生产发酵剂的概念及种类

（一）发酵乳的概念、种类及营养特点

1.发酵乳的概念 根据国际乳品联合会（IDF）1992年发布的标准，发酵乳的定义为：乳或乳制品在特征菌的作用下发酵而成的酸性凝乳状产品。在保质期内产品中的特征菌必须大量存在，并能继续存活和具有活性。

2.发酵乳制品的种类 按国际乳品联合会的分类方式，发酵乳可分为两大类四小类：

（1）嗜热菌发酵乳。

①单菌发酵乳。由单一的特征菌发酵而成的发酵乳，例如嗜酸乳杆菌发酵乳、保加利亚乳杆菌发酵乳。

②复合菌发酵乳。由两种或两种以上的特征菌混合发酵而成的发酵乳，例如普通的凝固性酸乳、由普通酸乳的两种特征菌和双歧杆菌混合发酵而成的发酵乳等乳制品。

（2）嗜温菌发酵乳。

①经乳酸发酵而成的产品。常用的菌有乳酸链球属及其亚属、肠膜状明串珠菌和干酪乳杆菌。

②经乳酸和酒精发酵而成的产品。如酸牛乳酒、酸马奶酒等乳制品。

此外，还可按酸乳的组织状态、成品口味、脂肪含量、发酵后的加工工艺、发酵菌种等进行分类，如按组织状态不同可将酸乳分为凝固型酸乳和搅拌型酸乳；按成品口味不同分为纯酸乳、加糖酸乳、调味酸乳、果料酸乳、复合型或营养健康型酸乳等。

发酵乳制品种类繁多，但在我国最主要的有酸乳、乳酸菌饮料、乳酸菌制剂等。

3.发酵乳制品的营养特点 发酵乳制品营养全面，风味独特，比牛乳更易被人体吸收利用。据国内外专家研究证明，乳酸菌在发酵过程中可产生大量的乳酸、其他有机酸、氨基酸、B族维生素及酶类等成分。因此，发酵乳制品具有如下功效：

（1）抑制肠道内腐败菌的生长繁殖，对便秘和细菌性腹泻具有预防治疗作用。

（2）酸乳中产生的有机酸可促进胃肠蠕动和胃液的分泌，胃酸缺乏症者，每天适量饮用酸乳，有助于恢复健康。

（3）可克服乳糖不耐症。

（4）可降低胆固醇。酸乳中含有3-羟-3-甲基戊二酸和乳酸，可明显降低胆固醇，从而预防老年人心血管疾病。

（5）酸乳在发酵过程中，乳酸菌产生抗诱变化合物活性物质，具有抑制肿瘤发生的潜能，同时，酸乳还可提高人体的免疫功能。

（6）对预防和治疗糖尿病、肝病也有一定效果。

（7）其他作用，如美容、润肤、明目、固齿、健发等。

（二）发酵剂的制备

1.发酵剂的概念及种类

（1）发酵剂的概念。发酵剂是指生产发酵乳制品时所用的特定有益微生物的培养物。其基质主要是脱脂乳或脱脂乳粉还原乳。

（2）发酵剂的种类。根据发酵剂的制备程度或阶段，发酵剂可分为种子发酵剂（乳酸菌纯培养物）、母发酵剂和生产发酵剂（工作发酵剂）三种。

①乳酸菌纯培养物。乳酸菌纯培养物是含有纯乳酸菌的，用于生产母发酵剂的发酵剂。主要接种在脱脂乳、乳清、肉汤等培养基中使其繁殖，现多用升华法制成冷冻干燥粉末或浓缩冷冻干燥来保存菌种。

②母发酵剂。母发酵剂是指在无菌条件下扩大培养的用于制作生产发酵剂的发酵剂。生产单位或使用者购买乳酸菌纯培养物后，用脱脂乳或其他培养基将其溶解活化，接代培养来扩大制备的发酵剂，并为生产发酵剂作基础。

