乳酸菌微生物.ppt
乳酸菌及其在食品中的应用,一、乳酸菌,乳酸菌的概念及分布乳酸菌：能够利用发酵性糖类产生大量乳酸的一类微生物的统称。以乳酸细菌为主要类群，通常将乳酸细菌称为乳酸菌。（虽然有些霉菌能产生大量乳酸）主要分布在：乳杆菌属（Lactobacillus）链球菌属（Streptococcus）明串珠菌属（Leuconostoc）片球菌属（Pediococcus）双歧杆菌属（Bifidobacterium）,（一）乳杆菌属（Lactobacillus）,1形态特征：细胞呈杆状，短链排列。革兰氏染色阳性，不运动，无芽孢。2生理生化特点：化能异养型，营养要求严格（生长繁殖需多种氨基酸、维生素、肽、核酸衍生物）。最适pH5.56.2，最适生长温度3040。pH5中可生长，而中性、初始碱性条件下生长速率降低,3乳杆菌属的代表种（1）保加利亚乳杆菌（L.bulgaricus）。形态：长杆状，两端钝圆。菌落：棉花状（固体培养基），与其他菌易区别。能利用葡萄糖、果糖、乳糖同型乳酸发酵产生D型乳酸（酸涩味，适口性差），不能利用蔗糖。乳酸菌中产酸能力最强的菌种。可产生乙醛（香味物质）。最适生长温度3745。常作发酵酸奶的生产菌。,（2）嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）。形态：比保加利亚乳杆菌小，细长杆状。能利用葡萄糖、果糖、乳糖、蔗糖同型乳酸发酵。生长繁殖需维生素等生长因子（发酵剂、嗜酸菌乳生产：原料乳中加5%的蕃茄汁或胡萝卜汁）。最适温度37，最适pH 5.56.0。能够在人体肠道定殖的少数有益微生物菌群之一，其代谢产物有机酸和抗菌物质（乳杆菌素）可抑制病原菌、腐败菌生长。,（二）链球菌属（Streptococcus）,1形态特征 细胞呈球形或卵圆形，成对或成链排列。革兰氏染色阳性，无芽孢。一般不运动，不产生色素。2生理生化特点 化能异养型，同型乳酸发酵产生右旋乳酸；兼性厌氧型，厌氧培养生长良好。,3链球菌属的代表种,（1）嗜热链球菌（St.thermophilus）。细胞形态：链球状。能利用葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖进行同型乳酸发酵，产生L型 乳酸（适口性好）。发酵乳中产生双乙酰（香味物质）。能在高温条件下产酸，最适生长温度4045。耐热性强，能耐6568的高温。常作发酵酸乳、瑞士干酪的生产菌。,（2）乳酸链球菌（St.lactis）。细胞形态：双球、短链或长链状。牛乳随便放置时，牛乳的凝固90%由该菌所致。产酸能力弱。1040均产酸，最适生长温度30。对热抵抗力弱，60，30min全部死亡。干酪、酸制奶油、乳酒、酸泡菜发酵剂菌种。,（3）乳脂链球菌（St.cremoris）。细胞比乳酸链球菌大，长链状。产酸温度较低，1820，37以上不产酸、不生长。耐酸能力差，菌种保藏困难，需每周接种一 次或培养基中添加CaCO3 1%3%保藏。常作为干酪、酸制奶油发酵剂菌种。,（三）明串珠菌属（Leuconostoc）,1形态特征:菌落特征：固体培养：菌落小于1.0mm，光滑、圆形、灰白色；液体培养：混浊均匀。细胞：球形或豆状，成对或成链排列。革兰氏染色阳性，不运动，无芽孢。,2生理生化特点:化能异养型，生长繁殖需复合生长因子。利用葡萄糖进行异型乳酸发酵产生D型乳酸、乙酸、CO2。通常不酸化和凝固牛乳。最适生长温度25。,代表种肠膜状明串珠菌细胞：球形或豆状，成对或短链排列。利用蔗糖合成葡聚糖（大量荚膜物质），形成特征性粘液。最适生长温度25，最适pH3.06.5。用途：酸泡菜发酵重要的乳酸菌；被用于生产右旋糖苷的发酵菌株（右旋糖苷是代血浆的主要成分）。