（食品科学专业论文）COlt2gt添加对酸奶保质期的影响研究.pdfVIP

摘要 摘要 酸奶的货架期受生产加工、运输和贮存过程等各种环境因素的影响。即使低温贮藏并不 能完全抑制微生物的生长繁殖。霉菌和酵母菌的生长是导致腐败的主要因素。二氧化碳是一 种安全天然的抑菌剂，既可加入，又可脱除。本研究旨在研究二氧化碳对酸奶保藏的最佳条 件，以期能运用于酸奶加工贮藏中，延长酸奶的保存期限。 1 研究了c 0 2 协同不同条件下在酸奶中的溶解量的变化，结果表明：通气环境温度较低， 酸奶中溶解的c 0 2 较多。随着气体通入时间的增加，c 0 2 在酸奶中的溶解量增加。通入气体 环境温度是影响c 0 2 在酸奶中溶解的主要因素。气体环境温度在4 c 时在酸奶中溶解c 0 2 浓 度最大值为4 2 2 9 m m o l l ，8 时溶解c 0 2 浓度最大值为3 4 6 9m m o l l ，1 7 时溶解c 0 2 浓 度最大值为2 2 0 3m m o l l 。 2 研究了c 0 2 对酸奶的感官品质、p h 值、酸度和质地特性的影响，结果表明：当酸奶中 c 0 2 浓度不超过2 4 0 9 m m o l l 时，不影响感官品质；添加c 0 2 使酸度增加( p 0 0 5 ) ，p h 值 下降( p 0 0 5 ) ；c 0 2 浓度与酸度和p h 值呈非线性变化；对其脱气后，酸奶的感官品质，酸 度、p h 值止常。 3 研究了c 0 2 对大肠杆菌、假单胞菌、霉菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的影响。结 果表明：c 0 2 溶解在酸奶中对初始浓度不超过5 1 0 3 c f u m l 的大肠杆菌( ) 和假单胞菌( ) 有较好的抑菌作用，对霉菌的抑制效果最好。随着c 0 2 浓度的提高，抑菌效果越明显；c 0 2 浓度在3 3 5 m m o l l 时，对初始浓度不超过5 1 07 c f u m l 的保加利亚乳杆菌( + ) 和嗜热链球 菌( + ) 产生抑制作用( p 0 0 5 ) 。 4 研究了常压c 0 2 处理与低温协同对酸奶货架期的影响，对贮存过程中微生物、p h 值和 感官指标进行测定。结果表明：在4 时，与对照组相比，添加1 8 5 8 m m o l l 2 4 0 9 m m o l l 的c 0 2 ，酸奶保质期分别延长3 - - - 5 天；7 时，添加2 4 0 9 3 3 5 m m o l l 的c 0 2 ，酸奶保质期 延长2 天。 常压下，酸奶的最佳贮藏条件为：4 2 4 0 9m m o l l c 0 2 。 5 研究了在0 1 o 5 m p a 低压c 0 2 处理与低温协同对酸奶货架期的影响，对贮存过程中微 生物、p h 值和感官指标进行测定。结果表明：在4 0 1 m p a c 0 2 、4 c 0 2 m p a c 0 2 , 4 0 3 m p a c 0 2 、7 c 0 2 m p ac 0 2 和7 0 3 m p ac 0 2 条件下，酸奶保质期能延长3 天。 低压下，酸奶的最佳贮藏条件为：4 0 2 m p ac 0 2 。 东北农业大学硕十论文 关键词：二氧化碳；酸奶；抑菌：货架期 a b s t r a c t 曼! ! ! 苎! 曼鼍! 曼詈詈曼! ! ! 鼍! ! ! ! 曼! 曼! 鼍詈! ! ! ! 曼! ! 皇! ! 曼! ! ! 烹i i ! ! ! ! 曼! ! 皇曼曼! 量曼曼! ! ! 皇皇皇皇曼量! 詈! ! 皇曼! 曼! ! 曼! 曼苎皇曼! 曼皇 s t u d y o nt h ee f f e c to fs h e l fl i f eo fa d d i t i n gc a r b o nd i o x i d e t oy o r u r t -一 a b s t r a c t t h e r ei s a l w a y ss o m ep r o b l e m si n t h ep r o d u c i n g ，s t o r i n ga n dt r a n s p o r t i n go fy o g u r t ，f o r e x a m p l e ，i ti sd i f f i c u l tt oc o n t r o lt h eg r o w t ho ft h em i c r o o r g a n i s mc o m p l e t e l yi ny o g u r ta tl o w t e m p e r a t u r e t h ey o g u r ti sp u t r e f a c t i v ee a s i l yd u r i n gt h ec o u r s eo fg r o w i n go nm o l d sa n dy e a s t ，s o i tc a n ta c h i e v et h er e q u i r e m e n to fp r o d u c t i o n c a r b o nd i o x i d ei sak i n do fs a f