微生物在发酵乳制品中的应用

微生物技术在发酵乳制品工业中的应用

摘要：本文主要阐述了发酵乳制品中应用广泛的乳酸菌、双歧杆菌、酵母菌在食品工业中的研究应用。简述了这些微生物的生理活性及食用医用价值。同时，介绍了乳酸的代谢产物研究与应用、双歧杆菌共同发酵法和共生发酵法生产工艺，最后讨论了酵母菌如何影响乳制品感官品质的问题。

关键词：发酵乳制品;生产菌种; 生产工艺;

前言：发酵乳制品是指良好的原料乳经过杀菌作用接种特定的微生物进行发酵作用，产生具有特殊风味的食品，称为发酵乳制品[ 1] [2]。它们通常具有良好的风味、较高的营养价值、还具有一定的保健作用。并深受消费者的普遍欢迎。常用发酵乳制品有酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等。发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌。近年来，随着对双歧杆菌在营养保健方面作用的认识，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。

1.乳酸菌[6] [7] [8]

乳酸菌（Lactobacillus）是一类革兰氏阳性菌，不形成芽抱，不运动，过氧化酶阳性，对葡萄糖发酵能产生50%以上乳酸的细菌的总称‘u。在乳品工业中常用的乳酸菌分属于乳酸杆菌属、链球菌属、双歧杆菌属、明串珠菌属、和片球菌属[ 1]。目前，乳酸菌已广泛应用于发酵酸乳、乳酸菌饮料、干酪、发酵豆乳等许多方面。孚L酸菌不仅可提高食品的营养价值，改善食品风味，提高食品保藏性和附加值，而且，近年来乳酸菌的特殊生理活性和保健功能，正日益引起各国学者和研究人员的浓厚兴趣。大量研究表明，乳酸菌具有调节人体胃肠道正常菌群、预防便秘和细菌性腹泻、提高食物消化率和生物价，降低血清胆固醇等作用。最近，欧美及日本一些学者发现乳酸菌可抑制肿瘤的发生。[2]

1.1乳酸菌胞外多糖[7]

1.1.1乳酸菌胞外多糖的产生

胞外多糖是乳酸菌在生长代谢等过程中分泌到细胞壁外的粘液或荚膜多糖。自40年代成功开发出由肠膜明串珠菌发酵生产右旋糖醉以来，世界范围内微生物胞外多糖的开发已成为工业微生物研究的热点之一。乳酸菌胞外多糖对乳制品的质构和风味产生重要影响。按伯杰氏系统细菌学手册中的生化及形态分类法，乳酸菌分为18个属，目前对其中几个属包括乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、乳球菌属等乳酸菌的胞外多糖研究较多。由肠膜明串珠菌生产的右旋糖配是最早被开发利用的乳酸菌胞外多糖，也是FAD批准的第一种可用于食品的微生物胞外多糖。常见的乳品工业生产菌，如德氏乳杆菌保加利亚亚种、瑞士乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种、嗜热链球菌、乳酸乳球菌乳脂亚种、乳酸乳球菌、肠膜明串珠菌等均能产胞外多糖。此外，乳酸菌中的片球菌属也可产胞外多糖。

目前，对乳酸菌胞外多糖的生理作用尚不完全清楚，一般认为，胞外多糖具有保护作用，如形成亲水表面，防止细胞干裂，赘合重金属离子防止其毒害，使嗜菌体不敏感从而防止其侵害，防止抗菌素破坏，提供高氧张力等。胞外多糖还参与

金属离子吸收、营养物质转运、致病性识别等。

1.1.2乳酸菌胞外多糖的应用[7]

右旋糖醉具有广泛的用途，高分子的右旋糖醉具有较高的粘度，在一定的温度、pH值、盐浓度范围内稳定，可作为增稠剂、稳定剂、粘合剂、填充剂、保湿剂、抗结晶剂等用于乳品工业。此外，有乳酸菌胞外多糖抗肿瘤的报导。

1.2乳链菌肽[8]

1.2.1乳链菌肽的理化性质

乳链菌肽是由34个氨基酸残基组成的小肽，食用后在消化道中很快被胰蛋白酶酶解，不会引起常用抗生素出现的抗药性问题，也不会改变人肠道内的正常菌群。对乳酸菌肽毒性和生物学的研究表明，它对人体安全无毒。

乳链菌肽分子含有5个硫醚键形成分子内环，其中一个称之为羊毛硫氨酸，其它四个是卜甲基羊毛硫氨酸，由于它的独特结构使它一方面在酸性pH值条件下，可经115.6℃高温灭菌不失活，另一方面表现对许多革兰氏阳性菌，包括葡萄球菌、链球菌、微球菌、分枝杆菌、棒杆菌、乳杆菌、芽抱杆菌等有强抑制作用，可用于乳品保鲜。乳链菌肤是一种高效无毒的天然食品防腐剂。

1.2.2乳链菌肽在乳品工业中的应用[8]

