高嬋
[摘 要]酸奶的發(fā)酵過(guò)程受到各種因素的影響,本文分析了原料奶、清洗劑的殘留、培養(yǎng)溫度與接種量、噬菌體和抗生素殘留對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響。只有嚴(yán)格控制這些因素,才能保證酸奶發(fā)酵過(guò)程的順利進(jìn)行。
[關(guān)鍵詞]酸奶;發(fā)酵;影響因素
酸奶發(fā)酵離不開(kāi)菌種,酸奶生產(chǎn)的發(fā)酵過(guò)程就是菌種生長(zhǎng)的過(guò)程,通常以嗜熱鏈球菌、保加利亞亞種德氏乳桿菌混合制成酸奶發(fā)酵菌種。這些菌種在整個(gè)生產(chǎn)發(fā)酵的過(guò)程中分解原料奶中的乳糖產(chǎn)生乳酸,從而讓原料奶pH值降低到酪蛋白的等電點(diǎn),使原料奶成功加工成酸奶,即原料奶中的蛋白質(zhì)凝固形成凝乳狀態(tài)。同時(shí)這些菌種還會(huì)使乳糖產(chǎn)生外多糖,讓生產(chǎn)的酸奶具有一定的粘稠度,在整個(gè)過(guò)程的進(jìn)行中還會(huì)產(chǎn)生酸類(lèi)、乙醛和丁二酮等增加風(fēng)味的物質(zhì),進(jìn)而使酸奶的入口感覺(jué)更加良好,味道獨(dú)特。酸奶的生產(chǎn)發(fā)酵過(guò)程受條件、環(huán)境等因素影響很大,因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。本文從原料奶、清洗消毒劑殘留、培養(yǎng)溫度與接種量、噬菌體和抗生素殘留5 個(gè)方面分別進(jìn)行了論述。
1 原料奶的影響
牛奶是菌種的培養(yǎng)基,牛奶的質(zhì)量直接影響菌種的生長(zhǎng)。菌種產(chǎn)酸的多少與牛奶中乳糖含量有關(guān),必須有足夠的乳糖才能產(chǎn)生足夠的乳酸來(lái)酸化牛奶,而且牛奶為菌種的生長(zhǎng)提供碳源。蛋白質(zhì)也是不可缺少的物質(zhì)之一,蛋白質(zhì)變性后,結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,與細(xì)小的脂肪球形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),將水包裹在網(wǎng)的里面形成酸奶的凝乳結(jié)構(gòu),而且部分蛋白質(zhì)被分解成氨基酸,為菌種生長(zhǎng)提供氮源。
另外,牛奶的新鮮程度也很重要,如果牛奶在加工前已經(jīng)發(fā)生輕微的酸敗,乳糖被有害菌消耗,不但會(huì)使供給菌種的糖量相對(duì)減少,而且由此產(chǎn)生的乳酸還會(huì)導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)變性。變性的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性差,在殺菌時(shí)容易粘到殺菌機(jī)內(nèi)壁,降低牛奶中蛋白質(zhì)含量。
2 清洗劑和消毒劑的影響
在牧場(chǎng)或奶站的擠奶設(shè)備的清洗和乳品加工廠的CIP清洗中,清洗劑和消毒劑被廣泛應(yīng)用。常用的清洗劑有氫氧化鈉和硝酸,常用的消毒劑有二氧化氯、次氯酸鈉等含氯化合物和雙氧水、過(guò)氧乙酸等過(guò)氧化物。這些物質(zhì)如有殘留,會(huì)不同程度地抑制菌種的生長(zhǎng)。殘留的原因可分為兩大類(lèi):
2.1 無(wú)意識(shí)殘留
主要包括:錯(cuò)誤操作,使清洗劑進(jìn)入牛奶中;設(shè)備清洗后沖洗不徹底,導(dǎo)致殘留;管線中有死角,導(dǎo)致殘留;管線中閥門(mén)的微滲,導(dǎo)致消毒劑進(jìn)入牛奶;生產(chǎn)凝固型酸奶的奶杯中有消毒劑的殘留;用于牛乳房消毒的藥物殘留,通過(guò)擠奶器進(jìn)入牛奶。