ea n dn a t u r a l p r e s e r v a t i v ea n di tc a l lb er e m o v e df r o mr a wm i l k t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yi st of i n do u tt h eb e s t l e v e lo f c a r b o nd i o x i d et o g e t h e rw i t ht e m p e r a t u r et op r o l o n gy o g u r ts t o r a g ep e r i o d 1 t h ee f f e c to ft e m p e r a t u r eo ne m b i e n tp r e s s u r ec a r b o n a t i o no fy o g u r tw a sd e t e r m i n e db y a d d i t i o nc a r b o nd i o x i d et h r o u g ht h em a t e r i a l sa tv a r i o u st e m p e r a t u r e sf o r4 5m i n a st e m p e r a t u r e s d e c r e a s e d ，m o r ed i s s o l v e dc a r b o nd i o x i d ei ny o g u r t a t4 c ，m a x i m u md i s s o l v e dc a r b o nd i o x i d ei s 4 2 2 9 m m o l l a t8 c ，m a x i m u md i s s o l v e dc a r b o nd i o x i d ei s3 4 6 9m m o l l a t1 7 ，m a x i m u m d i s s o l v e dc a r b o nd i o x i d ei s2 2 0 3m m o i l 2 t h es e n s o r yq u a l i t y , p hv a l u e ，t i t r a t i o na c i d i t ya n ds t r u c t u r es e n s o r yo fy o g u r tb ya d d i n g c a r b o nd i o x i d ew a ss t u d i e d w h e nt h ey o g u r tw a sa d d e dc a r b o nd i o x i d e ，d i s s o l v e dc a r b o nd i o x i d e w a sl e s st h a n2 4 0 9 m m o l l ，t h e r ew a sn oe f f e c to nt h es e n s o r yq u a l i t y t i t r a t i o na c i d i t yi n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y , a n dp hv a l u ed e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y t h ec a r b o nd i o x i d ew a sn o n l i n e a rc o r r e l a t i o n w i t hp hv a l u ea n dt i t r a t i o na c i d i t y a n dw h i l ec a r b o nd i o x i d ew a sr e m o v e d ，t h es e n s o r yq u a l i t y , p h v a l u e ，t i t r a t i o na c i d i t ya n ds t r u c t u r es e n s o r yw e r ea l ln o r m a l 3 t h ee f f e c to fa n t i b a c t e r i a lo n ，e c o l i ，f l u o r e s c e n s ，m o l d sa n dl a c t o b a c i l l u sb u l g a r i c u s ， s t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u sb yc a r b o nd i o x i d ew a ss t u d i e d 。