酸奶发酵工艺

酸奶发酵工艺课程论文姓名刘思平专业生物工程班级12级141班学号2012201412622015年5月酸奶发酵工艺摘要：由新鲜牛奶制成的酸奶由于其丰富的营养、特殊的风味、爽滑的质构和良好的生理功能,倍受人们青睐。本文对酸奶发酵历史、制作机理、工艺优化做了详细的介绍。重点介绍了酸奶发酵的制作机理。关键词：酸奶发酵发酵剂工艺1.酸奶发酵概述1.1酸奶发酵的历史及现状酸奶最早出现在古希腊和罗马，当地人因为饲养大量牲畜，掌握了酸奶的制作方法。当时酸奶作为一种食物或直接饮用或加入菜肴。古代，中东的医生把酸奶当做治疗胃、肝脏疾病的药物。波斯的妇女把酸奶当做化妆品。20世纪初，梅奇尼可夫提出酸奶对人类的健康非常有益。1922年西班牙人卡拉索建立酸奶工厂生产了达能酸奶，从此酸奶开始工厂化。中国酸奶起步较晚，但是发展迅速。近年酸奶的产量逐年增加，成为增长最快的乳产品之一。目前酸奶的发展变化主要有：工艺水平不断提高，酸奶制品系列化，酸奶原辅料组合化，奶制品口味、口感多样化、酸奶营养化，酸奶产品包装高档化等几个方面［1］1.2酸奶发酵的定义及分类酸奶是以鲜奶或乳制品为原料，经均质（或不均质）、杀菌、冷却后加入特定微生物发酵剂保温发酵而制成的产品。酸奶因为高含量的蛋白质和脂肪、丰富的维生素和矿物质具有很高的营养功能，因其含有的微生物而具有很强的保健功能。根据不同的分类标准，酸奶有不同的种类。一般按照酸奶在零售过程中的存在状态分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶。1.3酸奶发酵所用的原料和辅料1.3.1鲜奶与乳制品原料乳色泽应呈乳白或略带微黄;组织状态应呈均匀的胶态流体,无沉淀、无凝块、无肉眼可见杂质和其他异物;对于滋气味的要求是应具有新鲜牛乳固有的香气,无其他异味.理化指标:脂肪≥3.2%，蛋白质≥2.8%，干物质≥10.8%，酸度16~18度原料奶的体细胞数应小于4×107个/mL。不得使用有抗生素、有效氯以及清洗剂等残留的生鲜乳。不得使用患有乳房炎的牛的牛乳。[2]1.3.2发酵菌种发酵菌种即发酵剂是制造酸奶所特用的微生物培养物。根据酸奶发酵剂在发酵乳制品方面的应用情况,可将发酵剂分为3种类型(或3个阶段),即天然发酵剂、普通发酵剂和浓缩发酵剂。从使用方式来划分为直投式发酵剂，传代式发酵剂。[3]乳酸菌通常包括乳杆菌属、链球菌属、乳球菌属、明串珠菌属、片球菌属、双歧杆菌属和肠球菌属。常用的乳酸菌有保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。[4]乳酸菌通过两种不同的机制代谢乳糖。第1机制:从大肠杆菌开始,许多细菌都是用此系统,在酸奶制作中常用的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌也是用此系统。乳糖通过透膜酶的作用进入细胞内,经β-半乳糖苷酶的作用分解为葡萄糖和半乳糖,其中嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌优先代谢葡萄糖成乳酸,而对游离型的半乳糖不能利用,其被排除细胞外或转化成高分子物质———胶糖而蓄积起来。第2种机制：分布在乳酸乳球菌乳酸亚种（乳酸乳球菌）、干酪乳杆菌干酪亚种（干酪乳杆菌）等菌属中。乳糖通过细胞膜上磷酸转移酶作用，经磷酸化后进入细胞内。6-磷酸乳糖经磷酸β-半乳糖苷酶的作用，分解成葡萄糖和6-磷酸半乳糖。前者经糖酵解系统，后者经6-磷酸塔格糖途径进行代谢。[4]1.3.3其他辅料为了增加酸奶的口感和风味及营养，一般还要添加其他的辅料。甜味剂、酸味剂、香精香料、色素、增稠剂和乳化剂、营养强化剂等食品添加剂。2.