酸奶發酵影響因素分析

文 / 蘇景輝

（黑龍江龍丹乳業科技股份有限公司）

酸奶發酵離不開菌種，酸奶生產的發酵過程就是菌種生長的過程，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酵菌種。這些菌種在整個生產發酵的過程中分解原料奶中的乳糖產生乳酸，從而讓原料奶pH值降低到酪蛋白的等電點，使原料奶成功加工成酸奶，即原料奶中的蛋白質凝固形成凝乳狀態。同時這些菌種還會使乳糖產生外多糖，讓生產的酸奶具有一定的粘稠度，在整個過程的進行中還會產生酸類、乙醛和丁二酮等增加風味的物質，進而使酸奶的入口感覺更加良好，味道獨特。

酸奶的生產發酵過程受條件、環境等因素影響很大，因為這個過程是一個十分復雜的生物化學反應過程。本文從原料奶、清洗消毒劑殘留、培養溫度與接種量、噬菌體和抗生素殘留5 個方面分別進行了論述。

1 原料奶的影響

牛奶是菌種的培養基，牛奶的質量直接影響菌種的生長。菌種產酸的多少與牛奶中乳糖含量有關，必須有足夠的乳糖才能產生足夠的乳酸來酸化牛奶，而且牛奶為菌種的生長提供碳源。蛋白質也是不可缺少的物質之一，蛋白質變性后，結構發生改變，與細小的脂肪球形成立體網絡結構，將水包裹在網的里面形成酸奶的凝乳結構，而且部分蛋白質被分解成氨基酸，為菌種生長提供氮源。

另外，牛奶的新鮮程度也很重要，如果牛奶在加工前已經發生輕微的酸敗，乳糖被有害菌消耗，不但會使供給菌種的糖量相對減少，而且由此產生的乳酸還會導致部分蛋白質變性。變性的蛋白質穩定性差，在殺菌時容易粘到殺菌機內壁，降低牛奶中蛋白質含量。

2 清洗劑和消毒劑的影響

在牧場或奶站的擠奶設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、過氧乙酸等過氧化物。這些物質如有殘留，會不同程度地抑制菌種的生長。殘留的原因可分為兩大類：

2.1 無意識殘留

主要包括：錯誤操作，使清洗劑進入牛奶中；設備清洗后沖洗不徹底，導致殘留；管線中有死角，導致殘留；管線中閥門的微滲，導致消毒劑進入牛奶；生產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，通過擠奶器進入牛奶。

2.2 有意識殘留

主要包括：在夏季或高溫地區，防止牛奶長途運輸腐敗變質，加入消毒劑；由于牛奶收購時“按質論價”細菌總數直接影響奶價，為了降低細菌總數，向奶中添加消毒劑等。

3 培養溫度和接種量的影響

圖1 同一菌種在不同發酵溫度下的酸化趨勢

圖1所示為等量的同一種菌種在乳干物質含量同為12.2%的脫脂牛奶中，在不同的發酵溫度下進行試驗所得的酸化趨勢。由圖1可知，在41 ℃發酵時，pH值達到4.5需要7.5 h；而在42 ℃發酵時，pH值達到4.5需要6.5 h。溫差相差1 ℃，時間相差1 h，所以發酵過程中溫度的微小變化對菌種產酸速度會產生很大影響。而且溫度還會影響乙醛、丁二酮等風味物質的形成，一般當pH值為5.1時，乙醛開始生成，到pH值為4.2時達到最大。

所以溫度過高會導致酸化過快，不利于風味物質形成。而粘度的高低取決于胞外多糖的含量，低溫長時間發酵利于胞外多糖的生成。

接種量的多少直接影響菌種的產酸速度，一般發酵劑的添加量為2%～3%，而直投式凍干菌種的添加量應按菌種供應商的建議添加量來添加。不論是發酵劑還是直投式菌種，添加量過高或過低，都會影響球菌和桿菌的比例，進而影響菌種產香、產酸、產粘。

