酸奶生产菌种及其代谢调控

关于酸奶生产菌种及其代谢调控前言

酸奶是当今乳制品研究开发的一个主流。随着生活水平的提高,人们对食品需求已由营养、安全上升为保健功效方面,而酸奶由于其特有的营养价值和保健功能,越来越受到人们的普遍重视和欢迎,使得酸奶的需求量逐年增加。第2页,共36页，2024年2月25日，星期天目录酸奶的简介及作用酸奶的分类及生产工艺酸奶生产菌种及其代谢调控方法321第3页,共36页，2024年2月25日，星期天酸奶的简介酸奶是以新鲜的牛奶为原料，经过巴氏杀菌后再向牛奶中添加有益菌，经发酵后，再冷却灌装的一种牛奶制品。

鲜果酸奶

目前市场上酸奶制品多以凝固型、搅拌型和添加各种果汁果酱等辅料的果味型为多。第4页,共36页，2024年2月25日，星期天1.营养丰富，具有鲜乳所有的营养价值，而且优于鲜乳。2.调节人体肠道中的微生物菌群平衡，抑制肠道有害菌生长。

酸奶的营养价值第5页,共36页，2024年2月25日，星期天

酸奶的营养价值3.降低胆固醇水平4.合成某些抗菌素，提高人体抗病能力。

第6页,共36页，2024年2月25日，星期天

酸奶的营养价值5.缓解“乳糖不耐受症”6.有美容、润肤、明目、固齿等作用第7页,共36页，2024年2月25日，星期天酸奶的作用酸奶中含有B族维生素，供给人体营养需要酸奶中的钙磷更容易被人体吸收

酸奶中含有大量的乳酸菌（每天喝0.25~0.5kg）鲜奶中钙含量丰富，经发酵后，钙等矿物质都不发生变化，但发酵后产生的乳酸，可有效地提高钙、磷在人体中的利用率，所以酸奶中的钙磷更容易被人体吸收。可以维护肠道菌群生态平衡，形成生物屏障，抑制有害菌对肠道的入侵。通过产生大量的短链脂肪酸促进肠道蠕动及菌体大量生长改变渗透压而防止便秘。酸奶还含有多种酶，促进消化吸收。通过抑制腐生菌和某些菌在肠道的生长，抑制了腐败菌所产生的毒素，使肝脏和大脑免受这些毒素的危害，防止衰老，也抑制了这些菌所产生的致癌因子，达到防癌的效果。最后提高人体免疫功能，乳酸菌可以产生一些增强免疫功能的物质，可以提高人体免疫，防止疾病[5]。大病初愈者多喝酸奶，对身体恢复有着其他食物不能替代的作用。第8页,共36页，2024年2月25日，星期天

