微生物與奶類發(fā)酵

1、研究微生物的科學(xué)叫微生物學(xué)，微生物學(xué)實(shí)際上是對微小生物進(jìn)行研究的科學(xué)。 微生物學(xué)歷史上的重大事件：自學(xué)成才的荷蘭人呂文虎克（A.vanleeuwenhoek,16321723）,首次制造出了可觀察到細(xì)菌的顯微鏡，他被稱做“顯微鏡之父”。法國化學(xué)家路易.巴斯德（L.Pasteur,1822-1895），發(fā)明了熱處理方法，這種方法目前稱做巴氏殺菌法。德國物理學(xué)家，醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者柯赫（R.koch,1843-1910），1905年發(fā)現(xiàn)路易.巴斯德巴氏殺菌法的發(fā)明者了病原性（致病性）細(xì)菌，如結(jié)核桿菌和霍亂菌。另外，他還創(chuàng)立了直接簡便且安全的研究這些致病性微生物的方法。英國微生物學(xué)家、醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲

2、得者阿福 拉明教授（A.Flening.1881-1955），1945年發(fā)現(xiàn)了青霉素，這種藥能有效地抑制除結(jié)核病菌之外的許多細(xì)菌。美國真菌學(xué)家、細(xì)菌學(xué)家、醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者斯韋克斯（S.Waksman,18881973），1952年發(fā)現(xiàn)了鏈霉素，這種藥能有效地抑制許多細(xì)菌，包括結(jié)核病菌。圖.4.1到處都能發(fā)現(xiàn)微生物 在空氣中、土壤中、水中分類：原生生物大多數(shù)生物基本上可被分為兩界，即動物界和植物界。但是，微生物不符合這兩界中的任何一界，它和藻類、原生動物及病毒一起被歸為第三界“原生生物界”。微生物學(xué)研究包括幾種：專門對細(xì)菌的研究叫細(xì)菌學(xué)；專門對真菌的研究叫真菌學(xué)；專門對病毒的研究叫病毒學(xué)。 到

3、處都存在微生物在空氣中、水中、動植物體上以及土壤中，因?yàn)樗鼈兡芊纸庥袡C(jī)物，在自然界的物質(zhì)循環(huán)中扮演著重要角色。 有些微生物象細(xì)菌和真菌，除能用于干酪、酸奶、啤酒、葡萄酒等食品制造外，它們所產(chǎn)生的酸利于食品的貯存。 生物工藝學(xué)生物工藝學(xué)是一個(gè)新詞，其意為應(yīng)用生物過程的技術(shù)。事實(shí)上，生物工藝學(xué)的歷史要比微生物學(xué)、生物化學(xué)和加工工藝學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)早應(yīng)用了上千年。 直到十九世紀(jì)末，這些生物工藝一直與食品聯(lián)系在一起，更進(jìn)一步說是與食品的保存聯(lián)系在一起。 微生物的方法仍在食品工業(yè)中占一個(gè)重要部分，并且從當(dāng)代意義上來說，生物工藝學(xué)在工業(yè)上起著相當(dāng)重要的作用，比如，利用生物活細(xì)胞或細(xì)胞成份生產(chǎn)各種產(chǎn)品象激素（荷

4、爾蒙）和一些疫苗。為獲得這些產(chǎn)品，必須掌握并能運(yùn)用一定的生物科學(xué)知識生物化學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物和免疫學(xué)。除此之外，還必須掌握設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)、加工工程、分離技術(shù)以及各種分析方法等。本章主要涉及與乳及其加工有關(guān)的微生物，并談到一些被稱做噬菌體的病毒，因?yàn)槭删w在一些食品加工中會引起嚴(yán)重的問題，比如，需要用微生物來提高產(chǎn)品風(fēng)味、組織狀態(tài)和其它特性的加工過程。 細(xì) 菌細(xì)菌是單細(xì)胞有機(jī)體，通過二分裂方式進(jìn)行繁殖，即一分為二，最簡單的細(xì)菌分類方法是根據(jù)外觀來分類，但為了能夠直接看清細(xì)菌，必須首先染色，然后在顯微鏡下放大至1000倍左右進(jìn)行觀察。 細(xì)菌形態(tài)學(xué)細(xì)菌形態(tài)學(xué)是對細(xì)菌形態(tài)的研究。形態(tài)特征

5、包括形態(tài)、大小、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動性（在液體中運(yùn)動的能力）、芽胞和莢膜的形成。 細(xì)菌的形狀細(xì)菌的形狀特征可區(qū)分為三種：球狀、桿狀和螺旋狀，細(xì)菌間的相對位置也是一個(gè)重要的區(qū)分特征。 雙球菌排列成對，葡萄球菌呈串狀排列，而鏈球菌則形成鏈狀，如圖4.2。 桿狀細(xì)菌（桿菌）因長度和厚度的不同而不同，它們也能形成鏈狀。螺旋細(xì)菌（螺旋菌）除因長度和厚度不同而異外，也會因旋轉(zhuǎn)數(shù)的不同而不同，見圖 4.3。 細(xì)菌的大小m(1m=0.001mm)之間,桿菌的長度介于1-10m之間,但有少數(shù)大于或小于上述范圍。 細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)由圖4.4可見，細(xì)菌細(xì)胞象所有其它細(xì)胞一樣，含有豐富蛋白質(zhì)的半流體物質(zhì)稱為細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)

6、中含有核糖體和酶類，在核糖體上進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成，而酶參與細(xì)胞的新陳代謝，細(xì)胞質(zhì)中還貯存原料，如脂肪，糖原等。 每個(gè)細(xì)胞中都含有一個(gè)核物質(zhì)（DNA=脫氧核糖核酸）含有遺傳信息，控制其生命和繁殖。在較高等的動植物細(xì)胞中，細(xì)胞核外被一層核膜包圍，而細(xì)菌細(xì)胞的核沒有核膜包圍，細(xì)胞核和基本物質(zhì)共同組成原生質(zhì)。 細(xì)胞被一層細(xì)胞質(zhì)膜包圍，細(xì)胞質(zhì)膜是一種半透性膜，起到許多很重要的作用，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞和周圍環(huán)境之間的鹽類、營養(yǎng)物質(zhì)和新陳代謝產(chǎn)物的交換。細(xì)胞質(zhì)膜又被一層外殼包住，即細(xì)胞壁。細(xì)胞壁起到一種細(xì)胞骨架的作用，使細(xì)胞具有一定的外形。有的細(xì)菌細(xì)胞壁外又被一層或多或少的粘液包圍，如果這層粘液很厚又叫莢膜。圖.4

