食品原料与加工：发酵肉制品、乳制品及原辅料.ppt

发酵肉制品、乳制品及原辅料,一、概念 发酵乳：指以牛乳或含有同等无脂乳固体的其他乳（羊乳、马乳等）为原料，经乳酸菌（乳酵母）发酵而形成的具有特殊风味的糊状或液状产品。世界乳品协会（IDF）明确规定，乳固体含量8%以上，乳酸菌或乳酵母活菌数在1000万个/ml以上，大肠菌群属阴性。,发酵乳制品,二、发酵乳的种类,1 按产品的形状、风味及制法不同分为5类 （1）天然酸奶（淡酸奶） （2）调味酸奶 （3）果浆酸奶：圣诞酸奶和搅拌型酸奶 2 根据产品的化学成分 即根据脂肪和非脂乳固体含量，FAO和WHO标明可以根据脂肪含量分为3种 （1）全脂酸奶 3.0%以上 （2）半脱脂酸奶 1.5%3.0% （3）脱脂酸奶 0.5%以下,3 根据发酵后再加工 （1）冷冻酸奶 （2）疗效酸奶 （3）浓缩或干燥酸奶：浓缩酸奶总固形物约在24%（乐口托福）；干燥酸奶含水量约为6%左右（酸乳粉）。,4 根据所用微生物种类和发酵作用 （1）酸性发酵乳：酸奶（保加利亚）；发酵酪乳（美国）；嗜酸菌乳（德国）；双歧杆菌乳（德国）；保加利亚乳（保加利亚）；冰岛酸乳（冰岛）。 （2）醇性发酵乳：牛乳酒（Kefir）高加索； 马乳酒（Koumiss）中亚； 蒙古乳酒蒙古 （3）酸性奶油：格拉德菲尔斯堪的纳维亚半岛； （4）浓缩发酵乳：乐口托福斯堪的纳维亚半岛。,三、发酵乳对人体的健康作用 1 酸奶的营养价值 （1）糖类 （2）蛋白质 （3）脂肪 2 对疾病的效果 （1）对癌症的效果 （2）对胃病的效果 （3）对慢性便秘的治疗作用 （4）对糖尿病的作用 （5）对肝病的效果,发酵剂,一、菌种 1 基本菌种：嗜热链球菌和保加利亚杆菌，以及乳酸链球菌等。 2 追加菌种：根据目的不同可以追加不同的其他乳酸菌 （1）提高酸奶的保健作用，追加嗜酸乳杆菌和双歧杆菌等功能菌，增加这些菌在肠道的定殖能力。 （2）为了增加产品的营养和生理价值，可以添加能合成维生素的特殊菌，特别是合成B族的乳酸菌，如能合成VB12的谢氏丙酸杆菌，能合成B12和B2的明串珠菌，能合成烟酸、Vc、VB12的嗜酸乳杆菌等。 （3）为了改善产品的风味，可添加双乙酰乳链球菌或明串珠菌，属于产香菌。 （4）为了改善产品的硬度，可添加能产生粘性物质的乳链球菌变种。 （5）为增强对生长阻碍物质（特别是青霉素）的抗性，可添加乳酸片球菌。,总的原则： （1）产酸能力 （2）产生芳香物质能力 （3）产粘特性 （4）菌株间的共生与颉抗作用,二、发酵剂的概念和种类 发酵剂（starter）是指生产酸乳制品、乳酸菌制剂、干酪以及奶油等所用的特定微生物培养物。在生产酸乳制品之前，必须根据生产需要预先制备各种发酵剂。发酵剂的优劣与产品质量的好坏有极为密切的关系。通过微生物发酵，乳制品的特性如酸度、风味、香气、组织状态等均得到改变，同时其营养价值和消化吸收性能也得以改善。,通常用于乳酸菌发酵的发酵剂有四个阶段，分别如下。 1. 乳酸菌纯培养物（商业菌株） 主要接种在脱脂乳、乳清、肉汤等培养基中使其繁殖。现多用升华法制成冷冻干燥粉末或浓缩冷冻干燥来保存菌种，供生产单位使用。 2. 