◆按产品的组织状态或生产方法分：凝固型酸乳和搅拌型酸乳

◆按原料中脂肪含量分：全脂酸乳、脱脂酸乳

◆按菌种种类分：普通酸乳、双歧杆菌酸乳、嗜酸乳杆菌酸乳、干酪乳杆菌酸乳分类第9页,共36页，2024年2月25日，星期天酸奶的生产工艺

原料乳净化标准化配料

过滤预热均质杀菌蔗糖

接种发酵凝乳破碎加入果肉、果酱等风味物质冷却灌装后熟（0~4℃）

天然或风味搅拌型酸奶添加风味物质

冷却

接种灌装

培养发酵

冷却后熟（0~4℃）天然或风味凝固型酸奶

鲜奶在收购前要对鲜奶进行检验，检验项目包括：奶温、脂肪、蛋白、非脂乳固体、酸度、杂质度、冰点、抗生素、酒精实验、美兰实验、细菌总数、掺碱、掺盐等。收购后马上将新鲜牛乳冷却到4℃以下进行贮存。配料时将所用鲜牛乳的三分之一加热到40～45℃后将白砂糖、稳定剂、乳糖加入到干粉混料机或者是高速乳化罐中进行混料时间大约是二十分钟。混完料将混合物料打到配料罐中与剩余的鲜牛乳进行混和。混合大约五分钟将物料打进离心分离机对乳中的糖的杂质进行分离。经过分离混和物料即可进行杀菌，杀菌的温度在90～95℃5min。将杀完菌的物料打到发酵罐（注意排尽发酵罐和管道里的水）。进入发酵的物料温度控制在42～44℃，然后加入发酵菌种。把菌种加入到发罐中搅拌五分钟，在42～44℃的恒温下发酵3～4小时，发酵的终点酸度为68～70°T。注意酸在发酵的过程中搅拌一定要记的关闭，翻缸前不得搅拌。在翻缸时候要发酵好的奶温降到16～22℃，在翻缸的时候可以加入一定量的水果香精，如草莓香精之为类的。然后进行灌装，灌装前的贮存罐最好能用高位罐，这样可以防止酸半稀。灌装后要把成品快速推到冷库中，冷库的温度为0～6℃，后发酵时间12小时。即可出库了。说明现在的搅拌型酸奶的种类也很多有用益生菌发发酵的，就是益生菌酸牛乳，又因为用益生菌发酵的到奶大部产香比较弱所以加入的香精量也比较大，也可以灌装的时候加入果料，即是果料酸奶。加入的有果酱也有果肉，例如蒙牛的“真果粒”就是果肉酸奶。但是加入果肉或者是果酱的质量一定要合格，尤其是微生物不能超标。灌装时要注意灌装机的清洗和消毒，以及灌装间的空气的消毒，以防止杂菌和霉菌对成品的污染。第10页,共36页，2024年2月25日，星期天酸奶的生产工艺流程第11页,共36页，2024年2月25日，星期天1、传统菌种：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌2、其他菌种：◆产香菌种：嗜热链球菌、乳脂明串珠菌和丁二酮乳酸链球菌、双乙酰链球菌◆产维生素的菌种：双歧杆菌、谢氏丙酸杆菌（B12）◆具有保健作用的菌种：双歧杆菌、干酪杆菌、嗜酸乳杆菌发酵剂常用菌种第12页,共36页，2024年2月25日，星期天菌种的选择

生产酸奶一般采用冻干菌种，主要是保加利亚乳杆菌和嗜热乳链球菌混合发酵剂，嗜热链球菌产酸，保加利亚乳杆菌产酸、产香。酸奶的发酵是利用乳糖在乳酸菌的作用下转化成乳酸，随着乳酸的形成，溶液的pH值逐渐达到酪蛋白的等电点（pH值为4.6~4.7），使酪蛋白聚集沉降，从而形成半固体状态的凝胶体物质。

第13页,共36页，2024年2月25日，星期天嗜酸乳杆菌保加利亚乳杆菌干酪乳杆菌嗜热链球菌酸奶生产菌种酸奶生产菌种双歧杆菌现在，工业生产最常用的乳酸菌是保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等。第14页,共36页，2024年2月25日，星期天保加利亚乳杆菌保加利亚酸奶中的乳酸菌，在分类上属于乳酸杆菌，因其菌种产地、效能优异、微生物特性等特点，被微生物学家命名为德氏乳杆菌保加利亚亚种，简称保加利亚乳杆菌第15页,共36页，2024年2月25日，星期天革兰氏阳性厌氧性菌菌体长2~9μm，宽0.5~0.8μm单个体呈长杆状或成链，两端钝圆不具运动性不会产生孢子在牛奶上培养，菌落为无色到淡白色，通常呈不光棉花状，直径1mm~3mm保加利亚乳杆菌第16页,共36页，2024年2月25日，星期天耗氧，革兰氏阳性菌