7、.2球形細(xì)菌（球菌）以不同排列形態(tài)存在細(xì)胞質(zhì)膜菌毛圖.4.5鞭毛分布可能是周生，一端生或兩端生腐生生物=依靠死亡有機(jī)體生活的微生物寄生生物=依靠有生命的動植物生活的微生物圓形橢圓形卵圓形圓柱形腎形香焦形莢膜的成份很復(fù)雜，它由含有乙?；透鞣N氨基基團(tuán)的多糖、多肽或各種蛋白質(zhì)組成。 鞭毛是細(xì)胞表面的附屬結(jié)構(gòu)（腸細(xì)菌及加工器具上的細(xì)菌就有鞭毛）。 某些細(xì)菌有形成芽胞的能力（參看“芽胞的形成和莢膜的形成”）。 細(xì)菌的運(yùn)動性有些球菌和許多桿菌能在液體營養(yǎng)介質(zhì)中移動，它們是在鞭毛的幫助下運(yùn)動的，鞭毛是長在細(xì)胞質(zhì)膜外的長附屬物，見圖4.5。 鞭毛的長度和數(shù)量因細(xì)菌種類而異，細(xì)菌運(yùn)動速度一般為每秒達(dá)自身長度的

8、110倍，霍亂菌可能是一種運(yùn)動速度最快的細(xì)菌，每秒鐘可達(dá)自身長度的30倍。 芽胞的形成和莢膜的形成芽胞是細(xì)菌自我保護(hù)和御防外界不利因素時(shí)的一種生存方式。這些不利因素如加熱和冷卻、消毒劑的存在、水分或營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏等。圖4.6表示芽胞形成的不同種類。 只有幾個(gè)屬種的細(xì)菌能形成芽胞。芽胞桿菌科的芽胞桿菌屬和梭狀芽胞桿菌屬是大家都知道的產(chǎn)芽胞桿菌。在不利的條件下，這些微生物聚集核物質(zhì)和一些營養(yǎng)物在細(xì)胞的某一區(qū)域，并形成一硬的外殼，保護(hù)這些核物質(zhì)。 當(dāng)母體細(xì)胞形成芽胞時(shí)，它可能保持其原有形狀，也可能在中間或一端膨脹，這取決于芽胞所在的位置。芽胞形成過程中，細(xì)胞的營養(yǎng)部分被消耗，最終細(xì)胞解體，芽胞被釋放

9、出來，當(dāng)環(huán)境條件變得適宜時(shí)，芽胞又萌發(fā)形成營養(yǎng)細(xì)胞，開始繁殖。 芽胞不進(jìn)行新陳代謝，在干燥的空氣中能生存數(shù)年，而且對化學(xué)殺菌劑、抗菌素、干燥和紫外線比營養(yǎng)體有更強(qiáng)的抵抗力。它們耐熱，在120溫度下持續(xù)20min才能100%地將芽胞殺死。然而，芽胞形成細(xì)菌在營養(yǎng)體狀態(tài)時(shí)如同其它細(xì)菌一樣，在100溫度下，煮沸數(shù)分鐘就會被殺死。 有些桿菌和球菌被一濃厚的粘液層莢膜包圍，盡管莢膜不會象芽胞那樣有很強(qiáng)的抵抗力，但可以使細(xì)菌免受干燥條件的影響，無論是“意外”或“故意”，只要這類微生物在乳中繁殖，就會使牛乳粘滑，導(dǎo)致出現(xiàn)“粘稠”牛奶的現(xiàn)象。細(xì)菌生長的條件 營 養(yǎng)細(xì)菌生長需要一定的營養(yǎng)，不同種類的細(xì)菌對營養(yǎng)物

10、質(zhì)的要求差異很大。主要的營養(yǎng)材料是有機(jī)物。例如，蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，另外微量元素和維生素對微生物的生長和活力也是必需的。 依靠死亡的有機(jī)體生活的微生物叫腐生生物。依靠有生命的有機(jī)物（動物和植物組織）生活的微生物叫寄生生物。 有機(jī)物除作為構(gòu)成細(xì)胞的原材料外，還含有細(xì)菌需要的能量。這些有機(jī)物必須能溶解于水，并且是低分子量的，即能分解成非常細(xì)小的分子，以便能穿過細(xì)胞質(zhì)膜被細(xì)菌所吸收。因此，細(xì)菌需要有水的存在。從這點(diǎn)來說，我們需要介紹一下“水活性”，aw。這一名詞的意思是在相同溫度下，產(chǎn)品水蒸汽壓力和純凈的水蒸汽壓力之比。 當(dāng)食品的蒸汽壓力和空氣的蒸汽壓力相同時(shí)，達(dá)到平衡。取決于自由和結(jié)合水的多

11、少。蒸汽壓力與不同食品及所含不同水含量相關(guān)。 細(xì)菌一般在a w <0.9時(shí)不能生長，而酵母菌在a w <0.88時(shí)停止生長，霉菌在 a <0.8時(shí)停止生長。但是低a 值不會抑制酶的活性。 ww在奶粉制造中，按不同質(zhì)量來調(diào)節(jié)最高水分含量，以便能長期貯存而不變質(zhì)，這就要求a w 應(yīng)該小于0.8（一般在0.20.3以下）。 微生物通過將酶類分泌于周圍食品中取得營養(yǎng)，這些酶將不溶性的物質(zhì)分解成簡單的可溶性的、能穿過細(xì)胞壁的物質(zhì)，微生物自身所產(chǎn)酶的種類和數(shù)量，確定了該微生物能分解那種食品成份，分解到什么程度。 有些微生物缺乏能分解外界物質(zhì)的酶類，它們借助于其他微生物分解的外界物質(zhì)生存，

12、當(dāng)雙方都能從中受益時(shí)，這樣的關(guān)系稱為共生現(xiàn)象。如果一種微生物產(chǎn)生的代謝物質(zhì)對另一微生物有抑制作用，這種現(xiàn)象叫抗生(拮抗)現(xiàn)象。物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜的途徑細(xì)菌細(xì)胞能在外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)水分、無機(jī)物和有機(jī)物之間的平衡來保持一個(gè)相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境。許多有機(jī)物和無機(jī)離子在細(xì)胞內(nèi)和周圍介質(zhì)中以不同濃度存在，在其生命過程中，細(xì)胞需要從外界獲得一定的無機(jī)和有機(jī)營養(yǎng)物，同時(shí)還必需排除新陳代謝廢物等。因此，細(xì)胞和周圍介質(zhì)之間進(jìn)行不斷的物質(zhì)交換，交換作用通過細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)行，細(xì)胞質(zhì)膜是半透性膜，即并非所有物質(zhì)都能同等容易地通過，比如，溶劑比溶解在其中的溶質(zhì)更容易通過。 細(xì)胞膜還具有選擇滲透的特性，即對膜兩側(cè)的某

13、些物質(zhì)都起阻礙作用。 物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜可能是被動的，也可能是主動的，細(xì)胞本身必須供應(yīng)能量以使某些物質(zhì)通過。另一方面細(xì)胞周圍環(huán)境給予被動過程以能量，從這一角度來說，滲透壓是重要的，在主動吸收過程中，細(xì)胞的代謝作用為物質(zhì)的通過提供了所需的能量。溫度溫度是影響細(xì)菌生長、繁殖和食品變質(zhì)最重要的因素。細(xì)菌只能在一定溫度下發(fā)育，生存溫度隨種屬而不同。大體上細(xì)菌能在水的冰點(diǎn)和原生質(zhì)中蛋白質(zhì)凝固點(diǎn)之間的溫度范圍內(nèi)生長。在細(xì)菌能生存的最高溫度和最低溫度之間，即生存的上限和下限之間有一最適溫度，就是細(xì)菌繁殖最快的最佳溫度。如果溫度低于最低溫度，會引起生長停止，但沒有殺死細(xì)菌。在-250以下，細(xì)菌能持續(xù)存在10hr