③生产发酵剂。也称为工作发酵剂，是母发酵剂扩大培养，用于实际生产的发酵剂。一般生产发酵剂制备最大量为数升至数百升。在密闭容器内或易于清洗的不锈钢缸内进行生产。

目前一些生产厂家也使用直投式发酵剂，这是一种高度浓缩（107个／毫升）和标准化的冷冻或冷冻干燥发酵剂菌种，可供生产企业直接加入到热处理的原料乳中进行发酵，无需对其进行活化、扩培制作母发酵剂和生产发酵剂。包括冷冻型和干燥型两种类型。

2.使用发酵剂的目的

（1）乳酸发酵。通过乳酸菌的发酵，使牛乳中的乳糖转变成乳酸，乳的pH降低，产生凝固和形成风味。

（2）产生风味。乳酸发酵可使产品产生良好的风味。与风味有关的微生物以明串珠菌、丁二酮链球菌为主，并包括部分链球菌和杆菌。这些菌能使乳中所含枸橼酸分解生成丁二酮、羟丁酮、丁二醇等化合物和微量的挥发酸、乙醇、乙醛等。

（3）产生抗生素。乳酸链球菌和乳油链球菌中的个别菌株，能产生乳酸链球菌素和乳油链球菌素抗生素，可防止杂菌的污染。

（4）发酵剂用菌种的选择。菌种的选择对发酵剂的质量起着重要作用，应根据生产目的不同选择适当的菌种。选择时以产品的主要技术特征，如产香味、产酸力、产生黏性物质及蛋白水解作为发酵剂菌种的选择依据。通常选用两种或两种以上的发酵剂菌种混合使用，相互产生共生作用。如嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌配合常用做发酵剂菌种。大量的研究证明，混合菌种使用的效果比单一菌种使用效果要好。

常用发酵菌种有乳酸球菌和乳酸杆菌。乳酸球菌包括：嗜热链球菌、乳酸链球菌、乳脂链球菌、丁二酮乳酸链球菌、噬枸橼酸明串珠菌、葡聚糖明串珠菌等；乳酸杆菌有嗜酸乳杆菌、德氏保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、干酪乳杆菌等。

3.发酵剂的制备

（1）乳酸菌纯培养物的活化及保存。通常，购买或取来的菌种纯培养物都装在试管或安瓿中。由于保存、寄送等影响，活力减弱，需进行多次接种活化，以恢复活力。

菌种若是粉剂，首先应用灭菌脱脂乳将其溶解，而后用灭菌铂耳或吸管吸取少量的液体接种于预先已灭菌的培养基中，置于恒温箱或培养箱中培养。待凝固后再取出1%～3%的培养物，接种于灭菌培养基中，反复活化数次。待乳酸菌充分活化后，即可调制母发酵剂。以上操作均需在无菌室内进行。

纯培养物作维持活力保存时，需保存在0～5℃冰箱中，每隔1～2周移植一次，但长期移植过程中，可能会有杂菌的污染，造成菌种退化。因此，还应进行不定期的纯化处理，以除去污染菌和提高活力。在正式应用于生产时，应按上述方法反复活化。

（2）母发酵剂的制备。母发酵剂制备时一般取脱脂乳100～300毫升，装入三角瓶中，121℃、15分钟高压灭菌，并迅速冷却至40℃左右进行接种。接种时取脱脂乳量1%～3%的充分活化的菌种，接种于盛有灭菌脱脂乳的容器中，混匀后，放入恒温箱中进行培养。凝固后再移入灭菌脱脂乳中，如此反复2～3次，使乳酸菌保持一定活力，制成母发酵剂。

（3）生产发酵剂的制备。生产发酵剂制备时取实际生产量3%～4%的脱脂乳，装入经灭菌的容器中，以90℃、15～30分钟杀菌，并冷却。用脱脂乳量3%～4%的母发酵剂接种，充分混匀后置于恒温箱中培养。待达到所需酸度时即可取出置于冷藏库中。所用培养基最好与成品的原料相同，以免菌种因生活环境急剧改变而影响其活力。

