乳酸发酵剂的制备

任务1　乳酸发酵剂的制备

发酵剂主要是指一种能够促进乳的酸化过程，含有高浓度乳酸菌的产品，它直接影响发酵乳制品的品质。性状优良的发酵剂是高品质发酵乳的保证，也是制备发酵乳制品的关键。

一、发酵剂分类

1．根据发酵剂中乳酸菌的构成分类

（1）混合发酵剂

这一类型发酵剂是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1∶1或1∶2比例组成的混合型酸乳发酵剂。

（2）单一发酵剂

这一类型发酵剂一般是将每一种菌株单独活化，生产时再将各菌株混合在一起。

（3）补充发酵剂

为了增加酸乳的黏稠度、风味或达到增强产品的保健目的，选择一些具有特殊功能的菌种，单独培养或混合培养后加入乳中。例如：为了改善风味，提高保健作用，在传统嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌发酵剂基础上添加嗜酸乳杆菌、双歧杆菌这两类能在肠道中定植的菌；添加明串珠菌提高酸乳中维生素B₂和维生素B₁₂含量，并增加香味；双乙酰乳链球菌可生成风味物质双乙酰，有助于改善酸乳的风味。

2．根据发酵剂的使用形态分类

发酵剂菌种按物理形态不同可分成液体发酵剂、粉末发酵剂和冷冻发酵剂，三种不同物理形态的菌种可通过不同的处理方法获得。

（1）液体发酵剂

选择合适的培养基，接种，培养后直接用冰箱保藏。

（2）粉末发酵剂

培养至最多菌种量的液态，真空冷冻干燥制成，是一种温和处理方式。可使生产过程中菌种的损失降至最低，其中普通型冷冻干燥的菌种在使用前需再次活化制成母发酵剂，浓缩型干燥菌种可直接制备成工作发酵剂，不需中间扩增过程。如直接喷雾干燥或者冷冻干燥／冻干，经过浓缩处理的冷冻干燥。

（3）冷冻发酵剂

与上述冷冻不同，这是一种深度冷冻发酵剂。它是在液态菌种处于最强活性时，通过深度冷冻制成的发酵剂。一般为小型真空袋装，并充入氮气。主要有以下三种类型：①－20℃冷冻（不发生浓缩）；②－80～－40℃深度冷冻（会发生浓缩）；③－196℃超低温液氮冷冻（会发生浓缩）。

二、发酵剂的制备

传统发酵剂制备的首要条件是必须获得纯培养菌种或少量保存的含有活性有机体的发酵剂，称为商品发酵剂。这些菌种可以从乳品研究中心、高校、菌种保藏机构或者发酵剂制造商提供的储藏标本中得到，这些纯培养菌种经过几代活化后，可得到生长繁殖旺盛的母发酵剂。母发酵剂必须每天制备，它是乳品工厂各类发酵剂的起源，经过扩大培养可得到中间发酵剂。中间发酵剂可根据生产时间及生产量来调制，是大量生产发酵剂不可缺少的环节，用3%～5%的中间发酵剂进行接种扩大，可得到用于生产的工作发酵剂。纯培养物、母发酵剂、中间发酵剂都在实验室制备，工作发酵剂在乳品发酵室制备。

制备工作发酵剂主要有两种方法：第一种方法（如图4－3所示）基本是使发酵剂按比例简单地进行放大，也就是按照试管菌种→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂程序扩增；第二种方法（如图4－4所示）是直接投放冷冻浓缩菌种制备工作发酵剂。

不管实际生产中采用哪一种方法，其目的都是一样的，就是得到纯净的活性高的发酵剂，不含任何污染物（主要是指噬菌体），具体的步骤如下。

1．培养基的热处理

（1）菌种活化、母发酵剂、中间发酵剂的培养基

一般用高质量无抗生素残留的脱脂乳粉（最好不用全脂乳粉，因为游离脂肪酸的存在可抑制发酵剂菌种的增殖）制备，培养基固形物含量为10%～12%，90℃保持30min或121℃保持15min。