14、，然而在急速的冷凍和解凍的時(shí)候，細(xì)菌會被損傷,在接近水冰點(diǎn)的溫度，細(xì)菌活動停止，因?yàn)榧?xì)菌細(xì)胞含水量較高，這些水此時(shí)也會凍結(jié)，細(xì)菌就不能再通過細(xì)胞膜吸收營養(yǎng)物質(zhì)。aw 可根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算 aw =P/POP=在t時(shí)，食品的水蒸汽壓力 PO =在t時(shí)，純凈水蒸汽壓力共生現(xiàn)象=兩種微生物之間的固定的聯(lián)合，互相依靠對方而生?？股F(xiàn)象=相處中一種微生物產(chǎn)生抑制另一種微生物生長的物質(zhì)。生長溫度嗜熱的嗜溫的需氧細(xì)菌生長需要來自空氣中的氧。如果溫度超過最高溫度，細(xì)菌很快被殺死，在70，大部分細(xì)菌在數(shù)秒內(nèi)死亡，但有些細(xì)菌即使沒有形成芽胞也能耐受85達(dá)5min之久。 要?dú)⑺兰?xì)菌芽胞需要很高的溫度，而且干熱殺菌

15、比濕熱殺菌效果差得多。用120蒸汽處理30min，保證能殺死所有的芽胞，但在干熱條件下必須在160保持2hr才能保證殺死100%的芽胞。根據(jù)適宜生長溫度將細(xì)菌分類根據(jù)溫度適應(yīng)范圍，細(xì)菌可分成以下幾類：耐冷（能耐冷的）細(xì)菌：一種嗜冷菌或嗜溫菌，不管最佳生長溫度如何，能在7或7以下生長繁殖。嗜冷（喜歡冷的）細(xì)菌：在20以下具有最佳生長溫度。嗜溫（嗜中溫的）細(xì)菌：在20-44之間有最佳生長溫度。嗜熱（喜歡熱的）細(xì)菌：在45-60之間有最佳生長溫度。耐熱（能耐熱的）細(xì)菌：能耐70以上的高溫，即使在高溫下它們不能生長繁殖，但能抵抗這些高溫而不被殺死。 乳品工業(yè)中對耐冷菌尤其注意，因?yàn)檫@些微生物在7或更低

16、溫度下貯存的農(nóng)場原乳和市乳中具有活力。水分（濕度）細(xì)菌在缺少水的情況下不能生長，如前所述a w<0.9時(shí)，細(xì)菌生長受到抑制。 許多細(xì)菌在干燥環(huán)境中會迅速死亡，而有些細(xì)菌能耐受幾個(gè)月的干燥期，細(xì)菌芽胞能在干燥環(huán)境中生存多年。因?yàn)槲⑸镄枰m當(dāng)?shù)乃?，根?jù)這一特征可以用來控制它們的生長。例如，干燥法，即除去水分法，微生物在含20%的可應(yīng)用水分的濕度下生長良好；含水量10%時(shí)，微生物生長受到抑制；含水量小于5%時(shí)，微生物不生長（霉菌例外）。 氧氣許多微生物需要自由氧，使食物氧化產(chǎn)生其生命過程中所需要的能量。有機(jī)化合物的完全氧化形成了CO 2和H2O。大多數(shù)微生物能從空氣中得到氧，這叫需氧微生物

17、。而其它微生物從它們的食物中獲得能量時(shí)不需要自由氧，這叫厭氧微生物。 有些細(xì)菌在有氧和無氧時(shí)都能生長，叫兼性厭氧微生物。需氧菌和兼性厭氧菌一般通過發(fā)酵有機(jī)化合物來獲得能量，化學(xué)上，這是一種不完全氧化過程，因此形成有機(jī)代謝產(chǎn)物，例如，乳制品發(fā)酵形成乳酸。 絕大多數(shù)微生物從空氣獲得氧，即它們是需氧微生物,除去氧和空氣就意味著控制或抑制其生長，如真空包裝，充氣包裝和使用一些空氣屏障材料的物質(zhì)，目的就是抑制微生物的生長。 厭氧菌若在有氧的條件下略長時(shí)間保存就會死亡。光照光照對多數(shù)細(xì)菌來說都不是必需的，因?yàn)樗鼈儾缓~綠素，不象植物（光合作用）那樣合成食物，而且如果光線中含有紫外線，還能夠殺死細(xì)菌，因?yàn)樽?/p>

18、外線能引起細(xì)菌的DNA和細(xì)胞蛋白的化學(xué)變化。 許多微生物直接暴露在太陽光下時(shí)將被殺死。紫外線常被用來對發(fā)酵室空氣進(jìn)行消毒，然而紫外線會引起食品的一些化學(xué)變化，所以并不直接用于食品的滅菌。 滲透壓細(xì)菌不耐濃的糖溶液和鹽溶液，即不耐高滲透壓，若處在這樣的高滲溶液中，細(xì)菌細(xì)胞會脫水而干燥。滲透壓常用來進(jìn)行食品的防腐，例如，果醬，鹽腌魚，甜煉乳。 pH酸度/堿度微生物不能耐受強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，細(xì)菌的最適pH值接近中性，即pH6.8-7.4，而霉菌適合低pH,4.5或更低。 鮮奶的pH值通常為6.6-6.7之間，變酸的奶pH為4.6或更低。 細(xì)菌的繁殖細(xì)菌一般通過分裂進(jìn)行無性繁殖，圖4.9表示分裂過程。首先細(xì)

19、菌增大，然后核物質(zhì)濃縮在細(xì)胞的一個(gè)區(qū)域,而后分裂為兩個(gè)相等的部分,兩部分相互分離,接著細(xì)胞壁內(nèi)陷形成隔膜和相接觸的細(xì)胞壁融合在一起，結(jié)果形成兩個(gè)細(xì)胞，二者可能分開，也可能保持在一起，裂殖后形成不同特征的排列。 同一類型的細(xì)菌形成方式一般是相當(dāng)穩(wěn)定的，這一特性有利于我們區(qū)別不同種類的細(xì)菌。 繁殖的速度在適宜條件下，細(xì)菌的裂殖周期為20-30min，細(xì)菌繁殖的速度可用左邊的公式表示。假如世代時(shí)間為0.5hr，在最佳溫度下，每ml牛奶中有一個(gè)細(xì)菌，10hr內(nèi)將增殖為每ml一百萬個(gè)細(xì)菌。在最適條件下，食品中能形成10 9-1010個(gè)細(xì)菌/ ml。此時(shí)細(xì)菌的生長速度被營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏、代謝毒物的積累所抑制

