教案首頁河南科技大學教案首頁課程名稱：食品工藝學計劃學時：2授課章節： …第三章發酵乳制品加工工藝（第二節凝固型酸牛乳加工工藝及質量控制）教學目的和要求：通過本次課的學習要求掌握凝固型酸牛乳的工藝流程、加工關鍵技術，凝固型酸乳加工過程中常出現的質量問題及控制措施。教學基本內容：第二節凝固型酸牛乳加工工藝及質量控制一、 凝固型酸牛乳工藝流程；二、 凝固型酸牛乳加工關鍵技術（原料乳驗收、標準化、預熱、均質、殺菌、冷卻、接種、灌裝、發酵、冷卻、后熟等）。三、 凝固型酸乳加工過程中常出現的質量問題及控制措施（乳清析出、凝固不完全等）。教學重點和難點：教學重點：凝固型酸牛乳的工藝流程、加工關鍵技術，凝固型酸乳加工過程中常出現的質量問題及控制措施。教學難點：酸凝乳形成原理。授課方式、方法和手段：授課方式：課堂講授。授課手段：多媒體教學。授課方法：采用課堂提問、討論、課堂交流等方法，加強師生互動，調動學生學習積極性，發揮學生學習的主體作用。思考題:凝固性酸牛乳的工藝流程？凝固性酸牛乳的原料乳有哪些特殊要求？凝固性酸牛乳發酵原理及工藝參數？凝固型酸乳加工過程中常出現的哪些質量問題？應采取哪些控制措施？參考資料：駱承庠主編.乳與乳制品工藝學.中國農業出版社，2003.周光宏主編.畜產食品加工學.中國農業大學出版社，2002.張和平主編.液態乳.化學工業出版社.2003.第三節發酵劑制備引入新課回顧上次課內容在第九章第二節中主要學習了凝固型酸乳加工工藝及質量控制，同學們已經掌握了凝固型酸乳加工工藝流程、加工的關鍵技術、加工過程中常出現的質量問題及控制措施。提問凝固性酸牛乳的工藝流程？凝固性酸牛乳的原料乳有哪些特殊要求？凝固性酸牛乳發酵原理及工藝參數？凝固型酸乳加工過程中常出現的哪些質量問題？應采取哪些控制措施？引入新課有上節課所學的知識可知，酸奶加工離不開發酵劑，也就是說菌種是酸奶加工的核心技術之一。本節課主要講發酵劑的制備技術，通過本次課的學習要求同學們掌握發酵劑的概念和種類、發酵劑的制備技術、發酵劑的質量標準和鑒定方法。課堂講授一、發酵劑概念及種類（一）發酵劑概念發酵劑系指為制作酸乳而調制的特定的微生物的培養物。在制作酸乳之前，必須首先調制發酵劑，而且發酵劑的優劣與產品質量的好壞有極為密切的關系。因此，調制發酵劑的技術是制作酸乳的關鍵技術之一。（一）發酵劑種類按使用方法分直投式發酵劑。繼代式發酵劑（乳酸菌純培養物、母發酵劑、生產發酵劑）。按使用菌種分傳統菌種。益生菌。按制備過程分乳酸菌純培養物（菌種）母發酵劑中間發酵劑工作發酵劑菌種也就是種子，一般指試管培養物，數量為數毫升至十毫升。母發酵劑是種子的擴大培養物，多在0.5?1.0L的三角瓶中培養。中間發酵劑又是母發酵劑的擴大培養物，一般在20L或更大的容器中培養。工作發酵劑是中間發酵劑的擴大培養物，多在小型發酵罐中制作，是用來直接制作產品的。按使用發酵劑的目的分類混合發酵劑單一發酵劑混合發酵劑含有兩種或兩種以上的菌，如保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按1:1或1：2比例混合的酸乳發酵劑，且兩種菌比例的改變越小越好。單一發酵劑只含有一種菌.二、 發酵劑的主要作用分解乳糖產生乳酸；產生揮發性的物質，如丁二酮、乙醛等，從而使酸乳具有典型的風味；具有一定的降解脂肪、蛋白質的作用，從而使酸乳更利于消化吸收；酸化過程抑制了致病菌的生長。