4.发酵剂的质量要求及鉴定

（1）发酵剂的质量要求。乳酸菌发酵剂的质量，必须符合下列各项要求：

①有适当的硬度，均匀而细滑，富有弹性，组织均匀一致，表面无变色、龟裂、产生气泡及乳清分离等现象。

②有良好的酸味和风味，不得有腐败味、苦味、饲料味和酵母味等异味。

③全破碎后，质地均匀，细腻滑润，略带黏性，不含块状物。

④按上述方法接种后，在规定的时间内产生凝固，无延长现象。活力测定时，酸度、感官、挥发酸、滋味合乎规定指标。

（2）发酵剂的质量检查。生产酸乳制品及乳酸菌制剂时，发酵剂质量直接影响成品的质量，故使用前必须对发酵剂的质量进行严格检查。最常用的质量评定方法如下：

①感官检查。先观察发酵剂的质地、组织状况、色泽及乳清分离等。其次，检查凝块的硬度、黏度及弹性等。最后，品尝酸味是否过高或不足，有无苦味和异味等。

②化学性质检查。主要检查酸度和挥发酸。酸度一般用滴定酸度表示，90～110°T或乳酸度为0．8%～1%为宜。测定挥发酸时，可取发酵剂250克于蒸馏瓶中，用硫酸调整pH为2．0后，用水蒸气蒸馏，收集最初的1000毫升，用0．1摩尔／升氢氧化钠滴定。

③细菌检查。用常规方法测定总菌数和活菌数，必要时选择适当的培养基测定乳酸菌等特定的菌群。

④发酵剂的活力测定。发酵剂的活力可利用乳酸菌繁殖产酸和色素还原等现象来评定。活力测定的方法，必须简单而迅速，通常用以下两种方法。

酸度测定方法：在高压灭菌后的脱脂乳中加入3%的发酵剂，并在37．8℃的温箱内培养3．5小时，然后测定其乳酸度。如酸度达0．7°T以上认为活力较好。

刃天青（C12H17N04）还原试验：脱脂乳9毫升加发酵剂1毫升和0．005%刃天青溶液1毫升，在36．7℃的温箱中培养35分钟以上，如完全退色则表示活力良好。

（三）凝固型酸乳的加工

1.工艺流程

2.操作要点

（1）原料乳。选用符合质量要求的新鲜乳、脱脂乳或再制乳为原料。抗菌物质检查应为阴性，因为乳酸菌对抗生素极为敏感，乳中微量的抗生素都会使乳酸菌不能生长繁殖。

（2）辅料。为提高干物质含量，可添加脱脂乳粉，并可配入水果、蔬菜等营养风味辅料。某些国家允许添加少量的食品稳定剂，其加入量为0．1%～0．3%。根据国家标准，酸乳中全乳固体含量应为11．5%左右，蔗糖加入量为5%。有试验表明，适当的蔗糖对菌株产酸是有益的，但浓度过高，不仅抑制了乳酸菌产酸，而且增加生产成本。

（3）均质。均质前预热至55℃左右可提高均质效果，均质有利于提高酸乳的稳定性和稠度，并使酸乳质地细腻，口感良好。

（4）杀菌及冷却。均质后的物料以90～95℃，5分钟杀菌，其目的是杀死病原菌及其他微生物；使乳中酶的活力钝化和抑菌物质失活；使乳清蛋白热变性，改善牛乳作为乳酸菌生长培养的性能及酸乳的稠度。杀菌后的乳应迅速冷却到45℃左右。

（5）加发酵剂。将活化后的混合生产发酵剂充分搅拌，根据活力，以适当比例加入。一般加入量为3%～5%。加入的发酵剂不应有大凝块，以免影响成品质量。制作酸乳常用的发酵剂为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌种，其比例通常为1∶1或1∶2。也可用保加利亚乳杆菌与乳酸链球菌搭配，但研究证明，以前者搭配效果较好。此外，由于菌种生产单位不同，其杆菌与球菌的活力也不同，在使用时其配比应灵活掌握，但杆菌永远不能占优势，否则酸度过高。

（6）装瓶。可根据市场需要选择瓶的大小和形状。在装瓶前需对瓶进行蒸汽灭菌。

（7）发酵。发酵时间随菌种而异。用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合发酵剂时，温度保持在41～44℃，培养时间2．5～4．0小时（接种量为3%～5%），达到凝固状态即可终止发酵。一般发酵终点可依据如下条件来判断：滴定酸度达到80°T以上；pH低于4．6；表面有少量水痕。发酵时应注意避免震动，否则会影响其组织状态；发酵温度应恒定，避免忽高忽低；掌握好发酵时间，防止酸度不够或过高及乳清析出。

