1 微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)酸奶口感的優(yōu)化

1.1 微生物菌種的選擇與組合

微生物菌種的選擇與組合在酸奶發(fā)酵過程中至關(guān)重要，直接影響最終產(chǎn)品的口感和質(zhì)地。酸奶主要由乳酸菌發(fā)酵而成，其中最常用的菌種包括嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)和保加利亞乳桿菌(Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus)。這兩種菌種在發(fā)酵過程中起到協(xié)同作用，產(chǎn)生乳酸，使牛奶凝固，形成酸奶獨(dú)特的質(zhì)地和風(fēng)味。

乳酸菌是酸奶發(fā)酵的核心菌種，其選擇直接關(guān)系到酸奶的風(fēng)味和質(zhì)地。嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌在酸奶發(fā)酵中發(fā)揮了重要作用。嗜熱鏈球菌主要負(fù)責(zé)乳糖的初步發(fā)酵，產(chǎn)生乳酸，降低牛奶的pH值，使得保加利亞乳桿菌在較低的pH環(huán)境中發(fā)揮作用，進(jìn)一步發(fā)酵乳糖，并產(chǎn)生更多的乳酸和風(fēng)味物質(zhì)。保加利亞乳桿菌還能產(chǎn)生一定量的乙醛，這是酸奶中重要的風(fēng)味成分之一。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究關(guān)注其他乳酸菌種類的應(yīng)用，如瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)、酪酸菌(Lactobacillus casei)和干酪乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)等。這些乳酸菌不僅能增強(qiáng)酸奶的風(fēng)味，還能增加其功能性成分，如益生菌的數(shù)量，從而提高酸奶的健康效益。例如，瑞士乳桿菌能夠分解牛奶中的蛋白質(zhì)，產(chǎn)生豐富的肽類和氨基酸，提升酸奶的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

除了乳酸菌外，雙歧桿菌(Bifidobacterium)等益生菌的加入也逐漸成為酸奶發(fā)酵中的重要因素。雙歧桿菌在腸道健康中扮演著重要角色，其在酸奶中的應(yīng)用不僅能改善產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還能賦予酸奶更多的健康功能。雙歧桿菌能夠耐受胃酸和膽鹽，定植于腸道內(nèi)，抑制有害菌的生長(zhǎng)，促進(jìn)腸道健康。此外，酵母菌在酸奶中的應(yīng)用也受到重視。酵母菌在發(fā)酵過程中能夠產(chǎn)生二氧化碳和酒精，賦予酸奶獨(dú)特的氣泡感和風(fēng)味。不同菌種的組合發(fā)酵能夠形成復(fù)合發(fā)酵體系，進(jìn)一步豐富酸奶的口感層次。

菌種的組合對(duì)酸奶的最終品質(zhì)有顯著影響，不同菌種的搭配不僅影響發(fā)酵速度，還會(huì)影響酸奶的風(fēng)味和質(zhì)地。研究表明，通過調(diào)整嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌的比例，可以優(yōu)化酸奶的酸度和質(zhì)地。增加嗜熱鏈球菌的比例可以加快酸奶的酸化速度，而增加保加利亞乳桿菌的比例則可以增強(qiáng)酸奶的風(fēng)味和厚重感。菌種組合的優(yōu)化還包括雙歧桿菌與乳酸菌的聯(lián)合應(yīng)用。雙歧桿菌與乳酸菌的協(xié)同作用可以改善酸奶的質(zhì)地，使其更為細(xì)膩和順滑。同時(shí)雙歧桿菌能夠分解復(fù)雜的碳水化合物，產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸，提高酸奶的健康功能。在酸奶中不同菌種的作用和化學(xué)變化如表1所示，這些菌種不僅在化學(xué)變化中各自發(fā)揮作用，還能通過相互協(xié)同進(jìn)一步提升產(chǎn)品的整體品質(zhì)。通過合理選擇和組合微生物菌種，調(diào)控其發(fā)酵條件，可顯著優(yōu)化酸奶的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

1.2 發(fā)酵工藝的優(yōu)化

發(fā)酵工藝的優(yōu)化在酸奶生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。優(yōu)化的工藝不僅可以提升酸奶的口感和質(zhì)地，還能改善其營(yíng)養(yǎng)成分和功能性。發(fā)酵工藝的優(yōu)化主要包括發(fā)酵溫度和時(shí)間的控制、攪拌與冷卻工藝的調(diào)整以及添加劑和輔料的使用。

