课件：第五章发酵乳制品.ppt

第五章 发酵乳制品,发酵乳制品是指乳在发酵剂(特定菌)的作用下发酵而成的乳制品。 发酵乳制品具有如下功效： 改善肠道微生物菌群的平衡，抑制腐败菌，对便秘和细菌性腹泻具有预防治疗作用； 乳酸菌产生的有机酸可促进胃肠蠕动和胃液的分泌,改善矿物质元素的吸收； 克服乳糖不耐症；乳糖分解成乳酸而其含量减少 改善蛋白质的利用率,乳酸菌的生长需要多种氨基酸，但在乳中缺乏氨基酸，因此乳酸菌分泌蛋白酶降解乳蛋白，利用其降解产物。其余留在发酵乳中。,降低血清中的胆固醇含量 高胆固醇可能引起心血管疾病。发酵乳可能降低血清中的胆固醇水平。美国人研究结果，若每天饮用720mL酸奶，21d后血清胆固醇水平明显下降。 抗压效果 血管紧张素转化酶（ACE）的作用下,血管收缩，血压升高。酸奶或干酪中的一些活性短肽具有较强ACE抑制活性。临床研究表明，每天饮用95mL的发酵乳，8周后显著降低高血压患者的血压。 抗癌效果 研究发现，长期饮用发酵乳可以延长癌细胞出现的时间，发酵乳能减少癌症的发病指数，抑制癌细胞生长的效果。 免疫调节作用 发酵乳中的乳酸菌可以激活巨噬细胞和NK细胞（natural killer）。给小鼠饲喂含干酪乳杆菌的发酵乳，可以提升细胞中干扰素的含量，而干扰素可以激活巨噬细胞和NK细胞。,一、发酵剂的种类 二、发酵剂的制备 三、发酵剂的质量 检验和贮藏,第一节 发酵剂（Starter）,1.发酵剂是指用于制造酸奶、干酪、开菲尔等发酵乳制品的细菌培养物。 2.发酵剂分类（按制备过程） a商品发酵剂：指从微生物研究单位购入的纯菌种或纯培养物。 b母发酵剂：用纯培养菌种制备的发酵剂。 C中间发酵剂：母发酵剂的扩配过程 d工作发酵剂（生产发酵剂）：指直接用于生产的发酵剂。,一、发酵剂的种类 发酵剂的概念和种类,1、链球菌属（Streptococcus ） 该属中唯一应用于乳品发酵中的菌种是嗜热链球菌。（Streptococcus thermophilus） 2、乳酸球菌属（Lactococcus ） 在乳品发酵中意义最为重要的乳酸乳球菌有2个亚种，乳酸球菌乳酸亚种(Lc. lactis ssp. lactis),和乳酸球菌乳脂亚种(Lc. lactis ssp. cremoris)。,(二) 发酵剂菌种类型,3、明串珠菌属（Leuconostoc ） 属于乳酸异型发酵的嗜温型球菌。应用于乳品生产的明串珠菌能利用柠檬酸代谢生成丁二酮、CO2、3-羟基丁酮等。明串珠菌种可以作为乳品发酵剂的有肠膜明串珠菌乳脂亚种(Leuc.mesenteroides ssp. cremoris)，另一个是乳酸明串珠菌(Leuconostoc lactis)。 4、肠球菌属（Enterococcus） 在南欧生产的干酪中，人们用肠球菌作为发酵剂。此外，也利用它们作为益生菌，以便预防和治疗肠道菌群失调疾病。仅有粪肠球菌和屎肠球菌可以作为重要的益生菌。,5、乳杆菌属（Lactobacillus） 是一类由遗传和生理特性多样的杆状乳酸菌构成。基于发酵的最终产物，可分3组，即同型发酵、兼性异型发酵和专性异型乳酸发酵的乳酸杆菌。 同型发酵菌：嗜酸乳酸菌、瑞士乳杆菌、德式乳杆菌 兼性异型发酵菌：干酪乳杆菌、植物乳杆菌、米酒乳杆菌 专性异型发酵菌：短乳杆菌、发酵乳杆菌,6、双歧杆菌属（Bifidobacterium） 双歧杆菌属于放线菌科，其代谢产物是乳酸和乙酸，两者的比例为2:3。作为益生菌应用的最重要的双歧杆菌是长双歧（Bifidobacterium longum）、两歧双歧（B. bifidum）和动物双歧（B. animalis）。 7、酵母菌 除乳酸菌外，传统发酵乳中还存在酵母。 