弊端：牛乳变粘、制糖业中糖液黏度增大,（四）片球菌属（Pediococcus）,1.形态特征:细胞球形，成对或四联状排列。革兰氏染色阳性，无芽孢，不运动，固体培养：菌落大小可变，直径1.02.5mm。无细胞色素。,2生理生化特点:化能异养型，生长繁殖需复合生长因子。利用葡萄糖进行同型乳酸发酵。通常不酸化和凝固牛乳。最适生长温度30。嗜盐片球菌：酱油酿造的重要乳酸菌（耐NaCl浓度18%20%,）;乳酸片球菌：酸泡菜发酵中的重要乳酸菌。（可在含6%8%的NaCl环境中生长）,（五）双歧杆菌属（Bifidobacterium）,1形态特征:细胞呈多样形态：Y字型、V字型、弯曲状、勺型，典型形态为分叉杆菌，革兰氏染色阳性。无芽孢和鞭毛，不运动。,2生理生化特点及功能性:化能异养型，对营养要求苛刻，生长繁殖需多种双歧因子能利用葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖，生成乳酸、乙酸、少量甲酸等。蛋白质分解力微弱，能利用铵盐作为氮源。专性厌氧。多次传代后，菌株耐氧性增强。最适生长温度37。最适生长pH值6.57.0，不耐酸，酸性环境（pH5.5）对菌体存活不利,3.代表种：人体肠道中8种，如：婴儿双歧杆菌、青春双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌等人体肠道有益菌群：拮抗致病菌、改善微生态平衡、合成微生素、提供营养、抗肿瘤、降低内毒素、提高免疫力、保护造血器官、降低胆固醇水平等重要生理功能（促进人体健康作用超过其它乳酸菌）。,乳酸菌在食品工业中的应用,乳酸菌：发酵食品行业中应用最广泛。乳酸发酵食品：经过乳酸菌发酵作用制成的食品。乳酸菌对人体健康有益。因而，乳酸发酵食品受到人们重视，在食品工业中占有重要地位。,1发酵乳制品（1）酸牛乳（Yoghurt）凝固型酸乳搅拌型酸乳（纯酸奶）饮料型酸乳（活性乳）（2）干酪（Cheese）。（3)酸性奶油 2果蔬汁乳酸菌发酵饮料3益生菌制剂,凝固型酸乳的生产,凝固型酸牛乳的生产：以新鲜牛乳为主要原料，经过净化、标准化、均质、杀菌、接种发酵剂、分装后，通过乳酸菌发酵，乳糖分解为乳酸，导致乳pH值下降，酪蛋白凝固，产生醇、醛、酮等风味物质，再经冷藏和后熟制成乳凝状的酸牛乳。,一、酸牛乳发酵剂制备的工艺流程：菌种活化母发酵剂中间发酵剂工作发酵剂技术要点：菌种活化：冻干菌种接种于灭菌后的复原脱脂乳（115，10min）试管培养基中，42培养，凝乳后传代移植。传代23次后活化完毕（保加利亚乳杆菌35h凝乳，嗜热链球菌68h凝乳）。母发酵剂制备：活化菌种接种量为1%，42培养。中间发酵剂制备：母发酵剂接种量1%，42培养。工作发酵剂制备：中间发酵剂接种量1%3%，42培养。,二、凝固型酸乳的生产。工艺流程：原料鲜乳净化标准化均质杀菌冷却接种分装发酵冷却冷藏后熟成品。,原料鲜乳,用于制作发酵剂的乳和生产酸乳的原料乳必须是高质量的：来自健康乳牛的鲜乳；不含抗生素、有害微生物；酸度18T以下；杂菌数符合标准。,标准化调制,干物质含量标准化：（改善产品组织状态，促进乳酸菌产酸）脂3.7%，非脂乳固体h8.7%。标准化方法：蒸发浓缩、加浓缩乳、加脱脂乳粉；奶油分离,均质,目的：原料充分混匀，防止乳脂上浮，抑制乳清分离，提高粘稠度及酸乳稳定性，使酸乳质地细腻口感良好工艺条件：55-70C，20MPa,杀菌,目的：杀灭杂菌，确保乳酸菌正常生长繁殖；使乳中蛋白质适度变性，改善组织状态，提高黏稠度，防止乳清析出。工艺条件：9095 510min或135 23S。杀菌后立即冷却至4045。,接种,接种量：根据菌种活力、发酵方法、生产时间安排、混合菌种配比确定。两菌混合培养的发酵剂接种量2%4%。