有少数种厌氧以两个卵圆型为一对的球菌连成约

0.7~0.9μm的长链过氧化氢酶反应阴性圆形或椭圆形，成对或成链状不产芽孢，多不运动在选择性培养基中，嗜热链球菌会长成米色的菌落嗜热链球菌第17页,共36页，2024年2月25日，星期天嗜热链球菌

嗜热链球菌为健康人肠道正常菌群，可在人体肠道中生长、繁殖。可直接补充人体正常生理细菌，调整肠道菌群平衡，抑制并清除肠道中对人具有潜在危害的细菌。嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌活菌真正对人体起作用的是其乳发酵产物和底物。这些物质进入人体内，可以促进体内有益菌的增殖，抑制有害菌的繁殖，起到整肠及抗菌作用。一般企业所使用的乳酸菌种是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，这两种菌无法经受胃酸和胆汁的杀伤利用，即使有少量能活着进入肠内也不能定植而被排除体外，起生理作用的只有其发酵产物。第18页,共36页，2024年2月25日，星期天干酪乳杆菌乳杆菌属革兰氏阳性菌不产芽孢，无鞭毛，不运动兼性异型发酵乳糖，不液化明胶最适生长温度为37℃，G+C含量为45.6%~47.2%菌体长短不一，两端呈方形，常成链菌落粗糙，灰白色，有时呈微黄色，能发酵多种糖。第19页,共36页，2024年2月25日，星期天干酪乳杆菌的益生功能干酪乳杆菌进入人体后可以在肠道内大量存活，起到调节肠内内菌群平衡、促进人体消化吸收等作用高效降血压、降胆固醇，促进细胞分裂，产生抗体免疫，增强人体免疫及预防癌症和抑制肿瘤生长缓解乳糖不耐症、过敏第20页,共36页，2024年2月25日，星期天双歧杆菌革兰氏阳性，厌氧或兼性厌氧杆菌，末端常常分叉

产酸力低（凝乳时间需18~24小时）不运动、无芽孢、形态多变染色不规则,过氧化氢酶呈阴性。

菌落光滑,凸圆边缘完整,乳脂呈白色,闪光并有柔软质地。第21页,共36页，2024年2月25日，星期天双歧杆菌营养作用：双歧杆菌在人体肠内发酵后可产生乳酸和醋酸双歧杆菌发酵乳糖产生半乳糖双歧杆菌可以产生维生素B1、B2、B6、B12及丙氨酸、缬氨酸、天冬氨酸和苏氨酸等人体必需的营养物质双歧杆菌具有以下治疗效果：1、维护肠道正常细菌菌群平衡，抑制病原菌的

生长，防止便秘，下痢和胃肠障碍等；2、抗肿瘤；3、在肠道内合成维生素、氨基酸和提高机体对钙离子的吸收；4、降低血液中胆固醇水平，防治高血压；5、改善乳制品的耐乳糖性，提高消化率；6、增强人体免疫机能，预防抗生素的副作用，

抗衰老，延年益寿。第22页,共36页，2024年2月25日，星期天嗜酸乳杆菌

由于胃液具有很强的酸性，所以胃部是个小型"消毒车间"。嗜酸乳杆菌不仅在胃中，它还是人体小肠内的主要益生菌。主要存在于小肠中，释放乳酸，乙酸和一些对有害菌起作用的抗菌素，但是抑菌作用比较弱。革兰氏阳性厌氧或兼性厌氧乳杆菌属，末端呈圆形细胞大小：0.6~0.9μm×1.5~6.0μm单个或成双排列，无荚膜，无鞭毛，无分支，不运动菌落粗糙，深层菌落呈放射或分枝形，无特有色素作用：1.生物屏障作用2.延缓机体衰老3.营养作用4.抗致癌作用5.增强机体的免疫力