t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc a r b o nd i o x i d e d i s s o l v e di nd e g r e a s i n gm i l kc u l t u r em e d i u mi n h i b i t e dg r o w t ho fe c o l ia n dp s e u d o m o n a sw i t ht h e i n i t i a lc o n c e n t r a t i o nl e s st h a n5x10 3 c f u m l ，a n dt h eh i g h e rt h ec o n c e n t r a t i o no fc a r b o nd i o x i d e ，t h e m o r es i g n i f i c a n tt h ee f f e c to fa n t i b a c t e r i a l ；t h ec o n c e n t r a t i o no fc a r b o nd i o x i d ew i t h3 3 5 m m o l l c a l li n h i b i tt h eg r o w t ho fl a c t o b a c i l l u sb u l g a r i c u sa n ds t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u sw i t ht h ei n i t i a l c o n c e n t r a t i o nl e s st h a n5x10 7 c f u m 1 w h i l et h ec o n c e n t r a t i o no fc a r b o nd i o x i d ew a s2 4 0 9 m m o l l ，t h el a gp h a s eo fg r o w t hf o r e c o l iw i t ht h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o nl e s st h a n5 x 1 0 2 c f u m la n d5 x 1 0 3 c f u m li n c r e a s e dp r o l o n g2 d a y s ，t h el a gp h a s eo fg r o w t hf o rp s e u d o m o n a so fw h i c ht h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o nw a s 5 1 0 2 c f u m l ，i n c r e a s e d3d a y s ，a n dt h el a gp h a s eo fg r o w t hf o rp s e u d o m o n a sw i t h5 x 1 0 c f u m l i n c r e a s e d2d a y s ，a n dt h el a gp h a s eo fg r o w t hf o rm o l d so fw h i c ht h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o nw a s 5x10 2 c f u m l ，i n c r e a s e d4 d a y s t h e r e w a sn o s i g n i f i c a n t e f f e c to i lg r o w t h p a r a m e t e ro f l a c t o b a c i l l u sb u l g a r i c u sa n ds t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u s 东北农业大学硕士论文 4 t h ee f f e c to fc o m b i n a t i o nt h ec a r b o nd i o x i d ea n di o wt e m p e r a t u r et op r e s e r v a t i o no fy o g u r t w a ss t u d i e d m i c r o o r g a n i s m ，p hv a l u ea n ds e n s o r yq u a l i t yw e r et e s t e di nt h i sr e s e a r c h a t4 c ，a n d t h es t o r a g el i f eo f g r o u p s ，w h i c hw e r et r e a t e db yc a r b o nd i o x i d ef r o m l8 5 8 m m o l lt o2 4 0 9 m m o l l ， w e r e3t o5d a y s a t7 ，t h es t o r a g el i f eo fg r o u p s ，w h i c hw e r et r e a t e db yc a r b o nd i o x i d ef r o m 2 4 0 9 m m o l lt o3 3 5 m m o l l w e