开菲尔假丝酵母（Candida kefir）、马克斯克鲁维氏酵母（Kluyveromyce marxianus subsp. marxianus）和高加索乳杆菌（Lactobacillus kefir）是开菲粒中经常能分离到的主要微生物种类。,(三)按乳酸菌代谢产物不同又分为: 1.同型发酵:即乳酸菌按分解代谢乳糖的发酵产物全部为乳酸。 如:德氏乳杆菌保加利亚亚种;瑞士乳杆菌;嗜酸乳杆菌;嗜热链球菌等。 2.异型发酵:发酵产物除了乳酸外,还有乙醇、二氧化碳等。如:明串珠菌属;发酵乳杆菌;短乳杆菌;开菲尔乳杆菌等。 3.双歧途径:发酵产物有乙酸和乳酸。 (四)根据最适合生长温度分类： 嗜温菌最适合生长温度20-30 嗜热菌最适合生长温度40-50,(五) 使用发酵剂的目的,乳酸菌发酵乳糖生成乳酸，pH值下降，能赋予产品一定的酸度； 产生滋味、香味和粘稠度等的物质。从而使酸乳具有典型的风味； 具有一定的降解脂肪、蛋白质的作用，从而促进消化吸收,提高了产品的营养价值； 酸化过程抑制了腐败菌的生长,延长了产品的保存时间。,(六) 发酵剂用菌种的选择,选择发酵剂应从以下几方面考虑。 产酸能力和后酸化作用 滋气味和芳香物质的产生 粘性物质的产生 蛋白质的水解性 后酸化是指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。,二、发酵剂的制备,1、纯培养物菌种的活化 菌种若是粉剂，首先应用灭菌脱脂乳将其溶解，然后用灭菌移液管吸取少量的液体接种于预先灭菌的11%脱脂乳培养基中，并置于培养箱中培养到乳凝固。 从凝固后的培养物中取13%再接种于灭菌培养基中，依次反复活化数次。在活化操作中必须严格执行无菌操作，当菌种充分活化后，即可调制母发酵剂。,母发酵剂、中间发酵剂和生产发酵剂的制备工艺基本相同，它包括以下步聚：,2.发酵剂制备,（1）培养基的杀菌 配制11%还原脱脂乳，110、15min灭菌 （2）冷却 冷却至接种温度 （3）接种 把活化好的发酵剂纯培养物定量接种。 接种量会影响产酸速度和芳香物质形成,发酵剂的接种量对产酸性能的影响,发酵剂接种混合后，开始培养乳酸菌就开始增殖。培养时间由发酵剂中乳酸菌类型，接种量等决定。 发酵时间为3-20小时。发酵期间要严格控制温度。 在培养过程中，乳酸菌增殖很快，发酵乳糖生成乳酸 如果该发酵剂含有产香菌，在培养期间还会产生芳香物质，如：丁二酮、醋酸和丙酸、各种酮和醛、乙醇、酯、脂肪酸、二氧化碳等。,（4）发酵,乙醛是酸奶中风味物质的主要成分之一，主要是由保加利亚乳杆菌产生。 在酸奶生产过程中，只有酸度达到pH值5时，才有明显的乙醛产生。在 pH4.2 时，乙醛含量最高，pH4.0 时，含量稳定。 酸奶的香味和风味最佳时刻是乙醛含量为 23-41 ppm 及pH4.4-4.0时。,接种量1%的母发酵剂在20培养时的生长曲线。 发酵剂如果6小时之内使用时，经常把它冷却至10-20即可。如果贮存时间超过6小时，建议把它冷却至5左右。,（5）冷却 发酵剂酸度达到预定的程度时开始冷却，以阻止细菌的生长，保证发酵剂具有较高的活力。一般冷却至3-5。 （6）发酵剂的保存 一种方法是冷冻，温度越低，保存的越好。 用液氮冷冻到-160来保存发酵剂，效果很好。 目前的发酵剂类型 浓缩发酵剂、深冻发酵剂、冷冻干燥发酵剂,三、发酵剂的质量检验, 感观检验 化学检验 微生物检验 发酵剂污染的检验 发酵剂活力测定, 检查内容： 凝乳的组织状态、色泽、硬度及乳清分离情况; 品尝凝乳的酸味与风味(无苦味和异味)。 对发酵剂的要求： 应有适当的硬度，富有弹性，组织状态均匀一致，表面光滑，无龟裂，无皱纹，未产生气泡及乳清分离等现象。 具有优良的风味，不得有腐败味、苦味、饲料味和酵母味等异味。,（一）感观检验,（二）化学检验 主要检查酸度和挥发酸。