三、 發酵劑的選擇（一） 菌種的選擇菌種的選擇對發酵劑的質量起著重要作用，應根據生產目的不同選擇適當的菌種。選擇發酵劑應從以下幾方面考慮：產酸能力和后酸化作用滋氣味和芳香味的產生粘性物質的產生蛋白質的水解性（二） 菌種的構成傳統構成菌現代酸乳發酵劑是由嗜熱鏈球菌（Streptococcusthermophilus）和保加利亞乳桿菌(Lactobacillusbulgaricus)構成的。酸乳是一種可追溯到公元前的古老食品，當時人們缺乏微生物知識，不了解酸乳形成的原因，直至20世紀初才確認了乳酸菌的存在，之后人們一直采用這種菌制作酸乳，所以稱其為傳統構成型，但當今采用的乳酸菌是在長期生產實踐中經過多次選育產生的，與初期分離的菌株相比要優越得多。其它構成菌根據不同的目的可往酸乳微生物相中追加其它乳酸菌，例如追加嗜酸乳桿菌(Lastobacillusacidophilus)、雙歧桿菌(Bifidobacterium)或同時追加這兩類菌。這樣可增加這兩類菌在腸道中的定植量，提高酸乳的保健作用。追加其它乳酸菌之后制作的產品是一些新型的酸乳，例如嗜酸乳桿菌乳(Acidophilus-Yoghurt)、雙歧桿菌酸乳(Bifidus-Yoghurt)、嗜酸乳桿菌-雙歧桿菌酸乳(Acidophilus-Bifidus-Yoghurt)、特制酸乳(Special-Yoghurt)、阿克酸乳(Aco-Yoghurt)等。一般追加的有效菌相必須采用恰當的腸道菌株。用于追加用的乳酸菌，也可不與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌組合而單獨作為發酵劑。為了增加產品的營養生理學價值，可添加能合成維生素的特殊菌，特別是合成維生素B族的菌；為了改善產品風味，可添加雙乙酰乳鏈球菌；為了改善產品硬度，可添加能產生粘性物質的菌，如鏈球菌的變種等。、共生的特性將兩種微生物混合培養比分別單獨培養時生長的好，這種現象稱為共生。若將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌組合起來應用，則乳的凝固時間比單一發酵劑短，40?45°C培養，凝固時間只需2?3h，而單一發酵劑必須數小時或更長時間才能凝乳。保加利亞乳桿菌可從酪蛋白中將多種氨基酸游離出來，促進嗜熱鏈球菌生長，使繼代時間大大縮短，菌數很快增加。在開始培養第一小時后，嗜熱鏈球菌數可達3?4倍，此后由于受到乳酸的影響，生長減慢，保加利亞乳桿菌菌數與其逐漸接近。研究表明，嗜熱鏈球菌產生的甲酸可促進保加利亞乳桿菌生長。如果對乳進行強烈加熱，例如90C，30min，乳中會產生相當量的甲酸。但在發酵乳制作過程中，乳的加熱處理并不十分強烈，所以不能產生足夠的甲酸。在這樣的條件下，甲酸只能由嗜熱鏈球菌產生。含有大量甲酸的強烈加熱牛乳，例如滅菌乳，具有改變乳酸球菌和乳酸桿菌比例的作用。在用于制作發酵乳的殺菌乳(90C加熱5min或85C加熱20?30min)或UHT滅菌乳中能保持嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的最佳比率［(1:1)?(2:1)］。四、發酵劑的制備基礎知識無菌操作培養基的選擇使用無抗生素殘留的脫脂鮮乳或脫脂乳粉復原乳。