母发酵剂 生产单位或使用者购买乳酸菌纯培养物后，用脱脂乳或其它培养基将其溶解活化，接代培养来扩大制备的发酵剂，并为生产发酵剂做基础。 3. 中间发酵剂 为了工业化生产的需要，母发酵剂的量还不足以满足生产工作发酵剂的要求，因此还需要经12步逐级扩大培养过程，这个中间过程的发酵剂为中间发酵剂。 4.生产发酵剂（工作发酵剂）直接用于生产的发酵剂。应在密闭容器内或易于清洗的不锈钢内进行生产发酵剂的制备。,三、使用发酵剂的目的 乳酸发酵 通过乳酸菌的发酵，使牛乳中的乳糖转变成乳酸，同时分解柠檬酸而生成微量的乙酸，使牛乳的pH值降低，产生凝固和形成酸味，防止杂菌污染。 产生风味 在产生风味方面起重要代谢作用的是柠檬酸的分解，与此有关的微生物以明串珠菌属为主，并包括一部分链球菌和杆菌。这些细菌分解柠檬酸生成丁二酮、3-羟基丙酮、丁二醇等化合物和微量的挥发酸、酒精、乙醛等。其中以丁二酮对风味的影响最大。 蛋白分解 发酵剂的蛋白质分解作用随菌种而异，通常随着乳酸发酵的进行，促进了酶的作用，增加了蛋白质的分解。由于酪蛋白的分解而生成的胨和氨基酸是干酪成熟后的主要风味物质。 4. 产生抗菌素 乳酸链球菌和乳油链球菌中的个别菌株，能产生乳酸链球菌素（Nisin）和乳油链球菌素（Diplococcin），可防止杂菌和酪酸菌的污染。,四、发酵剂的保存方法,1. 液态发酵剂 可在两种不同的生长培养基中以液态形式保存发酵剂。第一种为不含抗生素的复原脱脂乳(1012g100g-1的非脂乳固体)。这种乳在121下高压灭菌10 15min后，取样在30下培养7d以检查其灭菌程度。接种(1或2m1100m1-1)后，将这种乳在30下培养1618h，或在42下，培养34h。培养结束后，凝固的发酵剂必须立即冷却。这样就可以在普通冷藏温度（例如10以下）下保存7d。,2. 干燥发酵剂 另一种保存酸乳发酵剂的方法是干燥法，有如下方法： 真空干燥； 喷雾干燥（现在这些方法已经淘汰） 冷冻干燥或升华干燥（广泛用于实验室）； 浓缩发酵剂的冷冻干燥（广泛用于商品生产）,3. 冷冻发酵剂 酸乳发酵剂也可以冷冻形式保存。这种发酵剂可采用两种不同方法生产： （1）深冷或0以下冷冻（3080）； （2）在液氮中超低温冷冻（196）。,发酵肉制品,发酵肉制品：发酵香肠，发酵干火腿 特点：微生物稳定性及感官特性都取决于乳酸菌的发酵，有较好的保藏性和独特的风味。 广义上说，我国传统腌腊肉制品，都属于发酵肉制品。,概念,发酵香肠是指将绞碎的肉、动物脂肪、盐、糖、发酵剂和香辛料等混合后灌入肠衣，经过微生物发酵而制成的具有稳定的微生物特性和典型的发酵香味的肉制品。 发酵香肠的最终产品通常在常温下贮存、运输，并且不经过熟制处理直接食用。,起源及现状,西式发酵香肠起源于2000多年前的地中海地区，罗马人，当时的主要产品是通过自然发酵和干燥制成的干发酵香肠（俗称干香肠）。现今仍然流行。 发酵香肠的生产工艺是19世纪50年代传入匈牙利后由该地区传入美国。 目前在欧洲，香酵香肠生产行业主要集中在一些中小规模的企业，传统方法。而在美国，早在20世纪初期，建立了大规模的工业化生产体系。,分类,原料肉、产品配方、添加剂、加工条件的不同，产品种类各不相同。 德国生产的发酵香肠350种（未计产量低的）。 