2.2 有意識(shí)殘留
主要包括:在夏季或高溫地區(qū),防止牛奶長(zhǎng)途運(yùn)輸腐敗變質(zhì),加入消毒劑;由于牛奶收購(gòu)時(shí)“按質(zhì)論價(jià)”細(xì)菌總數(shù)直接影響奶價(jià),為了降低細(xì)菌總數(shù),向奶中添加消毒劑等。
3 培養(yǎng)溫度和接種量的影響
等量的同一種菌種在乳干物質(zhì)含量同為12.2%的脫脂牛奶中,在不同的發(fā)酵溫度下進(jìn)行試驗(yàn)所得的酸化趨勢(shì)。在41 ℃發(fā)酵時(shí),pH值達(dá)到4.5需要7.5 h;而在42 ℃發(fā)酵時(shí),pH值達(dá)到4.5需要6.5 h。溫差相差1 ℃,時(shí)間相差1 h,所以發(fā)酵過(guò)程中溫度的微小變化對(duì)菌種產(chǎn)酸速度會(huì)產(chǎn)生很大影響。而且溫度還會(huì)影響乙醛、丁二酮等風(fēng)味物質(zhì)的形成,一般當(dāng)pH值為5.1時(shí),乙醛開(kāi)始生成,到pH值為4.2時(shí)達(dá)到最大。
所以溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致酸化過(guò)快,不利于風(fēng)味物質(zhì)形成。而粘度的高低取決于胞外多糖的含量,低溫長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵利于胞外多糖的生成。
接種量的多少直接影響菌種的產(chǎn)酸速度,一般發(fā)酵劑的添加量為2%~3%,而直投式凍干菌種的添加量應(yīng)按菌種供應(yīng)商的建議添加量來(lái)添加。不論是發(fā)酵劑還是直投式菌種,添加量過(guò)高或過(guò)低,都會(huì)影響球菌和桿菌的比例,進(jìn)而影響菌種產(chǎn)香、產(chǎn)酸、產(chǎn)粘。
4 噬菌體的影響
噬菌體是一種病毒,它能夠侵入細(xì)菌體內(nèi)并進(jìn)行繁殖,最終將菌體裂解。它對(duì)生產(chǎn)的危害巨大。輕者,發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)、產(chǎn)品口感差、狀態(tài)不好;重者,發(fā)酵無(wú)法進(jìn)行。
噬菌體有2種類(lèi)型,一種是烈性噬菌體,特點(diǎn)是感染菌體細(xì)胞后,在細(xì)胞內(nèi)繁殖,導(dǎo)致寄主細(xì)胞裂解失活,這類(lèi)寄主細(xì)胞稱(chēng)為敏感性細(xì)胞;另一種是溫和性噬菌體,特點(diǎn)是感染菌體細(xì)胞后,在細(xì)胞體內(nèi)與寄主細(xì)胞同步復(fù)制,所以不使寄主細(xì)胞裂解,這類(lèi)寄主細(xì)胞稱(chēng)為溶原性細(xì)胞。當(dāng)溫和性噬菌體受到外界條件刺激后能轉(zhuǎn)化成烈性噬菌體,所以,溫和性噬菌體具有一定的隱蔽性,難以發(fā)覺(jué),危害極大。一種噬菌體只對(duì)一種細(xì)菌起作用,所以噬菌體具有專(zhuān)一性。
4.1 噬菌體污染菌種后的現(xiàn)象
菌種被噬菌體污染后會(huì)產(chǎn)生發(fā)酵周期延長(zhǎng),pH值下降緩慢等現(xiàn)象。
4.2 污染原因
噬菌體在自然界分布廣泛,幾乎有細(xì)菌的地方都有噬菌體的存在,幾乎所有的酸奶菌種都是溶原性的,都有感染噬菌體的可能。
4.3 污染途徑
通過(guò)空氣、水、灰塵等多種途徑傳播。
4.4 防治措施
