乳制品中发酵剂的制备过程
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发布时间：2022-05-10 06:30
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时间：2023-11-13 09:26
制品的细菌培养物。发酵剂添加到产品中，在一定控制条件下繁殖。发酵
的结果，细菌产生一些能赋予产品特性如酸度（pH）、滋味、香味和粘稠
度等的物质。当乳酸菌发酵乳糖成乳酸时，引起pH 值下降，延长了产品
的保存时间，同时改善了产品的营养价值和可消化性。
发酵剂制作
乳品加工手册/第10 章
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发酵乳制品具有不同的特性，因此在生产中使用不
同的发酵剂。根据最适合生长温度的不同，可把发
酵剂种类分成：
● 嗜温菌——最适合生长温度20-30℃
●嗜热菌——最适合生长温度40-50℃
发酵剂可分成：
● 单菌株型（只含细菌的一个菌株）；
● 复合菌株型（几个菌株的混合物，每一菌株有各自的特性）。
嗜温菌发酵剂可进一步分成O、L、D 和LD 型。表10.1 列出了不同发酵剂菌
种的新旧命名，本章用的是旧命名。摘自《国际乳品联合会公报》（263/
1991）。
图.10.1酸奶中的细菌：左图
保加利亚乳杆菌，右图嗜热乳
酸链球菌
表10.1
各种发酵剂的新旧命名及应用
类型旧菌名新菌名产品
嗜温型
O 乳脂链球菌乳酸乳球菌乳脂亚种切达干酪，弗塔干酪
乳酸链球菌乳酸乳球菌乳酸亚种农家干酪，夸克
L* 乳脂链球菌乳酸乳球菌乳脂亚种干酪(带气孔)
乳酸链球菌乳酸乳球菌乳酸亚种
噬柠檬酸明串珠菌肠膜明串珠菌乳脂亚种酸奶油
乳酸明串珠菌乳酸明串珠菌Feta 干酪
D** 乳脂链球菌乳酸乳球菌乳脂亚种酸奶油
乳酸链球菌乳酸乳球菌乳酸亚种
丁二酮链球菌乳酸乳球菌丁二酮亚种
LD 乳脂链球菌乳酸乳球菌乳脂亚种干酪(带气孔)
乳酸链球菌乳酸乳球菌乳酸亚种霉菌成熟干酪
噬柠檬酸明串珠菌肠膜明串珠菌乳脂亚种发酵乳酪
丁二酮链球菌乳酸乳球菌丁二铜亚种酸奶油
乳酸明串珠菌乳酸明串珠菌
嗜热型
1. 嗜热链球菌唾液链球菌嗜热亚种酸奶
保加利亚乳杆菌德氏乳杆菌保加利亚种莫扎瑞拉干酪
2. 嗜酸链球菌唾液链球菌嗜热亚种埃门塔尔干酪
瑞士乳杆菌瑞士乳杆菌Grana 干酪
乳酸乳杆菌德氏乳杆菌乳酸亚种
*L 明串珠菌＊＊ D 丁二酮菌
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某些丁二酮链球菌产酸能力很强，所以它们可作为产酸发酵剂而单独使用，但
是通常是与乳脂链球菌或乳酸链球菌一起使用。然而使用单一的噬柠檬酸明串
珠菌种作为发酵剂是不行的。因为噬柠檬酸明串珠菌在牛乳中生长需要利用由
乳酸链球菌或乳脂链球菌产生的营养成分，没有产酸菌存在时，噬柠檬酸明串
珠菌在牛乳中生长很慢，而且也不能产生香气物质。
在制备混合发酵剂时，必须注意各菌种生长的最适温度及其耐盐性。混合菌
株的目的是要它们产生理想的共生效果而不是彼此竞争，因此它们的特性在
这些方面必须互相补充。表10.2 列出了一些重要的发酵剂菌种的特性。
表10.2 一些重要的发酵剂菌种的特性
表10.2
一些重要的发酵剂菌种的特性
细菌最适生最大耐产酸柠檬酸发酵
(旧名字) 生温度(℃) 盐性(%)
I 链球菌
乳酸链球菌30 左右4-6.5 0.8-1.0 -
乳脂链球菌25-30 4 0.8-1.0 -
丁二酮链球菌30 左右4-6.5 0.8-1.0 +
嗜热链球菌40-45 2 0.8-1.0 -
噬柠檬酸明串珠菌20-25 - 小+
Ⅱ乳杆菌
瑞士乳杆菌40-50 2 2.5-3.0 -
乳酸乳杆菌40-50 2 1.5-2.0 -
保加利亚乳杆菌40-50 2 1.5-2.0 -
嗜酸乳杆菌35-40 - 1.5-2.0 -
一般乳品厂都是从专门的实验室购买已经混合好的发酵剂－－商品发酵剂。
这些实验室做了大量的研究和开发工作来组合某一产品的特殊发酵剂，如：