按地名分类：黎巴嫩大香肠，塞尔维拉特香肠，萨拉米香肠等； 按发酵程度分类：低酸发酵（pH5.5)、高酸发酵肉制品(pH5.4 以下)。,脱水程度分类：干香肠（40-45%）或半干香肠（25-40%）。美国半干香肠必须加热到58.3度（猪旋毛虫） 。 （地中海地区，低水分活度，中欧、北欧、美国等，很轻微的干燥，产品的微生物靠有机酸来控制，亚洲（泰国的传统发酵牛肉香肠及中国腊肠）低水分活度。） 加工时间、最终水分活度及含量等：涂抹型、短时切片型和长时切片型。,分类,分类,德国的Teewurst,涂抹型肠，最终水分含量34-42%，加工时间3-5天，最终水分活度0.95-0.96,萨拉米,长时加工切片型,加工时间12-14天，最终水分含量20-30%，最终水分活度0.82-0.86,分类,特点,在发酵过程中，乳酸菌发酵碳水化合物形成乳酸，使香肠的最终pH降低到4.5-5.5，这一较低的pH值使得肉中的盐溶性蛋白质变性，形成具有切片性的凝胶结构。较低的pH值与由添加的食盐和干燥过程降低的水分活度共同作用，保证了产品的稳定性和安全性。 乳酸菌起保健作用（？）。 蛋白水解消化率提高：净蛋白质消化率由73.8%上升到78.7%,粗蛋白消化率由92.0%上升到94.1%.,原辅料,原料肉 瘦肉占50-70%，几乎可以使用任何一种肉类原料，通常是根据各地的饮食传统做出选择。欧美亚用猪肉，其它用羊、牛肉。 影响因素：持水力，pH值和颜色。初始pH值应为5.6-6.0左右，有利于发酵的启动。老龄比幼龄的质量好。 尽管脂肪含量高（干发酵香肠的最终产品中脂肪含量有时高达50%），但一般不选用高脂肪含量的肉块，而是单独添加的成分。,原辅料,脂肪 干燥后的含量有时可达50%。 氧化酸败是发酵香肠（尤其是干香肠）贮藏过程中最主要的质量变化，是限制产品货架期的主要因素。 使用熔点高的脂肪，多不饱和脂肪酸含量低。牛羊脂因气味大而不适合。 （猪背脂） 在一些国家，允许与脂肪一起添加抗氧化剂BHT和BHA。另外，还有抗坏血酸棕榈酸酯，人工合成的天然抗氧化剂，如合成的生育酚，迷迭香草和某些香辛料，（抗坏血酸作为发色助剂）抑制脂肪氧化。,原辅料,腌制剂 盐2.5%-3%, 降低水分活度到0.96左右，与亚硝酸盐及低pH值相结合，抑制大部分有害微生物，同时有利于乳酸菌和小球菌的生长。 溶解蛋白质的作用，将肌原纤维蛋白部分溶出，以便在肉粒周围包裹一层薄膜，形成乳糜状，提高了肉粒之间的粘结性。 成味成分。,原辅料,腌制剂 硝酸盐(200-600mg/kg)和亚硝酸盐（150mg/kg) 颜色，推迟脂肪氧化，抑制革兰氏阴性细菌及肉毒梭状芽孢杆菌，风味。 在发酵初期与氯化钠一起创造适合于乳酸菌生长的环境，抑制有害微生物的生长。 在传统工艺或干发酵香肠中一般加入硝酸盐。 部分传统加工品中，不添加，如西班牙的chorizo,主要来源是大蒜粉和辣椒粉。,原辅料,碳水化合物 碳水化合物的存在并结合除氧可促进乳酸菌的生长，降低肉的pH值，从而抑制其它细菌，防止肉的腐败变质，适当延长肉的货架期。 一般是葡萄糖与低聚糖的混合物。葡萄糖会导致pH值下降太快，影响对酸敏感而对风味有益菌的生长，低聚糖降解速度慢，会导致发酵后期有害微生物的生长。