃天青还原试验,刃天青是氧化还原反应的指示剂，加入到正常 鲜乳中呈青蓝色或微带蓝紫色，如果乳中含有细菌 并生长繁殖时，能使刃天青还原，并产生颜色改 变。根据颜色从青蓝红紫粉红白色的 变化情况，可以判定鲜乳的品质优劣。,五、影响发酵剂活力的因素及质量控制,1.影响发酵剂菌种活力的主要因素,(1) 天然抑制物,(2) 抗生素残留,(3) 噬菌体,(4) 清洗剂和杀菌剂的残留,2.发酵剂的质量控制,(1) 感官检验,(2) 酸奶乳酸菌和其他菌株的发酵剂,(3) 活力检查,(4) 定期进行发酵剂设备和容器涂抹检验,六、发酵剂的计数,通过改变培养温度或改变pH来计数不同的菌 株；或通过添加一些成分来抑制其他菌的生长； 或添加抗生素或控制碳源。,第五节 发酵剂噬菌体感染及其防治,一、噬菌体的结构及特点,二、乳酸菌噬菌体的类型、特点及来源,三、噬菌体感染的防治,1. 应用噬菌体抗性菌株,2. 轮换使用生产菌种,3. 有效的清洗,4. 选择噬菌体抗性培养基,第六节 发酵乳的定义及分类,一、发酵乳的定义,一种由牛乳在借助特殊的微生物发酵剂的作 用下制备的一种乳制品。这种乳制品在销售到消 费者时，其中的微生物菌群应保持活性，而且不 含有任何病原菌。,二、发酵乳的分类,按IDF的分类方式，发酵乳可分为：,1. 噬热菌发酵乳,2. 噬温菌发酵乳,(1) 单菌发酵乳,(2) 复合菌发酵乳,(1) 经乳酸发酵而成的产品。,(2) 经乳酸和酒精发酵而成的产品，如酸马奶 酒。,第七节 发酵乳的一般生产工艺,一、原料乳及其处理,二、发酵,三、冷却,一、原料乳及其处理,(一) 原料乳的要求,(1) 健康的乳,(2) 没有异味的乳,(3) 具有高含量蛋白质的乳,(4) 不含抗生素的乳,(二) 乳原料的前处理,1. 标准化,2. 脱气,3. 均质,4. 热处理,1. 标准化,(1) 脂肪含量标准化,(2) 总固体物含量, 添加乳粉:全脂或脱脂。, 添加酪乳粉：甜性奶油的副产物。, 添加乳清粉或乳清蛋白浓缩物：产生乙醛。, 添加酪蛋白粉：黏度增加。, 浓缩, 添加非乳蛋白,(15.5%16%),2. 脱气,脱气的目的：改善稳定性和黏度；改善均质 机运行的稳定性；降低板式热交换器结垢淤塞的 几率；脱除异味。,3. 均质,4. 热处理,均质的目的：,(1)促使乳中的成分均匀，提高酸奶的黏稠 性、均一性和稳定性；,(2)提高了脂肪球的密度，降低了脂肪球聚 集的趋势，使其均匀地悬浮在液体中；,(3)促使添加的乳粉均匀分布于液体中。,二、发酵,一般酸奶的发酵基本上是在4045，发酵 时间为24h，酸度变化为0.7%1.1%,pH为 4.0 4.2。,三、冷却,(1) 降低发酵菌种的代谢活动。,(2) 控制发酵乳的酸度。,(3) 形成所谓的硬实的组织状态和结构。,冷却的目的：,第八节 酸奶的加工,一、酸奶的定义,二、酸奶的分类,三、酸奶的加工,一、酸奶的定义,是一种半固体的乳产品，是由加热处理的标 准化乳的混合物，经嗜热链球菌和德氏乳杆菌保 加利亚亚种的协同作用发酵而得到的凝固乳制品， 最终产品中必须含有大量的活菌(IDF)。,1按成品的组织状态分类,(1)凝固型酸奶（Set yoghurt）,二、酸奶的分类,(2)搅拌型酸奶（Stirred yoghurt）,2按成品口味及添加的成分分类,(1)天然纯酸奶（Natural yoghurt）,(2)加糖酸奶（Sweeten yoghurt）,(3)调味酸奶（Flavored yoghurt）,(4)果料酸奶（Yoghurt with Fruit）,(5)复合型或营养健康型酸奶,3按原料中脂肪含量分类,(1)全脂酸奶(3.0%),(2)部分脱脂酸奶(3.0%0.5%),(3)脱脂酸奶(0.5%以下),三、酸奶的加工,原料乳,标准化,均质化,杀菌,接种发酵剂,发酵,搅拌,冷却,添加果料,包装,45贮藏,图6-4 凝固型及搅拌型酸奶生产工艺流程,发酵剂制备,发酵剂,搅拌型酸奶,凝固型酸奶,(添加风味物质),包装,发酵,冷却,贮藏45,(一)酸奶发酵过程中乳酸菌的生长,嗜热链球菌,德氏乳杆菌 保加利亚亚种,小肽氨基酸,4mgO2/kg,甲酸,乳酸,CO2,图6-5 酸奶发酵过程中球菌与 杆菌的相互生长促进关系,乳,(二)酸奶发酵过程中乳酸菌的主要代谢物质,(1) 乳酸,(2) 风味物质：乙醛、丁二酮,(3) 多糖,(三)酸奶的凝胶结构及物理特性,(四)凝固型酸奶的冷藏后熟,冷却的目的：,(1) 降低发酵菌种的代谢活动。,(2) 控制发酵乳的酸度。,(3) 形成所谓的硬实的组织状态和结构。,(4) 促进香味物质产生、改善酸奶硬度。,(五)搅拌型酸奶的冷却破乳,(六)延长酸奶的货架期,第九节 其他发酵乳,第十节 发酵乳饮料加工,一、发酵乳饮料的分类,1.按加工工艺分类,(1)活性乳酸菌饮料,(2)非活性乳酸菌饮料,2.按配料类型分类,(1)酸乳型,(2)果蔬型,发酵罐内发酵,发酵乳,搅拌,冷却,混合调配,预热,均质,杀菌,冷却,罐装,成品,图6-6 发酵乳酸菌饮料生产工艺流程,果汁、糖溶液,原料乳,蔬菜汁浆,混合均匀,杀菌,冷却,冷却,二、发酵乳酸菌饮料的生产,(一)工艺流程,杀菌,柠檬酸汁、稳定剂、水,(二)工艺