[科普中国]-干酪发酵剂

干酪发酵剂作用

干酪发酵剂可分为细菌发酵剂和霉菌发酵剂。霉菌发酵剂一般用于一些特殊品种干酪的生产。细菌发酵剂一般以乳酸菌为主。在绝大多数的干酪生产中都需使用乳酸菌LAB，包括链球菌、明串珠菌和乳杆菌等，发酵剂由它们的一种或儿种混合组成。根据发酵剂的作用过程一般被分为两组：1、对制造和成熟都起作用的发酵剂；2、仅在成熟过程起作用的发酵剂。乳酸菌粗略地可分为嗜温型的mesopHilic和嗜热型的thermopHilic，它们的最适生长温度约为28℃和42℃。应用上，根据干酪发酵剂的组成，可以分为如下3类：单菌株发酵剂，混合菌株发酵剂，多菌株发酵剂或复合菌株发酵剂。复合发酵剂是指由已知的，相容的，无嗜菌体相关的，经精心选育的菌株混合物。现代干酪生产中应用单菌株的已很少，主要应用多菌株发酵剂。通常用于干酪生产的发酵微生物，至少必须耐受45℃。

酸化干酪生产中，发酵剂的最主要作用就是以适当的速度酸化牛乳，但是这种细菌也有助于成熟过程蛋白水解作用的发生。发酵剂细菌在干酪奶中快速生长并且在制造过程发挥凝乳作用，此时达到10s-10cfu/g。但是随后在成熟的第一个月其数量开始下降到最大值，由于低的凝乳pH值、乳糖的消耗和高的盐浓度等原因。发酵剂细胞的死亡或减少，对于细胞内蛋白水解酶被释放到干酪基质中来说是非常重要的，而它们对于把酪蛋白寡肤(来源干酪蛋白肤，由凝乳剂和蛋白酶产生的)降解成小肤和氨基酸是非常必要的。乳酸菌发酵剂通过将牛乳中的乳糖发酵转化为乳酸，产生低酸性环境从而起到以下作用：①提高凝乳酶的凝乳性。②促进乳清排出和干酪凝块的收缩(酪蛋白持水性)。③抑制干酪中有害微生物的生长。④控制干酪的硬度。⑤控制成熟酶的效果。⑥直接影响干酪的风味。酸化程度太强易使干酪凝快破碎，酸化程度太弱则使凝块弹性不足。而且不同的乳酸菌对其乳糖代谢的作用效果是不同的。

改善质构干酪的质构是由于一系列复杂的相互作用的结果，它包括乳成分（脂肪、蛋白质等）、凝乳酶、发酵剂培养物和次级菌群的活性（酸化、蛋白质水解、脂类水解）、干酪制作工艺及环境因素（温度、湿度）。在干酪生产中，凝乳收缩时酸化过程加速乳清析出，这样产生的凝乳水分含量低，通过加热凝乳和乳清，并经挤压，脱水作用进一步增强。凝乳的最终酸度或pH在最大程度上决定最终凝乳的质构。高pH（5.2-5.5）的干酪如荷兰品种，有海绵状或塑性质构，其蛋白质聚集体类似于牛乳中的球形（直径在10-15nm）；低pH的干酪，如Cheshire和Lancashire干酪中的蛋白质聚集体较小并且其质构松脆、无勃性或者易碎，Cheddar干酪的质构介于以上两者之间。干酪成熟过程中，会因为乳酸菌、次级菌群，释放的酶，特别是蛋白水解酶和干酪贮藏条件的协同作用，使组织发生变化。在软质的霉菌成熟干酪中，由于次级菌群（camemberti青霉和酵母菌）的作用，中和乳酸，蛋白分解酶降解酪蛋白，使得坚硬的白坐状的质构变得柔软而平滑。发酵乳的质构很大程度上是由乳酸菌产生的乳酸控制的，乳酸菌细胞内存在蛋白分解酶，这些酶属胞内酶，细胞存活时，它们只在胞内进行蛋白分解活动，因此活性乳酸菌不会在胞外分解蛋白质，这就是乳酸菌培养基中需含有白由氨基酸的原因。乳酸菌死亡后，菌体细胞破裂（细胞自溶），其中的蛋白分解酶分散至周围的干酪凝块中，在干酪成熟期问分解乳蛋白质成为各种氨基酸，而氨基酸对干酪风味和硬度的形成至关重要。在干酪生产中，如果乳酸菌受到抑制，干酪品质将不可避免地下降，最严重的是其他微生物繁殖生长，最终引起干酪破坏。