,原辅料,酸化剂 保证在发酵初期pH能够迅速下降，对于不添加发酵剂的发酵香肠来说，对保证产品的安全性非常重要。 对涂抹型的产品很重要，需要pH值短时间降下来，其它则会导致产品质量差。 葡萄糖酸内酯，添加量为0.5%，水解为葡萄糖酸，迅速降低肉馅pH，但干扰了芳香物质的形成。 可直接添加有机酸，但蛋白质遇酸凝固，影响肉馅均一性。可采用包埋的方法解决。,原辅料,发酵剂 在半干发酵香肠生产中普遍使用，在干发酵香肠中只有德国少数国家使用发酵剂。价值得到逐渐认同。 乳酸菌，小球菌或葡萄球菌株（还原硝酸盐）。 在肉类发酵过程中，存在多种乳杆菌，亚硝酸盐还原酶。,原辅料,香辛料及其它 黑胡椒（0.2-0.3%)、大蒜、肉豆蔻等。 赋予产品香味 剌激乳酸形成。香辛料中锰含量高，而锰是乳酸菌生长和代谢中多种酶所必需的微量元素。 抗脂肪氧化，抑制脂肪的自动氧化。,大豆分离蛋白，吸水性较强，2%以下不会给产品带来不良影响，添加量可达5%。,原辅料,包装,多数传统发酵香肠只采用最简单的包装，只为提供运输和贮藏过程中的保护。 某些半干香肠需采用真空包装，对保持香肠的颜色和防止脂肪氧化是有益的，但真空包装容易导致香肠内部的水分转移到表面，当包装开启后酵母或霉菌会很快生长。 发酵香肠常常切片和预包装后零售，一般采用真空包装；有人采用气调包装，但从微生物的稳定性角度来看，是不必要的。 香肠的切片应在低温下进行，防止脂肪成泥。在零售展示柜里，受到高强度的光照时，大多数产品会出现退色现象。,加工中的物理化学变化,碳水化合物的代谢和pH值变化 一般情况下，发酵过程中约有50%的葡萄糖发生代谢，其有大约有74%生成了有机酸，主要是乳酸，但同时有乙酸及少量的中间产物丙酮酸。产物中，二氧化碳21%，少量乙醇。干燥过程中有18%的葡萄糖代谢，84%转化为乳酸。 乳酸的生成伴随着pH的下降。最终pH值由乳酸的量和肉中蛋白质的缓冲能力决定。当有蛋白质水解时，由乳酸、氨、水分含量和肉中蛋白质的缓冲能力等因素决定。 乳酸的生成及pH值的降低对发酵香肠的感官特性有重要意义。半干型香肠中酸味的主要物质，能掩盖其它风味，可以掩盖产品的咸味。较低pH值会影响蛋白质和 脂 肪水解酶的活性，并改变产品风味。,加工中的物理化学变化,蛋白质水解后生成的非蛋白氮组分主要包括游离氨基酸、核苷酸和核苷等。非蛋白氮的数量和组成在决定发酵香肠的香气特性中起着非常重要的作用。 蛋白质的水解反应主要由肉本身固有的蛋白酶催化，这些酶包括钙激活酶和组织蛋白酶。在多数情况下，由微生物代谢所产生的酶类引起的蛋白质水解似乎不起主要作用。 发酵香肠加工过程中，总游离氨基酸的数量会增加，但某些种类的氨基酸的含量却可能出现明显的降低，可能是降解或发生美拉德反应，形成风味化合物。,加工中的物理化学变化,脂肪的代谢 游离脂肪酸和羰基化合物被认为是发酵香肠风味的主要组成成分。 游离脂肪酸是在脂肪水解酶的作用下由香肠中的脂肪在成熟过程中产生的。对于质量良好的香肠，脂肪发生水解反应但不发生强烈的过氧化反应，因而不会发生脂肪酸败，也不会产生令人不快的感官气味。 一般认为，脂肪水解是由微生物来源的酶催化的。