接种注意事项：发酵剂事先在无菌条件下搅拌成均匀细腻状态（大凝块会影响成品质量）。,发酵,接种后灌装（装瓶前容器蒸汽灭菌）：1-1.5h发酵工艺条件：42-43，35h，PH4.1-4.2(产酸量、凝固程度、风味等确定)发酵终点判断：a.滴定酸度70-75 T；b.pH值 45；c.表面有少量水痕；d.奶变黏稠。发酵中注意：避免震动（影响组织状态）；发酵温度恒定（避免忽高忽低）；发酵时间（防止酸度不够或过度、乳清析出）,冷却和低温后熟,目的：形成香味物质和光滑细腻的质地，防止乳清析出和过度产酸后成熟工艺条件：04，24h，抑制乳酸菌生长（继续发酵会使酸度升高）。冷藏期间，酸度仍会上升，双乙酰含量增加。（冷却24h，双乙酰含量达最高，超过24h又会减少）。最大冷藏期：714d。,三、质量控制,凝固性差 乳清析出 风味不良 表面霉菌生长 口感差,1、凝固性差：黏性很差，乳清分离。（5个）a.原料乳质量：抗生素、防腐剂：抑制乳酸菌生长。掺碱：使发酵产酸消耗，不能积累到凝乳pH。掺水：使乳总干物质降低。b.发酵温度、时间。温度过低：乳酸菌活力下降，凝乳能力降低。发酵时间短：酸乳凝固性能降低。发酵室温度不均匀：酸乳凝固性降低。,c.噬菌体污染：防止：更换发酵剂（噬菌体对菌的选择）；两种以上菌种混合使用。d.发酵剂活力：发酵剂活力弱、接种量少。e.加糖量：适量蔗糖：产品良好风味，凝块细腻光滑，提 高黏度，有利于乳酸菌产酸量提高。蔗糖量过大：产生高渗透压（抑制乳酸菌生长、脱水死亡）。65加糖量：口味最佳，不影响乳酸菌生长。,2、乳清析出 a.原料乳热处理不当。温度偏低、时间不够：大量乳清蛋白未变性。75的乳清蛋白变性：85 2030min或90 10min 不宜用UHT（灭菌，不能使75乳清蛋白变性）b.发酵时间。过长：产品酸性过强（破坏已形成的胶体结构，容纳的水分游离出来）。过短：乳蛋白质的胶体结构未充分形成（不能包裹乳中原有水分）。抽样检查时牛乳完全凝固，应立即停止发酵。c.其他因素：乳中总干物质含量低、酸乳凝胶机械振动、乳中钙盐不足、发酵剂添加量过大等。,3、风味不良 a.无芳香味：菌种选择及操作工艺不当引起。混合菌任一方占优势使产香不足，风味变劣；高温短时发酵；固体含量不足。b.酸乳的不洁味：发酵剂或发酵中污染杂菌。丁酸菌污染（刺鼻怪味），酵母菌污染（不良风味；酸乳产生气泡）c.酸乳的酸甜度：偏酸（发酵过度、冷藏温度高、加糖量低）；偏甜（发酵不足、加糖过高）。d.原料乳异味：牛体臭味、氧化臭味及过度热处理、添加风味不良的炼乳或乳粉等。,4、表面霉菌生长 酸乳储藏时间过长、温度过高。黑斑点易察觉，而白霉菌不易被注意。（误食后：腹胀、腹痛下泻）。严格卫生，控制储藏时间、温度。5、口感差 优质酸乳：柔嫩、细滑，清香可口。高酸度乳或劣质乳粉：酸乳口感粗糙，沙状感。应采用新鲜牛乳或优质乳粉，并均质处理，使乳中蛋白质颗粒细微化，改善口感。,搅拌型酸乳的生产,与凝固型酸奶生产工艺相似。不同点：搅拌型酸奶：先发酵，再搅拌，后分装；凝固型酸奶：先分装，后发酵，不搅拌。根据加工过程是否添加果蔬料或果酱，分为：天然搅拌型酸乳、加料搅拌型酸乳。,工艺流程：原料鲜乳净化标准化均质杀菌冷却接种发酵剂发酵搅拌破乳冷却分装冷藏后熟成品。技术要点：发酵：发酵罐。42 35h，pH4.55.0终止 搅拌破乳：发酵结束后，品温降至38，搅拌。,一、搅拌型酸乳的加工与凝固型酸乳不同点：多一道搅拌混合工艺。发酵：发酵罐上、下部温差不超过1.5。冷却：抑制细菌生长和酶活，防止产酸过度、搅拌时脱水。酸乳完全凝固(pH4.6)开始冷却（应稳定）过快（凝块收缩迅速乳清分离）；过慢（产品过酸、添加果料的脱色）。