第一章 发酵饮料.ppt

1,发酵饮料,2,饮料：经加工制成的适于供人饮用的液体，尤指用来解渴、提供营养或提神的液体。汽水及各种果汁等。发酵饮料：是指通过微生物发酵配制而成，酒精含量在1%（体积分数）以下的饮料。,3,第一节牛乳发酵饮料,4,5,果汁（果粒）乳饮料,以鲜牛乳、脱脂乳或乳粉的复原乳为原料，加入糖、原果汁、稳定剂、酸味剂、食用香精、着色剂等配料制得。,6,酸奶的定义：利用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌共同作用，使按要求配置的乳或乳制品进行乳酸发酵而制成的发酵饮料。酸奶的分类：凝固型、搅拌型、饮料型,7,8,发展历史牛乳发酵生产酸乳制品历史悠久，1000年前人类就开始利用自然发酵的方法生产酸牛乳。自进入20世纪以后，俄国科学家梅奇尼可夫和格尔基叶研究发现发酵酸奶具有医疗保健作用，乳酸菌发酵酸乳的研究及生产风行世界各国，酸奶已成为世界公认的保健饮料。,9,10,乳酸发酵所产生的有效物质：乳酸可减轻胃酸分泌，抑制肠道物质腐败；乳酸与Ga2+形成的乳酸钙可促进钙质吸收；乳酸发酵中产生的胨、肽可促进肝功能和肠液分泌；牛乳经发酵后，必需氨基酸与B族维生素（尤其是维生素B1、B2）都有增加。,11,发酵乳酸饮料的营养价值由于经过了乳酸发酵，乳饮料中的酪蛋白变成微细而柔软的凝块且水解显著，因此容易被人体吸收；乳饮料中的乳糖部分被微生物利用，可减轻乳糖不耐症患者因饮料中含有乳糖所带来的不良影响；乳酸菌饮料中乳酸菌及其代谢产物对人体还可以起到保健作用。,12,人消化系统乳酸菌的变化,13,伊利公司与芬兰的维利奥公司合作推出的，由芬兰的维利奥公司提供菌种。LGG菌是鼠李糖乳杆菌，1983年由美国北卡罗来纳州立大学两名美国教授自健康人体分离出来，并获得专利。LGG菌种具有活性强、耐胃酸的特点，能够在肠道中定殖长达两周。,14,LABS益生菌群所包含的四种菌L保加利亚乳杆菌、A嗜酸乳杆菌、B双歧杆菌、S嗜热链球菌。它的优点在于所含的嗜酸乳杆菌和双歧杆菌，可以在人体内定殖、成活，更有益于人体健康。蒙牛公司与丹麦科汉森公司合作推出的，由丹麦科汉森公司提供菌种。,15,光明乳业公司与丹麦丹尼斯克集团合作的产品。e菌，含有四种乳酸菌：保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌和双歧杆菌。,16,达能益生菌酸牛奶使用的BE80菌由法国达能集团公司提供，是一种动物双歧杆菌。,17,B-longum(龙根B菌)：共采用了嗜酸乳杆菌、长双歧杆菌(即龙根B菌)、保加利亚乳杆菌及嗜热链球菌四种。,18,石家庄君乐宝乳业有限公司,19,石家庄君乐宝乳业有限公司成立于1995年，是河北省最大的乳制品加工企业，是农业产业化国家重点龙头企业、国家高新技术企业、国家乳品研发技术分中心。公司现有员工5800人，在石家庄、保定等地建有十个生产工厂，主要经营酸牛奶、低温乳酸菌饮料、奶粉、纯牛奶等数十个品项。2014年完成销售收入50亿元,销售增长率高于行业平均增速一倍以上。低温酸牛奶、乳酸菌饮料市占率居全国第四位。,20,21,22,巴氏杀菌热处理冈味发酵乳,配料:生牛乳，白砂糖，乳清蛋白粉.食品添加剂，食用香精，KEFIRMILD乳酸菌群（乳酸乳球菌乳酸亚种，乳酸乳球菌乳脂亚种，乳酸乳球菌双乙酰亚种，肠膜明串珠菌肠膜亚种，嗜热链球菌，嗜酸乳杆菌)，保加利亚乳杆菌。,23,莫斯利安村(Momchilovtsi)位于保加利亚共和国南部Rhodopes山脉东南坡的谷地里，小阿尔达河与白河绕村而过。从保加利亚首都索菲亚驱车3个半小时,穿过郁郁葱葱的林间盘山公路,就来到了这个美丽的村庄。