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我国酸奶发酵剂使用现状及发展趋势

发布时间：2005-12-26

    酸奶是一种传统发酵乳制品，具有丰富的营养价值和良好的保健功能。随着冰箱的普及和冷链系统的推广，随着我国人民消费水平和文明素质的提高，随着健康理念的流行，酸奶产量以年平均25%的速度增长，已经成为我国第一大发酵乳制品，是最具盈利和发展潜力的产业。
    酸奶是新鲜牛奶经酸奶发酵剂发酵而成的乳制品。酸奶发酵剂是制作酸奶所用的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。
    酸奶发酵剂的种类
    酸奶发酵剂按照物理形态的不同可分为液体酸奶发酵剂、冷冻酸奶发酵剂和直投式酸奶发酵剂这3种。液体酸奶发酵剂比较便宜，但是菌种活力经常发生改变，存放过程中易染杂菌，保藏时间也较短，长距离运输菌种活力降低很快；冷冻酸奶发酵剂乃经深度冷冻而成，其价格也比直投式酸奶发酵剂便宜，菌种活力较高，活化时间也较短，但是其运输和贮藏过程中都需要-45~-55℃左右的特殊环境条件；而直投式酸奶发酵剂不仅可以直接投入到发酵罐中生产酸奶，而且贮藏在普通冰箱中即可，运输成本和贮藏成本都很低，其使用过程中的方便性、低成本性和品质稳定性特别突出。
    目前，液体酸奶发酵剂由于其品质不稳定且易受污染，已经逐渐被大型酸奶厂家所淘汰，只有一些中小型酸奶工厂还在联合一些大学或研究所进行生产；深冷冻酸奶发酵剂因其深冷冻链的费用比较高，使用的广泛性受到限制；而直投式酸奶发酵剂在其价格逐渐为国内厂家所接受后，已经开始在一些大型酸奶厂家推广使用。
    在以前的酸奶生产过程中，酸奶发酵剂的菌种要在酸奶生产厂家单独设一菌种车间，以完成“纯菌→活化→扩大繁殖→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂”这一工艺过程，该过程工序多、技术要求严格，一般厂家由于生产条件有限，经常出现质量问题。所以，在乳业发达国家，酸奶生产厂家不自制发酵剂，由专门生产发酵剂的企业提供酸奶发酵剂，来满足发酵乳制品厂家的要求。丹麦的汉森中心实验室1988年底生产出超浓缩的直投式酸奶发酵剂。
    直投式酸奶发酵剂(Directed Vat Set, DVS)是指一系列高度浓缩和标准化的冷冻干燥发酵剂菌种，可直接加入到热处理的原料乳中进行发酵，而无需对其进行活化、扩培等其它预处理工作。直投式酸奶发酵剂的活菌数一般为1010 - 1012 CFU/g。由于直投式酸奶发酵剂的活力强、类型多，酸奶厂家可以根据需要任意选择，从而丰富了酸奶产品的品种，同时省去了菌种车间，减少了工作人员、投资和空间，简化了生产工艺。直投式酸奶发酵剂不需扩大培养，可直接使用，便于管理。直投式酸奶发酵剂的生产和应用可以使发酵剂生产专业化、社会化、规范化、统一化，从而使酸奶生产标准化，提高酸奶质量，保障了消费者的利益和健康。
    直投式酸奶发酵剂的制作方法
    酸奶生产技术的一个重大突破就是在于改变了传统液态发酵剂的生产模式，使用直投式酸奶发酵剂。直投式酸奶发酵剂的产品质量均一，可以预先测定其活性，接种量可精确控制，而且容易混合均匀，因此可以确保发酵剂和酸奶质量的稳定。直投式酸奶发酵剂的生产过程主要包括以下几个步骤：
