浅谈微生物与酸奶发酵.doc

淄博职业学院毕业论文 毕 业 论 文题目 浅谈微生物与酸奶发酵 姓 名 学 号 系（院）制药与生物工程班 级 P09食品药品监督管理指导教师 职 称 教授 指导教师 职 称 工程师 二0一二年五月六日摘要近年来，酸奶已逐渐成为一种老少皆宜的健康食品。酸奶是牛奶经过微生物发酵制成的，口味酸甜细滑，营养丰富，是一种功能独特的营养品，能调节机体内微生物的平衡。酸奶不但具有牛奶的全部营养成分，而且其中的乳酸和钙结合生成的乳酸钙，更容易被人体消化吸收。下面，我想结合酸奶在生产过程中微生物所起的作用、微生物的菌群变化、酸奶的生产工艺及酸奶的功效等方面的内容。关键词 微生物 酸奶工艺 发酵性能 乳酸菌目录引言-31酸奶的基础知识-32酸奶的分类状况-33酸奶发酵剂-43.1酸奶发酵剂的种类-43.2优良菌种的选育-43.3菌种的移植-53.4培养基的配制和灭菌-53.5接种培养-53.6细胞浓缩-53.7冷冻干燥-64酸奶中的微生物-64.1乳酸菌的微生物种类-64.2乳酸菌的功能-65酸奶污染菌群及抑制-66微生物群落变化-77酸奶的功效-7参考文献-8谢辞-9引言酸奶是一种历史悠久且受人欢迎的乳制品。如今，酸奶凭借其丰富的营养价值和良好的保健功能日益受到消费者的青睐，酸奶也成为了我国第一大发酵乳制品。酸奶发酵剂在酸奶工业化生产中占据着不可替代的重要位置，其发酵特性直接影响发酵酸奶的风味及品质。筛选出的优良发酵剂，首先必须具有良好的发酵特性，其中包括产酸、产香、产粘等特性。近年来有很多学者对乳酸菌发酵剂发酵性能的筛选方法和发酵条件进行了研究。本文首先对酸奶发酵剂做了基本的概述，然后对酸奶发酵剂的遗传稳定性、粘性、感官状态、产酸能力、后酸化能力、活菌数、产香能力及蛋白质水解能力等发酵性能的筛选方法和发酵条件方面的研究进展做了综述，并讨论了酸奶发酵剂的应用现状和趋势。1酸奶的基础知识酸奶是以牛奶为原料，接种乳酸菌发酵剂后，按特定工艺制成的发酵乳制品。其外观为细腻的胶冻状或粘稠的乳糜状。其次，我希望大家能够分清与酸奶相近并且比较容易混淆的乳酸菌饮料，它是发酵好的酸奶经过再加工制成的，其内容物比较稀，蛋白质含量0.7。配料中一般不加酸味剂，但制品却酸甜适口。这是由于在生产过程中，经过了一段时间的乳酸发酵，乳酸菌分解牛奶中的乳糖，产生一定量的乳酸和其它一些带有发酵香味的物质。因此，乳酸菌饮料除与乳酸饮料一样富有蛋白营养，酸甜适口外，还具有香味柔和的特点。作为发酵型的的乳酸菌饮料，它的生产工艺比配制型的乳酸饮料复杂，生产周期也长得多。需要特别指出的是，我们在购买牛奶产品时，除了上述的酸奶和乳酸菌饮料之外，还会碰见一些乳酸饮料，这种饮料属配制型饮料，其主要配料为：水、白糖、奶粉、果汁、稳定剂、酸味剂、香料等制成的含乳饮料，蛋白含量1.0%，不经过乳酸菌发酵。该产品的生产周期短，工艺较简单，不需发酵，只要将各种配料混合均匀，制成均一状态的乳浊液即可。乳酸饮料有酸甜适口的特点、配料中没有乳酸菌这一项，没有特有的发酵香味。它的保质期一般是个月。2酸奶的分类状况按照原料不同,酸奶可以分为纯酸奶、调味酸奶和果料酸奶，其中蛋白质含量2.3。按照加工工艺不同，酸奶也可分为两类：胶冻状的叫做凝固型酸奶，粘稠乳糜状态的叫做搅拌型酸奶。按照成品的脂肪含量，酸奶还可分为全脂酸奶、部分脱脂酸奶和脱脂酸奶三类，后两类可供需要控制脂肪消费者选择食用。需要提醒消费者注意的是，只有看到酸奶产品包装上注明蛋白质含量2.3，且内容物呈粘稠状或呈胶冻状，才能基本断定它属于酸奶。真正的酸奶中应含有足量的活乳酸菌（106以上），需要在冷藏的条件下保存。3酸奶发酵剂酸奶是新鲜牛奶经酸奶发酵剂发酵而成的乳制品。酸奶发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。3.1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3种。