酸奶发酵的原理

第八章发酵饮料

发酵饮料，是指通过微生物发酵配制而成，酒精含量在1%（体积分数）以下的饮料。

第一节发酵饮料

酸奶的分类：

从形态上区分，可分为凝固型、搅拌型和饮料型三种。

还包括活菌型、杀菌型、果汁型酸奶、双歧乳杆菌奶

酸奶的保健作用：

（1）营养作用

乳糖→葡萄糖＋半乳糖

↓↓

乳酸、有机酸幼儿脑苷脂和神经物质的合成

酸奶还富含钙、磷、铁、脂肪、B族维生素、烟酸和叶酸

（2）可缓解乳糖不耐症

（3）整肠作用

（4）抑菌作用

细胞代谢产生的有机酸使肠道降低，从而抑制肠道中对酸敏感的有害菌和致病菌的生长。

双歧杆菌还可抑制黄色微球菌和金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、粪链球菌。

双歧杆菌产生的胞外糖苷酶可以降解肠黏膜上皮细胞的杂多糖，可以阻止潜在致病菌及其毒素在肠黏膜上皮细胞的黏附，对宿主起到保护作用。

（5）改善便秘作用

产生大量的短链脂肪酸（主要是醋酸和乳酸），能刺激肠道蠕动，还能增加粪便的湿度并保持一定的渗透压，有益于便秘的缓解。

（6）降低胆固醇

人体肠道内12株固有的嗜酸乳杆菌可吸收胆固醇。

嗜酸乳杆菌2056菌株能抑制小肠壁对胆固醇的吸收。

双歧杆菌代谢产生烟酸的能力与血清胆固醇水平的降低也有一定的关系。

双歧杆菌通过影响β一羟基－β-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶的活性，进一步来控制胆固醇的合成，从而降低了总血清胆固醇的含量。

（7）抗癌作用

肠道腐生菌分解食物、胆汁等，会产生许多有害代谢产物如芳香族氨基酸，酪氨酸的降解会产生酚和对一甲酚，色氨酸则生吲哚和甲基吲哚，还产生胺、氨、H2S等，这些物质是潜在致癌物。腐生菌还能将一些致癌前体物转化为致癌物，如还原偶氮和芳香环氮化合物形成致癌作用较强的N，N-二苯亚硝基合物。

双歧杆菌能通过抑制腐生菌的生长和上述致癌物在体内形成以及分解致癌物起到抗癌作用。

一、发酵剂

菌种包括：母发酵剂、中间发酵剂、作发酵剂。

乳酸细菌是革兰氏阳性、不能游动、不产芽孢的一类微生物，产生乳酸作为主要的或惟一的产物。

这一类细菌缺乏卟啉和细胞色素，不能进行电子传递磷酸化，所以只能通过底物水平的磷酸化作用获得能量。即只通过糖类和有关的可发酵化合物的代谢获得能量。

所有乳酸细菌都是厌氧生长，但对02不敏感，在有氧或无氧条件下都能生长。

一般只有有限的生物合成能力，需要氨基酸、维生素、嘌呤和嘧啶等许多营养。乳酸杆菌是奶制品中的常见菌

例如，德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)(图16．86c)，嗜酸乳杆菌(L．acidophilus)(图16．86a)用于酸奶的生产，其他一些种用于生产泡菜、青贮饲料和酸菜。乳杆菌属通常比其他乳酸细菌对酸性条件的抗性更强，pH4～5时生长良好。而且是在pH下降到别的乳酸菌不能生长时仍能生长，乳酸杆菌很少致病。（附图）

a.嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophillus）。细胞宽度约为μm。

b.短乳杆菌（Lactobacillus brevis）透射电子显微照相。细胞大小为× 2μm。

c.德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）扫描电子显微照相。细胞直径为μm。

(一)传统用菌

嗜热链球菌（Streptococcus thermothilus）

保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)

嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）

两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)

明串珠菌(Leuconostoc)

双乙酰乳链球菌(Streptococcus diacetilactis)

德氏乳杆菌（Lactobacillus dilbrueckii）

明串球菌属是是异型发酵。也可分解柠檬酸产生有香味的成分，双乙酰和3一羟基丁酮，明串球菌生产的葡聚糖可作为血浆代用品。

（二）菌种的特性

1.嗜热链球菌

微需氧G＋40－45℃

同型乳酸发酵菌L(＋)－乳酸双乙酸

发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖

2.保加利亚乳杆菌

微厌氧 G＋40－43℃

同型乳酸发酵菌D(－)－乳酸乙醛

发酵葡萄糖、果糖和乳糖

对蛋白分解力较强

嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合培养比单独培养的生长效果好：

保加利亚乳杆菌分解酪蛋白，游离出的氨基酸为嗜热链球菌的生长提供了营养物质，而嗜热链球菌产生的甲酸，能促进保加利亚乳杆菌的生长。

3.嗜酸乳杆菌

微厌氧 G＋35－38℃

同型乳酸发酵菌D，L(－)－乳酸

发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖

能耐胃酸和胆汁，在肠道存活

4.双岐杆菌

专性厌氧 G＋ 37℃

异型乳酸发酵菌产物：L(＋)－乳酸乙酸、乙醇和二氧化碳

发酵葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖

婴幼儿双歧杆菌数量占约肠内细菌总量的25％；65岁以上的老人，双歧杆菌数量则减少到仅占7·9％，而产气梭梭菌、大肠杆菌等腐败细菌大量增加；到了老年肠道内充满腐败细菌，双歧杆菌几乎消失。腐败细菌在肠道中分解食物成分，产生氨气、胺类、硫化氨、粪臭素、吲哚、酚类以及亚硝胺等有毒物质，人体长期吸收这些毒素，会加速衰老，诱发癌症，引起动脉硬化、肝脏障碍等疾病。

（三）菌种选择标准

（1）产酸程度适宜

产酸力太强，影响酸奶风味，抑制乳酸菌生长。

用LNaOH标准溶液滴定10mL样品溶液，每消耗1mLNaOH溶液为1滴定酸度（。T）（2）产香性好

乙醛和挥发性酸

（3）保健效果好

L(＋)－乳酸对蛋白分解力较强不易死亡

产维生素对有害菌拮抗力强

（4）后熟性

酸奶保存期间，酸度增加较少

7℃，3周，－10 。T

二、乳酸发酵的类型

（一）同型乳酸发酵（附图）

（二）异型乳酸发酵（附图）

根据乳酸细菌对糖发酵类型的不同，可分为同型乳酸发酵和异型乳酸发酵。同型乳酸发酵只产生乳酸这一种发酵产物；异型乳酸发酵，除产生乳酸外，还产生其他产物如乙醇和C02。发酵产物的不同是由是否存在醛缩酶决定的。

实验室培养条件下简便检出异型发酵菌的方法就是观察其C02的产量。酶水平的特点是异型乳酸发酵菌缺乏醛缩酶而含有磷酸转酮酶。

异型发酵菌缺乏醛缩酶，不能把二磷酸果糖分裂为磷酸丙糖。

二、发酵过程中物质变化