20、，最后繁殖停止，大量細(xì)菌死亡。實(shí)際上，不適宜的條件，象低溫貯藏或低pH值將限制或抑制食品中細(xì)菌的生長。 細(xì)菌生長曲線圖4.10表示接種到培養(yǎng)基上的細(xì)菌的生長曲線。在細(xì)菌開始繁殖之前通常有一些緩慢，因?yàn)樗鼈儽仨氝m應(yīng)新環(huán)境，這一生長階段（a）稱為延遲期（遲緩期），遲緩期的原因也可能是培養(yǎng)液中的細(xì)菌處于休眠狀態(tài)，例如，它可能在接種前一直在低溫下貯存。遲緩期的長度根據(jù)接種時(shí)被抑制細(xì)菌的數(shù)目而定，如果使用活性生長細(xì)菌，不需要一個(gè)遲緩期，細(xì)菌會立即開始繁殖。 細(xì)菌的繁殖速度公式： t N = N0 x 2g N =到時(shí)間t時(shí)每ml的細(xì)菌數(shù) N0 =開始時(shí)(時(shí)間為0)每ml的細(xì)菌數(shù) t =生長時(shí)間，用小時(shí)表

21、示 g =代時(shí)，用小時(shí)表示 細(xì)菌數(shù)量 (log)圖 .4.10細(xì)菌生長曲線a 延遲期b 對數(shù)生長期c 穩(wěn)定期d 衰亡期乳品中最重要的生物和酶系統(tǒng)是造成下列后果的主要原因 碳水化合物分解 蛋白質(zhì)分解 脂肪分解 卵磷脂分解 色素的產(chǎn)生 粘液的產(chǎn)生 氣味的產(chǎn)生 氧化 致病碳水化合物的分解 水解 酒精發(fā)酵 乳酸發(fā)酵 大腸發(fā)酵 丁酸發(fā)酵遲緩期后細(xì)菌開始前幾個(gè)小時(shí)的迅速繁殖，這個(gè)時(shí)期(b)稱為對數(shù)生長期，因?yàn)榉敝骋詫?shù)速度進(jìn)行。 與此同時(shí)，培養(yǎng)液中積累了有毒的代謝產(chǎn)物，因此，隨之而來的是細(xì)菌的繁殖速度減慢，同時(shí)，細(xì)菌不斷死亡，以致舊細(xì)胞的死亡和新細(xì)胞的形成達(dá)到平衡狀態(tài)，這一階段(c)稱為穩(wěn)定期。 時(shí)間在下

22、一階段(d)新細(xì)胞的形成完全停止，舊細(xì)胞相繼死亡，最終幾乎滅絕，這一階段稱為衰亡期。 曲線的形狀，即各個(gè)階段的長度和曲線梯度變化，隨溫度、營養(yǎng)供應(yīng)及其它參數(shù)的不同而不同。 生物化學(xué)活性微生物的生化活性其實(shí)指的是微生物可能引起的許多種食品變質(zhì)或動植物疾病。生化活性決定了微生物在干酪、酸奶、奶油等制品加工中的應(yīng)用。微生物的活力一般被其所具有的酶所控制，這樣就確定了它能以什么為底物并將之分解，最終能產(chǎn)生哪些產(chǎn)物。 微生物中有許多生化和酶系統(tǒng)，下面是與乳及乳制品有關(guān)的主要系統(tǒng)。依它們所分解的物質(zhì)及其效應(yīng)，它們可被進(jìn)一步區(qū)分。 碳水化合物的分解碳水化合物由碳、氫、氧等元素形成的鏈構(gòu)成，包括纖維素、淀粉、

23、多糖和其它糖類。碳水化合物的分解在水分子加入的同時(shí)分階段進(jìn)行。微生物的酶確定哪些碳水化合物能被分解，分解到什么程度。牛乳中乳糖水解變成單糖果糖和半乳糖，它們能被完全降解成CO 2和H2O（通過有氧呼吸代謝），但更多的是進(jìn)行發(fā)酵。 發(fā)酵作用通常形成不同的產(chǎn)物，如有機(jī)酸（乳酸、丁酸等）、醇（乙醇、丁醇等）和氣體（氫氣、二氧化碳等）。牛奶中最重要的發(fā)酵形式是： 乳糖的酒精發(fā)酵，形成醇和氣體，如乳糖被分解成酒精和二氧化碳，酒精發(fā)酵通常是在厭氧的條件下發(fā)生，并且主要是酵母和霉菌產(chǎn)生的。 乳糖的乳酸發(fā)酵，形成乳酸，這種反應(yīng)常用于干酪，酸奶和其它酸性產(chǎn)品的生產(chǎn)。 乳糖的大腸（混酸和丁二醇）發(fā)酵。結(jié)果形成多種

24、產(chǎn)物，如乳酸、醋酸、丁二酸、甲酸、丁二醇、乙醇、CO 2和氫氣。 丁酸發(fā)酵，是在嚴(yán)格厭氧條件下，梭狀芽胞桿菌產(chǎn)生的，通過丁酸發(fā)酵乳糖被分解成丁酸，CO 2和氫氣，有時(shí)還能產(chǎn)生丁醇。 一般牛乳中碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生酸性產(chǎn)品(酸化)和一些氣體(取決于微生物類型)。蛋白質(zhì)的分解蛋白質(zhì)被分解的過程叫蛋白質(zhì)水解，主要的酶是蛋白酶。如，凝乳酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶，這些酶將蛋白質(zhì)降解成各種肽，然后再經(jīng)過不同的肽酶降解成更小的肽，游離氨基酸。氨基酸才能被細(xì)胞利用，再次合成蛋白質(zhì)，但是它們也可以被氧化或發(fā)酵分解。 蛋白質(zhì)及其氨基酸由許多化學(xué)元素組成，包括碳、氫、氧、硫、氮和磷，所以蛋白質(zhì)分解形成的產(chǎn)物范圍很大，包

25、括酸、醇、氣體（氫氣、二氧化碳、硫化氫和氨）及其它化合物，蛋白質(zhì)分解幾乎都能形成堿性的、強(qiáng)刺激性氣味的氨。 三種氨基酸：半胱氨酸，胱氨酸和蛋氨酸中含有硫，并會導(dǎo)致產(chǎn)生具刺激性氣味的硫化氫。液體牛乳中蛋白質(zhì)的分解主要分兩個(gè)階段進(jìn)行，稱為胨化。其包括： 由凝乳酶引起牛奶的凝固(甜凝固對比于酸凝固)或凝結(jié)，牛奶的這種變質(zhì) 被稱作甜凝固。這種缺陷在較高溫度下貯存的巴氏殺菌奶中常見。 蛋白質(zhì)分解是最終形成堿性的氨產(chǎn)物。 干酪中游離氨基和氨的數(shù)量標(biāo)志著蛋白質(zhì)分解的進(jìn)行、干酪老化和成熟的程度。顏色發(fā)青或酪坯老化，表明干酪蛋白分解快，產(chǎn)生了大量氨產(chǎn)物。 脂肪的分解脂肪被酶分解的過程叫脂解。主要的酶是脂酶，在脂