    1) 优良菌种的选育和保藏。生产优质的商品化发酵剂关键在于使用优良菌种。目前国外已经专门成立了酸奶发酵剂生产与研究中心，对发酵剂菌种的功能要求已经基本形成标准。乳酸菌的筛选方向主要有：① 筛选抗冷冻、抗干燥、抗剪切力等抗逆性强的菌株，因为冻干、深度冻藏、喷雾干燥是当前制备商品化发酵剂的主要方法；② 筛选乳糖和半乳糖利用率高的阳性菌株，以多产乳酸；③ 筛选粘性菌种以高产胞外多糖等粘性物质，从而增加产品粘度，提高产品的浓厚质地，并减少凝胶断裂及乳清析出等质量缺陷的发生；④ 酸奶发酵过程中会经常由于噬菌体的污染而导致发酵迟缓甚至发酵失败，但是目前还缺乏有效的防治措施，因此每个酸奶厂都要求有相应的抗噬菌体菌株以备轮换；⑤ 柠檬酸能够被分解成为二乙酰等酸奶特有风味物质，柠檬酸利用菌能够增强酸奶的特有风味；⑥ 筛选双歧杆菌和嗜酸乳杆菌等益生菌时，菌株最好来自于人体，而且能耐受人的胆汁酸盐和酸性环境，以增强其有效性。
    筛选得到的纯培养物置于超低温冰箱或液氮罐中长期保藏，以保持其活性和稳定性。
    2) 菌种的移植。在进行发酵剂的工厂化生产以前，先在实验室和菌种车间进行菌种的活化和移植，并进行种子液的扩大培养。
    3) 培养基的配制和灭菌。制备直投式酸奶发酵剂，首先要对乳酸菌进行高浓度培养。在选择好基础培养基(一般为脱脂奶粉培养基)后，要找到合适的增强因子对培养基进行强化，得到优化培养基，以使乳酸菌的繁殖量达到最大。
    4) 接种培养。乳酸菌的高浓度培养方法有几种：① 恒定pH值培养法：乳酸菌在发酵过程中，代谢产生的乳酸、醋酸等物质对其生长具有反馈抑制作用。发酵罐中培养液的pH值维持在5.8 - 6.0，以解除乳酸等物质对菌体生长的抑制作用，延长培养时间，制备出含活菌数高的发酵液。培养过程中，使用化学中和法或缓冲盐法维持培养液pH值的稳定。② 膜渗析法：利用膜的选择性将培养液与营养液进行成分交换，使培养液中的乳酸部分渗出，营养液中的成分渗入培养液中，以维持乳酸菌正常的生长繁殖。
    5) 细胞浓缩。对数期后期至稳定期前期是乳酸菌细胞收获的最佳时期，因为此时收获的菌体细胞的存活率和抗冻、抗干燥能力最强。这时就可以将乳酸菌培养液进行离心分离，收集菌体细胞，使菌液浓度得到浓缩。也可以选择膜分离。浓缩倍数在20 - 50倍以上，操作过程应尽量柔和，尽量降低剪切力和空气的影响。
    6) 冷冻干燥。将乳酸菌冷冻后，在减压环境下利用升华现象除去水分。当菌体中的大部分水分被去除后，细胞的生理活动就会停止，从而达到了长期保藏的目的。冷冻过程中产生的冰晶体会损坏细胞膜，导致细胞大量死亡，所以在冷冻干燥前需加抗冷冻保护剂，以减少细胞的损害程度。
    7) 包装。一般采用袋装、无菌包装，便于贮存、运输和使用。
    8) 贮存和运输。生产结束后，将袋装直投式酸奶发酵剂一直保持在-18℃条件下冷藏，直至产品投放到发酵罐中，有助于保持更高的存活率和稳定性。
    以上过程中涉及两个关键技术：增加菌液的浓缩程度和减少干燥致死数量。目前国内在这两方面的技术尚不够先进，所以还不能够生产直投式酸奶发酵剂。
    酸奶发酵剂在中国的使用现状
    由于我国乳品工业起步较晚，特别是发酵乳制品，因此对乳酸菌发酵剂的研究较少，特别是具有自主知识产权的乳酸菌发酵剂的研究和开发几乎是个空白。目前我国小型和中型乳品加工企业生产酸奶时大多采用继代式酸奶发酵剂，由于在传代过程中的污染及各种菌种比例失衡等原因导致产品质量较差。尽管目前大多数大型乳品加工企业采用直投式酸奶发酵剂生产发酵乳制品，但全部是进口产品，由于价格较高，导致生产成本加大。而我国目前尚无商业化的直投式酸奶发酵剂供乳品企业采用。
