酸奶發酵機理及后酸化控制措施

摘 要：酸奶是通過乳酸菌發酵牛奶制成的乳制品，具有良好的口感和營養價值。微生物和酶在酸奶發酵過程中起到關鍵作用，乳糖的降解和乳酸的生成是酸奶發酵的核心過程，控制酸奶的發酵和后酸化是確保產品質量和穩定性的關鍵。本文主要探討了酸奶的發酵機理和后酸化控制措施，以期為酸奶發酵和后酸化控制技術的進一步發展提供參考。

關鍵詞：酸奶；發酵機理；后酸化

Mechanism of Yogurt Fermentation and Post-acidification Control Measures

XIAO Yu， XU Rui

（Hefei Vocational and Technical College， Hefei 238000， China）

Abstract： Yogurt is a dairy product made by fermenting milk with lactic acid bacteria， which has good taste and nutritional value. Microorganisms and enzymes play a key role in the fermentation process of yogurt， and the degradation of lactose and the generation of lactic acid are the core processes of yogurt fermentation， and the control of yogurt fermentation and post-acidification is the key to ensure the quality and stability of products. This paper focuses on the mechanism of yogurt fermentation and post-acidification control measures， with a reference to providing insights for the further development of yogurt fermentation and post-acidification control technology.

Keywords： yogurt; fermentation mechanism; post-acidification

酸奶是一種備受歡迎的乳制品，具有豐富的營養價值和獨特的口感。酸奶的發酵過程決定了其質地、口感和營養成分特點，在酸奶的后酸化過程中，pH值的變化對于酸奶品質的控制至關重要。因此，了解酸奶發酵的機理及控制后酸化措施對于生產高質量的酸奶具有重要意義。

1 酸奶發酵機理

1.1 酸奶的制作過程

酸奶是一種通過乳酸菌發酵牛奶得到的乳制品，其制作過程包括原料準備、發酵接種、發酵和存儲4個階段。①在原料準備階段，需要選擇優質的牛奶作為酸奶的原料。新鮮牛奶應該經過高溫殺菌處理，以殺滅可能存在的有害微生物。此外，為提高酸奶的質地和口感，可以添加一些改良劑，如穩定劑、增稠劑等。②發酵接種階段是將合適的菌種接種到準備好的牛奶中。常用的菌種包括乳酸菌和酪蛋白聚乳酸桿菌。這些菌種在發酵過程中能夠使乳糖轉化為乳酸，從而產生酸奶特有的風味和質地。③發酵階段是將牛奶置于適當的發酵溫度下進行發酵。發酵溫度一般在35～45 ℃，不同的菌種和發酵條件會對發酵時間產生影響，進而影響酸奶的口感和質地。發酵過程中，乳酸菌通過代謝乳糖產生乳酸，導致牛奶的pH值下降。同時，酪蛋白聚乳酸桿菌還能夠水解乳蛋白，改善酸奶的凝固和膠體穩定性。④發酵結束后，將發酵好的酸奶冷卻至低溫，以終止發酵過程。冷卻后的酸奶含有豐富的乳酸和其他有機酸，口感酸甜、質地柔滑[1]。

1.2 酸奶發酵過程中的微生物

乳酸菌是最主要的酸奶發酵菌種，常見的乳酸菌有乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）等。乳酸菌可通過乳酸脫氫酶這一關鍵酶的作用，將乳糖中的葡萄糖和半乳糖轉化為乳酸。乳酸的產生降低了牛奶的pH值，使酸奶形成了酸味和特殊風味。除了乳酸菌，酪蛋白聚乳酸桿菌也是酸奶發酵過程中的重要微生物，其具有良好的水解能力，能將牛奶中的乳蛋白降解為較小的多肽、肽和游離氨基酸。這一過程不僅改善了酸奶的凝固和膠體穩定性，還增強了酸奶的營養價值。乳酸菌和酪蛋白聚乳酸桿菌通過代謝乳糖和乳蛋白，產生的有機酸和其他代謝產物對于酸奶的發酵和品質具有重要影響。此外，發酵菌種還能抑制有害細菌的生長，延長酸奶保質期并保障其食品安全性。在酸奶生產中，選擇適宜的菌種并控制其接種量、溫度和發酵時間，是保證酸奶發酵質量的關鍵。合理的工藝條件和微生物能夠使發酵過程更加穩定，產生優質的酸奶產品。