培養基的制備（1） 種子發酵劑和母發酵劑的培養基高壓滅菌（120°C/15?20min）；或100C、30C連續三天的間歇滅菌，以達到完全無菌狀態。（2） 工作發酵劑的培養基90C、60min；或100C、30?60min殺菌。接種量種子發酵劑和母發酵劑調制時可按1?3%接種，工業生產上需要快速出產品，接種量可增加，按3?5%接種。培養溫度與時間通常選擇42?43C,培養2.5?3.5h。保存0?5C下保存。脫脂乳中加1%CaCO3，提高生存率。（二）發酵劑制備方法液體發酵劑只要保存期限不過長或在運輸過程中的溫度不高，在液體發酵劑中就存在有一定活力的酸乳菌，即使初次傳代也能迅速生長。液體發酵劑的可保存性受蓄積在培養基中酸的影響，保存的溫度越高，受影響越大。液體發酵劑通常保存于2?8C的冰箱中，里邊的活菌數大約是109個/mL。液體發酵劑的調制方法可按照以下步驟進行：將脫脂乳（將泌乳中期的牛乳加以混合或用還原脫脂乳）加到專用的發酵劑滅菌三角瓶中，塞上棉塞，包扎滅菌防潮紙，置于0.07MPa壓力下加熱7min或90?95C加熱35min；冷卻到44C；用滅菌吸管吸取新鮮發酵劑按1.5%?2.0%比例接種到三角瓶中，可用滅菌膠塞代替棉塞，仍用滅菌防潮紙包扎好。整個接種過程要注意嚴格無菌操作；搖勻；⑤置于42C恒溫培養箱中培養2?2.5h；達到規定的酸度時，立即送入2?8C冰箱中冷藏；培養135min后的新鮮酸乳，其滴定酸度約為87.5oT，這時嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌之比大約是2:1，保存8d后，二者之比是1:1或后一種菌轉為優勢菌；根據情況可在2?7d內移植一次；⑨兩種菌也可調制成單一發酵劑。冷凍發酵劑冷凍發酵劑是將液體發酵劑加以冷凍而成。這類發酵劑的優點是在冷藏的條件下保存性非常好，每克的活菌數為109個/mL。這種發酵劑的方法按下述步驟進行：將500mL脫脂乳或還原脫脂乳加到帶塞的專用三角瓶中，置0.07MPa壓力下加熱7min或90?95°C加熱30?40min；冷卻到47C（為加快活化，要在比通常采用的溫度高2?3C的較高溫度下進行培養）；將冷凍發酵劑添加到滅菌乳中；將三角瓶充分搖動，以使固體發酵劑溶解而使菌體均勻分布在滅菌乳中；⑤培養到凝乳（約3h），凝乳后還可以繼續培養1h；⑥完全冷卻后，處理方式與液態發酵劑相同。濃縮發酵劑這是將液態發酵劑加以離心濃縮制成的發酵劑，活菌數一般是109?101。個/mL，活性較強。濃縮冷凍發酵劑調制這種發酵劑分三個階段將液體發酵劑中的乳酸連續進行中和，繼續培養，使菌體濃度達109?101。個/mL。用離心分離法將菌體濃度再提高一步，使其增大到1011個/mL。冷凍保存，在-70C以下冷凍后保存6個月活性變化不大。濃縮冷凍干燥發酵劑濃縮冷凍干燥發酵劑系將液體發酵劑離心分離冷凍干燥制成，其活性特別強，不必調制中間發酵劑，可直接用作生產發酵劑，是現階段最先進的一類發酵劑。不同組合發酵劑的缺點（1） 混合發酵劑是將嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌按1:1的比例同時進行培養而調制的一類發酵劑。為了制作質量均一的產品，必須盡可能維護這兩種菌的比例不變。（2） 單一發酵劑這種發酵劑是將這兩種菌分別進行培養而調制的發酵劑。