6.降低血清胆固醇第23页,共36页，2024年2月25日，星期天乳酸菌碳源的分解代谢

乳酸细菌能利用葡萄糖及其他相应的可发酵的糖产生乳酸，称为乳酸发酵

同型乳酸发酵：（经EMP途径）异型乳酸发酵：（经HMP途径）双歧杆菌发酵:（经HK途径—磷酸己糖解酮酶途径）

由于菌种不同，代谢途径不同，生成的产物有所不同，其代谢途径分为三类第24页,共36页，2024年2月25日，星期天同型发酵途径C6H12O6+2(ADP+Pi)2(CH3CHOHCOOH)+2ATP异型发酵途径C6H12O6+ADP+PiCH3CH2OHCOOH+CH3CH2OH+CO2+ATP双歧发酵途径2C6H12O62CH3-CHOH-COOH+3CH3COOH第25页,共36页，2024年2月25日，星期天葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2(1,3-二-磷酸甘油酸）

2乳酸

2丙酮酸2NAD+2NADH4ATP4ADP2ATP2ADP乳酸链球菌保加利亚乳酸杆菌干酪乳酸杆菌嗜热链球菌嗜热链球菌-代谢和生长

嗜热链球菌是同型发酵的细菌，发酵过程中，它产生L-乳酸和叶酸。在实验室条件下，嗜热链球菌可于45℃、缺氧情况下、在M17培养基（专门培养嗜热链球菌的可商业购买培养基）生长。同型乳酸发酵第26页,共36页，2024年2月25日，星期天异型乳酸发酵葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛乳酸乙酰磷酸NAD+NADHNAD+NADHATPADP乙醇乙醛乙酰CoA2ADP2ATP-2H-CO2肠膜明串珠菌短乳杆菌发酵乳杆菌两歧分歧杆菌葡萄糖代谢属异型发酵,具有磷酸转酮酶活性,可将2mol葡萄糖酵解为3mol乙酸和2mol乳酸。其最适生存温度为37～42℃,最适pH值6.5～7.0。第27页,共36页，2024年2月25日，星期天双歧发酵6-磷酸果糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛2乳酸2乙酰磷酸NAD+NADHNAD+NADH2ATP2ADP2乙酸4ADP4ATP-2H-CO2ADPATP乙酰磷酸乙酸ADPATP双歧杆菌通过HMP发酵葡萄糖的途径：2分子葡萄糖产生3分子乙酸、2分子乳酸第28页,共36页，2024年2月25日，星期天同型乳酸发酵与异型乳酸发酵的比较第29页,共36页，2024年2月25日，星期天代谢调控的目的增加生产菌种的数量减少在生产工艺中的副作用乳酸菌(lacticacidbacteria，LAB)是一类可发酵碳水化合物并以乳酸为主要产物的细菌，广泛存在于自然环境中并对人体发挥着重要的生理功能。同时，作为一类重要的工业微生物，乳酸菌菌体及其代谢产物广泛应用于食品、医药、饲料、精细化学品等工业领域中。因此，我们必须知道代谢调控的目的第30页,共36页，2024年2月25日，星期天代谢的调控方法1.发酵工艺条件的控制

2.菌种遗传特性的改变3.控制细胞膜的渗透性第31页,共36页，2024年2月25日，星期天发酵工艺条件的控制1.菌种：当培养液酸度达到85~90°T时，球菌产酸停止，而杆菌能在150°T左右产酸，杆菌对产酸及芳香物质的形成至关重要。2.培养基浓度：以11%为基点，高浓度（20%以内）利于杆菌生长，产酸量大；较低浓度利于球菌生长。3.培养温度：45~47℃利于杆菌生长

41~44℃利于球菌生长。4.接种量：以3%为基准，接种量大有利于杆菌生长；小则利于球菌生长。5.其它因素：当基质中残留抗生素时，首先抑制球菌,然后抑制杆菌。第32页,共36页，2024年2月25日，星期天菌种遗传特性的改变

酸奶的发酵中，可运用遗传和环境的控制和人为的控制，产生大量的产物。主要运用基因工程。

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