小球菌是最重要的脂肪酶来源，这些菌既可以是肉中固有的，也可以是从发酵剂添加的。许多乳酸菌也能合成具有脂肪水解活性的外源酶类。,脂肪的代谢 发酵香肠中的脂肪氧化基本上只涉及不饱和脂肪酸，这些不饱和脂肪酸的氧化通常是自动催化的反应，也可能是香肠中的脂肪氧化酶或者金属离子如铜等的催化，结果生成脂肪的过氧化物和羰基化合物，在大多数情况下，导致过氧化值升高。,加工中的物理化学变化,风味的形成： 添加到香肠内的成分 非微生物直接参与的反应（如脂肪的自动氧化） 微生物酶降解生成的产物（碳水化合物经微生物酶降解后生成乳酸和少量醋酸，赋予发酵香肠典型的酸味；蛋白质在微生物酶的作用下分解为氨基酸、核苷酸、次黄嘌呤等，鲜味的来源。）及产物间的反应。,加工中的物理化学变化,微生物的变化： 原料肉（冷藏）：革兰氏阴性菌，尤其是嗜冷假单胞菌。 混合料（氧气少，盐和亚硝酸盐的抑制作用）需氧的假单胞菌、肠细菌被抑制，乳酸菌和小球菌生长和发育。当乳酸菌生长和代谢，pH值下降，小球菌的数量开始缓慢下降，乳酸菌占优势。,加工中的物理化学变化,微生物发酵剂,耐盐，6%氯化钠浓度下能生长 耐受亚硝酸盐，100mg/kg 在15-40的温度范围内生长，最适温度30-37 。 产生适量乳酸 不能分解蛋白质 应该能够提高最终香肠产品的风味。 不能形成生物胺类物质 对致病菌和其它有害微生物产生拮抗性 还原硝酸盐 同型发酵（主要产物乳酸） 能与内源性菌株进行有效竞争,常用的微生物种类有：酵母菌、霉菌、细菌。 酵母菌：一般生长在香肠表面，可提高产品的香气指数。抑制金黄色葡萄球菌，但没有还原硝酸盐的能力，同时还影响其它微生物菌群的还原硝酸盐的能力。常用的是汉逊氏德巴利酵母。 霉菌是常用的一种真菌，常用青霉属和帚霉属。许多青霉属菌种具有产毒素能力，80%。常用不产毒素的霉菌是产黄青霉和纳地青霉，好氧菌，生长于香肠表面，具有分泌蛋白酶和脂肪酶的能力，增加产品的芳香成分，赋予产品高品质，另，在香肠表面起隔氧作用，防止酸败。,微生物发酵剂,微生物发酵剂,细菌：乳酸菌和球菌。 乳酸菌：植物乳杆菌、酸乳片球菌，但还未曾从肉中固有的优势菌株分离得发酵剂。乳酸菌产乳酸，发酵剂必需成分，决定产品质量。 球菌：易变小球菌，将硝酸盐还原成为亚硝酸盐，以促进产品颜色的形成。肉葡萄球菌，主要改善产品的颜色和香气特征，几乎不会发生硝酸盐的还原反应。小球菌具有分解脂肪和蛋白质的活性及产生过氧化氢酶的活性，对产品的颜色和风味起决定作用。 灰色链球菌、气单胞菌可以改进风味。,微生物发酵剂,改良方向： 产香菌（木糖葡萄球菌和戊糖片球菌）作为干发酵香肠的发酵剂，研究香肠在成熟过程中的脂肪和蛋白质水解现象发及挥发性化合物的组成与感官评价结果之间的关系。 乳酸菌：筛选和构建产细菌素能力强的菌株（细菌素抑制其它菌的生长） 筛选不具有脱羧能力的发酵菌种，降低胺的生成，提高产品卫生性。 筛选方法耗时，得到的性状不稳定，转基因方法。 已将溶葡萄球菌素基因转移到乳酸乳杆菌中，增加乳酸乳杆菌抑制有害微生物的能力。 提高低温条件下产酸能力；提高在高盐能力下的生长能力；高硝酸盐还原能力；有利于形成益人香气成分。（小球菌和葡萄球菌）,1、肉中的金黄色葡萄球菌可能在发酵产酸之前或当中生长并产