这里树木葱郁,繁花似锦,泉水清澈,空气新鲜，环境宜人。莫斯利安村也是世界著名的五大长寿村之一，百岁老人比率高达31.83/10万，超过国际长寿地区标准的4倍多。,24,25,益生菌的概念最早来自哪里?,YlyaMetchnikov（梅契尼科夫）发现了对抗细菌感染的一种机制（嗜菌作用）并于1908年获得诺贝尔奖。他发现保加利亚人喝发酵奶和他们的长寿有直接联系,并于1906年首先提出“肠道菌有益论”的理论。,26,当足量补充时，对宿主健康有益的活的微生物(FAO/WHO,2002),益生菌（Probiotics）的官方定义,Pro(pro)=有益Bios(bios)=生命,最先发现益生菌可以促进肠道菌群平衡，帮助消化吸收，维护人体健康；后来发现除此之外，益生菌还有更广的作用，如调节免疫力等。现在对益生菌的定义中，已经没有促进菌群平衡的字样，而是广义的促进健康的作用。,27,为生产酸奶而调制的特定微生物的培养物。常见的乳酸菌链球菌属（streptococcus）明串珠菌属（Leuconostoc）乳杆菌属（Lactobacillus）,一、发酵剂,28,嗜热链球菌（streptocccusthermophilus）,德氏乳杆菌保加利亚亚种(简称保加利亚乳杆菌),29,30,嗜酸乳杆菌,Lactobacillusacidophilus,细胞形态比保加利亚乳杆菌小，细胞杆状，两端圆形，单个、成对或短链。发酵产生DL乳酸。,31,干酪乳杆菌,Lactobacilluscasein,细胞杆状，两端平直，发酵产生D(-)乳及L（+）乳酸。可用于制作干酪和乳酸。,32,双歧杆菌属（Bifidobacterium）,Bifidobacterium是1899年由法国学者Tissier从母乳营养儿的粪便中分离出的一种厌氧的革兰氏阳性杆菌，末端常常分叉，故名双歧杆菌。目前已经发现，双歧杆菌有32个亚型。,33,发酵剂的作用：分解乳糖产生乳酸产生挥发性风味物质双乙酰、乙醛等，使产品具有典型的风味对脂肪、蛋白质的降解具有一定作用，提高产品的消化吸收率,34,发酵剂的调制,1、商品发酵剂购得的原始菌种（安瓿管）,2.母发酵剂商品发酵剂的初级活化产物,3.中间发酵剂生产发酵剂的中间环节,4.工作发酵剂（生产发酵剂）用于实际生产,传统：继代式酸奶发酵剂,35,乳酸(Lacticacid)，-羟基丙酸，其分子结构中含有一个手性碳原子，因此具有旋光性。按其构型及旋光性可分为L（+）乳酸、D（-）乳酸和DL（）外消旋乳酸三类。,D,L,二、乳酸发酵的类型,36,乳酸发酵的类型与反应在发酵乳制品生产中起主要作用的乳酸菌发酵，按其对糖发酵特性的不同可区分为同型发酵和异型发酵。同型发酵凡乳酸菌在发酵过程中能使8098%的糖转化成乳酸，仅有极少量其他化学生成物的发酵称为同型发酵。异型发酵某些乳酸菌在发酵过程中，能使大部分糖转化为醇、二氧化碳和醋酸及有限的乳酸的发酵称为异型发酵。,37,EMP途径,乳酸脱氢酶,38,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,葡萄糖酸-6-磷酸,5-磷酸核酮糖,5-磷酸木酮糖,3-磷酸甘油醛,乙酰磷酸,乙酰CoA,乙醛,乙醇,ADP,ATP,NAD,NADH+H+,NAD,NADH+H+,NAD,NADH+H+,ADP,ATP,NAD,NADH+H+,乳酸,NAD,NADH+H+,NAD,NADH+H+,己糖激酶,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,5-磷酸核酮糖-3-差向异构酶,磷酸解酮酶,磷酸转乙酰酶,乙醛脱氢酶,乙醇脱氢酶,丙酮酸,乳酸脱氢酶,磷酸己糖途径（HMP）,39,同型乳酸发酵：经EMP途径，生成乳酸。