26、肪分解過程中，脂肪被水解成甘油和三個(gè)分離的脂肪酸，有的脂肪酸是揮發(fā)性的，釋放出強(qiáng)烈的氣味，例如，丁酸能放出特征性的胎毫敗味。 純凈的脂肪對微生物的分解有相對的抵抗性，但稀奶油和奶油形式的乳脂肪中包含了蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，所以對微生物是很敏感的。 許多能夠分解蛋白質(zhì)的細(xì)菌和霉菌同時(shí)也能氧化分解脂肪。 卵磷脂的分解卵磷脂，包含在脂肪球膜上的磷脂，是甘油、兩個(gè)脂肪酸、磷酸和膽堿的化學(xué)組合物。蠟狀芽胞桿菌的菌株能分泌卵磷脂酶，這種酶水解卵磷脂組成甘油二酸脂和磷酸化的膽堿。脂肪球膜裂開后，形成一不穩(wěn)定的脂肪乳濁液團(tuán)塊，飄浮在牛奶或奶油的表面，牛奶或奶油的這種缺陷叫“乳脂塊”或“奶油分層

27、”。 膽堿的進(jìn)一步分解生成三甲胺，具有臭魚的滋氣味。 色素的產(chǎn)生產(chǎn)生顏色的過程稱為色素形成，導(dǎo)致產(chǎn)生顏色的微生物被認(rèn)為是產(chǎn)色的微生物。生色代謝是某些微生物的一個(gè)特性，某些食品中這些微生物比其它產(chǎn)品中多，并且生色在低溫下進(jìn)行，有氧環(huán)境對生色也是必需的。蛋白質(zhì)水解=蛋白質(zhì)的分解脂解=脂肪分解色素形成=導(dǎo)致產(chǎn)生顏色的是生色細(xì)菌微生物的種類根據(jù)它所產(chǎn)生的顏色來命名： Albus= 白色 Luteus= 黃色 Citreus= 桔黃色 Roseue=粉紅或紅色 Aureus= 金黃色Violaceum = 紫色 Nigra=黑色或棕色致病性細(xì)菌：能給人類和動植物帶來疾病。色素分為兩種： 內(nèi)生色素：存在于

28、細(xì)胞內(nèi) 外生色素：擴(kuò)散到細(xì)胞外食品中。有三種基礎(chǔ)色： 類胡蘿卜素：黃色、綠色、奶油色或金色。 花色素：紅色。 黑色素：褐色或黑色。微生物的名稱常常用它所產(chǎn)生的顏色來表示，如金黃色葡萄球菌=金色的葡萄球菌。粘液的產(chǎn)生許多細(xì)菌能產(chǎn)生粘液或粘絲，可用于某些發(fā)酵乳制品，如酸奶和一種產(chǎn)于瑞。典可拉成長絲的發(fā)酵乳(Langfil)。氣味的產(chǎn)生有些微生物能產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣味，如： 霉菌，能產(chǎn)生一種爛味。 放線菌：能產(chǎn)生泥腥味。 酵母菌：能產(chǎn)生水果味。 假單胞桿菌：能產(chǎn)生水果味或魚腥味。 大腸菌：能產(chǎn)生臟臭味。 乳酸鏈球菌maltigenes亞種：能產(chǎn)生麥芽味。還原能力所有微生物都有一定的還原力，即脫去氧的能力，

29、在牛奶中，還原力最強(qiáng)的是乳酸球菌、大腸菌和芽胞桿菌。因此，用染料還原試驗(yàn)，象刃天青和美蘭實(shí)驗(yàn)，可以顯示微生物的含量及產(chǎn)品保存質(zhì)量情況。毒素的產(chǎn)生能引起疾病的微生物稱為致病性微生物，這些微生物通過侵襲和破壞細(xì)胞產(chǎn)生稱作毒素的有害物質(zhì)，給人類和動植物帶來疾病，產(chǎn)毒的微生物可能死亡，但其所產(chǎn)毒素仍具有致病性。細(xì)菌菌落的計(jì)數(shù)如果先將細(xì)菌培養(yǎng)就能很好地對其進(jìn)行研究和鑒定。 細(xì)菌可以被轉(zhuǎn)移到一個(gè)含合適的營養(yǎng)、鹽濃度、pH值和溫度的肉汁培養(yǎng)基中，在那里它們將開始生長繁殖。 為了方便起見，細(xì)菌被培養(yǎng)在被稱作營養(yǎng)瓊脂的固體介質(zhì)中，此介質(zhì)呈凍狀的、半硬的狀態(tài)，將需要的營養(yǎng)成份加到瓊脂中，將細(xì)菌涂布在表面，利用這些

30、營養(yǎng)，細(xì)菌開始生長繁殖，每一個(gè)細(xì)菌個(gè)體增殖成一個(gè)來自同一母體的細(xì)菌菌株群，這個(gè)菌珠群就是我們說的菌落，包含幾百萬個(gè)細(xì)菌個(gè)體。由十萬個(gè)以上細(xì)菌形成的菌落肉眼可見。將樣品稀釋，傾注在瓊脂培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)，數(shù)菌落就可以計(jì)算細(xì)菌的數(shù)量。菌落的形態(tài)依照細(xì)菌的種類、瓊脂的種類和所用營養(yǎng)成份的不同而異。用選擇性營養(yǎng)培養(yǎng)基，只允許特殊的細(xì)菌生長，可以鑒定不同種類的細(xì)菌存在。 細(xì)菌的鑒定和分類對許多不同細(xì)菌的分類，過去都是按高等動植物分類方法分成科、屬、種。 在動物學(xué)和植物學(xué)中，都是根據(jù)生物的外部特征(外觀)來進(jìn)行分類。在細(xì)菌分類中，原先也采用同樣的原則，但不久就發(fā)現(xiàn)不能簡單地從細(xì)菌的大小，形狀、外觀和運(yùn)動性來

31、分類，除了這些外觀特征外，還需要考慮有機(jī)物的代謝(它們與各種碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等的關(guān)系)以及它們的染色特征，根據(jù)上述這些特征就有可能按分類學(xué)的要求，將相似的細(xì)菌進(jìn)行分類。 根據(jù)這一體系以拉丁文命名的細(xì)菌名稱分類現(xiàn)在已在國際上通用。 每個(gè)細(xì)菌都有兩個(gè)名字，第一個(gè)代表屬，第二個(gè)描寫種，常常指出其特征或由來，另外，有時(shí)也能由所產(chǎn)色素，如上所述來命名。 對細(xì)菌基因的鑒定要通過形態(tài)學(xué)和主要的生物化學(xué)檢驗(yàn)進(jìn)行。牛乳中的細(xì)菌牛乳從乳房中分泌出來時(shí)，實(shí)際上是無菌的，但是由于乳頭通道可能進(jìn)入細(xì)菌，所以即使牛乳尚未離開乳房，就可能已受污染。但這些細(xì)菌一般是無害的，數(shù)量極少，每毫升僅有幾十至幾百個(gè)細(xì)菌。然而，