發(fā)酵溫度和時(shí)間是影響酸奶品質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)。不同的溫度和時(shí)間組合會(huì)影響乳酸菌的生長(zhǎng)速度和代謝產(chǎn)物的生成，從而影響酸奶的酸度、質(zhì)地和風(fēng)味。乳酸菌在一定的溫度范圍內(nèi)具有最佳活性，通常嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的最佳發(fā)酵溫度為42～45 ℃。在這一溫度范圍內(nèi)，乳酸菌能夠快速生長(zhǎng)和繁殖，產(chǎn)生足夠的乳酸，使牛奶凝固形成酸奶。較高的發(fā)酵溫度(45 ℃)可以加快乳酸菌的代謝速度，使酸奶在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的酸度。過高的溫度可能導(dǎo)致乳酸菌過早死亡，影響酸奶的質(zhì)地和風(fēng)味，因此需要在高效發(fā)酵和菌種存活之間找到平衡點(diǎn)。發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響酸奶的酸度和質(zhì)地，通常發(fā)酵時(shí)間控制在4～8 h。在發(fā)酵初期，乳酸菌迅速繁殖，乳酸濃度迅速上升，pH值迅速下降。在此階段，適當(dāng)延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間可以增加酸奶的酸度，改善其口感和質(zhì)地。過長(zhǎng)的發(fā)酵時(shí)間可能導(dǎo)致酸度過高，影響酸奶的口感和質(zhì)地。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在42 ℃下發(fā)酵6 h，可以獲得酸度適中、質(zhì)地良好的酸奶。這一組合在實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但具體的發(fā)酵時(shí)間和溫度仍需根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件和消費(fèi)者口味需求進(jìn)行調(diào)整。

攪拌是酸奶發(fā)酵過程中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，適度攪拌可以均勻分布乳酸菌，提高發(fā)酵效率，同時(shí)避免酸奶表面形成厚厚的凝固層。過度攪拌可能破壞酸奶的凝膠結(jié)構(gòu)，影響其質(zhì)地和口感。需要根據(jù)酸奶的黏度和發(fā)酵狀態(tài)，優(yōu)化攪拌速度和時(shí)間。發(fā)酵完成后，迅速冷卻是穩(wěn)定酸奶品質(zhì)的關(guān)鍵步驟?？焖俳禍乜梢砸种迫樗峋睦^續(xù)代謝，穩(wěn)定酸奶的酸度和質(zhì)地。通常發(fā)酵結(jié)束后，酸奶需要迅速降溫至4 ℃以下，并保持冷藏儲(chǔ)存。冷卻過程中，應(yīng)避免過度攪動(dòng)，以防破壞酸奶的凝膠結(jié)構(gòu)。

在發(fā)酵過程中，合理使用添加劑和輔料可以進(jìn)一步改善酸奶的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。例如，添加果膠、卡拉膠等穩(wěn)定劑與乳蛋白相互作用，可以形成穩(wěn)定的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高酸奶的黏稠度和質(zhì)地穩(wěn)定性。通常穩(wěn)定劑的添加量控制在0.1%～0.5%，根據(jù)具體產(chǎn)品需求進(jìn)行調(diào)整。在酸奶發(fā)酵過程中，添加益生菌制劑可以增加產(chǎn)品的功能性，提升其健康價(jià)值。例如，雙歧桿菌和乳酸菌的聯(lián)合使用，可以增強(qiáng)酸奶的腸道健康功能。益生菌制劑的添加量通常控制在107～109CFU·g-1。

2 微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)酸奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的提升

2.1 發(fā)酵過程中的營(yíng)養(yǎng)成分變化

酸奶在發(fā)酵過程中，營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生了顯著的變化，這些變化不僅提升了酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還增強(qiáng)了其健康功能。這些變化主要體現(xiàn)在乳糖降解與乳酸生成、蛋白質(zhì)和氨基酸含量的變化以及維生素和礦物質(zhì)的增加等方面(圖1)。

(1)乳糖降解。

乳糖是牛奶中的主要碳水化合物，對(duì)于一些乳糖不耐受的消費(fèi)者來(lái)說，乳糖的存在可能引起腸胃不適。在發(fā)酵過程中，乳酸菌如嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌利用乳糖作為能源，將其分解為葡萄糖和半乳糖，并進(jìn)一步發(fā)酵生成乳酸。這一過程不僅降低了乳糖的含量，使得乳糖不耐受者也能夠享用酸奶，還生成了乳酸，從而賦予酸奶獨(dú)特的酸味，并通過降低pH值抑制有害微生物的生長(zhǎng)，延長(zhǎng)了酸奶的保質(zhì)期。

(2)蛋白質(zhì)分解。

牛奶中的蛋白質(zhì)主要是酪蛋白和乳清蛋白，在乳酸菌的作用下被分解為多肽和氨基酸。這些小分子蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物不僅更易于被人體消化吸收，還顯著提高了酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。蛋白質(zhì)分解過程會(huì)產(chǎn)生一些人體無(wú)法自行合成必須通過飲食攝取的氨基酸，如賴氨酸和亮氨酸，因此大大提升了酸奶的營(yíng)養(yǎng)功能。

