1、畜产品加工概论课程论文酸 奶 的 发 酵 剂 及 现 状 的 研 究学生姓名：X X学 号：20112031XXX指导教师：X X X所在学院：动物科技学院2014 年 4 月摘要：酸奶具有独特风味、酸甜适度、芳香可口、营养丰富，以及含有多种对人体有益的微生物而日趋受到人们的追捧。这些益生作用归功于酸奶发酵剂的常见菌种的生理功能。目前较为常用的菌种有：双歧杆菌、乳酸杆菌、链球菌等。随着中国乳业的发展，更多新型的发酵剂开始应用到生产中，按物理形态的不同将其分为液体酸奶发酵剂、冷冻酸奶发酵剂和直投式酸奶发酵剂。发酵剂的制作工艺也日趋完善。中国乳业正走向世界。关键词：酸奶； 发酵剂； 研究进展酸奶是
2、由生活在公元前 3500 年左右的保加利亚人祖先色雷斯人发明的，其用羊皮口袋装牛奶系在腰上，体温使牛奶里的细菌繁殖、发酵，从而生成酸奶。随着人类历史文明的进步以及人类对健康的追求，酸奶越来越受到人们的追捧。 酸奶是指以新鲜牛乳为原料，添加适量的砂糖，经巴氏消毒和冷却后加入纯乳酸菌发酵剂，经保温发酵而制成的产品。它具有独特风味、酸甜适度、芳香可口、营养丰富，以及含有多种对人体有益的微生物。目前，酸奶发酵剂的常见菌种有：双歧杆菌、乳酸杆菌、链球菌等。酸奶发酵剂具有独特的益生作用，是其他食品无法代替的。目前，随着乳品工业的发展，发酵剂的种类也越来越多，发酵工艺也日趋成熟，中国乳品工业正迈向世界。1
3、酸奶发酵剂常见菌种的生物学特性 11.1 双歧杆菌生物学特性双歧杆菌是革兰氏阳性、厌氧、无芽孢、不运动的杆菌，细胞形态多变，常因细胞年龄、菌种、生长环境的不同而呈 Y 形、V 形、L 形、短杆形、棒状形等。有时成链状，细胞平行成栅栏状，或玫瑰花结状。接触酶阴性，可发酵葡萄糖，产酸不产气，发酵产物主要为乙酸和乳酸 DNA 的 G+Cmol %为 5566(TM)。 已报道的双歧杆菌主要 32 种，用于酸奶生产或其它微生态制剂中的双歧杆菌主要有：婴儿双歧杆菌、两歧双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌。1.2 乳酸杆菌生物学特性乳酸杆菌为厌氧或微需氧的革兰氏阳性杆菌，无芽孢，不运动。细胞形
4、态也具有多样性，从长杆和细长状到弯曲及短杆状不等，也常有棒形杆状。生长最适温度为 3740，耐酸，最适 PH 值为 5.56.2。发酵分解糖代谢，产物中 50%以上是乳酸。接触酶和氧化酶皆为阴性，DNA 的 G+Cmol %为 3253 (TM)。到目前已有 56 个种的乳酸杆菌被描述，其中在酸奶中常用的乳酸杆菌发酵剂为德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌。德氏乳杆菌种常用的亚种为保加利亚乳杆菌。1.3 链球菌(Streptococcus )生物学特性链球菌为兼性厌氧的革兰氏球菌。在液体培养基中，以成对或链状出现。不运动，无芽孢。发酵代谢，主要产乳酸但不产气。接触酶阴性。生长温度范围为2545
5、 (最适温度 37 ） 。DNA 的 G+Cmol %为 3646。在酸奶中使用的链球菌益生菌为嗜热链球菌可耐受 45以上高温。2 酸奶发酵剂常见菌种的生理功能酸奶中添加的有益微生物是人体肠道内重要的原籍菌群之一，对维持人体健康具有重要的作用。2. 1 营养功能双歧杆菌、乳酸杆菌、链球菌等益生菌可以合成多种维生素如维生素B1、B2、B12 ，维生素 A、E、K 等。且可产生多种微量元素和矿质离子，参与钙、镁、铁等离子的吸收。矿质离子的吸收有利于糖等物质代谢的进行。乳酸菌等益生菌物质代谢的终产物主要为短链脂肪酸：乳酸、乙酸、丙酸、丁酸等。部分乙酸以及丙酸、乳酸等可被肝脏利用，丁酸是肠上皮细胞的主