r ea l l2d a y s t h eb e s tc o m b i n a t i o nw a s4 2 4 0 9m m o l lc 0 2 5 t h ee f f e c to fc o m b i n a t i o ni nt h ec o n d i t i o no ft h el o wp r e s s u r ec a r b o nd i o x i d et o g e t h e rw i t h 0 i - 4 ) 5 m p aa n dl o wt e m p e r a t u r et oe x t e n dt h es t o r a g el i f eo fy o g u r tw e r es t u d i e d m i c r o o r g a n i s m ， p hv a l u ea n ds e n s o r yq u a l i t yw e r et e s t e di nt h i sr e s e a r c h t h er e s u l t ss h o w e dt h a t a tt h ec o n d i t i o n o f4 0 1 m p ac 0 2 ，4 0 2 m p ac 0 2 ，4 0 3 m p ac 0 2 ，7 0 2 m p ac 0 2a n d7 0 3 m p a c 0 2 ，y o g u r tc o u l ds t o r e df o r3d a y sa tl e a s t t h eb e s tc o m b i n a t i o nw a s4 0 2 m p ac 0 2a ti o wp r e s s u r e k e yw o r d s ：c a r b o nd i o x i d e ；y o g u r t ；a n t i b a c t e r i a l ；s h e l fl i f e n c a n d i d a t e ：l i uw 色n c u i s p e c i a l i t y ：f o o ds c i e n c e s u p e r v i s o r ：p r o f l ix i a o d o n g 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 逵! 如邀查墓丝盂塞缱型童明的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 学位敝储躲“蛑日咖硅6 月l 了日 呵一i 卅i 7 v。一。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文 在解密后适用本授权书) ，水 学位论文作者签名：3 以各警日期办乜氍毛序丫日 、 导师签名：李徘日期游阳p 1 引言 当今，健康、合理和营养的饮食已成为人们对食品消费的主要潮流。乳与乳制品是最接 近完善的食品，在人类食品中占有特殊的地位，它对人类健康和增强身体素质的重要价值逐 渐被人们所重视。发酵乳以其特有的营养价值和风味，越来越受到人们的关注。特别是2 0 世纪中叶以来，世界一些国家开始大量生产发酵乳，其中酸乳已成为国际间广泛食用的发酵 乳。 由于乳的营养成分丰富，它也成为各种微生物的优良培养基，短时期内腐败菌就能在乳 和乳制品中进行大量繁殖。目前我国的冷却链还不完善，冷却设备短缺，因此在乳的运输、 加工、贮藏和销售中也会造成大量乳和乳制品的酸败。即使低温贮藏也并不能完全抑制微生 物的生长繁殖，特别是在运输和贮存过程中易受各种环境因素的影响而腐败变质，发酵乳制 品在贮存期间更易腐败。所以延长乳制品货架期已成为乳品行业一个急待解决的重要问题。 延长乳与乳制品的货架期主要集中在三个方面：一是对原料乳进行热杀菌，以杀死乳中 的致病菌和有害微生物，但此法易破坏乳中的营养成分；二是添加苯甲酸钠等化学防腐剂以 延长鲜奶的保存期，由于化学防腐剂添加过量可致癌，所以对人体健康和生态环境都产生不 利的影响；三是利用低温保鲜，将乳在6 c 以下进行贮存。目前已经证实在乳中充入c 0 2 能 够抑制乳中的腐败菌和病原菌并延长乳与- 孚l $ 1 j 品的货架期。 我国乳业近十年以来发展异常迅猛，乳制品的总产量不断上升，乳业的规模不断扩大。 但各厂家采用的乳或乳制品的杀菌方式绝大多数以传统的热传统的热杀菌为主但这样消耗大 量的财力和能源。而c 0 2 技术是一种理想的杀菌途径，相对热力杀菌来说，c 0 2 具有对食品 营养成分和风味物质破坏少，无化学物质残留等特点。国外许多乳品企业已经把c 0 2 作为一 种价廉而又安全可靠的食品添加剂，应用到乳制品的工业化生产中。目前国内对此方面的研 究报道很少，所以关于c 0 2 在乳品工业上的应用研究开发就变得重要，它对于延长乳制品货 架期和提高企业经济效益都有重要意义。 1 1c 0 ：的理化性质 二氧化碳是自然界中最普通的化合物之一。化学分子式为c 0 2 ，常温常压下是无色、无 臭、无味的气体，相对分子质量：4 4 0 1 ，比重1 5 3 ，密度1 9 7 7g l ， 游离态的c 0 2 在大气 中的浓度约为0 0 3 。