酸奶油、干酪和许多发酵乳制品。因此乳制品厂所取得的是经过筛选的，具
有特殊的产品特性的，如：组织状态，风味和粘稠度等的发酵剂。
乳品厂可以买到各种各样形式的商品发酵剂：
● 液态，为培养母发酵剂（目前很少）。
● 深冻，浓缩发酵剂，为培养生产发酵剂。
● 粉状的，冻干的，浓缩发酵剂，为培养生产发酵剂。
● 易溶的，深冻、超浓缩发酵剂，直接用于生产。
繁殖阶段
近几年，浓缩发酵剂已直接用于制作生产发酵剂或直接用于生产。见图10.2。
将来，在乳品厂对发酵剂的要求是不需要任何进一步繁殖，可直接用于生产
的经特殊设计、浓缩的发酵剂。
然而，许多乳品厂以前仍然通过几个连续的步骤把母发酵剂培养繁殖成自己
的生产发酵剂。见图10.3。因此，在此介绍一下这项技术。
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图.10.2 用冻干菌种或冷冻菌种制作生
产发酵剂
图.10.3 发酵剂的制作步骤：
1 商品菌种
2 母发酵剂
3 中间发酵剂
4 生产发酵剂
工艺有二个或几个阶段，各个繁殖阶段的发酵剂的名称如下：
* 商品发酵剂，主发酵剂——乳品厂从实验室购买的源发酵剂。
* 母发酵剂——在乳品厂，从主发酵剂繁殖培养的第一代发酵剂。母发酵剂
每天都要做，而且因其名称所指，它是乳品厂所有发酵剂的起源。
* 中间发酵剂——在制作大量生产发酵剂过程中的中间步骤。
* 生产发酸剂——用于生产中的发酵剂。
工艺技术
发酵剂的制备是乳品厂中最困难也是最主要的工艺之一。因为现代化乳品厂
加工量很大，发酵剂制作的失败会导致重大的经济损失。
因此，厂家必须慎重地选择发酵剂的生产工艺及设备。发酵剂的制备要求极高的
卫生条件。要把可能传染的酵母菌、霉菌、噬菌体的污染危险降低到最低限度，
母发酵剂应该在有正压和配备空气过滤器的单独房间中制备。对设备的清洗系统
也必须仔细地设计，以防清洗剂和消毒剂的残留物与发酵剂接触而污染发酵剂。
中间发酵剂和生产发酵剂可以在离生产近一点的地方或在制备母发酵剂的房
间里制备，发酵剂的每一次转接最好在无菌条件下操作。
工艺中的各个阶段
中间发酵剂和生产发酵剂的制备工艺与母发酵剂和制备工艺基本相同，见图
10.4。它包括以下步聚：
● 培养基的热处理
● 冷却至接种温度
● 接种
● 培养
● 冷却
● 贮存
图.10.4发酵剂制备方框图
新鲜的或调制的脱脂奶
发酵剂
热处理
冷却
接种
培养
冷却
储存
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图.10.5 接种0.5%和2.5%嗜温发酵剂
的产酸曲线，接种温度21℃
制备发酵剂最常用的培养基是脱脂奶，但也可用特级脱脂奶粉按9-12%的干
物质（DM）制成的再制脱脂奶替代。
用新鲜的或再制脱脂奶做培养基的原因是发酵剂风味方面的反常现象更易表
现出来。某些乳品厂也使用精选的高质量鲜奶做培养基。
用具有恒定成分的、无抗生素的再制脱脂奶作培养基比用普通脱脂奶做培养基更可靠。
培养基也可以通过添加一些生长因子如Mn2+ 举例而言而加以强化，比如每
升发酵剂添加0.2g MnSO4能促进噬柠檬酸明串珠菌的生长；抗噬菌体、培养
基（PIM）也可用于生产单菌株或多菌珠发酵剂，这些培养基中含有磷酸盐、
柠檬酸盐或其它螯合剂，它能使Ca2+成为不溶物，这样做的原因是因为大多
数噬菌体的增殖需要Ca2+，从培养中去掉Ca2+，保护乳酸菌免遭噬菌体感染，
可以避免发酵剂活力降低。加有PIM 的脱脂粉在市场上可以购得。
培养基的热处理
发酵剂制备的第一个阶段是培养基的热处理，即把培养基加热到90-95℃，
并在此温度下保持30-45 分钟。热处理能改善培养基的一些特性：
● 破坏了噬菌体
● 消除了抑菌物质
● 蛋白质发生了一些分解
● 排除了溶解氧
● 杀死了原有的微生物
冷却至接种温度
加热后，培养基冷却至接种温度。接种温度根据使用的发酵剂类型而定。重
要的一点是按照商品发酵剂生产商推荐的温度或是根据经验决定最适温度。
在培养多菌株发酵过程中，即使与最适温度有很小的偏差，也会对其中一种
菌株的生长有益而对其他种不利，结果是使成品不能获的理想的典型特征。
