乳品中的微生物

乳品中的微生物
⏹微生物的进展史
⏹差不多微生物
⏹乳中微生物
⏹发酵微生物
微生物的发觉及微生物学的进展
1.微生物学的启蒙期—形状学期
2.微生物的奠基时期—生理学期
3.微生物学的分子时代—分子生物学期
微生物学的启蒙时期—形状学期
⏹1590年，荷兰人Janssen制作了第一架显微镜；
⏹1664年，英国人Robert Hooke用自己设计的显微镜观看软木塞切片，发觉细胞，成
为细胞学研究的开创者；
⏹第一个详细描述生物学形状的是荷兰的一个显微镜业余爱好者列文虎克。

微生物学的奠基时期—生理学期
⏹尽管在十七世纪就通过显微镜发觉了微生物的存在，然而微生物学直到十九世纪才得
到进展。

⏹十九世纪两个焦点问题的争辩促使了微生物研究技术的产生。

⏹问题之一：微生物能不能自发产生
⏹问题之二：传染病的性质是什么
⏹1748年，John Needham提出微生物自生学说，他认为腐败肉汁中的微生物是自发产
生的。

当时相当多的人都认同此观点。

⏹法国科学家Louis Pasteur是自生说的最强烈的反对者。

⏹1876年，科赫证实是患病的起因
微生物的分子生物学期
⏹1953年，沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型，从此微生物进入了分子时代
⏹半保留复制
⏹冈奇片断
⏹乳糖操纵子模型：1960－1961雅各布和莫诺，开创了基因表达调控的新机制
⏹遗传密码词典：1965年，尼伦博格
⏹1952 J.lederberg 提出质粒概念
⏹1976年限制性内切酶的发觉
⏹1976年以后基因工程菌
不同时期观看到酵母细胞结构
差不多微生物
⏹细菌酵母霉菌
细菌
⏹细菌类型
⏹球菌（Cocci）:
⏹- spherical shape
⏹- 0.4 - 1.5 µ m
⏹Examples: staphylococci - form grape-like clusters; streptococci - form
bead-like chains
⇨单球菌：细胞呈球形，细菌独立存在。

⇨双球菌：细菌细胞分裂沿一平面进行，新形成的两个球形细胞成对排列，如肺炎双球菌
⇨链球菌：细胞成链状排列，如溶血链球菌、乳链球菌
⇨四联球菌：细胞分裂沿两个相互垂直的方向进行，两次分裂后形成的细胞呈田字形⇨八叠球菌：细胞分裂沿三个相互垂直的方向进行，分裂后每八个细胞特点性地叠在一起。

⇨葡萄球菌：细胞分裂不规则，细胞堆积在一起，犹如一串葡萄。

杆菌（Rods）:
⏹- 0.25 - 1.0 µ m width by 0.5 - 6.0 µ m long
⏹Examples: bacilli - straight rod; spirilla - spiral rod
细菌生长曲线
⏹Lag phase:
⏹Log phase:
⏹Stationary phase
⏹Death phase:
⏹酵母
⏹霉菌
乳中微生物
⏹ Lactic acid bacteria:
⏹乳酸球菌（lactococci）
-链球菌属：化脓链球菌、停乳链球菌、缺乳链球菌、乳房链球菌；牛链球菌、嗜
热链球菌、粪链球菌、乳链球菌、乳油链球菌
－明串珠菌属：肠膜状明串珠菌、戊糖明
串珠菌
⏹乳酸杆菌（lactobacilli）
－高加索乳杆菌
－乳酸乳杆菌
－瑞士乳杆菌
－嗜酸乳杆菌
－嗜热乳杆菌
－干酪乳杆菌
－赖氏乳杆菌
－胚芽乳杆菌
⏹乳中的腐败微生物
⏹psychrotrophic organisms：乳中要紧的腐败微生物，绝大多数可经巴氏杀菌杀死，
然而
⏹Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas fragi能够产生蛋白酶和脂酶，是热稳固
的。

