酸乳發酵工藝的優化*

孫 然 冷云偉 張 明 伏 梅 王 波

（1中國礦業大學化工學院，徐州 221116） （2維維集團，徐州 221111） （3徐州市產品質量監督檢驗所，徐州 221000）

酸乳發酵工藝的優化*

孫 然1**冷云偉1張 明2伏 梅2王 波3

（1中國礦業大學化工學院，徐州 221116） （2維維集團，徐州 221111） （3徐州市產品質量監督檢驗所，徐州 221000）

在單因素試驗的基礎上，通過正交實驗對酸乳發酵工藝進行優化，得最佳工藝為保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌質量比為1∶1，接種量為3g/100 g，發酵溫度為43℃，乳固體含量為10 g/100 g。

乳酸菌；工藝優化；酸乳

乳酸菌是指一群可發酵碳水化合物產生乳酸的的球菌和桿菌。酸乳具有減輕乳糖不耐受癥、調整腸胃、減少疾病等功能，但酸乳生產中易出現發酵時間長，菌種活力不夠等問題，因此，進行酸乳工藝的優化具有實際的意義。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

a）菌種，混合型乳酸菌（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌），由法國羅地亞公司提供；

b）新鮮無抗牛乳，收購合格奶源；

c）脫脂奶粉，新西蘭產。

1.2 實驗方法

a）酸度測定：依照GB/T5009.46-2003的方法進行；

b）產品感官評定：由6名經驗豐富的現場品控人員組成，采用百分制對產品的質地、外觀、香味和滋味進行評定，6個數據取整數平均值。

2 結果與分析

2.1 單一菌種發酵實驗

2.1.1 嗜熱鏈球菌

2.1.1.1 接種量

接種量分別取1g/100 g、3 g/100 g、5 g/100 g，優質鮮奶43℃連續發酵12 h，每2 h測一次酸度，具體如圖1所示。由圖1可知，接種量不同，產酸速度不同，隨著接種量的增大，產酸速度增大。接種量為3g/100 g和5 g/100 g組，在發酵的2 h～4 h產酸速度增大，12 h后酸度分別長到76oT和89oT，雖然3 g/100 g組的酸度相比5 g/100 g的有點低，但基本達到要求，且凝乳狀態良好；而1g/100g組產酸速度緩慢，4 h～6 h產酸速度稍有提高，但隨后又進入緩慢狀態，12 h后酸度僅達到62oT，凝乳狀態不好，質地松軟。所以，對于嗜熱鏈球菌來說，接種量應取3 g/100 g～5 g/100 g。

圖1 不同接種量對嗜熱鏈球菌發酵的影響

2.1.1.2 發酵溫度

發酵溫度分別取40℃、43℃和45℃，接種量3 g/100 g，發酵12 h，2 h測一次酸度，如圖2所示。由圖2看出，發酵溫度為40℃時，嗜熱鏈球菌生長緩慢，一開始產酸速度很慢，直到8 h時產酸速度才有所加快；而45℃時的高溫會抑制嗜熱鏈球菌的正常生長，產酸活性下降，因此酸度增加也很慢，12 h后仍達不到要求的酸度。所以對嗜熱鏈球菌來說，40℃發酵12 h后酸乳凝乳狀態良好，但需要的時間太長，不利于酸乳生產進程，發酵溫度應選43℃。

圖2 不同發酵溫度對嗜熱鏈球菌發酵的影響

2.1.1.3 乳固體含量

乳固體含量分別取8 g/100 g、10 g/100 g、12g/100g，接種量取3g/100g，43℃發酵12h，2 h測一次酸度，結果見圖3。

由圖3結果可知，乳固含量8 g/100 g組在發酵12 h后酸度只達到78oT，沒有達到要求，且在發酵的2 h～4 h，產生乳清較多。乳固含量10 g/100 g組和12 g/100 g組酸度在8 h時就分別達到89oT、97oT。因此，對于嗜熱鏈球菌來說，乳固體含量應在10 g/100 g以上。

2.1.2 保加利亞乳桿菌

2.1.2.1 接種量

圖3 不同乳固體含量對嗜熱鏈球菌發酵的影響

圖4 不同接種量對保加利亞乳桿菌發酵的影響

接種量分別取1g/100g、3 g/100 g、5 g/100 g，用優質鮮奶，43℃連續發酵12 h，酸度變化見圖4。可以看出，接種量的多少對產酸速度影響很大，接種量越大，產酸速度越快。對于保加利亞乳桿菌來說，接種量為3 g/100 g組在發酵4 h～6 h產酸速度加快；5 g/100 g組的從發酵一開始產酸速度就很快，產生的酸味較強烈，有大量的乳清析出；1 g/100 g組酸度增長的速度一直很緩慢，12 h后酸度僅達到79oT，并且質地松軟，可以看見有輕度的流動狀態，凝乳效果不理想。綜上分析，對于保加利亞乳桿菌來說，接種量選擇3 g/100 g較適宜。