這類單一發酵劑混合的方式有兩種，一是在往工作發酵劑培養基接種之前進行混合，二是在往酸乳中接種之前進行混合。單一發酵劑有以下優點：發酵劑的傳代較易進行，容易保持兩種菌的比例。容易進行菌株交替，容易進行特殊菌株的導入（例如產酸弱的發酵劑、產生丁二酮能力強的發酵劑等)。根據所制造酸乳的種類可比較容易地調整兩種菌的比例，如在水果酸乳中乳酸球菌的接種量是0.5%?1.0%，乳酸桿菌的接種量是0.01%。可將兩種菌分別接種到酸乳中，如先接種乳酸球菌，培養1.5h后再接種乳酸桿菌，這是制造水果酸乳時很好的一種接種方法。五、發酵劑的質量要求及鑒定發酵劑的質量要求凝塊應有適當的硬度，均勻而細滑，富有彈性，組織狀態均勻一致，表面光滑，無龜裂，無皺紋，未產生氣泡及乳清分離等現象。具有優良的風味，不得有腐敗味、苦味、飼料味和酵母味等異味。若將凝塊完全粉碎后，質地均勻，細膩滑潤，略帶粘性，不含塊狀物。按規定方法接種后，在規定時間內產生凝固，無延長凝固的現象。測定活力(酸度)時符合規定指標要求。為了不影響生產發酵劑要提前制備，可在低溫條件下短時間貯藏。發酵劑的鑒定感官檢查肉眼觀察形態、顏色、乳清分離等。觸覺或其他方法檢查硬度、黏度、彈性等。味覺檢查酸度是否不足或過度以及風味是否異常。化學檢驗滴定酸度：以0.8%?1%乳酸度。揮發酸測定：取發酵劑250g，放入蒸餾燒瓶中用H2SO4，調節pH為2,收集蒸餾最初的水1L，用0.1mol/LNaOH滴定。丁二酮和3-羥基-2-丁酮測定(Hammer法，定性法)取發酵劑2ml加等量的40%NaOH和少量的肌酸混合，出現的紅色層越強，則丁二酮和3-羥基-2-丁酮的含量越高。細菌檢查用常規方法測定總菌數和活菌數，必要時選擇適當的培養基測定乳酸菌等特定的菌群。活力測定酸度測定(Horrall-Elliker)高壓滅菌復原脫脂乳中接種3%的發酵劑，37.8°C/3.5h，測滴定酸度，酸度達0.4%可認為有活力。刃天青還原試驗(Leber)取復原脫脂乳9ml,接種發酵劑1ml及0.005%的刃天青溶液1ml,36.7°C培養，35min以上完全褪色者為良好。六、直投式菌種介紹傳統的商業菌種(繼代式菌種)缺點含菌量少(107?108/g)；不能直接用于生產，需經過活化、擴增才能用上乳品生產；發酵劑用量大；制作過程繁雜，質量不易控制，容易污染雜菌和噬菌體，菌種比例隨著傳代數的增加而改變；導致酸奶質量不穩定和口感差，阻礙了酸奶制品的工業化生產。直投式酸奶菌種特點直投式酸奶菌種指不需要經過活化、擴增而直接應用于生產的一類新型發酵劑。主要特點是：活菌含量高(1010?1012/g)；保質期長；接種量少；發酵產品質量穩定；防止菌種的退化和污染；大大提高了發酵酸奶工業的勞動生產率和產品質量直投式酸奶菌種生產廠家國內尚沒有廠家制造直投式酸奶發酵劑。國際上比較有名的酸奶發酵劑制造商主要有4家公司。丹麥漢森(Chr.Hansen)公司丹麥丹尼克斯(Danisco)公司荷蘭蒂斯曼(DSM)公司加拿大羅素(Rosell)公司。總結與鞏固一、 發酵劑概念及種類發酵劑系指為制作酸乳而調制的特定的微生物的培養物。按使用方法分：直投式發酵劑、繼代式發酵劑（乳酸菌純培養物、母發酵劑、生產發酵劑）。按使用菌種分：傳統菌種、益生菌。按制備過程分：乳酸菌純培養物（菌種）、母發酵劑、中間發酵劑、工