32、由于細(xì)菌的感染，以致乳房發(fā)炎（乳房炎），牛奶被細(xì)菌嚴(yán)重污染，甚至可能不宜食用，更不用說乳牛的痛苦了。 在乳頭通道中常集有細(xì)菌，但大部分細(xì)菌在開始擠奶時(shí)被沖掉，最好是把每個(gè)乳頭開始擠下的帶有許多細(xì)菌的牛奶單獨(dú)裝帶有黑罩的的容器中，在黑色背景下，病牛的絮凝奶很容易被發(fā)現(xiàn)。牛場污染牛奶在牛場處理的過程中，很容易受到各種微生物，主要是細(xì)菌的污染。污染的程度和細(xì)菌群體的組成取決于母牛生活環(huán)境的清潔程度和牛奶接觸的容器表面的清潔程度，例如，奶桶和擠奶機(jī)，過濾器，運(yùn)輸桶或罐以及攪拌器的清潔度。牛奶容器表面通常是比乳房污染大得多的污染源。 當(dāng)用手工擠奶時(shí)，細(xì)菌能從擠奶員、母牛、干草和周圍的空氣中進(jìn)入奶桶。進(jìn)入

33、數(shù)量的多少取決于擠奶員的技術(shù)水平和衛(wèi)生操作以及對母牛的管理方法，用機(jī)器擠奶可排除大部分污染源，但同時(shí)也帶來另一問題，如果擠奶設(shè)備未經(jīng)適當(dāng)清洗，牛奶中將會進(jìn)入大量細(xì)菌。牛乳中的細(xì)菌數(shù)由于牛乳的成份特殊組成，所以很容易污染多種細(xì)菌。 從衛(wèi)生條件好的牛場收來的牛乳，每毫升中含有幾千個(gè)細(xì)菌，如果來自清洗、消毒和冷卻質(zhì)量差的牛場每毫升可達(dá)幾百萬個(gè)細(xì)菌，因此所有擠奶設(shè)備的清洗和消毒是牛乳質(zhì)量的決定性因素。頭等質(zhì)量的牛乳細(xì)菌數(shù)(形成的菌落數(shù))每毫升應(yīng)小于100.000個(gè)。細(xì)菌系統(tǒng)覆蓋 10 目 47 科 190 屬 約1800種百萬個(gè)細(xì)菌/ml hrs 牛奶中的細(xì)菌群 乳酸菌 大腸菌 丁酸菌 丙酸菌 腐敗菌

34、表 4-1乳品工業(yè)中重要的乳酸菌種類 最適溫度 在牛場將牛乳快速冷卻到4，有助于牛乳的質(zhì)量，因?yàn)檫@種處理能延緩牛乳中細(xì)菌的生長，所以大大地提高了牛乳的保存性。 圖4.14表示溫度對原奶中細(xì)菌增長的影響，從圖可以看到，開始時(shí)牛奶中每毫升有300,000個(gè)菌落，在較高溫度下的增長速度和冷卻到4時(shí)的影響。將奶冷卻到4，甚至更低到2，再結(jié)合擠奶情況，使隔日送奶成為了可能，但在這期間奶槽或奶罐應(yīng)是絕熱保溫的。 牛乳中的主要細(xì)菌牛乳中的許多細(xì)菌是不速之客，它們能在牛乳中生存并可能進(jìn)行繁殖，但牛乳常常又不是適合它們生長的環(huán)境。有些細(xì)菌當(dāng)在與那些更適合以牛奶為生長環(huán)境的細(xì)菌競爭時(shí)死亡。存在于牛乳中的細(xì)菌群可以

35、區(qū)分為乳酸菌、大腸菌、丁酸菌、丙酸菌和腐敗菌。 乳酸菌自然界中，在植物上能發(fā)現(xiàn)乳酸菌，但有些乳酸菌種尤其大量存在于牛乳中，其它乳酸菌見于動物腸道。乳酸菌群包括球菌和桿菌，它們能形成長度不同的鏈狀排列，但不能形成芽胞。 乳酸菌具有兼性厭氧性，雖然某些乳酸菌致死溫度高達(dá)80，但大部分加熱到70時(shí)，能被殺死。 乳酸菌以乳糖作為碳源，它們發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸，發(fā)酵可能是徹底的，也可能是不徹底的，即終產(chǎn)物可能都是乳酸(同型發(fā)酵)，也可能有其它產(chǎn)物生成，如醋酸、二氧化碳、酒精(異型發(fā)酵)。 發(fā)酵乳糖生成 發(fā)酵檸檬酸 蛋白分解酶 (備注)應(yīng)用于乳酸 其它物質(zhì) 生成嗜熱乳鏈球菌 40-450.7-0.8 -有乳酸

36、鏈球菌 25-30 0.5-0.7 -有發(fā)酵乳乳酪鏈球菌 25-30 0.5-0.7 -有發(fā)酵乳丁二酮乳酸鏈球菌 25-30 0.3-0.6 -CO2 揮發(fā)物.有發(fā)酵乳 .干酪 .奶油雙已酰檸檬明串珠菌 25-30 0.2-0.4 CO2CO2 揮發(fā)物.有發(fā)酵乳雙已酰嗜酸乳桿菌 37 0.6-0.9 -發(fā)酵乳干酪乳桿菌 30 1.2-1.5 -有干酪乳酸乳桿菌 40-45 1.2-1.5 -有干酪瑞士乳桿菌 40-45 2.0-2.7 -有保加利亞乳桿菌 40-45 1.5-2.0 -有發(fā)酵乳雙歧桿菌 37 0.4-0.9 醋酸 -發(fā)酵乳 Str =streptococcus Leuc = L

37、euconostoc Lc = Lactococcus Lb = Lactobacillus發(fā)酵能力因菌種的不同而異，大多數(shù)乳酸菌能形成0.5-1.5%的乳酸，但有些菌種能形成3%的乳酸。 乳酸菌為了生長，需要有機(jī)氮化合物。它們在蛋白質(zhì)分解酶的幫助下，通過分解牛奶中的酪蛋白來得到含氮有機(jī)物，但不同類型的乳酸菌分解酪蛋白的能力差異很大。 表4-1所列的乳品工業(yè)中使用的最重要的幾種乳酸菌，同時(shí)列出了一些主要數(shù)據(jù)。一些的乳酸菌最近被重新命名，用(Lactoccus)乳球菌(Lc)代替(Strepococcus)鏈球菌(Sc)作為正常的命名，像乳酸鏈球菌、乳酪鏈球菌和丁二酮乳酸鏈球菌，現(xiàn)在已變成乳酸球