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；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 一 4 5一5 5 左右的特殊环境条件；而直投式酸奶发酵剂不仅可以直接投入到发酵罐中生产酸奶，而且贮藏在普通冰箱中即可，运输成本和贮藏成本都很低，其使用过程中的方便性、低成本性和品质稳定性特别突出。在以前的酸奶生产过程中，酸奶发酵剂的菌种要在酸奶生产厂家单独设菌种车间，以完成 “ 纯菌活化扩大繁殖母发酵剂中间发酵剂工作发酵剂”这一工艺过程，该过程工序多、技术要求严格，一般厂家由于生产条件有限，经常出现质量问题。所 以，在乳业发达国家，酸奶生产厂家不自制发酵剂，由专门生产发酵剂的企业提供酸奶发酵剂，来满足发酵乳制品厂家的要求。丹麦的汉森中心实验室1988年底生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。 3.2优良菌种的选育 生产优质的商品化发酵剂关键在于使用优良菌种。目前国外已经专门成立了酸奶发酵剂生产与研究中心，对发酵剂菌种的功能要求已经基本形成标准。乳酸菌的筛选方向主要有：筛选抗冷冻、抗干燥、抗剪切力等抗逆性强的菌株，因为冻干、深度冻藏、喷雾干燥是当前制备商品化发酵剂的主要方法； 筛选乳糖和半乳糖利用率高的阳性菌株，以多产乳酸； 筛选黏性菌种 以高产胞外多糖等黏性物质，从而增加产品黏度，提高产品的浓厚质地，并减少凝胶断裂及乳清析出等质量缺陷的发生； 酸奶发酵过程中会经常由于噬菌体的污染而导致发酵迟缓甚至发酵失败，但是 目前还缺乏有效的防治措施，因此每个酸奶厂都要求有相应的抗噬菌体菌株以备轮换； 柠檬酸能够被分解成为二乙酰等酸奶特有风味物质，柠檬酸利用菌能够增强酸奶的特有风味 ；筛选双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌时菌株最好来自于人体，而且能耐受人的胆汁酸盐和酸性环境，以增强其有效性。筛选得到的纯培养物置于超低温冰箱或液氮罐中长期保藏，以保持其活性和稳定性。3.3菌种的移植 在进行发酵剂的工厂化生产以前，先在实验室和菌种车间进行菌种的活化和移植，并进行种子液的扩大培养。 3.4培养基的配制和灭菌 制备直投式酸奶发酵剂，首先要对乳酸菌进行高浓度培养。在选择好基础培养基 ( 一般为脱脂奶粉培养基)后，要找到合适的增强因子对培养基进行强化，得到优化培养基，以使乳酸菌的繁殖量达到最大。 3.5接种培养 乳酸菌的高浓度培养方法有几种：恒定 p H值培养法：乳酸菌在发酵过程中，代谢产生的乳酸、醋酸等物质对其生长具有反馈抑制作用。发酵罐中培养液的p H值维持在5.86.0，以解除乳酸等物质对菌体生长的抑制作用，延长培养时间，制备出含活菌数高的发酵液。培养过程中，使用化学中和法或缓冲盐法维持培养液 p H值的稳定。膜渗析法：利用膜的选择性将培养液与营养液进行成分交换，使培养液中的乳酸部分渗出，营养液中的成分渗入培养液中，以维持乳酸菌正常的生长繁殖。3.6细胞浓缩 对数期后期至稳定期前期是乳酸菌细胞收获的最佳时期，因为此时收获的菌体细胞的存活率和抗冻、抗干燥能力最强。这时就可以将乳酸菌培养液进行离心分离，收集菌体细胞，使菌液浓度得到浓缩。也可以选择膜分离。浓缩倍数在 2 05 0倍以上，操作过程应尽量柔和，尽量降低剪切力和空气的影响。 3.7冷冻干燥 将乳酸菌冷冻后，在减压环境下利用升华现象除去水分。当菌体中的大部分水分被去除后，细胞的生理活动就会停止，从而达到了长期保藏的目的。冷冻过程中产生的冰晶体会损坏细胞膜，导致细胞大量死亡，所以在冷冻干燥前需加抗冷冻保护剂，以减少细胞的损害程度。4酸奶中的微生物4.1乳酸菌的微生物种类 乳酸菌是一类可发酵碳水化合物而主要生成乳酸的、 非病原性细菌的总称， 通常都是革兰氏阳性茵。乳酸茵是一种习惯叫法，而不是微生物分类学上的名称。乳酸菌通常包括乳杆菌 属 (Lactobacillus) 、链球菌属 (Streptococcus) 、乳球菌属 (Lactococcus ) 、明串珠菌属 (Leuconostoc) 、 片球菌属 (Pediococcus) 、 双歧杆菌属(Bifidobacterium) 和肠球菌属(Enterococcus ) 。