酸乳发酵工艺的优化*

孙 然 冷云伟 张 明 伏 梅 王 波

（1中国矿业大学化工学院，徐州 221116） （2维维集团，徐州 221111） （3徐州市产品质量监督检验所，徐州 221000）

酸乳发酵工艺的优化*

孙 然1**冷云伟1张 明2伏 梅2王 波3

（1中国矿业大学化工学院，徐州 221116） （2维维集团，徐州 221111） （3徐州市产品质量监督检验所，徐州 221000）

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，得最佳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/100 g，发酵温度为43℃，乳固体含量为10 g/100 g。

乳酸菌；工艺优化；酸乳

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）新鲜无抗牛乳，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个数据取整数平均值。

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，优质鲜奶43℃连续发酵12 h，每2 h测一次酸度，具体如图1所示。由图1可知，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。

图1 不同接种量对嗜热链球菌发酵的影响

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，如图2所示。由图2看出，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℃。

图2 不同发酵温度对嗜热链球菌发酵的影响

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/100g，接种量取3g/100g，43℃发酵12h，2 h测一次酸度，结果见图3。

由图3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/100 g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

图3 不同乳固体含量对嗜热链球菌发酵的影响

图4 不同接种量对保加利亚乳杆菌发酵的影响

接种量分别取1g/100g、3 g/100 g、5 g/100 g，用优质鲜奶，43℃连续发酵12 h，酸度变化见图4。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组酸度增长的速度一直很缓慢，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。结果见下页图5。由图5可知，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℃。

图5保加利亚乳杆菌不同发酵温度对发酵的影响

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，结果见图6。由图6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，最终酸度达到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。

图6 保加利亚乳杆菌不同乳固体含量对发酵的影响

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，正交试验因素水平见表1，正交试验结果见表2。

表1 因素水平表

表2 正交试验表

由表2极差分析知，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 最优方案的确定

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） 中最大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，所以最优方案为 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就基本能达到最优方案的效果，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最优方案为A1B2C2D3（D2）。

3 结论

a）单一菌种发酵试验表明，嗜热链球菌的最优发酵工艺为：接种量为3 g/100 g～5 g/100 g，发酵温度为43℃，乳固体含量为10 g/100 g以上；保加利亚乳杆菌的最优发酵工艺为：接种量为3 g/100 g，发酵温度为43℃，乳固体含量为10 g/100 g以上。

b）由单一菌种发酵实验得出，只有嗜热链球菌时酸度较低，保加利亚乳杆菌的产酸能力大于嗜热链球菌，嗜热链球菌在发酵过程中使产品黏度增加。可见，两种菌混合发酵时，各司其职，嗜热链球菌产生黏度，满足口感上的要求，保加利亚乳杆菌负责后期酸度的进一步提升。

c） 由混合菌种发酵试验可知，菌种配比、接种量、发酵温度及乳固体含量均对酸乳的质地、滋气味产生影响，其中乳固体含量、菌种配比对其影响较大，但各因素之间又是相互影响和制约的。

d）混合菌种发酵试验最佳工艺条件：杆菌与球菌质量比为1∶1，接种量为3 g/100 g，发酵温度43℃，乳固体含量为10 g/100 g以上。

［1］谢继志.液态乳制品科学与技术［M］北京：中国轻工业出版社，2002：10-35.

［2］杨起恒.乳酸菌发酵机理及酸奶工艺优化研究［D］.北京：中国农业大学，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

国家星火计划（2008GA690098）

**孙然，女，1986年出生，硕士，中国矿业大学化工学院在读

研究生。

2010-10-05