c 0 2 临界温度为3 1 1 ，临界压力为7 3 8 m p a ，在温度为5 6 6 3 1 1 、 压力为o 5 2 7 3 8 m p a 时，c 0 2 可液化为无色透明的液体，当温度为5 6 6 ，压力为o 5 2 m p a 时。c 0 2 以固态存在，即“干冰”。固体c 0 2 不经熔化而宜接变为气体，1 个大气压( 1 大气压 = 1 0 1 3 3 k p a ) h ，升华温度为- 7 8 5 c 。达到临界温度、压力后，c 0 2 非气态也非液态，而只 东北农业大学硕十论文 能以流体存在，被称为超临界流体c 0 2 ( s f c 0 2 ) 。相对于其它物态而言，s f - c 0 2 具有许多特 殊性能。 c 0 2 无毒，呈化学惰性，c 0 2 是碳原子的最高氧化状态，性质非常稳定，不支持燃烧。 常温下，c 0 2 微溶于水，具有脂溶性，其在水中的溶解度遵循亨利定律，随温度的下降和压 力的增高而加大。水中溶解的c 0 2 量，一般以溶解的体积倍数为单位来表示。在9 8 0 6 k p a ( 1 a t m ) 下，温度1 5 5 c 时，一体积水可溶解一体积的c 0 2 ，称为一个气体容积单位。c 0 2 水溶液呈弱酸性和刺激臭，饮用无毒，但过量吸入会使人烦闷，严重时会影响新陈代谢，甚 至引起室息。 1 2c 0 。的抑菌机理 c 0 2 影响微生物生& 的直接或间接机理还并不完全清楚，但已经有四个主要的理论被提 出： ( 1 ) c 0 2 在液体中的溶解可能对膜的稳定性有不利的影响( n i l s s o n 等，2 0 0 0 ；b a l l e s t r a 等， 1 9 9 6 ) ( 2 ) c 0 2 的水合作用导致p h 降低，增加细胞内和环境的压力( w o l f e ，1 9 8 0 ) 。 ( 3 ) 在许多生化途径的新陈代谢中，c 0 2 能导致细胞能量的微小消耗( d i x o n 等，1 9 8 7 ) 。 ( 4 ) c 0 2 能引起物理化学变化和酶的调节( k i n g & n a g e l ，1 9 7 5 ：p i c h a r d 等，1 9 8 4 ) 。 同时，c 0 2 的抑菌作用也依赖于微生物的生长的环境和它的生理学状态，这些机制结合 起来才能对所观察到的c 0 2 对微生物的影响加以解释。 现已证明0 2 的转移并不是影响生长的唯一抑制机制( e n f o r s & m o l i n ，1 9 8 0 ：k i n g & n a g e l ， 1 9 6 7 ) 。例如，当0 2 浓度保持不变，随着c 0 2 浓度的增加，荧光假单胞菌的滞后阶段也增加 ( h e n d r i c k s & h o t c h k i s s ，1 9 9 7 ) ( 图1 1 ) 。c 0 2 对厌氧菌的抑制作用( r e i l l y ，1 9 8 0 ) 符合这些 理论。 c 0 2 首先必须溶解才能对微生物有抑制作用。当气体溶解在含水的环境中，一系列的水 合反应发生： c 0 2 + h 2 0 卜_ h 2 c 0 3 卜_ h c o 3 + h + 卜一c 0 3 2 + 2 h + c 0 2 与水反应形成碳酸，后者再分解为h + 和h c o 3 ，c 0 2 和h + 能反映上面提到的抑制机 制，重碳酸盐和碳酸盐离子也己被证明具有抑制微生物的作用( d i e z - g o n z a l e z 等，2 0 0 0 ：c o r r a l 等，1 9 8 8 ) 。 反应的平衡由水相的p h 值决定。低p h 值时，反应向左进行，所以，c 0 2 溶解的媒介 p h 值或它的缓冲能力将影向它的作用机制。 c 0 2 分子是非极性的，所以与水相比，更容易溶解在脂质中。当c 0 2 溶解在细菌膜中时， 它只溶解在脂质双分子层中。溶解时，c 0 2 增加膜的流动性( s e a r s & e i s e n b e r g ，19 61 ：n i l s s o n 2 引言 等，2 0 0 0 ) ，并且使细胞质暴露在有毒的环境中。依赖浓缩和加压，一些c 0 2 将最终溶解在 p h 中性的含水环境的细胞质中，这些条件将使细胞质中的p h 值降低，并且p h 值的变化将 给细胞加压。 c 0 2 影响芽孢的机制并不清楚，芽孢有一层薄膜存在于一系列蛋白质外套下面。这层外 套是多孔的( s e t l o w & j o h n s o n ，1 9 9 7 ) ，而且可能c 0 2 溶解在芽孢的膜里面。致使芽孢对环境 的压力更加敏感，比如由引起发芽或增加膜流动性产生的热量( e n f o r s & m o l i n ，1 9 7 8 ) 。 c 0 2 对有共同表现型号特征的微生物的影响表明，由于c 0 2 在环境中的量，使基因表达 发生变化。s t r e r o n 和g o o d m a n ( 1 9 9 8 ) 两人已经撰写文献描述了c 0 2 对一个较大范围内的微生 物的基因表达的影响。 