从乳酸生成状况或色素还原来进行判断。 （三） 微生物检验 用革兰氏染色法染色发酵剂涂片，镜检(油镜头)观察乳酸菌形态及球杆菌比例。 （四） 发酵剂污染的检验 通过大肠菌群试验检测粪便污染情况，乳酸菌发酵剂中不许出现酵母或霉菌。,酸度检查法:在灭菌冷却后的脱脂乳中加入3%的发酵剂，并在37.8的恒温箱下培养3.5h，然后测定其酸度，若滴定乳酸度达0.8%以上，认为活力良好。 刃天青还原试验法：在9ml脱脂乳中加入1m1发酵剂和0.005%刃天青溶液1ml，在36.7的恒温箱中培养35min以上，如完全褪色则表示活力良好。,（五) 发酵剂活力测定,一、酸乳的定义 酸乳(Yoghurt)是以牛乳或其它畜乳为主要原料经杀菌后接种乳酸菌等有益微生物，经保温发酵而制成的具有特殊风味的乳制品。,第二节 酸乳制品的加工,通常根据成品的组织状态、口味、原料中乳脂肪含量、生产工艺和菌种的组成将酸乳分成不同类别。 （一） 按成品的组织状态分类 （二） 按成品的口味分类 （三） 按原料中脂肪含量分类 （四） 按发酵后的加工工艺分类,二、酸乳的种类,凝固型酸乳（Set yoghurt):其发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保留其凝乳状态。 搅拌型酸乳（stirred yoghurt):发酵后的凝乳在灌装前搅拌成黏稠状组织状态。 饮用型酸乳（Drinking yoghurt):基本组成与搅拌型酸乳一样，但状态更稀，可直接饮用的饮品称之为饮用型酸乳。 冷冻型酸乳（Frozen yoghurt):发酵罐中发酵，然后像冰淇淋那样被冷冻。,（一）按成品的组织状态分类,（二） 按成品的口味分类,1.纯酸乳（Natural yoghurt):以乳或还原乳为原料，经发酵而成的产品，不含辅料和添加剂。 2.加糖酸乳（Sweeten yoghurt):原料乳上加糖，接菌种发酵而成。糖的添加量较低，一般为67 。 3.调味酸乳（Flavored yoghurt):在天然酸乳或加糖酸乳中加入香料(香草香精、蜂蜜、咖啡精等)而成，必要时也可加入稳定剂以改善稠度。,4.果料酸乳（Yoghurt with fruit）：在天然酸乳中加入糖、果料等混合而成。果料的添加比例通常为15%左右，其中约有一半是糖。酸乳容器的底部加有果酱的酸乳为圣代酸乳。 5.复合型或营养健康型酸乳:在酸乳中强化不同的营养素(维生素、食用纤维素等)或在酸乳中混入不同的辅料(如谷物、干果、菇类、蔬菜汁等)而成。这种酸乳在西方国家非常流行，人们常在早餐中食用。 6.疗效酸乳:包括低乳糖酸乳、低热量酸乳、维生素酸乳或蛋白质强化酸乳。,（三）按原料中脂肪含量分类,全脂酸乳: 以全脂乳加工而成，脂肪含量3.0%以上。 部分脱脂酸乳: 脂肪含量0.5-3.0%。 脱脂酸乳: 脂肪含量0.5%以下。,浓缩酸乳: 将正常酸乳中的部分乳清除去而得到的浓缩产品。 冷冻酸乳: 在酸乳中加入果料、增稠剂或乳化剂，然后进行冷冻处理而得到的产品。 充气酸乳: 发酵后在酸乳中加入稳定剂和起泡剂(通常是碳酸盐)，经过均质处理即得这类产品。这类产品通常是以充CO2气的酸乳饮料形式存在。 酸乳粉: 通常使用冷冻干燥法或喷雾干燥法将酸乳中约95的水分除去而制成酸乳粉。,（四） 按发酵后的加工工艺分类,酸奶生产过程中每个环节都会影响酸奶的品质，因此，必须严格控制各生产环节，才能生产出高质量的产品。 牛奶的选择 标准化 添加物 均质 热处理 发酵剂的选择 发酵剂的制备,三、影响酸奶质量的因素,1.原料奶的选择 用于酸奶生产的牛乳必须是高质量、低细菌、无抗生素。对酸奶的原料奶必须严格检验。 2.牛乳的标准化 据FAO/WHO准则进行标准化。