,异型乳酸发酵：经HMP途径，生成乳酸和乙醇。,40,三、发酵过程中物质变化,乳糖乳酸蛋白质多肽氨基酸脂肪脂肪酸、甘油,41,凝固型酸奶生产工艺流程,原料乳,预处理、标准化,脱气、预热、浓缩,均质,杀菌,冷却,接种,发酵,冷却,后熟、贮藏,灌装,四、酸奶的生产,42,1生产发酵剂罐，2缓冲罐，3香料罐，4混合罐器，5包装，6培养,43,1.原料乳的要求及标准化,1.1原料乳：可使用鲜乳或乳粉（乳粉：水=1：9）复原乳。1.2原料乳的卫生要求：用于酸奶生产的牛乳必须具有最高卫生质量，细菌含量低，无阻碍酸奶发酵的物质，牛乳不得含有抗生素，噬菌体，CIP清洗剂残留物或杀菌剂。1.3原料乳的理化指标要求：干物质含量（DM）：总乳固体不低于11.5%,其中非脂乳固体不低于8.5%;干物质的增加，尤其是蛋白质和乳清蛋白比例的增加，将使酸奶凝固得更加结实，乳清也不容易析出。,44,1.4标准化的目的：原料乳DM可能存在着较大的差异1.5常用的对DM的标准化最常用的方法是：蒸发（经常蒸发掉占牛奶体积的1020水分）添加脱脂奶粉，通常为3以上添加炼乳添加脱脂奶的超滤剩余物：乳清类物质,45,2.砂糖、葡萄糖和甜味剂,2.1国内生产的酸乳一般都要加糖,加量一般为4%8%。2.2糖的添加方法：先将用于溶糖的原料乳加热到60左右,再加入砂糖,待完全溶解后,经过滤除去杂质,再加入到标准化乳罐中。先溶糖，杀菌，过滤后按比例加入杀菌后的牛乳中。2.3在接种/培养期以前添加过多的糖（超过10）会对发酵产生不利的影响，过多的糖会改变牛乳的渗透压。2.4常用的添加物是糖浆状、加工过的或是成酱状的水果或浆果。果料的添加量大约为1518，其中含糖量为50%。,46,3.稳定剂：稳定剂主要成分为亲水性胶体，能结合乳，它们能增加酸奶的稠度，防止乳清析出。正常情况下，天然酸奶不需要添加稳定剂，因为它会自然形成具有高粘度的、结实的、稳定的胶体，在果料酸奶里可加稳定剂，而发酵凝乳后需要巴氏杀菌的酸奶产品则必须添加稳定剂。常用的稳定剂有：明胶果胶琼脂变性淀粉,47,4.脱气、均质、杀菌、冷却,4.1脱气：添加奶粉的标准化方法必须在随后进行脱气处理，以减少牛奶中的空气。脱气的目的：改善均质机的工作条件减少热处理过程中产生沉淀物提高酸奶的粘稠性和稳定性去除挥发性的异味,48,4.2均质：防止奶油上浮，并保持乳脂肪均匀分布，改善酸奶的稳定性和稠度，获得良好的质感。,49,均质的目的：控制脂肪上浮,50,均质原理,51,52,均质机原理图,53,4.3杀菌：热处理杀菌的目的和功能：杀灭微生物，为发酵提供无菌的环境改善作为培养基的牛奶的性能保证成品酸奶的凝块结实增加酸奶凝乳的黏度，防止成品乳清析出通常工艺条件：90，5min；85，30min;13523s;,54,1平衡罐2片式热交换器3真空浓缩罐4均质机5保温管图.发酵乳制品的一般预处理,55,各段的工艺参数,预热：第一段6070，第二段90真空浓缩：对DM进行标准化，牛奶中有10-20%的水分被蒸发，总DM含量将增加1.53.0%，而牛乳温度下降至70左右。均质：810MPa物料温度：60杀菌：90，5min；85，30min;13523s;冷却：4345。,56,5、接种接种量23%。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的比例为1:1或2:1。接种量对牛奶酸味感觉的影响：L(十)一乳酸给人的酸味感觉不强烈，该酸量多，酸奶的酸味及硬度不够。