⏹Bacillus, Clostridium, Cornebacterium, Arthrobacter, Lactobacillus, Microbacterium, Micrococcus , and Streptococcus 中的一些菌株可在冷藏条件下生长，是导致乳腐败的要紧缘故。

乳中的致病微生物
⏹Bacillus cereu(芽孢杆菌）
⏹Listeria monocytogenes
⏹Yersinia enterocolitica
⏹Salmonella spp.
⏹Escherichia coli O157:H7
⏹Campylobacter jejuni
霉菌
⏹青霉菌属
－灰绿青霉、卡门柏青霉、娄地青霉等，后两者用于干酪加工。

⏹曲霉属
－黑曲霉：干酪如污染此菌，表面变黑以致变质。

－米曲霉：可用于制造专门干酪，具有专门强地蛋白分解能力；
－白地曲霉：分解乳酸，在酸败乳和酸性乳制品表面形成白膜。

噬菌体
⏹噬菌体是侵入微生物中病毒地总称，故也称细菌病毒。

它只生长在寄主细菌内繁育，导致寄主的破裂。

⏹噬菌体要紧感染发酵剂，噬菌体生长速度极快，其感染细菌要紧分为埋伏期和裂殖期，前期较缓慢，对发酵剂没有阻碍，进入裂殖期后对发酵剂造成极大危害。

⏹耐热性低的噬菌体65℃5分钟可破坏，但耐热性强地噬菌体需在75℃15分钟以上才能杀灭
乳中微生物的来源
⏹来源于乳房的污染
⏹来源于牛体地污染
⏹来源于空气地污染
⏹来源于挤奶用具和奶桶等地污染
⏹其他污染来源
发酵微生物
⏹发酵剂的进展史
⏹作为发酵剂的两类微生物
⏹两类发酵微生物的作用
⏹发酵剂的选择与生产
发酵剂的进展史
⏹1900前: 乳放置过夜，自然变酸；乳用乳清接种
⏹1857 : 巴斯德（法国）乳酸发酵是由细菌引起；巴氏杀菌概念的产生⏹1873 : 酸乳乳球菌被Lister分离出来
⏹1890s: 粉状发酵剂产生—Char.Hansen实验室研制出；Lloyd发酵剂试验⏹1960: Marschall发酵剂（USA）
1910:迈克尼考夫（俄国）—健康和酸奶细菌
⏹1919:奥拉.詹森（丹麦）关于发酵剂自然特性的论文发表
⏹1930/1940s:白头（新西兰）单一菌种发觉和噬菌体概念的提出
⏹1950s:Lewis（UK）提出工业化发酵剂繁育的体系
⏹1960/1970s:浓缩、深冻和冻干发酵剂；抑制噬菌体的媒介
⏹1980/90s商业直投式发酵剂；乳酸菌的基因改造
作为发酵剂的两类微生物
❖第一类乳酸菌：可分为嗜温型和嗜热型两类
•嗜温型乳酸菌：最适生长温度为30-33℃；要紧菌为乳酸球菌和明串珠菌；要紧用于培养温度为20-40℃的发酵。

•嗜热型乳酸菌：最适生长温度为40-45℃;要紧的嗜热型乳酸菌包括链球菌中的嗜热链球菌亚种、德氏乳酸杆菌的保加利亚亚种；常用于发酵温度为30-50℃的乳品生产工艺。