脂肪：范围0.5-3.5%；非脂乳固体含量为8.2%。 3.添加物 选择优质的糖、甜味剂、稳定剂作为酸奶中的添加物。糖的添加量6-8%为宜，加过多会抑制菌的生长。 酸奶中最常用的稳定剂有：果胶、明胶、淀粉、琼脂等，用量为0.1-0.5%。,4.脱气 用于发酵乳的原料乳中空气含量越低越好，然而，在添加奶粉时，混入一些空气是不可避免的，所以添加奶粉后应该脱气。 脱气有以下优点： 改善均质机的工作条件； 提高酸奶的粘稠性和稳定性； 除去挥发性的异味（脱臭）。 5.均 质 能改善酸奶的稳定性和稠度； 为了使产品获得最佳物理状态，牛奶的均质压力和温度应为20-25MPa和65-75。,6.热处理 作用： 改善作为细菌培养基的牛奶的性能。 保证成品酸奶的凝块结实。 防止成品乳清析出。 牛奶以90-95，5min 的热处理效果最好，因为此时乳清蛋白的70-80%变性，尤其一乳球蛋白与一酪蛋白相互作用，形成稳定的凝固体。 若UHT处理，不能获得较好的粘稠度，其原因目前还不十分清楚。 7.发酵剂的选择 使用高科技生产出高质量的酸奶发酵剂，满足特殊风味和粘度的需要。如，* 高粘度，低乙醛，高 pH 值； * 低粘度，乙醛含量中等，适合于饮用酸奶等。,四、发酵乳制品的工艺流程,(一)定义:原料乳经接种发酵剂后,先在发酵罐中发酵至凝乳,再降温搅拌破碎,冷却分装到容器内即为成品。 (二)工艺特点: 先发酵凝固，然后搅拌破碎、冷却、灌装。 (三) 工艺流程 原乳验收预处理标准化配料预热(55-60) 均质(25MPa)杀菌(90-955min)冷却 (45)加发酵剂(2-3%)发酵(42-43/3-4hr)冷却搅拌破乳灌装后熟(58)冷藏,五、搅拌型酸奶的生产,发酵及冷却：杀菌后的牛奶冷却到培养温度，然后泵入发酵罐，加入发酵剂，搅拌均匀，在42-43发酵2.5-3h，当pH 值达到理想的值（pH4.2-4.5）时，须迅速降温至15-22，终止发酵； 打碎包装：冷却后，进行搅拌打碎、包装。果料和香料可在酸奶从缓冲罐到包装机的输送过程中加入。,从发酵罐到冷藏10小时内的粘度变化曲线,(四) 质量控制,搅拌型酸乳的加工工艺及技术要求基本与凝固型酸乳相同， 不同点：多了一道搅拌混合工艺。 搅拌型酸乳可分为天然搅拌型酸乳和加料搅拌型酸乳。,1.发酵:搅拌型酸乳在发酵罐中进行，凝固型是分装后进行。 2.冷却:酸乳完全凝固(pH4.64.7)后开始冷却，冷却过快将造成凝块收缩迅速，导致乳清分离；冷却过慢则会造成产品过酸和添加果料的脱色。 3.搅拌:通过机械力破碎凝胶体，使凝胶体的粒子直径达到0.01-0.4mm，并使酸乳硬度和黏度及组织状态发生变化。 4.混合、罐装:果蔬、果酱和各种类型的调香物质等可在酸乳自缓冲罐到包装机的输送过程中加入，根据需要，确定包装量和包装形式及灌装机。 5.后熟:将灌装好的酸乳于07冷库中冷藏24h进行后熟，进一步促使芳香物质的产生和黏稠度的改善。,(五) 搅拌型酸乳的质量缺陷及控制 1.发酵缓慢： 原料乳质量:含有抗生素、防腐剂、掺碱、加水等。 发酵剂:发酵温度和时间、噬菌体污染、加糖量、菌种选择、比例及接菌量等。 2.酸度过高： 发酵温度和时间、菌种选择(后产酸能力)、菌种比例、发酵终点、冷却过慢等。 3.稳定性差,有沉淀： 乳固体含量低;稳定剂的添加;菌种产粘性;牛乳热处理强度;搅拌破乳时的温度及强度等。,六、凝固型酸奶的生产,工艺特点:先灌装后发酵凝乳,凝固型酸奶生产线,（1）凝固型酸奶工艺流程 原料乳预处理标准化配料预热均质杀菌冷却加发酵剂灌装发酵冷却后熟冷藏 （2）培养和冷却 灌装后，产品装入箱中，然后放到托盘上，并运到发酵系统中进行发酵，当酸奶发酵至最适pH 值（典型的为4.5）时，开始冷却，最后在冷库把温度降至5，贮存至发送。,(四) 质量控制,1.