6、要能量来源物质 2。双歧杆菌、乳杆菌、链球菌等益生菌可利用本身所特有的某些酶类补充宿主在消化酶上的不足，帮助分解上消化道未被充分水解吸收的营养物质，有利于宿主进一步吸收利用。2.2 拮抗病原微生物酸奶中的有益微生物在肠道内定植后，构成机体的一道重要的屏障，能阻止潜在的致病菌的人侵或外袭菌在粘膜上的定植。实验发现无菌动物对条件致病菌有较高的敏感性 3。定植抗性也抑制了条件致病菌在胃肠道内的生长。乳杆菌和双歧杆菌对维持肠道的正常蠕动起重要作用，而正常蠕动在一定程度上阻止致病微生物的定植，同时乳酸菌产生的细菌素等物质对革兰氏阳性致病菌具有抑制作用 4，乳酸菌在代谢过程中产生的短链脂肪酸使肠腔呈酸性，
7、氧化还原电位低，不利于致病菌的繁殖。研究发现，无论是体内还是体外，双歧杆菌和嗜酸乳杆菌对许多致病微生物有抑制作用：体外试验发现双歧杆菌对甲型副伤寒沙门氏菌、志贺氏痢疾杆菌、埃希氏大肠杆菌等致病微生物具有抑制作用 5。同样，嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌对金黄色葡萄球菌具有抑制作用 6。2.3 免疫调节作用酸奶中的益生菌定植于肠道能刺激肠道免疫细胞而诱导机体特异性免疫和非特异性免疫，增强机体免疫功能。如给小鼠饲喂经益生菌发酵的酸奶，激活肠道的局部淋巴组织，促使粘膜产生抗体及增加小肠上皮细胞中产生分泌型免疫球蛋白 A(sIgA) 的 B 淋巴细胞的比例，尤其是促进 PP 细胞产生 sIgA。Hughe
8、 7等发现，健康人每天服用小剂量益生菌，能增强巨噬细胞吞噬活性等非特异性免疫防御作用；粪便中 sIgA 必分泌量也明显增加。实验发现双歧杆菌能激活机体的吞噬活性 8，加强其在肠道内的免疫监视作用，提高宿主的特异性免疫和非特异性免疫。对双歧杆菌的研究发现，其发挥免疫功能的物质基础是细胞壁上的肽聚糖，激活巨噬细胞和 B 淋巴细胞产生白细胞介素、-干扰素和肿瘤坏死因子；具有免疫佐剂的作用，可活化 B 淋巴细胞、T 辅助细胞、促进淋巴细胞的有丝分裂等。乳酸杆菌能促进辅助 T 细胞的发育，诱导产生多种细胞因子预防介导的过敏反应 9。2.4 抗肿瘤作用 10前已述及双歧杆菌肽聚糖能促进巨噬细胞和 B 淋巴
9、细胞产生 IL、IFN-r 和TNF 等，从而提高对肿瘤细胞的杀伤力，降低肿瘤细胞的增殖活性或通过巨噬细胞产生的免疫活性因子而间接发挥抑瘤作用，有的则通过增强机体的自然杀伤细胞发挥抗肿瘤的作用，同时双歧杆菌能产生 N-亚硝胺分解酶，降低粪便中致癌物的生成，降低结肠癌的发病几率。此外，双歧杆菌可产生 NAD 氧化还原酶、SOD 等，有助于增强机体的抗癌能力。乳酸菌还能抑制突变剂的致突变作用，Hosons 等首次证实，乳酸菌发酵的酸奶能抑制突变剂体外诱导的大肠杆菌发生突变。有研究证实，乳酸菌的细胞壁是抗突变作用的主要结构。2. 5 改善乳糖不耐症 11乳糖不耐症即乳糖消化不良，是由于缺乏 一半乳糖
