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1、第五章 乳中的微生物,本章重点：鲜乳中微生物的种类、来源及性状；微生物在乳品工业中的应用方法；鲜乳异常发酵产生的原因 讲授时数：2学时,第一节 乳中微生物的种类与来源,一、种类 1 病原微生物 2 有害微生物 3 有益微生物,来源于乳房内的污染 乳房中微生物多少取决于乳房的清洁程度，许多细菌通过乳头管栖生于乳池下部，这些细菌从乳头端部侵入乳房，由于细菌本身的繁殖和乳房的物理蠕动而进人乳房内部。因此，第一股乳流中微生物的数量最多。正常情况下，随着挤乳的进行乳中细菌含量逐渐减少。所以在挤乳时最初挤出的乳应单独存放，另行处理。,二、乳中微生物的来源,来源于牛体的污染 挤奶时鲜乳受乳房周围和牛体其他部
2、分污染的机会很多。因为牛舍空气、垫草、尘土以及本身的排泄物中的细菌大量附着在乳房的周围，当挤乳时侵人牛乳中。这些污染菌中，多数属于带芽孢的杆菌和大肠杆菌等。所以在挤乳时，应用温水严格清洗乳房和腹部，并用清洁的毛巾擦干。,来源于空气的污染 挤乳及收乳过程中，鲜乳经常暴露于空气中，因此受空气中微生物污染的机会很多。牛舍内的空气含有很多的细菌，尤其是在含灰尘较大的空气中，以带芽孢的杆菌和球菌属居多，霉菌的孢子也很多。现代化的挤乳站，机械化挤乳，管道封闭运输，可减少来自于空气的污染。,来源于挤乳用具的污染 挤乳时所用的桶、挤乳机，过滤布、洗乳房用布等，如果不事先进行清洗杀菌，则通过这些用具也使鲜乳受到
3、污染。所以乳桶的清洗杀菌，对防止微生物的污染有重要意义。,5 其它来源 操作工人的手不清洁，或者混入苍蝇及其他昆虫等，都是污染的原因。还须注重勿使污水溅入桶内，井防止其他直接或间接的原因从桶口侵入微生物。牛乳在健康的乳房中时就已有某些细菌存在，加上在挤乳和处理过程中外畀微生物不断侵入，因此乳中微生物的种类很多。,一、细菌 牛乳中的细菌，在室温或室温以上温度大量增殖，根据其对牛乳所产生的变化可分为以下几种：产酸菌 主要为乳酸菌，指能分解乳糖产生乳酸的细菌。在乳和乳制品中主要有乳球菌科和乳杆菌科，包括链球菌属、明串珠菌属和乳杆菌属。,第二节 乳中各种微生物的性状,产气菌 这类菌在牛乳中生长时能生成
4、酸和气体。例如大肠杆菌和产气杆菌是常出现于牛乳中的产气菌。产气杆菌能在低温下增殖，是低温储藏时能使牛乳酸败的一种重要菌种。另外，可从牛乳和干酪中分离得到费氏丙酸杆菌和谢氏丙酸杆菌。生长温度范围为1540。用丙酸菌生产干酪时，可使产品具有气孔和特有的风味。,肠道杆菌 肠道杆菌是一群寄生在肠道的革兰氏阴性短杆菌。在乳品生产中是评定乳制品污染程度的指标之一。其中主要有大肠菌群和沙门氏菌族。芽抱杆菌 该菌因能形成耐热性芽孢，故杀菌处理后，仍残存在乳中。可分为好气性杆菌属和嫌气性梭状菌属两种。,球菌类 一般为好气性，能产生色素。牛乳中常出现的有微球菌属和葡萄球菌属。低温菌 7以下能生长繁殖的细菌称为低温
5、菌；在20以下能繁殖的称为嗜冷菌。乳品中常见的低温菌属有假单胞菌属和醋酸杆菌属，这些菌在低温下生长良好，能使乳中蛋白质分解引起牛乳胨化，并分解脂肪使牛乳产生哈喇味，引起乳制品腐败变质。,高温菌和耐热性细菌 高温菌或嗜热性细菌是指在40以上能正常发育的菌群。如乳酸菌中的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、好气性芽孢菌(如嗜热脂肪芽孢杆菌)和放线菌等。特别是嗜热脂肪芽孢杆菌，最适发育温度为6070。耐热性细菌在生产上系指低温杀菌条件下还能生存的细菌(135，数秒)，上述细菌及其芽孢都能被杀死。,蛋白分解菌和脂肪分解菌(1)蛋白分解菌 蛋白分解菌是指能产生蛋白酶而将蛋白质分解的菌群。生产发酵乳制品时的大部分
