乳品工艺课件5发酵乳.ppt

第四章 发酵乳的加工 2 一 发酵乳及酸奶的概念 发酵乳的定义 根据国际乳品联合会 IDF 1992年颁布的标准 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 该类产品中的特征菌必须大量存在 并能继续存活和具有活性 3 发酵乳制品是一个综合名称 包括诸如 酸奶 开菲尔 发酵酪乳 酸奶油 乳酒 以马奶为主 等 发酵乳的名称是由于牛奶中添加了发酵剂 使部分乳糖转化成乳酸而来的 在发酵过程中还形成CO2 醋酸 丁二酮 乙醛和其它物质 4 5 6 7 8 9 第一节发酵剂制备 一 发酵剂的概念及种类 一 发酵剂的概念 StarterCulture 发酵剂是一种能够促进乳的酸化过程的特定微生物培养物 10 二 发酵剂的种类 1 按发酵剂制备过程分类 1 乳酸菌纯培养物即一级菌种的培养 一般多接种在脱脂乳 乳清 肉汁或其他培养基中 或者用冷冻升华法制成一种冻干菌苗 2 母发酵剂即一级菌种的扩大再培养 它是生产发酵剂的基础 3 生产发酵剂生产发酵剂即母发酵剂的扩大培养 是用于实际生产的发酵剂 11 2 按使用发酵剂的目的分类 1 混合发酵剂这一类型的发酵剂含有两种或两种以上的菌 如保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1 1或 2比例混合的酸乳发酵剂 且两种菌比例的改变越小越好 2 单一发酵剂这一类型发酵剂只含有一种菌 12 3 按使用方法分为直投式乳酸菌纯培养物继代式母发酵剂生产发酵剂 13 二 发酵剂的主要作用及菌种的选择 发酵剂的主要作用 分解乳糖产生乳酸 产生挥发性的物质 如丁二酮 乙醛等 从而使酸乳具有典型的风味 具有一定的降解脂肪 蛋白质的作用 从而使酸乳更利于消化吸收 酸化过程抑制了致病菌的生长 14 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性 如产香性 产酸力 产粘性及蛋白水解力作为发酵剂菌种的选择依据 15 菌种的共生 symbiosis 作用 16 菌种的产酸曲线 Sc 嗜热链球菌 Lb 保加利亚杆菌 17 三 发酵剂的调制 18 1 菌种的复活及保存从菌种保存单位购来的乳酸菌纯培养物 通常都装在试管或安培瓶中 由于保存 寄送等影响 活力减弱 需恢复其活力 此过程需在无菌操作条件下接种到灭菌的脱脂乳试管中多次传代 培养 19 而后保存在0 4 冰箱中 每隔1 2周移植一次 但在长期移植过程中 可能会有杂菌污染 造成菌种退化或菌种老化 裂解 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 吸取1 2ml纯培养物 灭菌培养基 保温箱培养 凝固 20 2 母发酵剂的调制 取脱脂乳量1 2 的充分活化的菌种 接种于盛有灭菌脱脂乳的三角瓶中 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 凝固后放入冰箱中贮藏 然后再制备生产发酵剂 21 3 生产发酵剂 工作发酵剂 的制备 将脱脂乳 新鲜全脂乳或复原脱脂乳 总固形物含量10 12 加热到90 保持30 60min后 冷却到42 或菌种要求的温度 见表11 1 接种母发酵剂 发酵到酸度 0 8 后冷却到4 此时生产发酵剂的活菌数达1 108 1 109cfumL 1 22 制取生产发酵剂的培养基最好与成品的原料相同 以使菌种的生活环境不致急剧改变而影响菌种的活力 生产发酵剂的量为发酵乳的1 2 为了缩短生产周期可加大到3 4 最高不超过5 常用乳酸菌的生长温度及培养时间等见表11 1 23 24 一 乳酸菌发酵剂的质量 应符合下列各项指标要求 1 凝块应有适当的硬度 均匀而细滑 富有弹性 组织状态均匀一致 表面光滑 无龟裂 无皱纹 未产生气泡及乳清分离等现象 四 发酵剂的质量要求 25 2 具有优良的风味 不得有腐败味 苦味 饲料味和酵母味等异味 3 若将凝块完全粉碎后 质地均匀 细腻滑润 略带粘性 不含块状物 4 按规定方法接种后 在规定时间内产生凝固 无延长凝固的现象 测定活力 酸度 时符合规定指标要求 为了不影响生产发酵剂要提前制备 可在低温条件下短时间贮藏 26 二 发酵剂的质量检查1 