淺談酸奶發酵機理以及發酵控制

姜英辰

摘要：酸奶（YOGHURT）是一種被公認的老幼咸宜的理想食品，有著非常高的營養價值，隨著社會經濟的發展，人民消費水平的提升及健康理念的流行，我國酸奶產量逐年遞增，成為當前我們國家非常重要的發酵乳制品，具有極大發展潛力。筆者作為一名高中生，根據自己的所學的知識，分析酸奶發酵劑種類、發酵機理，提出控制酸奶發酵的有關措施。

關鍵詞：酸奶發酵；機理；發酵控制

酸奶作為一種發酵乳制品，由于酸奶芳香可口，營養豐富，酸甜適度、具有獨特的風味以及含有非常多種對我們身體有益的乳酸菌，因此，受到了人們青睞。酸奶被定義為（YOGHURT），其主要是以新鮮的牛奶為原料，經殺菌后再向牛奶中添加發酵劑，經發酵后冷卻灌裝的一種乳制品。酸奶不僅保留了牛奶的全部營養，還含有大量乳酸及易于人體腸道健康的活性乳酸菌。

一、酸奶的營養價值

酸奶作為一種發酵乳制品，有著非常高的營養價值，第一，可以促使促進消化液的分泌，有效增加胃酸，促使人體消化能力的增強，大大增加其食欲。第二，酸奶當中的乳酸可以有效地促使人體腸道里的弱堿性物質切實有效轉變成弱酸性，與此同時，還能產生諸多的抗菌物質，對人體起到一種哦保健作用，根據研究發現，如果長期堅持喝酸奶可以有效地防止貧血和癌癥明，而且是能有有效地緩解兒童營養不良。第三，制作酸奶制作過程中，可以可以有效地將某些乳酸菌合成維生素，增加維生素C含量。第四，抑制腸道腐敗菌的生長。

二、酸奶發酵劑種類

酸奶發酵劑按照物理形態的不同可分為液體酸奶發酵劑、冷凍酸奶發酵劑和直投式酸奶發酵劑三種。液體酸奶發酵劑雖價格便宜，但是菌種品質不穩定且易受污染，長距離運輸菌種活力降低很快，已經逐漸被大型酸奶廠家所淘汰；冷凍酸奶發酵劑經深度冷凍而成，菌種活力較高，活化時間較短，但其運輸和貯藏過程中需要-45～-55℃左右的特殊環境條件，深冷凍鏈的費用較高；直投式酸奶發酵劑可以直接投入到發酵罐中生產酸奶，可以在普通冰箱貯藏，運輸成本和貯藏成本都很低，其使用過程中的方便性、低成本性和品質穩定性特別突出，逐漸為國內廠家所接受，在一些大型酸奶廠家推廣使用。

三、酸奶發酵機理

酸奶制作是將乳酸菌接入牛奶，采用恒溫發酵法，通過乳酸菌發酵牛奶中的乳糖產生乳酸，乳酸使牛奶中酪蛋白變性凝固而使整個奶液呈凝乳狀態。乳酸菌發酵可分為同型乳酸發酵和異型乳酸發酵，同型乳酸發酵幾乎可以將全部葡萄糖轉化為乳酸，異型乳酸發酵除產生乳酸外，還生成乙醇、二氧化碳等物質。乳糖一般通過透膜酶系統及群移位系統兩種不同機理直接進入了乳酸菌細胞[1]。酸奶制作中常用的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌通常用到透膜酶系統。乳糖通過透膜酶的作用進入細胞，β-半乳糖苷酶發揮作用將其分解為葡萄糖和半乳糖，其中保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌代謝葡萄糖成乳酸，對不能利用的游離型半乳糖，則被排除細胞外或轉化成高分子物質膠糖積累起來。第二種主要是分布在干酪乳桿菌、乳酸乳球菌等菌屬中。乳糖通過細胞膜上的磷酸轉移酶作用，經過磷酸化處理之后進入細胞中。通過磷酸β-半乳糖苷酶充分發揮出6-磷酸乳糖的作用，將其分為6-磷酸半乳糖和葡萄糖，磷酸β-半乳糖通過磷酸塔格糖實行代謝，葡萄糖則通過糖酵解體系。乳糖發酵過程中，β-半乳糖苷酶性質非常重要，保加利亞乳桿菌的β-半乳糖苷酶活性在55℃時被完全抑制。