设备：片式、管式、表面刮板式热交换器；冷却罐 搅拌：通过机械力破碎凝胶体，使酸乳硬度、黏度及组织状态变化,混合、罐装 果蔬、果酱、调香物质的加入：缓冲罐 包装机 输送过程中（变速计量泵）果料处理：带固体颗粒的水果或浆果巴氏杀菌（不影响果料风味和质地）。灌装：确定包装量、包装形式及灌装机。冷却、后熟 灌装好的酸乳05冷库中冷藏24h后熟，促使芳香物质产生、黏稠度改善。,二、质量控制 砂状组织选择适宜发酵温度；避免原料乳受热过度；减少乳粉用量；避免干物质过多及较高温度下搅拌。乳清分离 搅拌速度过快、过度搅拌、泵送造成空气混入产品、酸乳发酵过度、冷却温度不适、干物质含量不足 选择合适搅拌器，降低搅拌温度，0.5稳定剂。风味不正 搅拌中混入空气，造成酵母和霉菌污染。(较低pH值抑制几乎所有细菌生长，却适于酵母和霉菌生长）色泽异常 果蔬处理不当引起变色、退色。根据果蔬性质、加工特性合理搭配和制作，必要时添加抗氧化剂。,饮料型酸乳（活性乳）的生产,饮料型酸乳：酸凝乳与适量无菌水、稳定剂和香精混和，再经均质、分装、冷却后制成的凝乳粒子直径0.01mm以下、液体状的酸牛乳。,工艺流程：原料鲜乳净化标准化均质杀菌冷却接种发酵混和（无菌水、稳定剂、香精）均质分装冷却成品入库冷藏。技术要点：混和：为制成均匀稳定饮料型酸牛乳，需在凝乳中添加无菌水、稳定剂、香精等。加水量：凝乳的50%。稳定剂：人工合成稳定剂。将稳定剂用水溶解，灭菌冷却后加至凝乳中，搅拌均匀,酸性奶油的制作,酸制奶油是以合格鲜乳为原料，离心分离出稀奶油（cream），经标准化调制、杀菌、冷却后，添加发酵剂，通过乳酸菌的发酵作用，使乳糖转化为乳酸，柠檬酸转化为丁二酮，同时生成发酵中间产物甘油、脂肪酸等共同构成酸制奶油的特殊风味。,发酵剂菌种。采用混和乳酸菌发酵剂生产酸制奶油。菌种：产香能力强，而产酸能力相对较弱，一类是产酸菌种:乳酸链球菌;乳脂链球菌(乳糖转化为乳酸)；另一类是产香菌种:嗜柠檬酸链球菌;丁二酮链球菌(将柠檬酸转化为丁二酮),赋予酸制奶油特有的香味。,工艺流程：原料乳离心分离稀奶油加碱中和杀菌冷却接种发酵剂发酵物理成熟添加色素搅拌排出酪乳洗涤加盐压炼包装成品 技术要点：物理成熟：35下物理成熟36h，使乳脂肪结晶固化，有利于搅拌并排出酪乳。搅拌、排酪乳：破坏脂肪球膜，形成大脂肪球团洗涤、加盐压炼：低于搅拌温度12条件下用纯净水洗涤23次，除去脂肪表面的酪乳。添加碎食盐，抑杂菌并改善风味。在压炼台上将奶油粒压制成奶油层。包装与贮藏：包装后在0贮藏期23周,-15 6个月。,果蔬汁乳酸菌发酵饮料,乳酸菌发酵果蔬汁：新型饮料，综合了乳酸菌和果蔬汁两方面的营养保健功能，且产品的原料风味和发酵风味浑然一体，深受消费者喜爱。,工艺流程：番茄清洗热烫榨汁均质调pH杀菌冷却接种发酵加糖调配包装成品 技术要点：番茄汁制备：选新鲜、红皮、成熟度一致的番茄。清洗后热烫3min（9095水），榨汁（榨汁机）。均质5min，移至发酵罐，Na2CO3调pH6.4。9095杀菌20min，迅速冷却至40。接种发酵剂：采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌1:1比例制成混和发酵剂。发酵：42，30h，pH值4.04.5，发酵结束。,益生菌制剂,益生菌，又称正常菌群或生理性菌群。指与人或动物保持共生关系的有益微生物菌群，对宿主有改善微生态平衡，提供营养，提高免疫力，促进健康等生理功能。,常见：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等。双歧杆菌制品：液态产品：双歧杆菌发酵乳饮料、双歧杆菌口服液、双歧杆菌果蔬复合汁饮料；固态产品：双歧杆菌乳粉和干酪、双歧杆菌干制糖果和糕点、双歧杆菌粉剂和胶囊。,