6、乳酸菌能使乳中蛋白质分解，属于有用菌。也有属于腐败性的蛋白分解菌，能使蛋白质分解出氨和胺类，可使牛乳产生黏性、碱性、胨化。,(2)脂肪分解菌 脂肪分解菌系指能使甘油酸酯分解生成甘油和脂肪酸的菌群。脂肪分解菌中，除一部分在干酪生产方面有用外，一般都是使牛乳和乳制品变质的细菌，尤其对稀奶油和奶油危害更大。主要的脂肪分解菌(包括酵母、霉菌)有：荧光极毛杆菌、蛇蛋果假单胞菌、无色解脂菌、解脂小球菌、干酪乳杆菌、白地霉、黑曲霉、大毛霉等。大多数解脂酶有耐热性，并且在0以下也具活力。因此，牛乳中如有脂肪分解菌存在，即使进行冷却或加热杀菌，也往往带有意想不到的脂肪分解味。,与乳品方面有关的有分枝杆菌属、放线
7、菌属、链霉菌属。分枝杆菌属以嫌酸菌而闻名，是抗酸性的杆菌，无运动性，多数具有病原性。例如结核分枝杆菌形成的毒素，有耐热性，对人体有害。放线菌属中与乳品有关的主要有牛型放线菌，此菌生长在牛的口腔和乳房，随后转入牛乳中。链霉菌属中与乳品有关的主要是干酪链霉菌，属胨化菌，能使蛋白质分解导致腐败变质。,9 放线菌,二、酵母,乳与乳制品中常见的酵母有脆壁酵母(Sachar frahilis)、膜酺毕赤氏酵母(Pmembrane faeiens)、汉逊氏酵母(Debhansenii)和圆酵母属及假丝酵母属等。,1 脆壁醇母能使乳糖形成酒精和二氧化碳。该酵母是生产牛乳酒、酸马奶酒的珍贵菌种。乳清进行酒精发酵
8、时常用此菌。,2 毕赤氏酵母能使低浓度的酒精饮料表面形成干燥皮膜，故有产膜酵母之称。膜酺毕赤氏酵母主要存在于酸凝乳及发酵奶油中。,5 假丝酵母属的氧化分解能力很强。能使乳酸分解形成二氧化碳和水。由于酒精发酵力很高，因此，也用于开菲乳(kefir)和酒精发酵。,4 圆酵母属是无孢子酵母的代表。能使乳糖发酵，污染有此酵母的乳和乳制品，产生酵母味，并能使干酪和炼乳罐头膨胀。,3 汉逊氏酵母多存在于干酪及乳房炎乳中。,牛乳及乳制品中存在的霉菌主要有根霉，毛霉、曲霉、青霉、串珠霉等，大多数(如污染于奶油、干酪表面的霉菌)属于有害菌。与乳品有关的主要有白地霉、毛霉及根霉属等，如生产卡门培尔(camembe
9、rt)干酪、罗奎福特(roguefert)干酪和青纹干酪时需要依靠霉菌。,三、霉菌,噬菌体是侵入微生物中病毒的总称，故也称细菌病毒。它只能生长于宿主菌内，并在宿主菌内裂殖，导致宿主的破裂。当乳制品发酵剂受噬菌体污染后，就会导致发酵的失败，是干酪、酸乳生产中必须注意的问题。,四、噬菌体,第三节 微生物在乳品工业中的应用,发酵：微生物作用于碳水化合物或类似于碳水化合物的物质引起不完全氧化的过程。一般在部分或完全缺氧情况下才不完全氧化或厌氧分解，形成一些不完全氧化物（中间产物）。具体：微生物对基质（乳糖）进行分子内的厌氧呼吸，一般是基质分子被脱氢等一系列作用而生成各种中间产物，即发酵产物。,一、乳酸
10、发酵（lactic acid fermentation）,乳酸发酵：葡萄糖经微生物的酵解作用产生乳酸的过程称为乳酸发酵。同型发酵：发酵产物中全为乳酸的为同型发酵。异型发酵：发酵产物中除乳酸外还有乙醇、乙酸、二氧化碳和氢等，为异型发酵。,应用于乳品中的乳酸菌 目前应用于乳品中的乳酸菌主要包括5个属，它们分别是乳杆菌属、链球菌属、明串珠菌属、双歧杆菌属和片球菌属。1.乳杆菌属的乳酸菌一般呈细长的杆状，大小为（0.51）（210）m，常呈链状排列，也有单生的例子，革兰氏阳性无芽孢微需氧菌。目前应用于乳品工业的菌种主要有：同型发酵乳杆菌，如德氏乳杆菌（L.delbueckii）、保加利亚乳杆菌（L.b
11、ulgaricus）、瑞士乳杆菌（L.heveticus）、嗜酸乳杆菌（L.acidophilus）和干酪乳杆菌（L.casei）及其亚种等；异型发酵乳杆菌，如短乳杆菌（L.brevis）和发酵乳杆菌（L.fermentum）。,2.链球菌属乳酸菌一般呈短链或长链状排列，为无芽孢革兰氏阳性兼性厌氧菌。在乳品中应用的主要菌种有：乳酸链球菌（S.lactis）、丁二酮乳链球菌(S.diacetilactis)、乳酪链球菌(S.creamoris)和嗜热链球菌（S.thermophilus）等。,3.明串珠菌属呈圆形或卵圆形，菌种排列呈链状。目前应用于乳品工业中的菌种主要有肠膜明串珠菌（Leuc.m