c 0 2 对微生物的抑制作用也依赖于温度，因为在低温时，c 0 2 更易溶解 ( t o m a s u l a & b o s w e l l ，1 9 9 9 ) 。温度对c 0 2 的溶解性的影响和它对清酒乳酸杆菌的生长率的 抑制作用的影响表明，实验室培养基中的生长率与c 0 2 的溶解性成反比关系( d e v l i e g h e r e 等， 1 9 9 8 ) 。c 0 2 在乳中是可溶的，即使在3 8 c 时( m a 等，2 0 0 1 ) ，所以，在贮存和销售过程， c 0 2 能被添加并且保留在冷藏产品中。 1 30 0 。在发酵乳制品工业中的应用 1 3 1c 0 ：保鲜技术 1 3 1 1 气调包装技术 气调包装( m o d i f i e da t m o s p h e r ep a c k a g i n g ，m a p ) 是一种间接把气体加到食品中的方法， 可以用来延长冷藏有菌乳制品货架期( f a r b e r & d o d d s1 9 9 5 ) 。气调包装的定义是指在密封性好 的材料中装入食品，并采用一定的方法，改变其中的气体环境以减缓氧化的速度。这项技术 能够延缓腐败微生物的生长，抑制果蔬的呼吸作用。前人指出大气中的c 0 2 必须以溶解的方 式进入到产品的液相中，才能够抑制呼吸作用和微生物生长，延长产品的货架期，( b a r n e t t ， 1 9 7 1 ；d a n i e l s ，1 9 8 5 ) 。因此，m a p 中大气中的c 0 2 并不是微生物抑制作用有效的本质因素。 c 0 2 必须首先溶解在产品中，最终进入到微生物细胞中，才能发挥其作用。c 0 2 在水中溶解 的数量由水面上部c 0 2 的分压控制，与顶部空间的容积和其中c 0 2 的浓度有关，而与包装内 顶部空间与产品之间已经建立的平衡无关。 m a p 在食品贮藏中应用广泛( b r o d y ，1 9 9 5 ) 。气调包装在改变食品周围环境气体组成后， 需采用高阻隔性的包装材料延缓已充入气体的扩散。m a p 产品的货架期与包装材料的阻挡性 能直接相关。然而，高阻挡性材料造价昂贵，采用此技术会增加生产成本。 在乳制品中，气调包装已应用于脱脂干酪和液态奶，都有报导称延缓微生物的生长 3 东北农业大学硕士论文 ( k o s i k o w s k i & b r o w n ，1 9 7 3 ：m a n n h e i m & s o f f e r ，1 9 9 6 ) 。气调包装的乳制品中有足够的空间 来容纳活性气体( 包括c 0 2 ) ，能够有效延缓微生物生长。干酪在密封前用常在包装中充入少 量c 0 2 用来抑制霉菌的生长( f a r k y e & v e d a m u t h u2 0 0 2 ) 。 1 3 1 2 直接添加c 0 ：的方法 c 0 2 直接加入到产品中，再配合高阻挡性的包装，抑制乳制品中有害微生物的生长，来 延长货架期( c h e n & h o t c h k i s s ，1 9 9 1 ) 。经液化和压缩的c 0 2 气体可以采用气体喷射装置采用 低气流直接混合在产品中，大部分企业都应用这种处理方法。为了与传统的m a p 区分开， 这种处理被称作“c 0 2 直接加入法”，其作用与m a p 相近，在食品中直接加入气体的目的是抑 制微生物的活性来延长货架期。通过这种方法在乳制品里加入c 0 2 ，从成本上讲是经济可行 的，因为c 0 2 的产气和注入系统只需很小的一次性投资，并且c 0 2 气体来源广泛，价格低廉。 研究已经证实在产品中直接加入c 0 2 并使其在产品中溶解，才能够抑制微生物的生长 ( g o r s k i ，1 9 9 6 ) 。亨利定律( 液体吸收气体定律) 证明：在温度不变的条件下，c 0 2 分压增 加，其在水相中的浓度也增加。如果在密封状态下，c 0 2 没有损失，那么控制产品的温度， c 0 2 在水相中的浓度保持不变。这种方法比传统的m a p 优势在于，不需要测量包装顶部空 间的气体含量，对c 0 2 的溶解量能够进行准确计算。 1 3 2c 0 ：对发酵乳保鲜的可行性和安全性 关于乳及乳制晶的保鲜一直是很重要的问题，国外最新研究发现，c 0 2 可以应用于牛乳 的防腐保鲜，并可代替传统热杀菌，可改变利用传统的热杀菌方式带来的能源浪费和改变热 杀菌对乳品营养价值及风味的影响。在此领域国内研究只是起步阶段。我国对具体应用c 0 2 技术还不清楚，但是c 0 2 在乳品中的应用上是可行的： c 0 2 成本低，贮奶缸有很好的密封 性，贮奶缸的圆形外形对直接注入c 0 2 只要求简单的改变加工工艺过程即可，所以易于操作。 c 0 2 对生乳中嗜冷菌的抑制效果已被验证。并且美国g i l l 等人研究证实，乳制品中添加c 0 2 能够有效的抑制微生物的生长，延长细菌的生长周期。 c 0 2 对乳品质量影响也较小，国外 实验证明- g l 匍j 品中溶解c 0 2 后不仅能显著提高乳制品的货价期，且不改变乳制品的口感、形 状和气味，同时消费者能够接受充入c 0 2 的乳制品。 在乳制品工业中，c 0 2 是唯一的天然杀菌剂和生产帮助者，它还具有其它一些潜在的用 途。因为它可以添加到乳制品中，也可以在没有任何有害作用的前提下逸出。