图4－3　逐步扩增法制备工作发酵剂

图4－4　直投式制备工作发酵剂

（2）工作发酵剂的培养基

可用高质量无抗生素残留的脱脂乳粉或全脂乳制备。杀菌条件一般为90℃保持15～30min。

2．发酵剂的活化扩增

发酵剂的活化、扩增主要是针对液体发酵剂而言的，因冷冻或冷冻干燥发酵剂可用于制备工作发酵剂或直接用于生产。

（1）商品发酵剂的活化

商品发酵剂一般保存在试管中或安瓿瓶中，在使用前需要反复接种，以恢复其活力，在活化过程中应严格进行无菌操作。

（2）母发酵剂和中间发酵剂的制备

用灭菌吸管吸取2%～3%的纯培养物进行接种，并置于恒温箱中按所需条件进行培养，待凝固后再移植于另外的灭菌脱脂乳中，如此反复接种2～3次，使乳酸菌保持一定的活力，可作为母发酵剂使用。

母发酵剂一次制备后可放置在0～7℃冰箱中保存。对于混合菌种，每7～10d活化一次即可。为保证产品质量，防止母发酵剂在活化过程中可能会带来杂菌、酵母、霉菌或噬菌体的污染，应定期更换，一般最长不超过1个月。如各种条件严格，且发酵剂的产酸性能及乳酸菌在形态及比例上未发生不利变化，菌种可进行多次反复继代。

母发酵剂和中间发酵剂的制备必须在严格的卫生条件下进行。为尽可能减少霉菌、酵母菌和噬菌体被空气污染的机会，制备间最好具备经过过滤的正压空气，在操作前小环境要用400～800mg／L的次氯酸钠溶液喷雾消毒，每次接种，容器口要用75%乙醇溶液或200mg／L的次氯酸钠溶液浸湿的干净纱布擦拭消毒，以防杂菌污染。

（3）工作发酵剂的制备

以无菌操作添加中间发酵剂，添加量为工作发酵剂用的脱脂乳量的2%～3%，加入后经充分搅拌，使之均匀混合。培养温度按商品发酵剂生产商推荐的温度或根据实际经验来确定，例如以2．5%～3%的接种量，培养2～3h，达到球菌、杆菌为1∶1的比率，最适接种温度为43℃。然后在所需的温度条件下保温，当发酵剂达到预定的酸度时就要开始冷却，以防止细菌的生长，保证发酵剂具有较高活力，冷却温度视发酵剂的储存时间来定，例如当发酵剂在接种后6h之内使用，把它冷却到10～20℃即可，如果储存超过6h，建议把它冷却至5℃左右。

工作发酵剂室最好与生产车间隔离，要求有良好的卫生状况，最好有换气设备。每天要用200mg／L的次氯酸钠溶液喷雾，在操作前操作人员也要用100～150mg／L的次氯酸钠溶液洗手消毒。氯水由专人配制并每天更换。工作发酵剂的制备可在小型发酵罐中进行，整个过程可全部自动化，并采用CIP清洗。

3．发酵剂质量检测

（1）感官检查

对于液体发酵剂，首先是检查其组织状态、色泽及有无乳清分离等；其次是检查凝乳的硬度；然后是品尝酸味及风味，观察其是否有苦味、异味等。

（2）发酵剂活力测定

发酵剂的活力，可用乳酸菌在规定的时间内产酸状况或色素还原力进行判断。

酸度滴定：在10mL灭菌脱脂乳或复原脱脂乳（固形物含量11．0%）中接入3%的待测发酵剂，在37．8℃的恒温箱中培养3．5h，然后迅速取出试管加入20mL蒸馏水及2滴1%酚酞指示剂，用0．1mol／L NaOH标准溶液滴定，按下式进行计算：

如果滴定酸度达0．8%以上，则认为发酵剂活力良好。

刃天青还原试验：在9mL灭菌脱脂乳中加1mL发酵剂和0．005%刃天青溶液1mL，在36．7℃的恒温箱中培养35min以上，如完全褪色则表示发酵剂活力良好。

（3）污染程度的检测

在生产中对连续传代的母发酵剂定期进行大肠杆菌群、霉菌、酵母菌和噬菌体的检查。