原料乳的标准化：脂肪含量为0.53%；乳中无脂固形物含量为8.2%以上。 2.脱气：发酵制品原料乳中的空气含量越低越好。 3.均质：压力为2025Mpa，65-70下进行均质。 4.杀菌：在90-95下保持5min处理效果最佳。 5.菌种选择：嗜热链球菌和保加利亚乳酸杆菌。 6.接种：40-45进行接种。 7.发酵： 42-43下发酵2-4小时，获得最佳芳香和最佳风味的pH范围是4.44.0。 8.冷藏：主要目的是终止发酵，质地、口感、风味、酸度等达到所设定的要求。,(五)凝固型酸乳的质量缺陷及控制 1.凝固性差 酸乳有时会出现凝固性差或不凝固现象，粘性很差，出现乳清分离。其原因： 原料乳质量 乳中含有抗菌素、防腐剂时，会抑制乳酸菌的生长。 试验证明原料乳中含微量青霉素（0.01IU mL-1）时，对乳酸菌便有明显抑制作用。 使用乳房炎乳时由于其白血球含量较高，对乳酸菌也有不同的噬菌作用。,原料乳掺假，特别是掺碱时，中和乳酸，而不能达到凝乳所需pH值，从而使乳不凝或凝固不好。 原料乳消毒前，污染有能产生抗菌素的细菌，杀菌时虽灭细菌，但产生的抗菌素不受热处理影响，而抑制发酵。原料乳的酸度越高，含这类抗菌素就越多。 牛乳中掺水，会使乳的总干物质降低，也会影响酸乳的凝固性。 因此，必须把好原料验收关。,发酵温度和时间 乳酸菌种类不同其发酵温度不一。若发酵温度低于最适温度，乳酸菌活力则下降，凝乳能力降低，使酸乳凝固性降低。 发酵时间短，也会造成酸乳凝固性降低。因此，在实际生产中，应尽可能保持发酵室的温度恒定，并控制发酵温度和时间。,噬菌体污染 是造成发酵缓慢、凝固不完全的原因之一。可通过发酵活力降低，产酸缓慢来判断。 国外采用经常更换发酵剂的方法加以控制。此外，由于噬菌体对菌的选择作用，两种以上菌种混合使用也可避免噬菌体危害。 发酵剂活力 发酵剂活力弱或接种量太少会造成酸乳的凝固性下降。 对一些灌装容器上残留的洗涤剂（如氢氧化钠）和消毒剂（如氯化物）也要清洗干净，以免影响菌种活力，确保酸乳的正常发酵和凝固。,加糖量 生产酸乳时，加入适当的蔗糖可使产品产生良好的风味，凝块细腻光滑，提高粘度。 试验证明，6.5的加糖量对产品的口味最佳，也不影响乳酸菌的生长。若加量过大，会产生高渗透压，抑制了乳酸菌的生长繁殖，造成乳酸菌脱水死亡，相应活力下降，使牛乳不能很好凝固。,（2）乳清析出 乳清析出是生产酸乳时常见的质量问题，其主要原因有以下几种： 原料乳热处理不当 热处理温度偏低或时间不够时，乳清蛋白变性量不足，容纳水分少。（变性乳清蛋白与酪蛋白形成复合物，能容纳更多的水分）,发酵时间 若发酵时间过长，乳酸菌继续生长繁殖，产酸量不断增加。过度酸破坏已形成的胶体结构，使原容纳的水分游离出来形成乳清上浮。 发酵时间过短，乳蛋白质的胶体结构还未充分形成，不能包裹乳中原有的水分，会形成乳清析出。 因此，酸乳发酵时，乳已完全凝固，就应立即停止发酵；若凝固不充分，应继续发酵，待完全凝固后取出。,其他因素 原料乳中总干物质含量低； 酸乳凝胶机械振动； 乳中钙盐不足； 发酵剂加量过大；,（3）风味 无芳香味：主要由于菌种选择及操作工艺不当所引起。 高温短时发酵和固体含量不足也是造成芳香味不足的因素。 芳香味主要来自发酵剂酶分解柠檬酸产生的丁二酮。所以原料乳中应保证足够的柠檬酸含量。 酸乳的不洁味 主要由发酵剂或发酵过程中污染杂菌引起。 污染丁酸菌可使产品带刺鼻怪味，污染酵母菌不仅产生不良风味，还会影响酸乳的组织状态，使酸乳产生气泡。,酸甜度 产品过酸、过甜均会影响质量。发酵过度、冷藏时温度偏高和加糖量较低等会使酸乳偏酸，而发酵不足或加糖过高又会导致酸乳偏甜。 因此，应避免发酵过度，并在04条件下冷藏，防止温度过高，严格控制加糖量。,一.定义 益生