1.2.2.1干酪

乳链菌肽最早用于干酪的防腐，也是目前乳制品应用中的一个主要方面。在干酪加工的过程中，虽经过高温灭菌，但仍会有耐热性的革兰氏阳性菌抱子(如肉毒梭菌和厌氧梭菌芽抱)存在，乳链菌肤可有效阻止这些抱子的萌发及毒素的形成。据报导，将乳链菌肽抗性菌和乳链菌肽产生菌混合，用作干酪发酵剂，可使优质品率达到90%以上，而用常规方法仅有41%。

1.2.2.2巴氏消毒乳

意大利人V anini和Mor。添加低浓度的乳链菌肽于巴氏消毒乳中，能有效降低乳中细菌数。添加30mg/L的乳链菌肽，使牛乳保质期延长2倍;添加10mg/L乳链菌肽于巴氏消毒乳中，可在10℃下保存6天，而不加乳链菌肽的只能保存2天。

1.2.2.3脱脂乳

美国将乳链菌肽加入低脂牛奶、无盐奶油、脱脂奶和添加稳定剂与香料的牛奶中，在45℃下可保存6个星期。

1.2.2.4无糖炼乳

独联体的研究显示，添加80一100mg/L乳链菌肽于无糖炼乳中，能有效杀死耐热性抱子，减少热加工时间10分钟，节约能源。英国国家食品研究所也有同样的结果。

1.2.2.5高温灭菌奶

研究发现，耐热的芽抱杆菌抱子虽经115℃、加热15分钟仍有残留。添加20mg/L 乳链菌肽于高温灭菌奶中，可完全抑制这些抱子的萌发。

1.2.2.6风味奶

在风味奶的调制过程中，因添加了污染有细菌抱子的可可粉、糖和奶粉，使风味奶的腐败速度较一般牛奶快。Hei~rm研究显示，添加80mg/IJ乳链菌肽于风味奶中，可完全抑制肉毒梭菌的繁殖，使风味奶在30℃下保存6个月、55℃保存3个星期而不腐败;不加乳链菌肽的样品55℃下3个星期完全腐败、35℃下6个月后有10写腐败。

1.2.2.7奶油制品

此类产品形态及腐败时的状况非常类似乳制品，产品乳化层的稳定和特征通常与产品的处理条件和加热状况有关，如用加热来延长保质期，效果通常不如一般乳制品。若加入乳链菌肽于该产品中，可有效改善配送和储存条件。

2双歧杆菌

2.1双歧杆菌的发现和分类

双歧杆菌是法国人H.TISsier于1899年从健康的母乳哺育婴儿的粪便中首先发现和分离出来的。1958年日本的光冈等人提出独立设双歧杆菌属(Bifidobacterium)。伯杰氏系统细菌学手册(1986年版)把双歧杆菌属分为24个种。双歧杆菌主要是从人的肠道中分离出来，它们是①两歧双歧;②婴儿双歧;③短双歧;④长双歧;⑤青春双歧。其中②、③属于婴儿型;①、④、⑥属于成人型;②、③只在婴儿的肠道内生存并占优势，随着人的年龄增高则逐渐减少和消失;成人的肠道内则以青春双歧和长双歧为主。双歧杆菌因其菌体尖端呈分枝状(如Y型或V型)而得名。双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、过氧化氢酶反应为阴性，最适生长温度为37~41℃。初始生长最适pH6.5~7.0，能分解糖。双歧杆菌能利用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2：3)，不产生CO2。目前已知的双歧杆菌共有24种，其中9种存在于人体肠道内，它们是两歧双歧杆菌(B. bifidum)、长双歧杆菌(B. longum)、短双歧杆菌(B. brevvis)、婴儿双歧杆菌(B. angulatum)、链状双歧杆菌(B. adolescentis)、假链状双歧杆菌(B. pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(B. dentmum)等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。

2.2双歧杆菌的生理功能

2.2.1促进蛋白质代谢

双歧杆菌中具有磷蛋白磷酸酶活性，能分解。一酪蛋白，促进蛋白质吸收，氮蓄积率增高，促进氨基酸代谢。双歧杆菌可抑制因腐败菌对蛋白质、氨基酸作用而产生腐败物质。肠内有害菌会使食品中的蛋白质、氨基酸变为氨、胺类、酚类、吲哚及硫化氢等有害产物，其中大肠杆菌、沙门氏菌、变形菌和产气芽抱梭菌等肠内细菌会使氨基酸发生脱梭作用而产生各种胺类;大肠杆菌及某些产气芽抱梭菌还会使酪氨酸产生酚类;拟杆菌属的一些厌氧菌会使氨基酸产生对苯酚;拟杆菌产气芽抱梭菌、大肠杆菌会从色氨酸产生吲哚。这些腐败.发酵产物都对细胞有毒性，对肝脏、肾脏、癌症、下痢、贫血等具有增进恶性病变作用;吲哚、酚类等具有致癌作用。双歧杆菌占优势时，粪便中氨含量减少，排泄的尿中尿兰母含量减少。