CO2和风味物质形成各种干酪风味物质的形成是个十分复杂的过程。研究发现，虽然乳酸菌的作用还未具体阐明，但通过比较直接酸化的干酪与在无菌条件用乳酸菌酸化的干酪表明:乳酸菌对风味的形成有很重要的作用。乳酸菌对风味形成的作用可能有3种方式：首先，为酶促和非酶促反应的发生提供一个合适的环境一一这包括干酪内酸度的形成和氧化还原电位的上升；第二，由乳糖和柠檬酸盐代谢直接产生风味物质；第三，降解乳中的蛋白质和脂肪，释放出肤类、氨基酸和挥发性物质。在过去的十几年中，人们对于选用蛋白水解酶增强酪蛋白风味已进行了大量的研究。有学者用从乳酸乳球菌中提取白肤酶和来白于Bacillus subtilis的蛋白酶来增强切达干酪的风味。牛乳中乳酸乳球菌的某些菌株会通过柠檬酸代谢产生重要风味物质丁二酮，并同时释放CO2，这在某些乳制品发酵中是非常重要的，这一系统在某些不允许使用酶制剂的国家已经合法化。1

干酪发酵剂菌株分类干酪发酵剂用菌株可以分为细菌和霉菌。霉菌发酵剂一般用于生产特殊品种的干酪。细菌发酵剂主要以乳酸菌为主。除使用霉菌成熟的干酪外，儿乎所有的干酪产品都需要使用乳酸菌发酵剂，其中所涉及到的乳酸菌分类方法相对固定，通常分为以下菌属：乳球菌属、明串珠菌属、链球菌属和乳杆菌属。构成发酵剂的菌株可以是其中的一种或几种菌属的组合，其主要作用是促进乳的酸化且参与干酪的成熟过程。

优良性能在干酪中，作为发酵剂的菌株须具有以下一种或几种作用：

1、代谢乳糖产生乳酸，将干酪含有的致病菌及腐败菌的生长降至最低。

2、产生多种风味化合物，提升干酪的感官品质。

3、产生其他抑菌物质，大大降低病原菌存活及增殖的风险。

4、在干酪成熟期问产生蛋白水解酶，它们有利于产生更多的风味物质。

5、现在更期望发酵剂具有益生作用，提高对健康的促进作用。

乳球菌是应用最普遍、用于制作多种类型干酪的嗜温型发酵剂。在目前公认的5种乳球菌属的菌种中，仅有乳酸乳球菌乳脂亚种及乳酸乳球菌乳酸亚种用于食品发酵剂中。作为干酪发酵剂，一般认为乳酸乳球菌乳脂亚种为更重要的微生物。这是由于乳酸乳球菌乳脂亚种比乳酸乳球菌乳酸亚种的生化活性低，并且可使干酪具有较少的苦味和风味缺陷。同时，由于乳脂亚种比乳酸亚种的细胞裂解速度快，所以乳脂亚种能够产生更好的干酪风味。2

使用方法在添加发酵剂之前，应先把经热处理后的乳冷却至21-26℃，发酵剂的添加量为0.05-4%，最多达5%，主要视菌种形态和活力而定。发酵剂对乳的“成熟”时问一般为2h，添加2-4%发酵剂“成熟”时问缩短至5-20min。发酵剂在干酪原料乳中会缓慢生长产生后阶段需要的乳酸，在酸度较低情况下是乳中微生物而非发酵微生物生长，如大肠菌，但后期产生的乳酸菌抑制其生长。

直投式干酪发酵剂传统发酵剂需要逐级扩大，经过从贮藏发酵剂、母发酵剂、中间发酵剂到生产发酵剂的过程。花费时间长，而且容易污染，生产发酵剂的活力难以保持一致。直投式发酵剂属于由混合确定菌种以预定比例组成的高度浓缩发酵剂，由于活力通常是同体积传统发酵剂的50-100倍，所以可直接投入干酪槽中进行生产，不需要在工厂扩大培养，从而减少了噬菌体侵染和其它污染的危险。另一方面，菌种和比例的确定也保证了直投式发酵剂在生产中表现的稳定。此外，因为直投式发酵剂的生产工艺，可以生产出传统方法不能作出的发酵剂，比如嗜热菌种和嗜 温菌种的复配。最后，节省了制备生产发酵剂的成本，比如省去了母发酵剂实验室、生产发酵剂菌种室及相应实验室设备、生产发酵剂设备、冰箱和低温冰箱等的资金投入。基于以上原因，目前国内原干酪大规模生产多使用 直投式发酵剂。3