感官检查2 化学性质检验酸度 以0 18 1 乳酸度挥发酸 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 活力测定 27 三 影响酸乳菌种活力的因素 1 菌种 当培养液酸度达到85 90 T时 球菌产酸停止 而杆菌能在150 T左右产酸 2 培养基浓度 以11 为基点 高浓度 20 以内 利于杆菌生产 产酸量大 较低浓度利于球菌生产 3 培养温度45 47 利于杆菌的生产 41 44 促进球菌生长 4 接种量以3 为基点 接种量大有利于杆菌生长 接种量小利于球菌生长 28 五 国外直投式菌种介绍 29 30 31 第一节酸乳 一 酸乳的概念和种类 一 酸乳概念是指在添加 或不添加 乳粉 或脱脂乳粉 的乳中 由于保加利亚杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵制成的凝乳状产品 成品中必须含有大量相应的活菌 32 酸乳的定义 联合国粮农组织 FAO 世界卫生组织 WHO 与IDF于1977年对酸乳做出如下定义 酸乳就是在保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用下 使用添加 或不添加 乳粉 全脂或脱脂 的乳进行乳酸发酵而得到的凝固乳制品 最终产品中必须含有大量的活菌 33 二 酸乳的种类通常根据成品的组织状态 口味 原料中乳脂肪含量 生产工艺和菌种的组成可以将酸乳分成不同类别 34 1 按成品的组织状态分类 凝固型酸奶 Setyoghurt 其发酵过程在包装容器中进行 从而使成品因发酵而保留其凝乳状态 搅拌型酸奶 Stirredyoghurt 发酵后的凝乳在灌装前搅拌成粘稠状组织状态 35 2 按成品的口味分类 天然纯酸奶 Naturalyoghurt 产品只由原料乳和菌种发酵而成 不含任何辅料和添加剂 加糖酸乳 Sweetenyoghurt 产品由原料乳和糖加入菌种发酵而成 在我国市场上常见 糖的添加量较低 一般为6 7 36 调味酸乳 Flavoredyoghurt 在天然酸乳或加糖酸乳中加入香料而成 酸乳容器的底部加有果酱的酸乳称为圣代酸乳 Sandaeyoghurt 果料酸乳 YoghurtwithFruit 成品是由天然酸乳与糖 果料混合而成 37 复合型或营养健康型酸乳通常在酸乳中强化不同的营养素 维生素 食用纤维素等 或在酸乳中混入不同的辅料 如谷物 干果 菇类 蔬菜汁等 而成 这种酸奶在西方国家非常流行 人们常在早餐中食用 疗效酸奶 CurativeEffectYoghurt 包括低乳糖酸奶 低热量酸奶 维生素酸奶或蛋白质强化酸奶 38 3 按发酵的加工工艺分类 浓缩酸乳 ConcentratedorCondensedYoghurt 将正常酸乳中的部分乳清除去而得到的浓缩产品 因其除去乳清的方式与加工干酪方式类似 有人也叫它酸乳干酪 39 冷冻酸奶 FrozenYoghurt 在酸乳中加入果料 增稠剂或乳化剂 然后将其进行冷冻处理而得到的产品 充气酸乳 CarbonatedYoghurt 发酵后在酸乳中加入稳定剂和起泡剂 通常是碳酸盐 经过均质处理即得这类产品 这类产品通常是以充CO2气的酸乳饮料形式存在 40 酸乳粉 Driedyoghurt 通常使用冷冻干燥法或喷雾干燥法将酸乳中约95 的水分除去而制成酸乳粉 制造酸乳粉时 在酸乳中加入淀粉或其他水解胶体后再进行干燥处理而成 41 4 按菌种组成和特点分类 1 嗜热菌发酵乳 单菌发酵乳如嗜酸乳杆菌发酵乳 保加利亚乳杆菌发酵乳 复合菌发酵乳如酸乳及由酸乳的两种特征菌和双歧杆菌混合发酵而成发酵乳 42 2 嗜温菌发酵乳 经乳酸发酵而成的产品这种发酵乳中常用的菌有 乳酸链球菌属及其亚属 肠膜状明串珠菌和干酪乳杆菌 经乳酸发酵和酒精发酵而成的产品如酸牛乳酒 酸马奶酒 43 二 酸乳生产 酸乳工艺流程如下 44 45 三 工艺要点 一 原辅料要求及预处理方法 1 原料乳的质量要求生产酸乳的原料乳必须是高质量的 要求酸度在18 T以下 杂菌数不高于50万CFUmL 总干物质含量不得低于11 5 不得使用病畜乳如乳房炎乳和残留抗菌素 杀菌剂 防腐剂的牛乳 46 2 辅料 1 脱脂乳粉 全脂奶粉 用作发酵乳的脱脂乳粉质量必须高 