10、苷酶造成乳糖消化不充分，进人大肠的乳糖被细菌降解，导致肠管内气体增多，胃肠胀气、腹疼、腹泻等。保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌含有乳糖酶，可以促进乳糖的消化吸收，使乳糖不耐受症状减轻。对乳糖吸收不良症状的小儿，给与嗜酸乳杆菌发酵的牛奶后，症状显著改善。2.6 其它功能2.6.1 预防食物过敏 乳杆菌可应用于婴儿因牛奶中的酪蛋白而引起的过敏反应。 一些乳杆菌菌株可产生分解 -酪蛋白的酶，从而将酪蛋白降解为小分子的多肽或氨基酸。对过敏性湿疹婴儿的牛奶中添加鼠李糖乳杆菌 GG 菌株后发现过敏的面积和强度都有大幅度降低 12。2.6.2 降低血中胆固醇浓度 13大量服用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌
11、发酵奶，连续服用一周后明显降低血清胆固醇水平，但停止摄人 6 天就不能降低血清胆固醇，其机制可能是与合成调控蛋白有关，并可能与三经三甲基戊二酰辅酶还原酶有关，该酶是体内胆固醇生物合成的限速酶。2.6.3 延缓衰老的作用 14,15当衰老时体内自由基 增加而又不能清除时，抗氧化活性下降，清除自由基的功能减退。许多实验证实，双歧杆菌能明显增加血中超氧化物歧化酶(SOD) 的活性与含量，从而减少自由基的氧化反应，使有毒氧转为无毒氧，减少自由基对人体细胞的损伤，从而大大延长和提高生命质量，延年益寿。3 酸奶发酵剂的种类酸奶发酵剂按照物理形态的不同可分为液体酸奶发酵剂、冷冻酸奶发酵剂和直投式酸奶发酵剂这
12、 3 种。3.1 液体酸奶发酵剂液体酸奶发酵剂比较便宜，但是菌种活力经常发生改变，存放过程中易染杂菌，保藏时间也较短，长距离运输菌种活力降低很快。目前，液体酸奶发酵剂由于其品质不稳定且易受污染，已经逐渐被大型酸奶厂家所淘汰，只有一些中小型酸奶工厂还在联合一些大学或研究所进行生产。3.2 冷冻酸奶发酵剂冷冻酸奶发酵剂乃经深度冷冻而成，其价格也比直投式酸奶发酵剂便宜，菌种活力较高，活化时间也较短，但是其运输和贮藏过程中都需要-45-55左右的特殊环境条件。由于冷冻干燥技术存在生产周期长、能耗高、单产能力小、生产成本高等缺点 16，使得其使用的广泛性受到限制。3.3 直投式酸奶发酵剂直投式酸奶发酵剂
13、是指一系列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乳中进行发酵，而无需对其进行活化、扩培等其它预处理工作。直投式酸奶发酵剂具有活力强、类型多，酸奶厂家可以根据需要任意选择。直投式酸奶发酵剂丰富了酸奶产品的品种，同时省去了菌种车间，减少了工作人员、投资和空间，简化了生产工艺。它不需扩大培养，可直接使用，便于管理，可以使发酵剂生产专业化、社会化、规范化、统一化，从而使酸奶生产标准化，提高酸奶质量，保障了消费者的利益和健康。目前，直投式酸奶发酵剂价格正逐渐为国内厂家所接受，它已经在一些大型酸奶厂家推广使用了。4 酸奶发酵剂的制备 17发酵剂所用的菌种，随生产的乳制品而异。有时单
14、独使用一个菌种，有时将两个以上的菌种混合使用，混合菌种的使用可以利用菌种间的共生作用和拮抗作用，相互影响，相互得益，可以提高产酸力和风味形成力，从而得到酸多、香味成分多的酸奶。4.1 菌种的复活及保存4.1.1 菌种的复活先将装菌种的试管口用火焰彻底杀菌，然后打开棉塞，如为液状则用灭菌吸管从试管底部吸取 12m1，立即移人预先准备好的灭菌培养基中。如为粉末状时，则用灭菌接种针取出少量，移入预先准备好的培养基中，放人保温箱中培养，待凝固后，又取出 12ml，再照上述方法反复进行移植活化后，即可用于调制母发酵剂。培养基要求用新鲜的脱脂乳，并加人 0.15柠檬酸钠及 2的酵母自溶液，分装在试管内(