酸奶制作机理2.1酸奶发酵工艺流程［5］一般酸奶有这样的流程：牛乳（鲜乳或还原乳）→预热（50-65℃）→均质（70-75℃，15-20MPa）→杀菌（75-90℃,5-8min）→冷却（43-45℃）→接种→发酵→搅拌（搅拌型）→冷却（15-20℃）→灌装保藏4℃冷藏过夜。（凝固型酸奶是先灌装再发酵）2.1.1预热预热使为均质提供条件。一方面可以杀菌，另一方面可以适当加热使部分乳清蛋白凝固，提高蛋白的稳定性，一方灭菌时凝固，并赋予成品适当的粘度。同时钝化酶并降低均质后乳脂肪球的直径，防止均质后的产品中的脂肪上浮，增加产品的稳定性。2.1.2均质均质是指将单的脂肪球破碎成小的脂肪球，使脂肪球表面积增大，这样可以把包裹住酪蛋白和其他蛋白，形成脂肪蛋白复合物，使脂肪和蛋白质紧密结合，形成稳定的酪蛋白网状结构，是产品凝块更坚固。依靠固体原料的充分溶解，使整个原料乳混合均匀。经常用均质机进行均质，利用均质机中的高压均质阀对料液进行瞬间膨胀、爆炸处理使料液通过很小的缝隙，在压力作用下形成小尺寸的颗粒。［6］其作用有四：使发酵过程中脂肪不会上浮；改善产品的粘稠度；减少或者防止乳清分离；是产品外观更白，奶油味更浓；口感细腻。但是在均质过程中要注意避免阳光和均质后要立即灭菌。2.1.3杀菌此工序也称为热处理，热处理不仅能杀灭牛乳中的致病菌和大部分微生物，而提高产品的保质期，也可以使乳清蛋白变性，可以改变酸奶的硬度和粘度，阻止乳清分离。其一般采用75-90℃。2.1.4冷却、接种、发酵和二次冷却冷却的目的是为了接种。一般冷却的温度要有发酵剂菌种的生长的最佳温度，可以在板式换热器中进行。凝固型酸奶是灌装之后在零售包装容器中进行接种发酵的，其一般在热风培养室内进行。搅拌式酸奶培养是在夹套式发酵罐中培养。接种之前，将发酵剂进行充分搅拌，使菌体从凝乳块中游离分散出来；同时采用无菌操作方式接种，防止微生物的污染。接种后要充分搅拌10min，使菌体与杀菌冷却乳完全均匀混合。还要保持乳温，以免延长发酵时间。整个发酵温度要保持在42-43℃。发酵终点以感官、时间、酸度等衡量。接种量可以根据乳的质量、发酵剂的产酸能力、发酵时的培养时间和温度以及产品的冷却速度等工艺来确定。乳品工厂通常采用的接种量在1%～4%的范围内。发酵时间根据菌种的种类、特性、产酸量、发酵乳的凝固程度、风味等因素加以确定。如果时间短，酸奶的凝固状态不好，风味也较差。2.1.5灌装由于凝固型酸奶在罐装后发酵，所以发酵完毕后就不再对其进行任何处理，只需冷藏。搅拌型酸奶在发酵完毕后要对酸凝乳（凝胶体）进行机械处理，使用凝胶体层滑法、凝胶体搅拌法、或者均质法破碎凝乳，经过管道对酸奶进行传输，在冷却器里冷却后进行灌装。2.2酸奶产品的质量控制判断发酵终点是酸奶发酵的关键性技术之一，可以有以下方法判定1.抽样测定酸乳的酸度，一般酸度在65-70。T可以终止培养2.控制好酸乳的发酵时间3.打开瓶盖缓慢倾斜瓶身，观察酸乳的流动性和组织状态，如果流动性差且有小颗粒出现可以终止发酵（针对凝固型发酵）4.生产过程中每隔半个小时抽查一次PH、滴定酸度，并进行乙酸试验和乙醛实验。5.每次发酵要记录发酵时间和温度，供下次发酵判定。评价酸奶的质量有三个指标：感官指标、理化指标、微生物指标。感官指标要求其发酵结束只有少量乳清析出，表面光滑、细腻，色泽均一，无明显的颗粒或者凝块，均匀。理化指标（纯酸奶）主要指脂肪≥3.1%、蛋白含量≥2.9%，酸度≥70%、糖度根据非脂乳固体含量调整。微生物指标主要是大肠杆菌群≤90个/100ml和致病菌不得检出。2.3酸奶发酵所用设备乳的收集和储存设备：乳槽车、过滤器、脱气罐、储气罐、离心分离器、冷却器、贮乳缸、乳泵。预处理设备：中间储存罐、混合乳罐、发酵罐、平衡罐、静乳机、离心分离机、浓缩设备、脱气罐、热交换设备（板式换热器、管式换热器）、均质机、泵。发酵及灌装设备：圆柱发酵罐、酸乳灌装设备。[7]3.