    1997年以后，中国的酸奶企业才开始使用国外进口的直投式酸奶发酵剂。直投式酸奶发酵剂由于具有质量稳定、生产易行等特点目前已被我国大多数大型乳品加工企业所采用。
    目前我国乳品加工企业采用的是进口的直投式酸奶发酵剂，由于成本较高（吨产品发酵剂成本在200元以上），限制了直投式酸奶发酵剂在中、小型乳品企业的使用。
    随着我国直投式酸奶发酵剂的研究和开发，生产成本将会大大下降，届时几乎所有的乳品加工企业都将会采用直投式酸奶发酵剂。按目前我国发酵乳300万吨/年生产规模来算，对直投式乳酸菌发酵剂的需求量为300吨，其产值可达3亿人民币，利税可达2.1亿元。
    酸奶发酵剂的发展趋势
    过去主要根据工艺要求选择酸奶发酵剂，产酸快、凝固好、能产生强酸奶风味的酸奶发酵剂曾经是生产厂家的首选。现在则要首先考虑顾客的爱好，让酸奶产品最大限度地符合顾客和市场的需要。可生产个性化、温和可口、顺滑稠厚、有益健康的酸奶的，产酸较快、质量稳定、使用方便、价格适中的直投式酸奶发酵剂是生产厂家的需要和追求，也是酸奶发酵剂的发展趋势。在分子生物学突飞猛进的今天，有上百年研究和生产发酵剂经验的发酵剂公司利用筛选、诱变、基因重组等技术，选育了一系列具有更优良特性的酸奶发酵剂。过去只有为数不多的酸奶发酵剂可供厂家选购，现在则根据酸奶风味特征、口感、粘稠度、酸奶类型等分类，有数十种酸奶发酵剂可供酸奶生产厂家灵活选择，用来生产具有个性化的酸奶产品满足顾客的需要。
    酸奶在贮存和销售时的后酸化现象曾经是困扰许多生产厂家的难题。如今选育在高温下产酸快、在低温下基本不产酸或产酸甚微的菌株获得成功。口感温和、保质期内pH值可控制在4.2以上的酸奶产品在市场上将受到消费者的欢迎，成为酸奶的主流产品。
    高浓度乳酸菌发酵剂培菌技术、深度冷冻技术和真空冷冻干燥技术的进展，使直投式酸奶发酵剂在酸奶生产中获得广泛应用。酸奶发酵剂在高纯度、高浓度和高稳定性方面已达到很高的技术水平。过去冷冻干燥发酵剂最好要在-30℃或-18℃贮存，现在有的冷冻干燥发酵剂在4℃条件下贮藏时的保存期可达18个月。
    发酵剂生产公司在现代营养学、预防医学和临床医学的合作支持下，选育了一系列具有更佳保健效果和医疗作用的益生菌酸奶发酵剂和菌株，如含有嗜热链球菌、双歧杆菌和保加利亚乳杆菌的发酵剂，含有嗜热链球菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和保加利亚乳杆菌的发酵剂等。
    随着酸奶向健康和嗜好两极化方向的发展趋势，酸奶发酵剂也朝着使用方便化、低后酸化、嗜好化和健康功能化的方向发展。
    发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要，发酵剂是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于酸奶发酵剂的品质类型及活力。
    可生产个性化、温和可口、顺滑稠厚、有益健康的酸奶的，产酸较快、质量稳定、使用方便、价格适中的直投式酸奶发酵剂是生产厂家的需要和追求，也是酸奶发酵剂的发展趋势。

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