酸奶发酵剂的研究与应用现状.pdf

i 曼 旦 三 f 酸奶发酵剂的研究与应用现状 龄南 胡新宇内蒙古蒙牛乳业 ( 集团 ) 股份有限公司 【 摘要 】 酸奶发酵剂是酸奶工业化生产中的重要因素， 质量，本文首先概述 了酸奶发酵I I I , 发展历史和分类 ， 总结和综述。 关键词：乳酸菌 ；酸奶发酵剂 ；研究现状 酸 奶是 一种 历 史悠 久且 受人欢 迎 的乳制 品。 如今 ，酸奶 凭借 其丰 富 的 营养价值 和 良好 的保健 功 能 日益 受到 消费者的青睐，酸奶也成为了我国第 一 大发酵 乳 制品。 酸奶 发酵 剂在酸 奶 工业 化生产 中占据着 不 可替代 的重 要 位置 ，其发酵特性直接影响发酵酸奶 的风味及 品质。 1酸奶发酵剂概述 1 1酸奶发酵剂发展历史 酸奶 发 酵剂 的发 展历 史 与酸奶 的 发展历史息息相关 ，其历经了经验性 发酵剂和选择性发酵剂2 个阶段。经验 性发酵剂是指，取少许经 自然发酵而 成 的酸 奶 或其 它乳酸 菌发 酵制 品作 为 发酵 剂 ，也 被誉 为 “ 天然 发酵 剂 ”。 人们 通过 经验 选 择的 方法 ，将发 酵性 能优 良的发酵 剂世 代相 传 ，除用 于制 作 酸奶 之外 ，还用来 发 酵生产 干 酪、 酸 制奶油 、乳酒 等产 品 。选 择性 发酵 剂是指，用经分离纯化后的纯乳酸菌 种制 成 的发酵剂 ，并 可根 据原 料 的不 同，选择最适宜的产酸、产香菌种。 1 2酸奶发酵剂的分类 根据酸 奶 发酵 剂 的发展 进程 及其 制作工艺，可以将酸奶发酵剂分为3 种 类型 ：天然 型发 酵剂 、传统 继代 型发 酵剂和高效浓缩 型发酵剂 。 天然型酸奶发酵剂是将 自然发酵 形成 的酸 奶作 为发酵 剂继 续使 用 ，其 最早 出现于 公 元前2 O 0 年 左 右 的土 耳 圈 2 8 其发酵特性和品质直接影响发酵酸奶的风味和 然后后对酸奶发酵剂的研究与应用现状进行了 其 。天然 型酸 奶 发酵剂 的优 点是 ：发 酵 剂 的菌 种 复杂 ，形成 的 多种风 味物 质 能使 发酵产 品具 有独 特风 味 ，但是 由于 存在 太 多不确定 因素 ，发酵产 物 性质不易控制 ，而且其中的腐败细菌 也会降低产 品的贮藏稳定性。 传 统 继代 型发 酵 剂又称 为普 通 发 酵剂 ，是从酸奶中不同微生物分离纯 化 出 的乳酸 菌 ，并将其 作 为发 酵剂应 用 于酸奶 的制作 。传统 继代 型 发酵剂 的特点 是 ：菌种 纯正 ；发 酵性 能较 为 稳定 ；发 酵条 件易 于控 制 ；可通过 改 变菌 种来 控制 不 同风味和 口感 等 。但 此种 发酵 剂制 备需 要经过 多级 扩 大培 养 ，生产工 序繁 多 、周期 长 、菌种 易 退 化和 污 染。 由于其 有碍 于酸 奶生 产 的集约化发展 ，故 已逐渐被淘汰。 高 效 浓 缩 型 酸 奶 发 酵 剂 是 指 不 需 要经 过菌种 活化 、母 发酵 剂 、中 间 发 酵剂 、生产 发酵 剂 的逐级 扩大培 养 过程 ，而 直接 可 以应用 于生产 的一类 新 型发酵 剂。 其主 要优 点是 ：活菌 含 量 高 ；发 酵剂保 藏 期长 ；发酵 性 能稳 定 易于运 输 等。