无抗生素 防腐剂 脱脂奶粉可提高干物质含量 改善产品组织状态 促进乳酸菌产酸 一般添加量为1 1 5 47 2 稳定剂 在搅拌型酸乳生产中 通常添加稳定剂 稳定剂一般有明胶 果胶 琼脂 变性淀粉 及复合型稳定剂 其添加量应控制在0 1 0 5 左右 凝固型也有添加稳定剂的 48 3 糖及果料 一般用蔗糖或葡萄糖作为甜味剂 其添加量可根据各地口味不同有所差异 一般以6 5 8 为宜 果料的种类很多 如果酱 其含糖量一般在50 左右 果肉主要是粒度 的选择上要注意 果料及调香物质在搅拌型酸乳中使用较多 而在凝固型酸乳中使用较少 49 3 配合料的预处理 1 均质原料配合后进行均质处理 均质处理可使原料充分混匀 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 均质所采用的压力以20 25MPa为好 50 2 热处理 目的 杀灭原料乳中的杂菌 确保乳酸菌的正常生长和繁殖 钝化原料乳中对发酵菌有抑制作用的天然抑制物 热处理使牛乳中的乳清蛋白变性 以达到改善组织状态 提高粘稠度和防止成品乳清析出的目的 原料奶经过90 95 可杀死噬菌体 并保持5min的热处理效果最好 51 4 接种 热处理后的乳要马上降温到发酵剂菌种最适生长温度 接种量要根据菌种活力 发酵方法 生产时间的安排和混合菌种配比的不同而定 52 一般生产发酵剂 其产酸活力均在0 7 1 0 之间 此时接种量应为2 4 如果活力低于0 6 时 则不应用于生产 加入的发酵剂应事先在无菌操作条件下搅拌成均匀细腻的状态 不应有大凝块 以免影响成品质量 53 制作酸乳常用的发酵剂为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌种 降低杆菌的比例则酸奶在保质期限内产酸平缓 防止酸化过度 如生产短保质期普通酸奶 发酵剂中球菌和杆菌的比例应调整为1 l或2 l 54 生产保质期为14 21d的普通酸奶时 球菌和杆菌的比例应调整为5 1 对于制作果料酸奶而言 两种菌的比例可以调整到10 1 此时保加利亚乳杆菌的产香性能并不重要 这类酸奶的香味主要来自添加的水果 55 二 凝固型酸乳的加工及质量控制 1 工艺要求 1 灌装可根据市场需要选择玻璃瓶或塑料杯 在装瓶前需对玻璃瓶进行蒸汽灭菌 一次性塑料杯可直接使用 视其情况而定 56 2 发酵 用保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的混合发酵剂时 温度保持在41 42 培养时间2 5 4 0h 2 4 的接种量 达到凝固状态时即可终止发酵 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值低于4 6 57 表面有少量水痕 倾斜酸奶瓶或杯 奶变粘稠 发酵应注意避免震动 否则会影响组织状态 发酵温度应恒定 避免忽高忽低 发酵室内温度上下均匀 掌握好发酵时间 防止酸度不够或过度以及乳清析出 58 3 冷却 发酵好的凝固酸乳 应立即移入0 4 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升高 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 59 试验表明冷却24h 双乙酰含量达到最高 超过24h又会减少 因此 发酵凝固后须在0 4 贮藏24h再出售 通常把该贮藏过程称为后成熟 一般最大冷藏期为7 14d 60 2 凝固型酸乳的质量缺陷及控制 凝固型酸乳生产中 常会出现一些质量缺陷 1 凝固性差酸乳有时会出现凝固性差或不凝固现象 粘性很差 出现乳清分离 61 原料乳质量 当乳中含有抗菌素 防腐剂时 会抑制乳酸菌的生长 试验证明原料乳中含微量青霉素 0 01IUmL 1 时 对乳酸菌便有明显抑制作用 使用乳房炎乳时由于其白血球含量较高 对乳酸菌也有不同的噬菌作用 62 原料乳掺假 特别是掺碱 使发酵所产的酸消耗于中和 而不能积累达到凝乳要求的pH值 从而使乳不凝或凝固不好 原料乳消毒前 污染有能产生抗菌素的细菌 杀菌处理虽除去了细菌 但产生的抗菌素不受热处理影响 会在发酵培养中起抑制作用 这一点引起的发酵异常往往会被忽视 原料乳的酸度越高 