2.1.2.2 發酵溫度

同嗜熱鏈球菌一樣，發酵溫度分別取40℃、43℃、45℃，接種量3 g/100 g，保溫發酵12 h，2 h測一次酸度。結果見下頁圖5。由圖5可知，發酵溫度越高，產酸速度也越快。發酵溫度為43℃、45℃，在發酵6 h～8 h產酸速度加快，12 h后酸度分別達到99oT、109oT；40℃發酵時產酸速度相對比較緩慢，12 h發酵酸度為77oT。40℃發酵12 h酸度達不到要求，45℃發酵析出的乳清比較多，因此，發酵溫度選取43℃。

圖5保加利亞乳桿菌不同發酵溫度對發酵的影響

2.1.2.3 乳固體含量

同嗜熱鏈球菌，乳固體含量仍取8 g/100 g、10 g/100 g、12 g/100 g，接種量3 g/100 g，43℃發酵12 h，每2 h測一次酸度，結果見圖6。由圖6結果可以看出，乳固體含量不同，產酸速度不同，乳固體含量增大，產酸速度也增大，與其他兩組相比，乳固體含量為8 g/100 g組的酸度增長緩慢，最終酸度達到79oT，基本達到要求，但乳清析出較多，凝乳效果也不好，質地松軟。因此，對于保加利亞乳桿菌來說，乳固體含量為10 g/100 g就能滿足發酵的要求。

圖6 保加利亞乳桿菌不同乳固體含量對發酵的影響

2.2 酸乳發酵工藝優化

2.2.1 正交試驗

在以上單因素實驗的基礎上，選取乳固體含量、接種量、發酵溫度、菌種配比四個因素進行正交試驗，進而對發酵工藝進行優化，采用L9（34）正交試驗，每個因素設定3個水平，正交試驗因素水平見表1，正交試驗結果見表2。

表1 因素水平表

表2 正交試驗表

由表2極差分析知，各因素對產酸影響的大小依次為：乳固體含量＞桿菌與球菌質量比＞接種量＞發酵溫度，而各因素對感官的影響大小依次為∶乳固體含量＞桿菌與球菌質量比＞發酵溫度＞接種量。

2.2.2 最優方案的確定

在該實驗中，感官評定是本實驗的評定指標，指標越大越好，所以應選取每個因素的K'1、K'2、K'3（或k'1、k'2、k'3） 中最大的值對應的那個水平。由 于 ： A 因 素 列 ： K'1＞K'3＞K'2， B 因 素 列 ：K'2＞K'1＞K'3， C 因 素 列 ： K'2＞K'3＞K'1， D 因 素 列 ：K'3＞K'2＞K'1，所以最優方案為 A1B2C2D3，即桿菌與球菌質量比為1∶1，接種量為3 g/100 g，發酵溫度為43℃，乳固體含量為12 g/100 g。通過實驗發現，乳固體含量為10 g/100 g就基本能達到最優方案的效果，所以在工業生產中為節約成本，乳固體含量取10 g/100 g即可。綜合以上分析得到的最優方案為A1B2C2D3（D2）。

3 結論

a）單一菌種發酵試驗表明，嗜熱鏈球菌的最優發酵工藝為：接種量為3 g/100 g～5 g/100 g，發酵溫度為43℃，乳固體含量為10 g/100 g以上；保加利亞乳桿菌的最優發酵工藝為：接種量為3 g/100 g，發酵溫度為43℃，乳固體含量為10 g/100 g以上。

b）由單一菌種發酵實驗得出，只有嗜熱鏈球菌時酸度較低，保加利亞乳桿菌的產酸能力大于嗜熱鏈球菌，嗜熱鏈球菌在發酵過程中使產品黏度增加。可見，兩種菌混合發酵時，各司其職，嗜熱鏈球菌產生黏度，滿足口感上的要求，保加利亞乳桿菌負責后期酸度的進一步提升。

c） 由混合菌種發酵試驗可知，菌種配比、接種量、發酵溫度及乳固體含量均對酸乳的質地、滋氣味產生影響，其中乳固體含量、菌種配比對其影響較大，但各因素之間又是相互影響和制約的。

d）混合菌種發酵試驗最佳工藝條件：桿菌與球菌質量比為1∶1，接種量為3 g/100 g，發酵溫度43℃，乳固體含量為10 g/100 g以上。

［1］謝繼志.液態乳制品科學與技術［M］北京：中國輕工業出版社，2002：10-35.

［2］楊起恒.乳酸菌發酵機理及酸奶工藝優化研究［D］.北京：中國農業大學，2005：6-44.

Study on optimization ofyogurt fermentation process

SUNRan1**LENGYun-wei1ZHANGMing2FUMei2WANGBo3
1（School ofchemical engineering，China universityofminingand technology，Xuzhou 221008，China）
2（VVGroup，Xuzhou 221111，China）
3（The school ofproduct qualitysupervision and inspection，Xuzhou 221000，China)

Basing on the single-factor test，the best technology of the orthogonal test is as follows:L.bulgaricus （Lb）：S.thermophilus （St）=1 ∶1，the inoculums dosage is 3 g/100 g；temperature is 43 ℃,the total solids are 10 g/100 g.

lactic acid bacteria；yogurt process optimization；yogurt

國家星火計劃（2008GA690098）

**孫然，女，1986年出生，碩士，中國礦業大學化工學院在讀

研究生。

2010-10-05