（8）冷却与后熟。发酵好的瓶装凝固酸乳，应立即放入4～5℃的冷库中，迅速抑制乳酸菌的生长，以免继续发酵而造成酸度过高。在冷藏期间，酸度仍会有所上升，同时风味成分双乙酰含量会增加。试验表明，冷却24小时，双乙酰含量达到最高，超过又会减少。因此，发酵凝固后须在4℃左右贮藏24小时再出售，通常把该贮藏过程称为后成熟，一般货架期为1周。

（四）搅拌型酸乳的加工

1.工艺流程

2.操作要点 搅拌型酸乳的加工工艺及技术要求与凝固型酸乳基本相同，其不同点主要是搅拌型酸乳多了一道搅拌混合工艺，这也是搅拌型酸乳的特点。根据加工过程中是否添加了果蔬料或果酱，搅拌型酸乳可分为天然搅拌型酸乳和加料搅拌型酸乳。下面仅对与凝固型酸乳不同点加以叙述。

（1）发酵。在发酵罐或缸中进行，发酵罐是利用罐壁夹层的热媒来维持恒温，热媒的温度可随发酵参数而变化。若在大缸中发酵，则应控制好发酵间的温度，避免忽高忽低。发酵间上下部温差不要超过1．5℃，另外，发酵缸应远离发酵间的墙壁，以免过度受热。

（2）冷却。目的是快速抑制细菌的生长和酶的活性，以防止发酵过程产酸过度及搅拌时脱水。酸乳完全凝固（pH4．6～4．7）时开始冷却，冷却过程应稳定进行。冷却过快将造成凝块收缩迅速，导致乳清分离；冷却过慢则会造成产品过酸和添加果料脱色。冷却可采用片式冷却器、管式冷却器、表面刮板式热交换器、冷却缸（槽）等冷却。一般温度须迅速降到12～15℃。

（3）搅拌。通过机械力破坏凝胶体，使凝胶体的粒子直径达到0．01～0．4毫米，并使酸乳的硬度和黏度及组织状态发生变化。搅拌的方法有以下两种：一是凝胶体层滑法。不是采用搅拌方式破坏胶体，而是借助薄板（薄的圆板或薄竹板）或用粗细适当的金属丝制的筛子，使凝胶体滑动。二是凝胶体搅拌法。凝胶体搅拌法有机械搅拌法和手动搅拌法两种。机械搅拌使用宽叶片搅拌器、螺旋桨搅拌器、涡轮搅拌器等。叶片搅拌器具有较大的构件和表面积，转数慢，适合于凝胶体的搅拌。螺旋桨搅拌器每分钟转数较高，适合搅拌较大量的液体。涡轮搅拌器也是制造液体酸乳常用的搅拌器。手动搅拌是在凝胶结构上，采用损伤性最小的手动搅拌以得到较高的黏度，手动搅拌一般用于小规模生产，如40～50升桶制作酸乳。

搅拌时的质量控制方法有三种：一是温度。搅拌的最适温度为0～7℃，此时适于亲水性凝胶体的破坏，可得到搅拌均匀的凝固物，既可缩短搅拌时间，还可减少搅拌次数。若在38～40℃进行搅拌，凝胶体易形成薄片状或砂质结构等缺陷。但实际加工时搅拌温度控制在20～25℃即可。二是pH。酸乳的搅拌应在凝胶体的pH达4．7以下时进行，若在pH4．7以上时搅拌，则因酸乳凝固不完全、黏性不足而影响其质量。三是干物质。合格乳中的干物质含量对搅拌型酸乳防止乳清分离能起到较好的作用。

（4）混合、灌装。果蔬、果酱和各种类型的调香物质等，可在酸乳自缓冲罐到包装机的输送过程中加入，这个过程可通过一台变速的计量泵来完成。一般，发酵罐内用螺旋搅拌即可将果蔬混合均匀。酸乳可根据需要，确定包装量、包装形式及灌装机。

（5）冷却、后熟。将罐装好的酸乳置于0～7℃冷库中冷藏24小时进行成熟，进一步促使芳香物质的产生和改善黏稠度。

质量标准见GB19302-2010发酵乳。