1.3 酸奶發酵的關鍵酶和代謝途徑

乳糖酶是乳酸菌體內的一種酶，與酸奶發酵密切相關。乳糖酶能夠催化乳糖分子的水解反應，將乳糖分解成葡萄糖和半乳糖。此過程需要水分子參與，將分子中的β-1，4-糖苷鍵斷裂，生成兩個單糖分子。乳酸菌的代謝途徑主要有兩個，即乳酸發酵途徑和異聚半乳糖代謝途徑。在乳酸發酵途徑中，乳酸菌將乳糖分解產生的葡萄糖和半乳糖通過糖酵解途徑進行代謝，產生乳酸并釋放能量，該過程中沒有氧氣參與，稱為無氧酵解。乳糖的降解和乳酸的生成是酸奶發酵的核心過程，也是酸奶具有酸味和獨特口感的原因。通過合理控制發酵條件和菌種選擇，可以調控乳糖的降解速度和乳酸的積累量，從而獲得符合消費者需求的酸奶產品[2]。

1.4 酸奶發酵過程中乳糖的變化

酸奶發酵過程中，乳糖是主要的碳源，其變化直接影響著酸奶的口感、質地和營養成分。在酸奶發酵初期，乳酸菌開始生長和繁殖，利用乳酸脫氫酶將乳糖轉化為乳酸，導致pH值降低，pH值的下降又進一步促進了乳酸菌的生長和代謝。乳糖在酸奶發酵過程中的轉化速度取決于菌種、發酵溫度、發酵時間等多種因素。不同的乳酸菌菌株對乳糖的代謝能力有所差異，有些菌株能夠更高效地利用乳糖，產生更多的乳酸。而溫度變化也會影響乳酸菌的生長速率和代謝活性，從而影響乳糖的轉化速度。有些人體內缺乏乳糖酶，無法消化吸收乳糖，導致乳糖不耐受。經過酸奶發酵后，乳糖被轉化為乳酸，降低了乳糖的含量，使乳糖不耐受者可以更好地消化吸收酸奶中的營養成分。

2 酸奶后酸化控制措施

2.1 溫度控制

溫度是酸奶發酵過程控制的關鍵因素，對發酵速率和酸奶品質有重要影響。適宜的溫度可以促進菌種的生長和代謝，同時會影響乳糖的轉化和乳酸的生成。一般來說，酸奶的發酵溫度控制在35～

45 ℃，這是乳酸菌活動的最佳溫度范圍。在這個溫度范圍內，乳酸菌的生長速率較快，可以更快地將乳糖轉化為乳酸。同時，較高的溫度還能夠促進乳酸菌代謝產生其他揮發性化合物，賦予酸奶特有的風味。然而，過高的發酵溫度也可能導致產生過多的乳酸和其他有機酸，影響酸奶的口感和質地。過高的溫度還會使菌株失活或菌體溶解，從而影響發酵過程的穩定性。因此，在選擇發酵溫度時需要謹慎，并根據菌株的特性和產品質量要求進行調整。除了發酵溫度，還應控制冷卻溫度。發酵結束后，將發酵好的酸奶冷卻至低溫能夠停止發酵過程，并保持酸奶的品質。低溫有助于抑制有害微生物的生長，延長酸奶的保質期。一般而言，冷卻溫度應控制在4～10 ℃。因此，生產者需要根據不同的酸奶類型和產品要求來確定最佳的溫度控制策略，以確保酸奶的質量和市場競爭力[3]。

2.2 pH值控制

在酸奶發酵初期，菌種接種后乳糖被分解為乳酸，并產生大量的氫離子（H+），使牛奶的pH值降低，呈現酸性環境，適宜的酸性環境有利于乳酸菌的生長和代謝。乳酸菌能夠在較低的pH值下進行代謝活動，而其他微生物活動則相對受到抑制。因此，通過控制發酵初期的pH值，可以促進乳酸菌的優勢競爭，保證酸奶的穩定性和品質。隨著發酵的進行，乳糖逐漸降解，乳酸不斷積累，導致酸奶的pH值繼續下降。pH值的下降會進一步抑制其他微生物的生長，保持酸奶的穩定性。一般來說，酸奶的最終pH值在4.0～4.6，這是適宜乳酸菌生長的范圍。在實際生產中，可以通過調整發酵條件和添加酸堿劑來控制酸奶的pH值。例如，控制溫度可以影響乳酸菌的生長速率和代謝活性，進而影響pH值下降的速度。適當的溫度可以提高乳酸菌的活力，促進酸奶的發酵過程。此外，加入酸堿劑如檸檬酸、磷酸鹽等也可以調節酸奶的pH值。因此，在酸奶的生產中，嚴格控制發酵環境的pH值是確保產品質量的關鍵步驟[4]。