酸 奶生 产企 业可 以 向发酵 剂生 产厂 家直 接购 买使 用 ，从 而 省略 了发 酵剂 的制 备工序 ，并 提 高 了酸奶 生产 的劳动 生产 率和产品质 量 ，降低 了酸奶 生产成 本 。高效 浓缩 型酸 奶 发酵 剂又可 以分为高 效浓 缩型 冷 藏 发 酵 剂 和 高 效 浓 缩 型 干 燥 发 酵 剂。高效浓缩型冷藏发酵剂是将乳酸 茵经过液体扩培、浓缩分离后 ，再与 冷 冻保 护剂 混合 ，放入 低温 下冷 冻保 藏 ，制 备成 发酵 剂。 高效 浓缩型 干燥 发 酵剂 是指 乳酸菌 种经 液体 扩培 、浓 缩分离后 ，再与保护剂混溶 ，后经干 燥 ，制成干燥 的菌粉发酵剂。 2酸奶发酵剂的研究现状 为 了适应酸奶集约化生产的需求 ， 现阶段国际与国内对酸奶发酵剂的研究 多集中在高效浓缩型发酵剂上，其研究 主要包括：菌种的筛选、乳酸菌浓缩培 养方法和乳酸菌保藏方法。 2 1菌种筛选 决 定发 酵剂 发酵 性 能、发 酵产 品 风味、发酵产品功能和发酵产品保质期 的主要因素便是发酵剂所使 用的菌种 ， 所以筛选具有优良特性的乳酸菌菌种是 制备高品质发酵剂的基础。国内外大部 分发酵剂生产厂商和科研院所均将优 良 乳酸茵菌种的筛选作 为最重要的工作之 一 。目前，筛选的乳酸菌均为具有优良 的发酵产酸产香性质、较弱的后酸化性 质和较强的抗冻干特性等基本特征。 此外 ，由于大众对功能性酸奶 需求 的 日益扩 大，筛选具有特殊功 能的益生 茵也逐渐成为菌种筛选的主要 目的。现 阶段筛选 的益生菌的主要功能有 ：调节 肠道微生态平衡 ，降( I I I ! 固醇 ，降低血 脂和血压 ，提高免疫力等。 2 2乳酸菌浓缩培养方法 2 2 1培养基选择 通 过筛 选 得到 的菌种 ，需经过 浓 缩培 养才可以应用到发酵 剂的制 备当 中，为了满足发酵 剂工业化生产的 需 求，进行 浓缩培养的培养基必须具备 以下特点：有利于菌种生长发育， 繁殖速度 快，并能适当提高抗冻性； 培养基 原料必须价廉易得，最好可 反复使用；培养基 易与菌 体分离。 目前，大部分研究者已将脱脂乳和乳 清作为 乳酸菌 的基础培养基，并在其 中加入 一 些营养强化因子以提高 浓缩 培养效率。张兰威等通过研究 发现， 脱脂 乳与蛋 白水解酶配合可作为嗜 热 链球菌和保加利亚乳杆菌较好的基础 培养基，再加入番茄汁和CaC O。作为 营养强化因 子。嗜 热链球 菌还需加适 量麦芽汁。 2 2 2浓缩培养方法 在乳酸菌 培养过 程中，会产生大 量的乳酸，使得培养基pH值降低，当 pH值 降低至茵体耐 受极限时，乳酸茵 的生 长 也 就受到了抑制。浓缩 培养即 通过适 当手 段，排 除乳酸对细胞生长 的抑制作用，延长 乳酸茵的对数生长 期，从而获得较高浓度的培养 物。国 内外使用 的方法主要有以下 几种。 (1)缓冲盐法 缓冲盐可使培养基成为 缓冲体 系，可在 一 定范围内调节培养基的pH 值，从而达到促 进乳酸菌生长 的目 的。但是 由于缓冲能力有限，所 以并 不能得 到较高浓度的培养物。 (2)化学中和法 化学中和 法即在 菌 种培养过 程中 向培养基中加入NaOH或N H3 H 20等 碱性物质，不断中和培养基中产生的 乳酸，从而促进乳酸菌大量繁殖。但 是此 法会产生大量的 乳酸盐，当盐 浓 度达到 一 定程度之 后依然能够抑制乳 酸菌的生长。 (3)膜渗析法 膜渗析法 即利用 适宜孔径的滤膜 在乳酸菌 发 酵培养过 程中将培养基中 的乳酸及乳酸盐过滤去除，达 到使乳 Dair Y Industr Y【圜孚 L品力口工 酸菌 大量连续繁殖 的目的。本法是 现 阶段国内外最先进的 方法，且浓缩 效 果 最好，无须 进行离心即可使 菌体浓 度达到10 。个 mL 。 2。3乳酸菌保藏方法 得 到乳酸菌的 浓缩培养物后，必 须 对其进 行保藏 ，才能进行下 一 步的 工业化 应用，对 菌种的保藏主 要有以 下要求：保持较 高的菌体 存活率，维 持 稳 定的 发酵能力。现阶段 最主 要的 保藏方法 为冷冻保藏和冻干保藏。 231冷冻保藏 即在菌种浓缩培养、分离后加入冷 冻保护剂，混合后再 经冷冻制成浓缩型 冻藏发酵剂。其 主要影响因素有 ” ：冷 冻保护剂、冻结速度和冻结温度。选用 适当的冷冻保护剂可使菌种在冷冻过程 中有效地抑制菌体损伤和死亡。选择适 当的冻结时间，可使菌体内水分充分渗 出，从而减少冷；东过程中菌体内形成的 冰晶对茵体的伤害。研究表明，快速冻 结对菌体细胞损害较慢速冻结要大，降 低了细胞存活率。但是由于冷冻保藏发 酵剂在运输过程中对温度要求严格，导 致运输成本过 高，不 易于发酵剂商品化 应用，故没有被推广应用。 232冻干保藏 即在 菌 种 浓缩培养、分离后加入 冷冻保护剂，混合后再 经冷冻干燥制成 浓缩型：东干发酵剂。常用的方法为喷雾 干燥 法和真空冷冻干燥法。喷雾干燥法 是通过 雾化器将浓缩液在干燥室内喷成 极细小的雾状液滴以增大其表面积，与 此同时，鼓入的热空气瞬间将雾状液滴 中的水 分蒸发除去。由于乳酸菌抗热性 不 强，此法使发酵剂菌体损失严 重 ，达 不到优良浓缩型发酵 剂的要求，实际生 产中应用很少。真空冷冻干燥法是利用 真空条件使冻结好的菌体中的冰升华， 从而达到干燥的目的。本方法拥有菌体 蛋 白质不 易变性 ，除水率可达9 5 以 上，所得发酵剂发酵性能稳定，发酵剂 产品便于运输和储藏等特点。因此，真 空冷；东干燥 法也是目前使用最为普遍的 方法。 3酸奶发酵剂应用现状 由于西方乳业科学家早在 1 9世 纪 末20世 纪初就开始研制 浓缩发酵剂， 所 以西方发达国家对酸奶 发 酵剂的研 究和 应用还处于领先地位，同时也拥 有先进的规模化生产能力。仅 丹麦的 Hansen公司，就 向全世界提供近50 的 乳品发 酵剂。此外，还有 一 批 知名 发酵 剂 制造 商(如美国的M ar shal I公 司、法国的Rodia公司、英国的M auri Foods公 司等)和研究所(如澳大利亚 的Csir o研究所、荷兰的N izo研究所、 瑞士的L iebefek l研究所等)，向世界 各地提供不同的发酵剂产品。 与国外相比，国内对冻干发 酵 剂 的研究 起 步 较晚，仅在20世纪9 0年 代 才开始进行，使 得 我国冻干发 酵 剂 菌 种 资源不足，发酵 剂 制 备技术不完 善，工业化生产能 力不高，进 一 步造 成现阶段我国所使用的酸奶 发 酵剂大 多为进口的国外 发酵剂，导 致酸奶生 产成本过高和国内酸奶制造 商的核心 竞争力不强。 4结语 我国属 于人 口大国 ，随着经济 的发展和生活水平的提高，居民对 乳 制品的消费需求日益扩大，由于酸奶 拥有很 高的营养 价值且