酸奶发酵的产品优化3.1绿豆酸奶绿豆酸奶的发酵工艺为：绿豆与水按1:7比例制备的绿豆浆，加入3%全脂乳粉、7.5%白砂糖及0.5%的稳定剂，嗜热链球菌与植物乳杆菌比例为2:1，3%的接种量进行乳酸菌发酵，发酵温度为41℃，发酵时间为5h。发酵得到的绿豆酸奶具有纯乳酸发酵特有的滋味和香气，无豆腥味，色泽呈乳白色，稍带淡绿色，酸奶组织状态佳，质地均匀细腻，口感酸甜适中、滑爽，比较适宜酸奶生产。［8］3.2利用蛋清肽改善酸奶的品质和发酵周期蛋清肽在缩短酸奶发酵周期的同时改善了酸奶的品质。当蛋清肽添加量为3.0%时，对酸奶的促发酵效果最佳，与未添加相比，酸奶发酵周期缩短1h，酸奶的口感、质地及稳定性(乳清析出率)均有所提高。同时，将蛋清肽与酸奶的营养保健功能集于一体，丰富了酸奶产品的营养品质。［9］3.3改善酸奶后酸化的问题酸奶后酸化问题主要是发酵结束后在贮藏、运输、销售、食用过程中微生物继续发酵而引起的酸度和感官下降。改变后酸化有很多方法，列如改变菌种基因、超高温杀菌、改变菌种配比等方法。［4］但大多成本较高，操作复杂，最好的方法是选用高温下产酸较多，低温下产酸甚微的发酵剂。保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌在酸奶发酵过程中存在着共生关系。最初,嗜热链球菌开始生长发育,随着抑制保加利亚乳杆菌生长发育必需的氧的消耗,酸牛奶就产生芳香成分丁二酮,紧接着保加利亚乳杆菌开始生长产酸,酸的产生促使嗜热链球菌分解蛋白质产生氨基酸和酸奶特征风味物质—乙醛。[10]3.4直投式发酵剂传统的商业发醉剂所含菌最少（107-108个/ml）,当用于生产前,需经过母发酵剂、中间发酵剂、生产发酵剂的扩大繁殖才能用于生产乳制品。直投型酸奶发酵剂是指不经传代而直接投人发酵罐的一类干粉状发酵剂，菌数可以达到109-1012。它是经过一系列的高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种,可直接加入到热处理的原料奶中进行发酵,而无须对其进行活化、扩培等其它预处理工作。其改善了传统工序中制备繁杂,保种传代困难,易染杂菌的缺点,简化生产工艺，省去了菌种车间，是酸奶生产标准化，从而提高了酸奶质量的稳定。但是此发酵剂成本较高且相对于液态发酵剂活力较弱。［11-13］4.对酸奶发酵的展望21世纪，高品质，健康，方便是食物的主导。酸奶从产生到现在经过几千年积淀工艺逐渐完善，品种也越来越齐全。酸奶凭借自身的营养价值和保健价值一定会在未来市场上引导主流。参考文献[1]韩建春等.酸奶加工技术[M]．哈尔滨工程大学出版社，2011.08．[2]张久民等.酸奶的制作工艺及其发展趋势[J].养殖技术顾问，2009（02）：148.[3]黄良昌等.酸奶发酵剂的研究进展[J].广州食品工业科技，2001（03）:43-46.[4]郭清泉等.酸奶的发酵机理及后发酵控制措施[J].中国乳品工业，2001（02）:17-19.[5]蒋明利等.酸奶喝发酵乳饮料生产工艺和配方[M].中国轻工业出版社，2006.06.[6]伍子玉等.均质在酸奶生产中的作用探讨[A]．中国奶业协会年会论文集2008（下册）[C]．2008.[7]陈历俊等.酸乳加工与质量控制[M].中国轻工业出版社，2010.03.[8]刘爱萍等.绿豆酸奶发酵工艺的研究[J].食品科学，2007（02）：108-111.[9]任静等.蛋清肽对酸奶发酵特性及酸奶品质的影响[4].食品与发酵工业，2012，38（12）：166-169.[10]赵征等.菌种比例对酸奶的风味及货架期的影响[J].中外食品,2004(03):54-56.[11]勒淼.引进直投型酸奶发酵剂乳杆菌的分离鉴定[J].中国乳业工业，2003（04）:14-16.[12]赵晋.直投式酸奶发酵剂的应用与研究现状[J].中国乳业，2006（11）：54-56.[13]孙灵霞.直投式酸奶发酵剂在酸奶制作中应用的初步研究[J].2011（06）：63-64.