2.3 乳清酸度控制

乳清酸度是指酸奶中的乳酸濃度，對于酸奶的口感、質地和保質期都具有重要影響。在酸奶發酵過程中，適當控制乳清酸度是保證酸奶品質的關鍵步驟之一，乳清酸度的控制涉及多個方面。①通過調整乳糖的轉化速度控制乳清酸度，乳糖轉化為乳酸的速率決定了乳清酸度的上升速度。乳酸菌通過代謝乳糖產生乳酸，隨著發酵時間的增加，乳酸濃度逐漸積累，乳清酸度逐漸增加。②發酵時間對乳清酸度的控制也很重要，發酵時間越長，乳糖轉化為乳酸的程度越高，乳清酸度也相應提高。③發酵溫度的選擇也會影響乳酸菌的生長和代謝速度，從而對乳清酸度產生影響。較高的溫度可以促進快速發酵，產生更多的乳酸，從而提高乳清酸度。④在酸奶生產中，通過控制pH值來控制乳清酸度也是一個常用的方法。通過定期檢測和調整pH值，可以精確控制乳酸的產生和乳清酸度的變化[5]。

2.4 菌種選擇和接種量控制

菌種選擇和接種量控制對于酸奶的發酵和后酸化程度具有重要影響。不同的菌株和接種量會影響酸奶的風味、質地和保質期。因此，合理選擇菌種和控制接種量是保證酸奶質量的關鍵。①菌種的選擇對于酸奶品質的控制具有重要意義，不同的菌株在發酵過程中產生的代謝產物和風味特點有所差異[6]。例如，乳酸菌主要產生乳酸，而雙歧桿菌能夠產生除乳酸以外的其他有益物質，如有機酸、揮發性化合物等。因此，在酸奶生產中需要根據產品的口感和風味需求，選擇合適的菌株進行發酵。②菌株接種量對控制酸奶發酵和后酸化起著重要作用。適宜的接種量可以確保菌株的充分生長和代謝活性，促進乳糖的轉化和乳酸的產生。接種量過低可能會導致發酵速度較慢，乳糖轉化不充分；接種量過高可能會導致發酵過快，產生過多的乳酸，影響酸奶的口感和質地。因此，需要根據菌株的特性、發酵條件和產品要求來確定合適的接種量。菌種選擇和接種量控制的目標是實現適當的發酵速度和后酸化程度，生產出口感良好、質地均勻的酸奶產品。合理選擇菌種和控制接種量有助于提高酸奶的品質穩定性、延長產品的保質期，并滿足消費者對于酸奶品質的需求。

3 結語

合理控制溫度、pH值和乳清酸度，選擇適宜的菌種和接種量都是生產優質酸奶的關鍵因素。其中，溫度控制影響發酵速率和乳糖轉化，pH值控制影響微生物的生長和乳清酸度，乳清酸度控制影響酸奶的稠度和口感。因此，在酸奶生產中，科學應用發酵過程控制措施是確保酸奶質量和市場競爭力的關鍵所在。

參考文獻

[1]郭清泉.酸奶制品在貯存過程發生后酸化的機理及控制措施的研究[D].哈爾濱：東北農業大學，2001.

[2]趙麗娜，鞏俊明，張娜，等.酸奶弱后酸化菌株搖瓶增菌工藝及發酵罐擴培試驗[J].中國食品學報，2022，22（1）：98-107.

[3]馬岱，蔣昕彤，劉國慶.一種控制酸奶后酸化的方法：202111363985.0[P].2022-02-01.

[4]張穎，劉同杰，公丕民，等.抗真菌乳酸菌的篩選及其在酸奶發酵中的應用[J].食品與發酵工業，2021，47（19）：84-89.

[5]張建佩，王瑞云.高蛋白凝固型酸奶的工藝及質量控制[J].現代食品，2022，28（1）：80-82.

[6]張龍，王麗英，龔艷玲，等.酸奶制備方法及其制備裝置和酸奶機：202210102770.1[P].2023-08-08.

基金項目：合肥職業技術學院產學研項目“葛根桑葚復合功能性酸奶的研發”（2022Acxy04）；合肥職業技術學院重點項目“復合酶制備高分支改性淀粉及其物理與消化特性的研究”（2021KJA08）；合肥職業技術學院鄉村振興項目“以羧甲基殼聚糖多酚/香菇多糖為復配涂膜基質的合肥本地草莓品種涂膜保鮮技術探索研究”（2022Axczx02）。

作者簡介：肖瑀（1994—），女，安徽合肥人，碩士，助教。研究方向：食品資源開發與利用。