通常它被认为 是安全的，目前还不需要把它列入成分表中。c 0 2 的物理化学性质，例如在水相和液相中很 容易逸出，可以降低溶液的p h 值，其溶解度与温度有关，使它在乳制品中成为理想的添加物。 它可以作为一种防腐剂溶解到液体食品中，以抑制病原菌和腐败微生物的生长，还可以改变 4 引言 酪蛋白胶态离子的功能，然后它能在轻微的真空或者轻微搅动和缓慢加热的情况下逸出。添 加c 0 2 的过程简便成本低，安全性较好，对发酵乳制品无不良影响。对产品有不同的添力1 c 0 2 方法，商业上用加入碳酸水的方法生产液态乳饮料或者添加碳酸盐，但是这些方法都不适合 酸乳，因为酸乳的粘度较高。在酸乳中通入气态c 0 2 能解决这个问题( o g d e n ，1 9 9 7 ) ，t a m i m e 和d e e t h ( 1 9 8 0 ) 研究表明通过气体处理( c 0 2 或n 2 ) 是一种切实可行的方法，能延长果味酸 乳的货架期，而且能很好的抑制酸乳中酵母菌和霉菌的生长。 1 。3 3 食品工业中c 0 ：的来源 地球上9 9 9 的c 0 2 存在于自然界的矿物中。c 0 2 通常是由燃烧有机化合物、细胞的呼 吸作用、微生物的发酵作用等所产生。食品工业所用的c 0 2 的来源主要有以下几个途径：( 1 ) 发酵工业副产品 酒精、白酒、啤酒生产酒精酵母在发酵时会产生大量的c 0 2 ，这是目前饮 料工业c 0 2 的主要来源。( 2 ) 天然c 0 2 天然c 0 2 主要来自天然c 0 2 气井和碳酸泉中。目前已 发现不少天然c 0 2 气井，其纯度极高，可达9 9 5 ；在天然碳酸泉所涌出的水中，含有大量 游离c 0 2 气，可用简单的装置将其收集起来加以利用( 3 ) 煅烧石灰石的副产品制纯碱、制糖 工业都用这种方法兼制石灰和c 0 2 。若单纯制石灰，c 0 2 可作为废气回收。( 4 ) 化工副产品很 多化工厂的生产过程中，如石油精炼脱硫、合成氨、制氢气、以乙烯和氧制环氧乙烯等，都 会产生大量c 0 2 。这些化工厂一般都设置了c 0 2 回收装置，加以回收。( 5 ) 用碳酸氢钠与硫酸 反应制c 0 2 这是一种比较古老的方法，在没有c 0 2 供应的地区或乡镇企业，c 0 2 需求不大 时，可用此法自制c 0 2 。但碳酸氢钠用量较大，成本较高。 1 4c 0 ：应用于延长发酵乳制品货架期的研究进展 1 4 1 影晌酸奶货架期的因素 原料奶的质量问题，生产、卫生问题引起的污染及包装材料的质量问题，贮存运输中存 在的问题等都会影响发酵乳的货价期，但霉菌和酵母菌的生长与酸乳释放的风味物质的作用 是影响酸奶货架期的主要决定因素( r o b i n s o na n do t h e r s2 0 0 2 ；v i l j o e na n do t h e r s2 0 0 3 ) 。在一些 酸乳制品中发酵菌种的存活是重要的，与脱脂干酪一样，将c 0 2 添加到酸奶中并配合气调包 装能抑制腐败菌的并延长货架期( t a m i m ea n dd e e t h1 9 8 0 ) ，c 0 2 与产品协同作用能有益的影响 货架期。 1 4 2 添加c 0 ：对酸奶物理及化学性质的影响 5 东北农业大学硕十论文 k a r a g u l y u c e e r 等人( 2 0 0 1 ) 研究在低脂酸奶中添加一定比例的污染菌，它们是地衣芽胞 杆菌、火肠杆菌及李斯特菌，再添加浓度为( 0 0 8 到o 0 9 k g c m 2 ) 的c 0 2 并将酸奶在4 保 藏9 0 天观察变化。研究指出添加低浓度的c 0 2 不能显著抑制不期望微生物的生长，而且对 酸奶中的发酵剂没有影响。酸奶中的微生物群体主要由发酵剂类型、p h 值、贮藏时间这三者 之间的相互作用决定。 19 9 9 年m a r t amc a l v o 等人研究，将牛奶用c 0 2 预酸化处理降低p h 值，再用此奶加工 酸奶时发现c 0 2 对乳酸的产生有轻微影响。在酸奶货架期期间乳酸的浓度没有什么变化。而 且对d 犁乳酸没有影响，所以用p h 值较低的牛奶加工酸奶在贮藏7 天后p h 值变得更低， 粘度没有变化，预酸化牛奶制成的酸奶与正常酸奶相比在感官上没有显著不同。 2 0 0 2 年m i g u e lg u e i m o n d e 等人研究，冷藏的牛奶用c 0 2 处理后再经过巴士杀菌来加工 酸奶与未经c 0 2 处理的酸奶相比，c 0 2 处理过的酸奶对发酵剂和有机酸没有影响而且它们的 感官性质没有不同。总结出冷藏的牛奶用c 0 2 处理后可以很好的用于酸奶加工。 当使用c 0 2 来改善乳制品的品质时，除不能抑制有益菌的生长如乳酸菌或益生菌，同时 必须抑制腐败菌以便延长货架期。有两种方法可以用来改善酸乳酪和干酪的品质： 把c 0 2 加入到牛乳中，为好的微生物提供培养基。把c 0 2 加入到终产品或者周围的 空气中以预防和产品腐败。为了判断这些方法的好坏，研究者们检测了用c 0 2 处理过的产品 中有发酵能力细菌的生长和新陈代谢，与常规方法进行对比来评价他们的品质。 