奶中D(一)一乳酸的量多，能带来刺激性的酸味感觉，而且后熟力太强。,57,6.灌装、调味,接种后经充分搅拌的牛乳应立即连续地灌装到零售容器中。速度要快，防止乳温的降低。否则会延长发酵时间，并影响产品风味。,58,7.发酵,发酵温度一般在4043,这是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌最适生长温度的折中值。发酵时间一般在3.06.0h。在最后的2-2.5hr期间，产品不能遭受机械扰动，因为这时最容易出现乳清分离。,59,60,嗜热链球菌（streptocccusthermophilus）,德氏乳杆菌保加利亚亚种(简称保加利亚乳杆菌),发酵剂,61,发酵剂的调制,62,同型乳酸发酵,异型乳酸发酵,经EMP途径，生成乳酸。,经HMP途径，生成乳酸和乙醇。,乳酸发酵的类型,63,凝固型酸奶生产工艺流程,原料乳,预处理、标准化,脱气、预热、浓缩,均质,杀菌,冷却,接种,发酵,冷却,后熟、贮藏,灌装,64,发酵终点的判断,发酵一定时间后,抽样观察,打开瓶盖,观察酸乳的凝乳情况。若已基本凝乳,马上测定酸度,酸度达到6570T以上,则可终止发酵。,65,8.冷却,冷却的目的是为了终止发酵过程,迅速而有效地抑制酸乳中乳酸菌的生长,使酸乳的特征(质地、口昧、酸度等)达到所设定的要求。,66,9.冷藏后熟,冷藏的作用除达到冷却一项中所列举的目的外,还有促进香味物质产生,改善酸乳硬度的作用。一般将酸乳终止发酵后第1224h小时称为后熟期。在此期间香味物质的产生会达到高峰期。,67,五、质量鉴定与控制1、质量鉴定凝固型酸奶成品的质量是从色、香、味、形4个方面进行质量评定。色，全脂酸奶表面呈微黄色若用脱脂乳则呈乳白色。香，天然的乳脂香气，全脂乳制作的酸奶，香味较浓。味，不加糖酸奶有一种纯净爽口的酸味，而加糖酸奶，有一种酸中有甜、甜中带酸、酸甜含香的复合滋味。形，凝固如玉。,68,69,质量控制酸乳生产中，由于各种原因，常会出现一些质量缺陷：（1）凝固不良或不凝固原料乳质量:乳中含有抗菌素、防腐剂；原料乳掺水；掺碱,70,发酵温度与时间发酵剂活力加糖量,71,（2）乳清析出原料乳热处理不当发酵时间其它,72,（3）风味不良主要是由于菌种选择及操作工艺不当造成。菌种混合比例应选择适当，任何一方占优势都会导致产香不足，风味变劣。高温短时发酵或发酵过度也会造成酸乳芳香味不足，酸甜不适口等风味缺陷。过度热处理或添加了风味不良的奶粉、炼乳也会造成酸乳风味不良。（4）表面霉菌生长贮温过高或时间过长引起，因此要严格控制贮藏温度和贮藏时间。,73,（5）口感差优质酸乳柔嫩、细滑，清香可口。但有些酸乳口感粗糙，有砂状感。这主要是由于生产酸乳时，采用了高酸度的乳或劣质的乳粉。因此，生产酸乳时，应采用新鲜牛乳或优质乳粉，并采取均质处理，使乳中蛋白质颗粒细微化，达到改善口感的目的。,74,搅拌型酸奶,搅拌型酸奶，是指先在发酵罐中通过乳酸菌的作用，将经过标准化处理的牛乳发酵至乳凝，然后再用搅拌器破乳，使凝乳粒子保持在0.010.04mm大小的一种酸奶。,75,搅拌型酸奶工艺流程,搅拌,发酵,贮藏,灌装,冷却,原料乳,预处理、标准化,脱气、预热、浓缩,均质,杀菌,冷却,接种,76,发酵破乳分装凝固状乳搅拌器破乳宽叶轮搅拌器，转速12r/min，时间为48min。有时在均质处理前添加稳定剂。,77,原料预处理,鲜奶净化,鲜奶均质,热处理,冷却,去除杂质,破碎脂肪球,标准化,确定成品奶中脂肪含量及干物质含量的一致性,78,保温培养(酸奶发酵罐),发酵,添加果料等,发酵剂投入,发酵工段,灌装入零售容器,发酵,冷藏,搅拌,灌装,冷藏,凝固型,搅拌型,79,饮料型酸奶,饮料型酸奶是将凝固型酸奶均质处理后，使凝乳充分分散，凝乳粒子直径在0.01mm以下的酸奶，呈液体状。