12、esenteroides）及其乳脂亚种（Leuc.cremoris）、葡聚糖亚种（Leuc.dextranicum）、噬柠檬酸明串珠菌（Leuc.citrovorum）、乳酸明串珠菌（Leuc.lactis）和酒明串珠菌（Leuc.oenos）等。它们在乳品中主要发酵柠檬酸产生特征风味物质，故又称风味菌、香气菌或产香菌。,4.双歧杆菌因其菌体尖端呈分支状（如Y或V字型）而得名，是无芽孢革兰氏阳性专性厌氧菌。目前已知的双歧杆菌有24种，其中9种存在于人的肠道中，而应用于乳品工业上的仅其中的5种，如两歧双歧杆菌（B.bifidum）、长双歧杆菌（B.longum）、短双歧杆菌（B.breve）、婴
13、儿双歧杆菌（B.infantis）和青春双歧杆菌（B.adolescentis）。,5.片球菌属乳酸菌的细胞排列呈四联体。目前应用于乳品工业上的菌种只有乳酸片球菌（P.acidilactici）和戊糖片球菌（P.pentosaceus）两种。,发酵过程：C12H22O11+H2O 2C6H12O6,C6H12O6 2C3H6O3,乳糖酶,乳酸发酵的应用 酸奶、干酪、酸性奶油、酸性酪乳等。,二、酒精发酵（alcohol fermentation）,概念：乳中的乳糖分解（葡萄糖）产生酒精和CO2的过程。,C6H12O6+2ADP+2H3PO4 2CH3CH2OH+2ATP+2CO2+2H2O,EM
14、P,应用：乳酒（Kefir、Koumiss）和乳清酒，一般不单独酒精发酵，伴随有乳酸发酵。,菌种：酵母（球拟酵母、假丝酵母、乳酸克鲁维酵母、脆壁酵母）和霉菌（毛霉和根霉）,三、丙酸发酵（propionic acid fermentation）,概念：葡萄糖经过糖酵解途径生成的丙酮酸可羧化形成草酰乙酸，草酰乙酸还原成琥珀酸，再经脱羧而产生丙酸。此外，少数丙酸菌还能以乳酸为底物、能源，通过发酵将其转化为丙酸，这类发酵的终产物均为丙酸，故称之为丙酸发酵。前者为琥珀酸-丙酸途径，后者为丙烯酸途径。,1.琥珀酸-丙酸途径,2.丙烯酸途径,丙酮酸 草酰乙酸 苹果酸 琥珀酸 丙酸,L-乳酸 2羟丙酰COA
15、丙烯COA 丙酰COA 丙酸,COA,CO,2H,-2H2O,-CO2,应用：干酪成熟（Swiss cheese）,四、丁二酮发酵（biacetyl fermentation）,概念：微生物利用柠檬酸经发酵生成许多具有良好风味的小分子物质（如丁二酮）的过程。其风味物质除丁二酮外，还有乙醛、乙酸、乳酸、丙酸、乙醇等。,菌种：乳酸链球菌丁二酮亚种、乳脂明串珠菌、嗜柠檬酸明串珠菌等。,使乳与乳制品变质的微生物发酵,1 丁酸发酵（butyric acid fermentation）,除产生丁酸外，产生大量的二氧化碳和氢，由于这一发酵会使干酪风味变坏，产生异臭和质地因产气膨胀而破（断）裂，被认为是乳品工
16、业中有害发酵。菌种：一些专性厌氧的梭状芽孢杆菌（如丁酸梭菌、酪丁酸梭菌、生孢梭菌等）,C12H22O11+H2O 2C6H12O6C6H12O6 CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2,2 腐败过程,由于腐败菌的作用使乳中的蛋白质、脂肪发生分解，产生一系列产物，如H2S、NH3、胺等，使乳产生苦味和各种异味，严重时可产生引起人畜中毒的有害物质。此过程为乳的腐败过程。菌种：脂肪分解菌、蛋白质分解菌等。另外，肠杆菌及其他产气菌引起的发酵，能使乳糖分解形成大量的混合酸类（乳酸、醋酸、丁酸等）以及酒精和大量气体（CO2、NH3），出现这种发酵时，乳将形成松软多孔的凝块，如果发生在干酪成熟过程中，将出现严重的膨胀现象。,