15、每管可装 520ml)，经 65，30 min 的间歇灭菌，第三次灭菌后，将乳温降至 3540 ，便可按 3的量接种。4.1.2 乳酸菌纯培养物的保存如单以维持活力为目的，只需将凝固后的菌管保存于 05的冰箱中，每隔两星期移植一次即可。但在正式应用于生产以前，仍需按上述方法反复接种进行活化。4.2 母发酵剂的制备取新鲜脱脂乳 100300ml(同样两份)，装入预先经过干热灭菌(150，l2 h)的母发酵剂容器中，以 120，1520min 高压灭菌，或采用 10030min 进行连续 3d 间歇灭菌，然后迅速冷却至 35左右，用灭菌吸管吸取适量的乳酸菌纯培养物(均为母发酵剂用脱乳量的 3)进行
16、接种后，放人恒温箱中，按所需温度进行培养，凝固后再反复接种 23 次，使乳酸菌保持一定的活力，然后用于调制生产发酵剂。4.3 生产发酵剂的制备取实际生产量 25的脱脂乳，配人预先经过灭菌的生产发酵剂容器中，以 9015min 杀菌，并冷却至 3540 ，然后以无菌操作添加母发酵剂 5，充分搅拌后在所需温度下培养达到所需酸度后即可取出，贮于冷藏库中待用。5 酸奶发酵剂的应用现状和发展趋势5.1 酸奶发酵剂在我国的应用现状 由于我国乳品工业起步较晚，特别是发酵乳制品，因此对酸奶发酵剂的研究较少，特别是具有自主知识产权的乳酸菌发酵剂的研究和开发几乎是个空白。目前我国小型和中型乳品加工企业生产酸奶时大
17、多采用继代式酸奶发酵剂，由于在传代过程中的污染及各种菌种比例失衡等原因导致产品质量较差。 1997 年以后，中国的乳酸企业才开始使用国外进口的直投式酸奶发酵剂。直投式酸奶发酵剂由于具有质量稳定、生产易行等特点，目前已被我国大多数大中型乳品加工企业所采用。随着我国直投式酸奶发酵剂的研究和开发，生产成本将会大大下降，直投式酸奶发酵剂将成为绝大多数乳品加工企业的主要选择 18。 5.2 酸奶发酵剂的发展趋势 过去主要是根据工艺要求选择产酸快、凝固好、能产生风味强的酸奶发酵剂曾经是生产厂家的首选。现在则要考虑顾客的爱好，让酸奶产品最大限度地符合顾客和市场的需求。可生产个性化、风味独特、 口感顺滑、质地
18、稠厚、有益健康的酸乳，同时产酸快、质量稳定，使用方便价格适中的直投式酸奶发酵剂是生产厂家的需要和追求，也是酸奶发酵剂的发展趋势。在分子生物学突飞猛进的今天，有上百年研究和生产发酵剂的经验的发酵剂公司利用筛选、诱变、基因重组等技术，选育了一系列具有更优良特性的酸奶发酵剂 19。过去只有为数不多的酸奶发酵剂可供厂家选择，现在则根据酸奶风味特征、口感、粘稠度、酸奶类型等分类，有上百种酸奶发酵剂可供酸乳生产厂家灵活选择，用来生产具有个性化的酸奶产品满足顾客的需要。酸奶在贮存和销售时的后酸化现象曾经是困扰许多生产厂家的难题。如今选育在高温下产酸快、在低温下基本不产酸或产酸甚微的菌株获得成功。口感温和、保
19、质期内 pH 值可控制在 4.2 以上的酸奶产品在市场上将受到消费者的欢迎，成为酸奶的主流产品 20。随着酸奶向健康和嗜好两极化方向的发展。酸奶发酵剂也朝向使用方便化、低后酸化、嗜好化和健康化的方向发展。 参考文献：1 东秀珠. 常见细菌系统鉴定手册M. 北京: 科学出版社, 2001.4 田召芳, 牛钟相, 常维山, 等. 乳酸菌细菌素的研究进 J. 微生物学杂志, 2003, 23(6): 47-49.5 张英春, 张兰威, 李妍. 嗜酸乳杆菌和婴儿双歧杆菌对肠道致病菌的抑制性J. 东北农业大学学报, 2004, 35(2): 208-211.6 陈晓蔚， 丁洁， 王炜， 等. 不同乳酸菌
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