稳定剂溶液凝固型酸奶均质分装冷却冷藏,80,81,82,83,84,85,86,87,88,大豆是重要的油料及植物蛋白资源。我国是大豆的原产地，有近五千年的栽培史。豆奶起源于我国，有两千年的历史。,第二节大豆发酵饮料,89,近半个世纪，世界上大豆产量增长迅速：1950年世界产量1813万吨；1960年世界产量2599万吨；1970年世界产量4667万吨；1980年世界产量8093万吨。原因：西方发达国家，过多进食动物性食品，造成“文明病”问题，需要增加植物性食品的消费量，特别是大豆植物蛋白；广大发展中国家，蛋白质消费量不足，需要发展植物蛋白，特别是大豆植物蛋白。,90,美国大豆饮料销售额持续上升,Source:BeverageMarketingCorporation,IRI,ACNielsen,CulturedDairyReport,91,豆乳牛奶和母乳的成分（日本食品标准）,豆乳的营养,92,豆乳、牛奶与理想蛋白质组成比较,93,豆乳与牛奶脂肪组成比较,豆乳、牛奶和母乳中的矿物质含量,94,豆乳中维生素含量,95,大豆食品中蛋白质的消化率,96,大豆低聚糖(soybenoligosaccharides)是大豆籽粒中可溶性寡糖的总称，主要成分是水苏糖(s1achvose)、棉子糖(raflinose)和蔗糖(sucrose)等。大豆低聚糖是膳食纤维的一种良好来源。大豆低聚糖的甜度为蔗糖的70，大豆低聚糖甜味特性接近于蔗糖，可以代替蔗糖作为低能量甜味剂。,97,豆奶中含有的大豆异黄酮具有抗癌作用、抗肿瘤活性、抗溶血、抗氧化、抑制真菌活性等作用。另外，具有苦味和收敛性，如含量过高，会产生使人不愉快的味感。,98,一、大豆中的酶类和抗营养因子,大豆中存在的酶类与抗营养因子影响豆奶的质量、营养、加工工艺。大豆中以发现的酶类有近30种，其中脂肪氧化酶、脲酶对产品质量影响最大。大豆抗营养因子6种，其中胰蛋白酶抑制素、血球凝集素对产品质量影响最大。,99,脂肪氧化酶脂肪氧化酶氧化不饱和脂肪酸的产物造成豆腥味（己醛）。脂肪氧化酶的耐热性较低，80是其存活界限。豆奶生产中采用干热灭活或80以上热磨等方法，是解决产品豆腥味的有效手段。,100,胰蛋白酶抑制素胰蛋白酶抑制因子可抑制胰脏分泌的胰蛋白酶的活性，影响消化吸收，降低蛋白质的营养价值。耐热性强，不易被破坏。大豆胰蛋白酶抑制物的热稳定性是豆奶加工中最为重要的问题之一。胰蛋白酶抑制物温度高于100，30min，酶活性可下降90。,101,102,海城豆奶事件,2003年3月19日辽宁省海城市铁西区的8所小学近3000名小学生中毒、1人死亡的“辽宁海城豆奶事件”。,本次事件是饮用中美合资鞍山宝润乳业有限公司生产的“高乳营养学生豆奶”造成的豆奶食物中毒。,造成中毒的原因是活性豆粉中的胰蛋白酶抑制素等抗营养因子未彻底灭活。由于部分人群对此类物质较为敏感，饮用含有这类物质的豆奶后会引起以上消化道为主的刺激症状。,103,胀气因子胀气因子是指大豆中存在的棉子糖和水苏糖，其含量分别占全豆的1.1和3.7；由于棉子糖和水苏糖在人体小肠中不能消化，经过大肠时，被细菌发酵而产气，引起胀气、腹泻等。,104,血球凝集素是一种糖蛋白，有凝固动物体内红血球作用。耐热性低于胰蛋白酶抑制剂，蛋白水解酶和加热均可使其失活。,105,豆乳的生产工艺,106,豆乳的生产工艺要点,原料的选择制作豆乳的原料有：全大豆、去皮大豆、全脂大豆粉、脱脂大豆粉、大豆蛋白等。脱皮脱皮可减轻豆腥味，提高产品白度，从而提高豆乳品质。脱皮方法有干法脱皮和湿法脱