图10.6 说明了酸奶菌种在逐渐递增的温度范围内培养时所产生的变化。
常见的接种温度范围：嗜温型发酵剂为20-30℃；嗜热型发酵剂为42-45℃。
接种
经过热处理的培养基，冷却至所需温度后，再加入定量的发酵剂，这就要求
接种菌确保发酵剂的质量稳定，接种量、培养温度和培养时间在所有阶段－
－母发酵剂、中间发酵剂和生产发酵剂中都必须保持不变。
与温度一样，接种量的不同也能影响会产生乳酸和芳香物质的不同细菌的相
对比例。因此接种量的变化也经常引起产品的变化。所以每个生产厂家必须
找出最适合实际情况的特殊生产工艺。图10.5表示了发酵剂的接种量如何影
响酸化过程。曲线各自表示0.5% 和2.5% 的接种量，接种温度皆为21℃。
培养
当接种结束，发酵剂与培养基混合后，细菌就开始增殖——培养开始。培养
时间是由发酵剂中的细菌类型，接种量等决定。发酵时间为3-20小时。最重
要的一点是温度必须严格控制，不允许污染源与发酵剂接触。
酸度oSH
培养时间小时
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在培养中，细菌增殖很快，同时发
酵乳糖成乳酸。如果该发酵剂含有
产香菌，在培养期间还会产生芳香
物质，如：丁二酮、醋酸和丙酸、各
种酮和醛、乙醇、酯、脂肪酸、二
氧化碳等。
从图10.6 可以看出一种酸奶发酵剂正确的培养温度的重要性，
这种发酵剂含有：嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，它们在共生*存，共同
形成酸奶的理想特性如pH值、风味、香味和稠度。大多数酸奶中球菌和杆菌
的比例为1：1 或2：1，杆菌永远不允许占优势，否则酸度太强。
图10.7说明的是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌生长时产香物质形成的一个例子。
关于这一点必须提及的是乙醛被认为是酸奶中风味物质的主要部分（Pette和
Lolkema,1950c;Schuetz和Hingst,1954）。而乙醛主要是由保加利亚
乳杆菌产生，虽然每种菌株产乙醛能力各不相同。另外，嗜热链
球菌和保加利亚乳杆菌共同生长产生的乙醛比率比保加利亚乳
杆菌单株生长时产生的乙醛要高的多(Bottazzi等[人]；1973)。因
此这些菌种之间的共生关系影响着酸奶生产中的乙醛的产生。
在酸奶生产过程中，只有当酸奶的酸度达到pH=5时，才有明显
的乙醛的产生。在酸度为pH4.2 时，乙醛含量最高，pH4.0 时，
含量稳定（A.Y.Tamime 和R.R.Robinson，酸奶一科学与技术）。
酸奶的香味和风味最佳时刻是乙醛含量为2 3 . 0 ~ 4 1 p p m 及
pH4.40~pH4.00 时。
影响球菌和杆菌比率的因素之一是培养温度，在40℃时大约为4∶1，而45℃时
它约为1：2（见图10.6），因此在酸奶生产中，以2.5-3%的接种量和2-3小时的
培养时间，要达到球菌：杆菌=1：1 的比率，最适接种（和培养）温度为43℃。
在培养期间，制备发酵剂的人员要定时检查酸度发展情况，并随程序要求检
查以获得最佳效果。
发酵乳生产中发酵剂的仔细处理是非常重要的，因此这一工作必须由技术熟
练的人员去完成。
冷却发酵剂
当发酵剂达到预定的酸度时开始冷却，以阻止细菌的生长，保证发酵剂具有
较高活力。图10.8 表示的是一种常见的产酸发酵剂当接种1%的母发酵剂在
20℃培养时的生长曲线。
当发酵剂在接着的6 小时之内使用时，经常把它冷却至10-20℃即可。如果
贮存时间超过6 小时，建议把它冷却至5℃左右。
在大规模生产或在一班以上的生产中，为方便起见，最好每隔一定时间，如
图.10.6 培养温度对杆菌与球菌
数量的影响
图.10.7 嗜热链球菌和保加利亚乳杆生
长时产生物质的生成曲线，接种量2.5%
图.10.8乳酸生成菌在培养结束后冷却
及未冷却时的生长曲线
乳品加工手册/ 第10 章
乳酸生成菌数量
冷却开始
冷却
未冷却
培养时间h
培养时间h
乳杆菌
乳链球菌
培养时间h
ST LB pH 乙醛
