酸乳发酵工艺的优化

摘要：在单因素试验的基础上，通过正交实验对酸乳发酵工艺进行优化，得工艺为保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌质量比为 1∶1，接种量为 3g/100g，发酵温度为 43 ℃，乳固体含量为 10 g / 100 g。
乳酸菌是指一群可发酵碳水化合物产生乳酸的的球菌和杆菌。酸乳具有减轻乳糖不耐受症、调整肠胃、减少疾病等功能，但酸乳生产中易出现发酵时间长，菌种活力不够等问题，因此，进行酸乳工艺的优化具有实际的意义。

1 材料与方法
1.1 实验材料
a）菌种，混合型乳酸菌（保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌），由法国罗地亚公司提供；
b）新鲜低抗牛乳，收购合格奶源；
c）脱脂奶粉，新西兰产。
1.2 实验方法
a）酸度测定：依照 GB / T5009.46- 2003 的方法进行；
b）产品感官评定：由 6 名经验丰富的现场品控人员组成，采用百分制对产品的质地、外观、香味和滋味进行评定，6 个数据取整数平值。

2 结果与分析
2.1 单一菌种发酵实验
2.1.1嗜热链球菌
2.1.1.1接种量
接种量分别取 1g/100 g、3 g/ 100 g、5 g/ 100 g，满意鲜奶 43 ℃连续发酵 12 h，每 2 h 测一次酸度。接种量不同，产酸速度不同，随着接种量的增大，产酸速度增大。接种量为 3g/100 g和 5 g/ 100 g组，在发酵的 2 h ~ 4 h产酸速度增大，12 h 后酸度分别长到 76oT 和 89oT，虽然 3 g / 100 g 组的酸度相比 5 g / 100 g 的有点低，但基本达到要求，且凝乳状态良好；而 1g/100g组产酸速度缓慢，4 h ~ 6 h 产酸速度稍有提高，但随后又进入缓慢状态，12 h 后酸度仅达到 62oT，凝乳状态不好，质地松软。所以，对于嗜热链球菌来说，接种量应取 3 g/ 100 g~ 5 g/ 100 g。
2.1.1.2 发酵温度
发酵温度分别取 40 ℃、43 ℃和 45 ℃，接种量3 g / 100 g，发酵 12 h，2 h 测一次酸度。发酵温度为 40 ℃时，嗜热链球菌生长缓慢，一开始产酸速度很慢，直到 8 h 时产酸速度才有所加快；而 45 ℃时的高温会抑制嗜热链球菌的正常生长，产酸活性下降，因此酸度增加也很慢，12 h 后仍达不到要求的酸度。所以对嗜热链球菌来说，40 ℃发酵 12 h 后酸乳凝乳状态良好，但需要的时间太长，不利于酸乳生产进程，发酵温度应选 43 ℃。
2.1.1.3乳固体含量
乳固体含量分别取 8 g / 100 g、10 g / 100 g、12g / 100 g，接种量取 3g/100g，43℃发酵 12h，2 h测一次酸度。由结果可知，乳固含量 8 g / 100 g 组在发酵12 h 后酸度只达到 78oT，没有达到要求，且在发酵的 2 h ~ 4 h，产生乳清较多。乳固含量 10 g / 100g 组和 12 g / 100 g 组酸度在 8 h 时就分别达到 89oT、97oT。因此，对于嗜热链球菌来说，乳固体含量应在10 g / 100 g 以上。
2.1.2保加利亚乳杆菌
2.1.2.1 接种量
接种量分别取 1g/100g、3 g/ 100 g、5 g/ 100 g，用满意鲜奶，43 ℃连续发酵 12 h。可以看出，接种量的多少对产酸速度影响很大，接种量越大，产酸速度越快。对于保加利亚乳杆菌来说，接种量为 3 g / 100 g 组在发酵 4 h ~ 6 h 产酸速度加快；5 g / 100 g 组的从发酵一开始产酸速度就很快，产生的酸味较强烈，有大量的乳清析出；1 g / 100 g组酸度增长的速度很缓慢，12 h 后酸度仅达到 79oT，并且质地松软，可以看见有轻度的流动状态，凝乳效果不理想。综上分析，对于保加利亚乳杆菌来说，接种量选择3 g / 100 g 较适宜。
2.1.2.2 发酵温度
同嗜热链球菌一样，发酵温度分别取 40 ℃、43 ℃、45 ℃，接种量 3 g / 100 g，保温发酵 12 h，2 h测一次酸度。发酵温度越高，产酸速度也越快。发酵温度为 43 ℃、45 ℃，在发酵 6 h ~ 8 h 产酸速度加快，12 h 后酸度分别达到 99oT、109oT；40 ℃发酵时产酸速度相对比较缓慢，12 h 发酵酸度为 77oT。40 ℃发酵 12 h酸度达不到要求，45 ℃发酵析出的乳清比较多，因此，发酵温度选取 43 ℃。
2.1.2.3乳固体含量
同嗜热链球菌，乳固体含量仍取 8 g / 100 g、10 g / 100 g、12 g / 100 g，接种量 3 g / 100 g，43 ℃发酵 12 h，每 2 h 测一次酸度。由结果可以看出，乳固体含量不同，产酸速度不同，乳固体含量增大，产酸速度也增大，与其他两组相比，乳固体含量为 8 g / 100 g 组的酸度增长缓慢，终酸度达到 79oT，基本达到要求，但乳清析出较多，凝乳效果也不好，质地松软。因此，对于保加利亚乳杆菌来说，乳固体含量为 10 g / 100 g就能满足发酵的要求。
2.2 酸乳发酵工艺优化
2.2.1正交试验
在以上单因素实验的基础上，选取乳固体含量、接种量、发酵温度、菌种配比四个因素进行正交试验，进而对发酵工艺进行优化，采用L9（34）正交试验，每个因素设定 3 个水平，各因素对产酸影响的大小依次为：乳固体含量> 杆菌与球菌质量比 > 接种量>发酵温度，而各因素对感官的影响大小依次为∶
乳固体含量> 杆菌与球菌质量比 > 发酵温度 > 接种量。
2.2.2优方案的确定
在该实验中，感官评定是本实验的评定指标，指标越大越好，所以应选取每个因素的K'1、K'2、K'3（或k'1、k'2、k'3）中的值对应的那个水平。
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，所以优方案为 A1B2C2D3，即杆菌与球菌质量比为 1∶1，接种量为 3 g / 100 g，发酵温度为 43 ℃，乳固体含量为 12 g / 100 g。通过实验发现，乳固体含量为 10 g / 100 g就基本能达到优方案的效果，所以在工业生产中为节约成本，乳固体含量取 10 g / 100 g即可。综合以上分析得到的优方案为 A1B2C2D3（D2）。

来源：惠合发酵罐厂家

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