38、菌，乳酪球菌和丁二酮乳酸球菌。 表4-1所示，丁二酮乳酸鏈球菌和檸檬明串珠菌也分解檸檬酸，發(fā)酵生成CO 2和雙已酰。在干酪生產(chǎn)中，乳酸菌使檸檬酸和乳糖發(fā)酵而形成的二氧化碳聚集在干酪的孔穴中，形成了干酪中的孔眼，參看第十四章“乳凝塊的處理”。 二氧化碳使乳發(fā)酵劑（母發(fā)酵劑和生產(chǎn)發(fā)酵劑）和發(fā)酵乳制品產(chǎn)生柔和的風(fēng)味。檸檬酸發(fā)酵形成的丁二酮?jiǎng)t使發(fā)酵劑、發(fā)酵乳和黃油產(chǎn)生獨(dú)特的風(fēng)味。 嗜熱乳鏈球菌，顧名思義是嗜熱的細(xì)菌，它常存在于經(jīng)高溫短時(shí)巴氏殺菌后的奶中，它在40-50時(shí)生長旺盛,在65時(shí)還能生存30min。瑞士乳桿菌和保加利亞乳桿菌是發(fā)酵埃門塔爾干酪的乳酸桿菌，它們可以作為原發(fā)酵劑和嗜熱乳鏈球菌一起加

39、到干酪乳中。 生產(chǎn)發(fā)酵乳現(xiàn)在也用嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌，二者一起用或單獨(dú)使用。這兩種菌能夠通過人胃殘存下來，胃的pH值大約低到pH2，這些細(xì)菌能夠在腸道中附著，抑制腸道內(nèi)大腸菌和其它不良細(xì)菌的生長，有助于防御腹瀉。大腸菌大腸菌是兼性厭氧菌，最適生長溫度為 30-37，在腸道糞便、土壤、被污染的水和植物上都能發(fā)現(xiàn)大腸菌。大腸菌發(fā)酵乳糖生成乳酸，二氧化碳和氫氣，它們還分解乳蛋白，產(chǎn)生一種不良的氣味和滋味。某些大腸菌還能引起乳房炎。大腸菌在干酪生產(chǎn)中能引起嚴(yán)重的后果，除了影響風(fēng)味外，在初期產(chǎn)生的大量發(fā)酵氣體使干酪出現(xiàn)異常的結(jié)構(gòu):早期膨脹。大腸菌的發(fā)酵作用在pH6以下就會停止，這表明大腸的發(fā)酵作用是在干

40、酪的新鮮階段，即在乳糖未被完全分解時(shí)。 高溫短時(shí)巴氏殺菌法可殺死大腸菌。乳品廠中大腸菌可作為常規(guī)細(xì)菌質(zhì)量控制的衛(wèi)生指標(biāo)。如果巴氏殺菌后在牛乳及管道內(nèi)發(fā)現(xiàn)大腸菌，這是重新污染的跡象，意味著常規(guī)清洗和消毒方法需要改善，如果沒有檢出大腸菌，設(shè)備清洗程序可以認(rèn)為是滿意的。更好的檢驗(yàn)是檢驗(yàn)全部的革蘭氏陰性菌，包括假單胞桿菌屬和大腸菌屬。丁酸菌丁酸菌最普遍存在于自然界，如土壤，植物，糞便等處均可發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也很容易進(jìn)入牛乳中。被土壤污染的、貯存不當(dāng)?shù)那噘A飼料和粗飼料可能含有大量的丁酸菌芽胞，結(jié)果使牛乳受到這些細(xì)菌的嚴(yán)重污染。丁酸菌是一種能形成芽胞的厭氧菌，最適生長溫度為37.它們在牛奶中生長圖 .4.15當(dāng)

41、乳酸菌發(fā)酵檸檬酸和乳糖時(shí)，形成二氧化碳收集在凝塊中，在圓孔干酪中形成獨(dú)特的孔眼圖 .4.16大腸菌在干酪生產(chǎn)中產(chǎn)生問題，它們產(chǎn)生的大量氣體使成熟的干酪?guī)в幸环N討厭的味道。丁酸菌干酪破壞者 酪酸梭狀芽胞桿菌 丁酸梭狀芽胞桿菌腐敗菌：亞麻短桿菌(有用)、熒光假單胞桿菌(有害的)、梭狀芽胞桿菌(有害的)不良，因?yàn)榕Ｈ橹泻醒鯕?，但在干酪中卻能迅速生長，因?yàn)楦衫姨峁┝肆己玫娜毖醐h(huán)境。干酪作為細(xì)菌培養(yǎng)基，在制成的最初幾天內(nèi)，一些性質(zhì)有所改變，開始主要是乳糖逐漸變成乳酸鹽。乳糖發(fā)酵生成乳酸，乳酸被其它無機(jī)鹽中和成乳酸鈣。丁酸發(fā)酵發(fā)生在干酪制成的最初幾周內(nèi)，是由發(fā)酵乳糖的丁酸菌引起的，如果丁酸發(fā)酵發(fā)生在后幾

42、天是由于丁酸菌發(fā)酵乳酸鹽所致。這些發(fā)酵過程產(chǎn)生大量的二氧化碳，氫氣和丁酸，使發(fā)酵后的干酪結(jié)構(gòu)粗糙，并使產(chǎn)品帶有胎毫敗味和丁酸的微甜滋味。 人們應(yīng)區(qū)別一種發(fā)酵乳酸鹽要引起后期丁酸發(fā)酵的酪酸梭狀芽胞桿菌和一種能運(yùn)動、既能發(fā)酵乳糖也能發(fā)酵乳酸鹽的丁酸梭狀芽胞桿菌，后一種丁酸菌能引起干酪的早期和晚期丁酸發(fā)酵。 多年來，大量的干酪由于丁酸菌發(fā)酵作用而損壞，當(dāng)它們生成耐熱性芽胞時(shí)，巴氏殺菌不能將其殺死，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，有必要采取特殊的生產(chǎn)工藝防止丁酸菌的發(fā)酵作用。 一種方法是在干酪乳中加硝石(硝酸鉀)，因?yàn)樗鼘Χ∷峋哂幸种谱饔谩Ｈ欢?，這種鹽的使用在許多國家已經(jīng)被禁止，因?yàn)閾?jù)推測有致癌的可能，必須另外

43、考慮阻止丁酸發(fā)酵的手段。 食鹽(氯化鈉)對丁酸菌有很強(qiáng)的抑制作用，重要的是讓食鹽盡早地接觸細(xì)菌，這也是凝塊加鹽干酪很少受丁酸菌發(fā)酵作用影響的原因。 食鹽不能加的太多，否則將抑制乳酸菌的生長，而干酪中需要乳酸菌繁殖。 相對來說丁酸菌的芽胞較重。由此，開發(fā)出了一種新技術(shù)，即用離心力將它們從生產(chǎn)干酪用原料奶中分離出來，此技術(shù)稱為離心除菌法，以后章節(jié)中將再闡述。目前這一新技術(shù)逐漸廣泛使用，因?yàn)樵絹碓蕉嗟膰医乖诟衫疑a(chǎn)中加硝石。 最近采用了除去牛乳中細(xì)菌的另外一種技術(shù)是微濾(超濾)，將在第六章和第八章中敘述。 丙酸菌丙酸菌因形狀的不同可分為若干種類，它們不能形成芽胞，最適溫度約為30，有幾種丙酸菌在