三、酸奶發酵后的控制措施

（一）使用超高溫殺菌及巴氏殺菌等技術

酸奶發酵成熟之后，通常情況下會使用殺菌技術對其進行處理，一般會采用超高溫殺菌或巴氏殺菌技術，得到無活乳酸菌存在的酸奶制品。雖然在很大程度上解決酸奶發酵的問題，但是經過超高溫或巴氏殺菌的酸奶卻因為不含有活菌，無法達到對酸奶制品的質量要求。我國的乳酸菌飲料行業標準規定，乳酸菌的數量達到105-106/ml，才能實現乳酸菌對人體內的保健功能。因此，不建議使用這種方式來控制發酵[2]。

（二）使用人工誘變育種技術及基因工程

眾所周知，在酸奶的發酵劑制作過程當中，往往都是通過人工誘變育種和基因工程技術，將低溫下產酸能力弱，而高溫下產酸能力強的菌株作發酵劑。根據相關資料顯示，丹麥漢森公司所產的發酵劑在冷藏條件下發酵乳糖產酸能力很弱，而我們國家對乳酸菌的基因調控機制研究方面還不夠深入，對酸奶中乳酸菌的改性還停留在人工誘變技術水平上。這項技術操作具有一定的復雜性，導致所得性狀無法有效地穩定遺傳。現階段發現的蛋白質分解性能以及乳酸菌的乳糖發酵性能，以及所產生的風味物質的性能主要是通過質粒遺傳。

（三）為控制產酸及生長適當的添加外來物

在生產酸奶過程中，通常情況下都會添加一些葡萄糖等物質，將這些物質添加到其中，可以有效地改變乳酸菌所應用的水分活度數值。所謂水分活度數值主要是指食品中水分蒸汽壓與相同情況下純水蒸汽壓的比例，體現了微生物實際利用的水分量。水分活度數值影響酶活性的主要方式是調整酶反應動力參數及誘導底物結構變化，這樣就會影響菌體生長與產酶能力。相關資料顯示，如果在酸奶制作過程當中，適當的添加4%左右的蔗糖，可以有效地抑制乳酸菌的生長與產酸，但當蔗糖濃度高于8%時，乙醛將會降低合成。由此得知，蔗糖的濃度在很大程度上可抑制保加利亞乳桿菌作用，甚至抑制強度比嗜熱鏈球菌要強很多。當然我們也可以認為保加利亞乳桿菌對水分活度下降更加的敏感。與此同時，乳中固體總成分抑制作用在很大程度要強于單純糖帶來的影響。其主要原因是，酸奶發酵通常情況下是在酸性條件下保加利亞乳桿菌持續產酸導致的。因此可以知道，下降其中的水分活度值可以有效減慢菌的生長，從而控制酸奶酸化程度。

結語：

本文介紹了多種酸奶發酵后的控制措施，這些措施都可以有效地阻止和抑制酸奶后發酵的作用，以更好的延長酸奶保質期。在上述控制措施當中，使用人工誘變育種技術及基因工程產出在低溫下產酸能力弱的菌株，可以有效地解決酸奶后酸化問題。

參考文獻：

[1]俞遠志，戴德慧，陳劼，等.新型酸奶發酵菌種及風味物質的研究[J].糧油食品科技，2007，15（3）：48-50.

[2]王偉，袁唯，李少英.新型酸奶發酵劑的研制[J].中國釀造，2004，23（7）：26-28.