c 0 2 处理过的牛乳( p h 值为6 0 ，6 2 ，6 4 ) 制成的酸乳与在7 下贮存了7 d 的低p h 值 常规发酵乳拥有相同的感官品质和黏性( c a i r oe ta 1 ，1 9 9 9 ) 。在另一个研究中，把2 种不同的 发酵荆混合起来加入到碳酸中乳中，在4 c 下检测研究细菌4 9 d 的生长和新陈代谢( v i n d e r o l a e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。在对原料乳进行热处理后，在加入下面任意一种发酵剂之前加入c 0 2 ：嗜酸性乳 酸菌和嗜热链球菌；嗜酸乳杆菌，嗜热链球菌和两双歧杆菌。 第一种混合发酵剂的生长不会随着c 0 2 的加入而改变，但是加入c 0 2 会使p h 值从6 8 4 降低剑6 3l 。在加入两双歧杆菌和c 0 2 之前，嗜酸乳杆菌的数量会比贮藏后期要少。加入了 两种发酵剂的乳制品在贮藏后期，经c 0 2 处理和不经c 0 2 处理的乳相对照，有机酸( 丙酸、 乳酸、乙酸) 的浓度没有差别。然而，在c 0 2 处理过的包含两歧双歧的乳中在开始的4 周贮 藏中，乙酸浓度会降低，这也许和随后阶段嗜酸乳杆菌含量的降低有关。2 4 d 后，酸乳的感 官品质包括口感、香味、酸度以及整体的可接受性，在经过c 0 2 处理的酸乳酪中都有些改善， 但是和对照酸乳相比没有明显的差别。经c 0 2 处理的乳比未经c 0 2 处理的要更快达到p h 值 5 0 ( v i n d e r o l ae ta 1 ，2 0 0 0 ) 。g u e i m o n d e 等人( 2 0 0 2 ) 研究发现把c 0 2 加入到乳中不会对有益 菌的生长带来负面影响。 把c 0 2 加入到已经发酵好的瑞士酸乳中，对接种的病原菌( 单胞李斯特菌、大肠杆菌) 和典型的发酵剂生长没有影响( k a r a g u l y u c e e re ta 1 ，2 0 0 1 ) 。这项研究中，c 0 2 的含量没有一 个直接的标准，所以实际溶解的c 0 2 的量不能测量。 一6 一 引言 消费者验收的实验表明，酸乳饮料货架期可以通过添加c 0 2 ( 5 k g c m 2 ) 而延长4 个月， 对此而言，未经c 0 2 处理的产品在3 0 d 左右就会腐败变质( k o s i k o w s k ia n dc h o i ，1 9 8 5 ) 。由 保加利亚杆菌和嗜热链球菌发酵而来的酸乳饮料用玻璃容器包装并贮存在4 4 和1 0 。4 0 d 后，贮存于4 4 和l o 的未充c 0 2 的酸乳饮料中，酵母菌和霉菌数从1 0 c f u g 增加到1 0 0 c f u g 和2 0 0 c f u g ，而在充了c 0 2 的产品中，酵母菌和霉菌数在相同温度下贮存长达8 0 d 后，仍然 保持在1 0 c f u g 以下。对照酸乳酪中的可溶性蛋白质和挥发性脂肪酸含量，比经c 0 2 处理的 样品增长得更快，同样的迹象也表明，腐败变质也发生得更快，尽管如此，s p c 目前还没有 衡量的标准。未经c 0 2 处理的酸乳酪比c 0 2 处理过的p h 值会下降得更快，这说明乳酸菌 ( l a b ) 的新陈代谢被减慢，但是它们在不同处理条件下的生长还是没有衡量的标准。 1 4 3 添加c 0 ：对微生物的影响 乳和乳制品是致病性和腐败微生物的优良培养基。因此乳制品变质的主要机制直接或间 接与微生物有关( m u i r ，1 9 9 6 ) 。大多数乳制品的成分为广谱微生物群的生长和繁殖提供良好 的物理和化学环境。嗜冷革兰氏阴性菌属( 假单胞菌属、不动杆菌属、黄杆菌属、长杆菌属、 克雷伯氏菌属、产气杆菌属、埃希氏菌、灵杆菌、变形菌、气单胞菌、产碱杆菌属) 的生长 使冷藏的原料和巴氏杀菌乳、脱脂干酪和类似产品中的微生物恶化，酵母和霉( 地丝菌属、 帚霉属，毛霉，支链胞属，青霉菌) ( t e m s t r o m ，1 9 9 3 ；j a y2 0 0 0 ；b o o r & m u r p h y ，2 0 0 2 ； c h a m b e r s ，2 0 0 2 ) 导致风味、质地和可见的腐败。在所有的乳品货架期中，有2 5 的问题是 由耐热的嗜冷菌尤其是杆菌属引起的( t e m s t r o m ，1 9 9 3 ；s o r h a u g & s t e p a n i a k ，1 9 9 7 ) 。这些机 体产生细胞外蛋白酶和脂肪酶活性，它降低乳球蛋白的功能性产生不良气味，多被描述为 “f r u i t y ”。革兰氏阳性菌尤其是那些产乳酸和乙酸会破坏乳制品，但是导致这种破坏所需革兰 氏阳性菌的数量比革兰氏阴性菌高，而且变化不明显。耐热的乳酸球菌的生长能降低巴氏杀 菌乳的p h 值直到发生凝孚l ( j a y ，2 0 0 0 ) 。 过去的4 0 年里有很多研究者已经证明在气体环境下在产品中添加c 0 2 会减少食品腐败 菌和致病菌的有机体的生长率( f a r b e r ，1 9 9 1 ；h a n l i n ，1 9 9 5 ：d e v l i e g h e r e ，1 9 9 8 ；d e v l i e g h e r e & d e b e v