其中嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus) 、 双歧杆菌属、 肠球菌属、 链球菌属和乳球菌属细菌由于能够在寄主肠道存活生长， 并且通过改善其寄主肠道微生物平衡的作用而有益于寄主， 所以又称为原生菌或益生菌(probiotics)。常见于酸奶和发酵奶制品中的为嗜酸乳杆菌和双歧杆菌。 4.2乳酸菌的功能改善乳糖的消化，如“乳糖不耐症”。有益于加强酸奶的安全性，延长酸奶的贮存期。益生菌的益生功能，如合成维生素。5酸奶污染菌群及抑制导致酸奶变质的原因是污染了酵母菌、霉菌及其他杂菌，其中主要是酵母菌和霉菌。通过市场随机取样，分析鉴定，这两类微生物普遍存在于各类酸奶中，说明酸奶较适合这些微生物生长繁殖 ，但生产厂家只要加强生产环节的卫生控制，即可有效地抑制这些微生物在酸奶中的生长繁殖。 针对酸奶易污染繁殖酵母菌和霉菌的特点，生产中应加强从原料奶到半成品到成品的监控，严格执行HACCP质量管理计划，找出影响产品质量的关键因素，并制定相应的操作标准，最大程度地保证产品质量6微生物群落变化 我国乳品工业近年来发展迅猛，乳品产量大幅增长，酸奶产品逐渐成为鲜奶的竞争替代品，产量逐渐增加，呈直线上升趋势。目前国内市场上的酸奶基本是由保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵而成，各自的风味和营养价值十分接近。随着人们生活水平的提高，消费者对食品的营养和保健功能越来越重视。具有保健功能的发酵乳制品将是新品开发的一个方向。 在我国许多地区流行一种称为“西藏灵菇”，又名“西藏雪莲”的保健品，它是西藏土生土长的有生命的菌类，据传长期饮用“西藏灵菇”浸泡的牛奶，能改善免疫力、补充维生素、消除疲劳，并对高血压、冠心病、胃肠道疾病有很好的疗效。藏灵菇奶，由于其独特的保健效果，在民间广为流传。藏灵菇是一种乳白色、胶质状的块状物，外形酷似米粒，上面栖息着多种微生物，可在鲜乳中生长、分裂并将其特性传给下一代以产生新粒。 为了真正揭开西藏雪莲的神秘面纱，研究者们进行了大量的实验，通过对藏灵菇酸奶中的微生物分离、纯化及生理生化的鉴定。经初步研究表明，藏灵菇酸奶中主要含有乳酸菌、乳杆菌和酵母菌，用藏灵菇泡酸奶，待酸奶酸化后饮用，实质上是利用藏灵菇作为天然发酵剂发酵牛奶形成酸奶。这种发酵剂含有多种乳酸菌和酵母菌，目前世界各国的乳品发酵剂中，有酵母菌参与的只有两种，一种是库密斯，另一种是开菲尔。为了研究藏灵菇微生物种群结构及发酵过程菌群变化，周剑忠等采用FCRDGGE指纹技术，研究了藏灵菇中微生物的种群结构。用扫描电子显微镜观察了藏灵菇上微生物的分布，并跟踪藏灵菇奶的整个发酵过程，观察菌群的变化，并确定了其种群结构及发酵过程菌群变化。7酸奶的功效酸奶能促进消化液的分泌，因而能增强人的消化能力，促进食欲。酸奶中的乳酸能产生抗菌物质，对人体具有保健作用。酸奶可降低血液中的胆固醇。制作酸奶时，某些乳酸菌能合成维生素c,使维生素c含量增加。经常喝酸奶可以预防癌症和贫血，并可治疗牛皮癣和改 善老人及儿童营养不良。酸奶能为孕妇提供必要的能量以及蛋白质、维生素 、叶酸和磷酸 。更年期妇女常喝酸奶，可以抑制由于缺钙引起的骨质疏松症。酸奶是幼儿较好的乳品，尤其适合消化能力差、易腹泻的幼儿。使用抗生素者骨质疏松患者、动脉硬化和高血压病患者、肿瘤病患者以及年老体弱者宜常喝酸奶。 参考文献1叶明微生物学中国科学技术大学出版社，20092王蕾 高领酸奶污染菌群的检测试验郑州牧业工程高等专科学校学报2008，1：283杨文雄.我国酸奶发酵剂的使用现状及发展趋势中国食品添加剂2007，4：121-123、1374佚名酸奶家庭科技2009,2：345徐成勇 郭本恒酸奶发酵剂和乳酸菌生物技术育种中国生物工程杂志2004，7：55-596何方酸奶内的微生物及其功能中国食物与营养2002，6：88-907李季，许艇生态工程化学工业出版社，2008谢辞本论文优质的书写首先要感谢我的指导老师胡本高。苏老师在我写论文期间，给予我很多的建议，告诉了我大量的书写方法及要求，并且不