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4 小时，制备一次发酵剂，这样随时都有活力较强的发酵剂可用，也容易安
排以后的工作，而且能始终保证高质量的成品。
发酵剂的保存
为了在贮存时保持发酵剂的活力，已经进行了大量的研究工作，以便找出处
理发酵剂的最好办法。一种方法是冷冻，温度越低，保存的越好。用液氮冷
冻到-160℃来保存发酵剂，效果很好。
目前的发酵剂－－浓缩发酵剂，深冻发酵剂，冷冻干燥发酵剂，在生产商推
荐的条件下能保存相当长的时间。
表10.3 是丹麦哥本哈根(汉森实验室)推荐的菌种。
应该注明的是，深冻发酵剂比冻干发酵剂需要更低的贮存温度。而且要求用
装有干冰的绝热塑料盒包装运输，时间不能超过12小时，而冻干发酵剂在20
℃温度下运输10天也不会缩短原有的货架期，只要货到达购买者手中后，按
建议的温度贮存即可。
在无菌条件下制备发酵剂
既然已有了新一代浓缩的、深冻的和冻干发酵剂，在乳品厂就不再需要用大
量的无菌设备来生产发酵剂。但是这并不意味着发酵剂制作的卫生要求就可
以忽视了。供应商提供的新一代发酵剂的介绍应该仔细领悟，以便获得最佳
效果。
下面概述一下传统发酵剂的制作程序。
图10.10和10.11说明的是母发酵剂、中间发酵剂、生产发酵剂在无菌条件下
生产的典型系统，下面是应用的条件：
表10.3
一些浓缩发酵剂的贮存条件和货架期（汉森实验室，丹麦）
发酵剂类型保存货架期(月)
1 冻干DVS 低于-18℃冷冻室≥ 12
2 深冻DVS 低于-45℃冷冻室≥ 12
3 冻干REDI-SET 低于-18℃冷冻室≥ 12
4 深冻REDI-SET 低于-45℃冷冻室≥ 12
5 DRI-VAC 低于＋5℃冷藏室≥ 12
1. 冻干超浓缩发酵剂(直接用于生产)
2. 深冻发酵剂
3. 冻干超浓缩发酵剂(为制备生产发酵剂)
4. 深冻浓缩发酵剂(为制备生产发酵剂)
5. 冻干粉末发酵剂(为制备母发酵剂)
乳品加工手册/第10 章
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1 传统的母发酵剂制作是用一个带有膜盖的100ml 瓶子。
2 把脱脂奶装进瓶子，高压灭菌，冷却到适当的接种温度。
3 把一个灭菌的注射器插进带膜盖的瓶子里，然后把主发酵剂注入到瓶子
里制做出发酵剂。
4 接着经适当培养和充分冷却后，把以母酵剂接种到牛乳中做中间发酵剂；
做中间发酵剂通常用脱脂奶，首先牛乳要进行不低于95℃、30-45 分钟热
处理，然后冷却至培养温度。加热和冷却在特别设计的培养器里进行。
5 适宜的培养一段时间后，冷却至10-12℃左右，然后通过软管用过滤空
气把中间发酵剂转移到生产发酵剂罐中。
6 牛乳被接种以前（通常是脱脂乳）通过罐夹层用热介质和冷却剂循环加
热。送入罐中的空气和从罐中抽出的空气要通过一个灭菌的高效微粒空气过
滤器（HEPA）。
生产发酵剂罐
一般情况下，生产发酵剂的制作要用二个罐循环使用，其中一个罐准备的是
当天要使用的发酵剂，而另一个做准备第二天要用的发酵剂。
发酵罐应该是无菌设计。如：全封密，三层夹套等，能承受负压至30Kpa
(0.3bar)和压力至100Kpa(1bar)，搅拌器应该是二层密封，动力为二速马达。
另外，应该安装EPA过滤器（4），以防当罐清洗后冷却和培养基热处理后冷
却到培养温度时，被吸入的空气污染发酵剂。
生产发酵罐需要安装一个固定的，完整的pH 计（7），它应能承受在清洗和
热处理时发生的较大的温差。
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2
1
图.10.9 有四个做中间发酵剂容器和四
个做为母发酵剂*培养器，水溶温
度通过面板能精确控制
图.10.10 母发酵剂中间发酵剂的无
菌转送
1 无菌过滤器
2 无菌注射器
3 母发酵剂瓶子
4 中间发酵剂容器
图.10.11 从中间发酵剂到生产发酵
剂罐的无菌转运
1 培养器
2 中间发酵剂容器
3 生产发酵剂罐
4 HEPA 过滤器
5 气阀
6 蒸汽过滤器
7 pH 测定部分
产品
空气
蒸汽