•除此之外，还有具有健康功能的乳酸菌，如嗜酸乳杆菌、Lb. reuterium、双歧杆菌。

❖乳酸菌发酵剂的作用
⏹1 酸化作用
酸化作用是乳酸菌的要紧作用。

酸化作用要紧是乳酸菌发酵乳糖变为乳酸，导致pH 下降而引起的。

酸化作用能够抑制食品中致病菌和食品腐败微生物生长；在干酪制作过程中，可促使干酪凝块中乳清析出，降低干酪中水分含量，提高保藏成效。

⏹2改善质构
干酪：在干酪制作过程中，酸化过程加速凝块的收缩，这一脱水过程可被加热和浓缩过程进一步提高。

干酪pH在5.2-5.5时,凝块具有弹性，蛋白质集合的直径在10-15nm；当pH为4.8时，凝块无凝聚性，或呈屑状，蛋白质凝聚直径在3-4nm。

发酵乳：发酵乳的质构在专门大程度上是由乳酸菌发酵产生的乳酸的作用下形成的。

个别乳酸菌分泌的胞外多糖（EPS）能够提高发酵乳的粘性或质构（酸乳乳球菌可产生胞外多糖）
⏹3提高风味
乳酸菌能够通过以下三种途径增强乳的风味：
⏹通过提高酸度和降低氧化还原电位为乳中的酶和非酶反应的发生提供适宜的条件
⏹通过乳糖代谢和柠檬酸代谢直截了当产生风味物质
⏹分解乳蛋白质或乳脂肪产生肽、氨基酸和挥发性成分。

❖不同发酵产品的特点风味风味物质
1.嗜温发酵产品（酸奶油、fromage frais、 fromage blam、乡村干酪和乳酸黄油）
⏹嗜温型乳酸菌发酵乳中柠檬酸盐产生丁二酮。

乳酸盐代谢不产生能量，除产生丁二酮外还产生乙酸、2，3-丁二醇、乙醛和二氧化碳。

⏹典型的柠檬酸盐代谢产物及水平如下：丁二酮 1-10ppm 丙酮0-1ppm 乙醇0-3ppm
2 嗜热型发酵产品（酸乳）
⏹嗜热型乳酸菌（保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌）
⏹乙醛嗜要紧的风味物质为20-40ppm，其他风味物质还包括：丙酮、丁二酮，这几种物质的浓度较低。

第二类为第二菌群
⏹第二菌群是一类范畴较广的微生物，这类微生物要紧生长在基质表面，在干酪成熟过程中改善干酪的风味和质构。

⏹第二菌群包括霉菌、酵母和细菌
霉菌
⏹沙门柏干酪青霉（Pencillium camemberti）：包括两类一类为P. album(灰白色菌苔),另一类为P. caseicolum(纯白色菌苔)
⏹白地霉(Geotrichum candidum)----金黄色短菌苔
⏹娄地干酷青霉(Penicillum roqueforti)
酵母菌
⏹酵母在初期生长在干酪表面，能够在含盐量为4%时生长，其代谢乳酸盐的能力可被病毒强烈抵消；
⏹酵母具有蛋白分解和脂类分解的能力，产生一系列的挥发性物质和肽类、氨基酸风味物质。

细菌
⏹棒状杆菌：G+，中性pH值，最适生长温度为20-30；
⏹微球菌：需氧、耐盐细菌能够在10-20生长；
⏹乳酸杆菌和片球菌：
⏹丙酸细菌：代谢乳酸盐为丙酸、乙酸和二氧化碳。

第二菌群的作用
⏹一样来讲，第二菌群的生长所产生的代谢产物、开释出的蛋白酶和脂肪酶能够改变质构和风味。

发酵剂的选择与生产
❖乳酸菌的选择
•乳酸菌发酵剂的来源一样包括绿色植物、生乳、发酵乳制品和菌种收集物，在实际生产中后三者为要紧的来源；
❖选择指标
✓发酵乳
⏹风味和质构的增强作用
⏹酸化速度（在不同温度下）
⏹噬菌体的耐受性（与其他菌株的关系）⏹与其他菌株的竞争
⏹对蒸煮温度的耐受
⏹蛋白分解活性
⏹对盐的敏锐性
⏹专门的特性（例如产生多糖）
⏹细菌特性的稳固性
⏹凝集稳固性
✓浓缩发酵制品
•工业化发酵的产量
•生产过程中有效性和活性的坚持•冻干或冻结形式的稳固性
•DVI形式的活性。