含这类抗菌素就越多 63 牛乳中掺水 会使乳的总干物质降低 也会影响酸乳的凝固性 因此 要排除上述诸因素的影响 必须把好原料验收关 杜绝使用含有抗菌素 农药以及防腐剂或掺碱牛乳生产酸乳 对由于掺水而使干物质降低的牛乳 可适当添加脱脂乳粉 使干物质达11 以上 以保证质量 64 发酵温度和时间 发酵温度依所采用乳酸菌种类的不同而异 若发酵温度低于最适温度 乳酸菌活力则下降 凝乳能力降低 使酸乳凝固性降低 发酵时间短 也会造成酸乳凝固性降低 此外 发酵室温度不均匀也是造成酸乳凝固性降低的原因之一 因此 在实际生产中 应尽可能保持发酵室的温度恒定 并控制发酵温度和时间 65 噬菌体污染 是造成发酵缓慢 凝固不完全的原因之一 可通过发酵活力降低 产酸缓慢来判断 国外采用经常更换发酵剂的方法加以控制 此外 由于噬菌体对菌的选择作用 两种以上菌种混合使用也可噬菌体危害 66 发酵剂活力 发酵剂活力弱或接种量太少会造成酸乳的凝固性下降 对一些灌装容器上残留的洗涤剂 如氢氧化钠 和消毒剂 如氯化物 也要清洗干净 以免影响菌种活力 确保酸乳的正常发酵和凝固 67 加糖量 生产酸乳时 加入适当的蔗糖可使产品产生良好的风味 凝块细腻光滑 提高粘度 并有利于乳酸菌产酸量的提高 试验证明 6 5 的加糖量对产品的口味最佳 也不影响乳酸菌的生长 若加量过大 会产生高渗透压 抑制了乳酸菌的生长繁殖 造成乳酸菌脱水死亡 相应活力下降 使牛乳不能很好凝固 68 2 乳清析出 乳清析出是生产酸乳时常见的质量问题 其主要原因有以下几种 69 原料乳热处理不当 热处理温度偏低或时间不够 就不能使大量乳清蛋白变性 而变性乳清蛋白可与酪蛋白形成复合物 能容纳更多的水分 并且具有最小的脱水收缩作用 Syneresis 70 据研究 要保证酸乳吸收大量水分和不发生脱水收缩作用 至少使75 的乳清蛋白变性 这就要求85 20 30min或90 5 10min的热处理 UHT加热 135 150 2 4s 处理虽能达到灭菌效果 但不能使75 的乳清蛋白变性 所以酸乳生产不宜用UHT加热处理 根据研究 原料乳的最佳热处理条件是90 95 5min 71 发酵时间 若发酵时间过长 乳酸菌继续生长繁殖 产酸量不断增加 酸性的增强破坏了原来已形成的胶体结构 使其容纳的水分游离出来形成乳清上浮 发酵时间过短 乳蛋白质的胶体结构还未充分形成 不能包裹乳中原有的水分 也会形成乳清析出 72 因此 酸乳发酵时 应抽样检查 发现牛乳已完全凝固 就应立即停止发酵 若凝固不充分 应继续发酵 待完全凝固后取出 73 其他因素 原料乳中总干物质含量低 酸乳凝胶机械振动 乳中钙盐不足 发酵剂加量过大等也会造成乳清析出 在生产时应加以注意 乳中添加适量的CaCl2既可减少乳清析出 又可赋于酸乳一定的硬度 74 3 风味 无芳香味主要由于菌种选择及操作工艺不当所引起 正常的酸乳生产应保证两种以上的菌混合使用并选择适宜的比例 任何一方占优势均会导致产香不足 风味变劣 高温短时发酵和固体含量不足也是造成芳香味不足的因素 芳香味主要来自发酵剂酶分解柠檬酸产生的丁二酮物质 所以原料乳中应保证足够的柠檬酸含量 75 酸乳的不洁味 主要由发酵剂或发酵过程中污染杂菌引起 污染丁酸菌可使产品带刺鼻怪味 污染酵母菌不仅产生不良风味 还会影响酸乳的组织状态 使酸乳产生气泡 76 酸乳的酸甜度 酸乳过酸 过甜均会影响质量 发酵过度 冷藏时温度偏高和加糖量较低等会使酸乳偏酸 而发酵不足或加糖过高又会导致酸乳偏甜 因此 应尽量避免发酵过度现象 并应在0 4 条件下冷藏 防止温度过高 严格控制加糖量 77 原料乳的异臭 牛体臭 氧化臭味及由于过度热处理或添加了风味不良的炼乳或乳粉等制造的酸乳也是造成其风味不良的原因之一 78 4 表面有霉菌生长 酸乳贮藏时间过长或温度过高时 往往在表面出现有霉菌 黑斑点易被察觉 而白色霉菌则不易被注意 这种酸乳被人误食后 轻者有腹胀感觉 重者引起腹痛下泻 因此要严格保证卫生条件并根据市场情况控制好贮藏时间和贮藏温度 79 5 口感差 优质酸乳柔嫩 细滑 清香可口 但有些酸乳口感粗糙 有砂状感 这主要是由于生产酸乳时 采用了高酸度的乳或劣质的乳粉 因此 生产酸乳时 应采用新鲜牛乳或优质乳粉 并采取均质处理 使乳中蛋白质颗粒细微化 达到改善口感的目的