4 噬菌體的影響

噬菌體是一種病毒，它能夠侵入細菌體內并進行繁殖，最終將菌體裂解。它對生產的危害巨大。輕者，發酵時間延長、產品口感差、狀態不好；重者，發酵無法進行。

噬菌體有2 種類型，一種是烈性噬菌體，特點是感染菌體細胞后，在細胞內繁殖，導致寄主細胞裂解失活，這類寄主細胞稱為敏感性細胞；另一種是溫和性噬菌體，特點是感染菌體細胞后，在細胞體內與寄主細胞同步復制，所以不使寄主細胞裂解，這類寄主細胞稱為溶原性細胞。當溫和性噬菌體受到外界條件刺激后能轉化成烈性噬菌體，所以，溫和性噬菌體具有一定的隱蔽性，難以發覺，危害極大。一種噬菌體只對一種細菌起作用，所以噬菌體具有專一性。

4.1 噬菌體污染菌種后的現象

菌種被噬菌體污染后會產生發酵周期延長，pH值下降緩慢等現象。

4.2 污染原因

噬菌體在自然界分布廣泛，幾乎有細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

通過空氣、水、灰塵等多種途徑傳播。

4.4 防治措施

對進入發酵室的空氣進行過濾和除菌；發酵間和發酵罐嚴格清洗和消毒；接種時無菌操作；發酵罐內的殘奶不能在車間內排放；對排水地漏進行定期消毒。

4.5 污染后解決方法

當發酵奶污染噬菌體后，應將該罐料液在罐內加熱到85 ℃保持20 min后排放到車間外，不可直接排放，防止噬菌體活體排出造成大范圍污染。然后對該罐及其管線進行反復清洗和消毒，對車間空氣進行消毒。再進行發酵時，使用該菌種的輪換替代菌種進行發酵。

5 抗生素的影響

由于奶牛乳房易被不同種類的細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的牛奶都不同程度的含有不同種類的抗生素。

抗生素之所以能夠治療乳腺炎，是因為它能抑制細菌生長，阻止細菌繁殖，所以抗生素對酸奶菌種同樣有抑制作用，使得牛奶不能發酵或發酵延遲。

因此，用于酸奶生產的牛奶必須不含抗生素。現在國內檢驗抗生素的標準方法是TTC檢驗法，即通過顏色變化來判斷是否有抗。檢驗時采用嗜熱鏈球菌作為測試菌種，原因是嗜熱鏈球菌對大多數抗生素敏感。檢驗機理為：TTC為無色化合物，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、深淺，而脫氫酶的多少由嗜熱鏈球菌的數量決定。

隨著科技的不斷發展，抗生素的種類不斷增多，導致牛奶中殘留抗生素的種類不斷增多，使得牛奶能否發酵不好判斷。這是因為嗜熱鏈球菌對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TTC測試，但用于生產時不能正常發酵。所以用于酸奶的牛奶應進行2 項測試，用嗜熱鏈球菌進行TTC測試和生產用菌種進行小樣發酵測試。只有2 種測試都通過，才能確保生產時牛奶發酵正常。

圖2 同一菌種在不同抑制物中酸化趨勢

圖2為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酵試驗趨勢圖。從圖2可以看出，不同的抑制物對菌種生長的抑制程度是不同的。對照組為正常發酵，抗生素A和抗生素B對菌種的抑制程度相對較大，消毒劑對前期產酸抑制性較強。

6 結語

酸奶的發酵過程不是一個簡單的物理變化，而是一個復雜的生物化學反應過程，全過程受化學物質、生物活性物質、發酵條件的影響很大。同一包菌種在不同原奶質量、不同工藝條件、不同環境下能發酵出不同品質的產品。想要順利地生產出好的酸奶產品，就必須對以上因素加以嚴格控制。

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