(3)維生素和礦物質(zhì)含量變化。

乳酸菌的代謝活動(dòng)能合成多種維生素，特別是B族維生素，如維生素B2和維生素B12，這些維生素在發(fā)酵過程中有所增加，進(jìn)一步提升了酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。維生素B2有助于維持正常的能量代謝，而維生素B12則對(duì)紅細(xì)胞的生成和神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能至關(guān)重要。同時(shí)，發(fā)酵過程中乳酸的生成導(dǎo)致pH值下降，有助于提高礦物質(zhì)如鈣和鎂的溶解度。這些礦物質(zhì)在酸性環(huán)境中更容易被溶解和吸收，從而提高了它們的生物利用度。這意味著相比未發(fā)酵的牛奶，人體能夠更有效地吸收發(fā)酵后的酸奶中的礦物質(zhì)，尤其是鈣，這對(duì)骨骼健康有重要作用。

2.2 功能性成分的增加

酸奶發(fā)酵過程中，通過合理選擇發(fā)酵菌種、優(yōu)化發(fā)酵條件和添加適當(dāng)?shù)妮o料，可以顯著提升益生菌、抗氧化物質(zhì)、短鏈脂肪酸和生物活性肽等功能性成分的含量。

(1)選擇具有較高增殖能力和耐酸性的乳酸菌和雙歧桿菌，如Lactobacillus acidophilus和Bifidobacteriumlactis，可提升酸奶中的益生菌數(shù)量。控制發(fā)酵溫度在37～42 ℃，并保持pH值在4.5～5.0，可以促進(jìn)益生菌的生長(zhǎng)和繁殖。此外，在發(fā)酵過程中添加益生菌制劑，可以提高初始菌濃度，確保發(fā)酵結(jié)束時(shí)益生菌的數(shù)量在109CFU·g-1以上。通過這些方法，可以有效增加酸奶中益生菌的含量，增強(qiáng)其腸道健康功能。

(2)增加抗氧化物質(zhì)的關(guān)鍵在于優(yōu)化發(fā)酵時(shí)間和添加抗氧化前體物質(zhì)。發(fā)酵時(shí)間應(yīng)控制在6～8 h，以確保乳酸菌能夠充分代謝，生成更多的抗氧化肽和酚類化合物。在發(fā)酵基質(zhì)中添加富含抗氧化前體物質(zhì)的成分，如大豆蛋白和茶多酚，可以顯著提高抗氧化物質(zhì)的含量。通過適當(dāng)?shù)木N選擇和發(fā)酵條件的控制，能夠最大限度地增加酸奶中的抗氧化物質(zhì)，從而提升其抗氧化能力和健康價(jià)值。

(3)短鏈脂肪酸的增加主要通過選擇適宜的菌種和提供合適的底物來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用長(zhǎng)雙歧桿菌(Bifidobacterium longum)和植物乳桿菌(Lactobacillusplantarum)等能夠代謝碳水化合物生成短鏈脂肪酸的菌種；在發(fā)酵基質(zhì)中添加可發(fā)酵的膳食纖維，如低聚果糖和菊粉，作為短鏈脂肪酸生成的底物，均可以顯著提升短鏈脂肪酸的含量。短鏈脂肪酸在腸道健康和代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，通過選擇合理的菌種和添加底物，可以有效提高酸奶的健康功能。

(4)生物活性肽具有抗高血壓、抗菌、抗氧化和免疫調(diào)節(jié)功能，使用特定的菌種組合、優(yōu)化蛋白質(zhì)源和控制發(fā)酵條件可增加生物活性肽含量。選擇具有高蛋白酶活性的乳酸菌，如Lactobacillus helveticus和Lactobacillus casei，可以有效促進(jìn)生物活性肽的生成。在發(fā)酵基質(zhì)中添加高質(zhì)量的蛋白質(zhì)源，如乳清蛋白和酪蛋白，可以確保充分的底物供給。通過控制發(fā)酵溫度和時(shí)間，確保蛋白質(zhì)在最適條件下被水解，可以最大限度地增加生物活性肽的含量。

3 結(jié)語(yǔ)

合理選擇和組合乳酸菌和雙歧桿菌等微生物菌種，優(yōu)化發(fā)酵溫度、時(shí)間及工藝條件，可以顯著提升酸奶的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在發(fā)酵過程中，微生物菌種通過代謝活動(dòng)，顯著增加了酸奶中益生菌、抗氧化物質(zhì)、短鏈脂肪酸和生物活性肽等功能性成分的含量。這些功能性成分不僅提高了酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還賦予了其多種保健功能。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步探索不同菌種組合和發(fā)酵條件對(duì)功能性成分生成的影響，以實(shí)現(xiàn)酸奶產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新，從而更好地滿足消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)乳制品的需求。