對(duì)進(jìn)入發(fā)酵室的空氣進(jìn)行過(guò)濾和除菌;發(fā)酵間和發(fā)酵罐嚴(yán)格清洗和消毒;接種時(shí)無(wú)菌操作;發(fā)酵罐內(nèi)的殘奶不能在車(chē)間內(nèi)排放;對(duì)排水地漏進(jìn)行定期消毒。
4.5 污染后解決方法
當(dāng)發(fā)酵奶污染噬菌體后,應(yīng)將該罐料液在罐內(nèi)加熱到85 ℃保持20 min后排放到車(chē)間外,不可直接排放,防止噬菌體活體排出造成大范圍污染。然后對(duì)該罐及其管線進(jìn)行反復(fù)清洗和消毒,對(duì)車(chē)間空氣進(jìn)行消毒。再進(jìn)行發(fā)酵時(shí),使用該菌種的輪換替代菌種進(jìn)行發(fā)酵。
5 抗生素的影響
由于奶牛乳房易被不同種類(lèi)的細(xì)菌感染而患上乳腺炎,治療方法大多是采用抗生素治療,所以在奶牛的治療期間所產(chǎn)的牛奶都不同程度的含有不同種類(lèi)的抗生素。
抗生素之所以能夠治療乳腺炎,是因?yàn)樗芤种萍?xì)菌生長(zhǎng),阻止細(xì)菌繁殖,所以抗生素對(duì)酸奶菌種同樣有抑制作用,使得牛奶不能發(fā)酵或發(fā)酵延遲。
因此,用于酸奶生產(chǎn)的牛奶必須不含抗生素?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)檢驗(yàn)抗生素的標(biāo)準(zhǔn)方法是TTC檢驗(yàn)法,即通過(guò)顏色變化來(lái)判斷是否有抗。檢驗(yàn)時(shí)采用嗜熱鏈球菌作為測(cè)試菌種,原因是嗜熱鏈球菌對(duì)大多數(shù)抗生素敏感。檢驗(yàn)機(jī)理為:TTC為無(wú)色化合物,可以接受脫氫酶所得的氫,形成紅色化合物。脫氫酶的多少直接影響紅色的有無(wú)、深淺,而脫氫酶的多少由嗜熱鏈球菌的數(shù)量決定。
隨著科技的不斷發(fā)展,抗生素的種類(lèi)不斷增多,導(dǎo)致牛奶中殘留抗生素的種類(lèi)不斷增多,使得牛奶能否發(fā)酵不好判斷。這是因?yàn)槭葻徭溓蚓鷮?duì)不同種抗生素的敏感程度不同,而德氏乳桿菌保加利亞亞種對(duì)某些抗生素要比嗜熱鏈球菌敏感,這樣就有可能使得某些有抗奶能夠通過(guò)TTC測(cè)試,但用于生產(chǎn)時(shí)不能正常發(fā)酵。所以用于酸奶的牛奶應(yīng)進(jìn)行2 項(xiàng)測(cè)試,用嗜熱鏈球菌進(jìn)行TTC測(cè)試和生產(chǎn)用菌種進(jìn)行小樣發(fā)酵測(cè)試。只有2 種測(cè)試都通過(guò),才能確保生產(chǎn)時(shí)牛奶發(fā)酵正常。
取等量的同一菌種在含有同樣濃度的不同種抑制劑的牛奶中的發(fā)酵試驗(yàn)趨勢(shì)圖。從中可以看出,不同的抑制物對(duì)菌種生長(zhǎng)的抑制程度是不同的。對(duì)照組為正常發(fā)酵,抗生素A和抗生素B對(duì)菌種的抑制程度相對(duì)較大,消毒劑對(duì)前期產(chǎn)酸抑制性較強(qiáng)。
6 結(jié)語(yǔ)
酸奶的發(fā)酵過(guò)程不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理變化,而是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,全過(guò)程受化學(xué)物質(zhì)、生物活性物質(zhì)、發(fā)酵條件的影響很大。同一包菌種在不同原奶質(zhì)量、不同工藝條件、不同環(huán)境下能發(fā)酵出不同品質(zhì)的產(chǎn)品。想要順利地生產(chǎn)出好的酸奶產(chǎn)品,就必須對(duì)以上因素加以嚴(yán)格控制。