44、高溫短時(shí)巴氏殺菌后仍能存在，它們發(fā)酵乳酸鹽生成丙酸、二氧化碳和其它產(chǎn)物。 丙酸菌的純培養(yǎng)物(和某些乳酸桿菌和乳酸球菌一起)用于生產(chǎn)埃門塔爾、Gruyere、Jarlsberg 、Greve和Maasdam干酪，生產(chǎn)過程中由于丙酸菌的發(fā)酵使干酪形成孔眼，并產(chǎn)生特殊的風(fēng)味。 腐敗菌腐敗菌能產(chǎn)生蛋白質(zhì)分解酶，因此它們能逐漸分解蛋白質(zhì)生成氨，這種分解過程通稱腐敗作用。它們中的某些菌能應(yīng)用在乳品加工中，但大部分會帶來問題。 腐敗菌中包括大量的需氧的和厭氧的球菌和桿菌，它們從糞便、飼料和水中進(jìn)入牛奶，許多腐敗菌能產(chǎn)生脂酶，這意味著它們也分解脂肪。 亞麻短桿菌能在干酪上形成一層黃紅色覆蓋物。在波特.薩盧特(

45、Port Solut) 干酪成熟階段分解干酪表面的蛋白質(zhì)，并產(chǎn)生風(fēng)味，它和其它的微生物不同，非常耐鹽。 在牛乳和乳制品中可以發(fā)現(xiàn)一些不受歡迎的腐敗菌，其中之一是熒光假單胞桿菌，通常存在于被污染的水和泥土中。它能產(chǎn)生非常耐熱的脂酶和蛋白酶，對奶油來說非常不利，因?yàn)榱淤|(zhì)的清水在漂洗奶油時(shí)很容易使奶油污染這種菌。熒光假單胞桿菌屬的細(xì)菌是最常見的革蘭氏陰性菌、巴氏殺菌產(chǎn)品污染菌，能在低溫貯存的牛奶中生長。 除脂酶外，有些腐敗菌還能產(chǎn)生一種類凝乳酶，這些酶能使牛乳不經(jīng)酸化而凝結(jié)(甜凝乳)，在夏季和秋季從零散奶戶收來的奶，有些被這些菌嚴(yán)重污染。 產(chǎn)芽胞的、厭氧的梭狀芽胞桿菌是一種典型的產(chǎn)氣腐敗菌，存在于發(fā)

46、酵的飼料、水、土壤以及腸道中，牛奶中很容易被這種菌或其它芽胞污染。這種菌能在缺氧的干酪，尤其是再制干酪中生長，進(jìn)行非常劇烈的發(fā)酵作用。 真菌真菌是廣泛存在于自然界的動植物和人類之中的微生物群體，不同種類的真菌在其結(jié)構(gòu)和繁殖方式上差異很大。真菌有的是圓形、卵圓形的，有的是絲狀的，菌絲可形成肉眼能觀察到的菌絲體，例如食物上的霉菌。真菌可分為霉菌和酵母菌。 酵母菌酵母菌是球形，橢圓形或圓柱形的單細(xì)胞生物，酵母菌的大小差異很大，用于釀造啤酒的啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)直徑達(dá)2-8m，長度為3-15m。其它種類的一些酵母細(xì)胞可能達(dá)到100m。 圖4.17表示一個(gè)酵母細(xì)胞

47、的結(jié)構(gòu)，它包括細(xì)胞質(zhì)和一個(gè)清晰的細(xì)胞核，外被核膜包圍。細(xì)胞由細(xì)胞壁和細(xì)胞膜包圍，該膜能使養(yǎng)分進(jìn)入和廢物排除。該細(xì)胞有一個(gè)貯存養(yǎng)料和排除廢物的貯液泡。脂肪球和碳水化合物粒子被包在細(xì)胞質(zhì)中，除了產(chǎn)生細(xì)胞生長能量的線粒體外，核糖體也存在于細(xì)胞質(zhì)中。酵母菌的繁殖盡管發(fā)現(xiàn)酵母菌有其它繁殖方式，但酵母細(xì)胞一般通過出芽繁殖，如圖4.18所示。芽殖是一種無性繁殖過程。一個(gè)芽殖體在母細(xì)胞的細(xì)胞壁上生長，細(xì)胞質(zhì)流通于母細(xì)胞和芽體之間，最后該芽殖體通過雙層細(xì)胞壁與母細(xì)胞隔開。 新的細(xì)胞并不總是與母體分離，它們可能仍然附在母體上面，同時(shí)新細(xì)胞繼續(xù)形成新的芽體，后代細(xì)胞也能形成自己的新芽體，結(jié)果能形成一大串相互連在一起

48、的細(xì)胞群。 某些種類的酵母通過形成孢子，子囊孢子和擔(dān)孢子進(jìn)行有性繁殖，如圖4.19.(和細(xì)菌形成的內(nèi)生芽孢不同)。兩個(gè)細(xì)胞融合在一起，兩個(gè)細(xì)胞核也融合在一起，隨之，核物質(zhì)被分隔，在細(xì)胞內(nèi)形成8個(gè)孢子，每個(gè)孢子都含有相同的DNA，當(dāng)孢子成熟以后，被釋放出來，萌發(fā)形成新細(xì)胞，然后通過芽殖進(jìn)行無性繁殖。真菌分為 酵母菌 霉菌細(xì)胞膜核物質(zhì)細(xì)胞壁液泡核糖線粒體內(nèi)生組織影響酵母菌生長的重要因素： 營養(yǎng) 水分 酸度 溫度 氧氣酵母菌最喜歡在酸性環(huán)境中生長酵母菌能給干酪和奶油造成影響酵母菌的生長條件 營 養(yǎng)酵母菌同其它活的有機(jī)體一樣需要相似的營養(yǎng)物質(zhì)，象細(xì)菌一樣它有一套胞內(nèi)和胞外酶系統(tǒng)，用以將大分子物質(zhì)分解成

49、細(xì)胞新陳代謝易利用的小分子物質(zhì)。 水 分象細(xì)菌一樣，酵母菌必須有水才能存活，但酵母需要的水分比細(xì)菌少，某些酵母能在水分極少的環(huán)境中生長，如蜂蜜和果醬，這表明它們對滲透壓有相當(dāng)高的耐受性。 酸 度酵母菌能在pH值為3-7.5的范圍內(nèi)生長，最適pH值為pH4.5-5.0。 溫 度在低于水的冰點(diǎn)或者高于47的溫度下,酵母細(xì)胞一般不能生長，最適生長溫度一般在2030之間。 生長中的細(xì)胞通常在5258的溫度下，持續(xù)5-10min就被殺死。孢子(子囊孢子)有較強(qiáng)的抵抗力，但在60-62溫度下，持續(xù)數(shù)分鐘也會被殺死。 氧 氣酵母菌在有氧和無氧的環(huán)境中都能生長，即酵母菌是兼性厭氧菌，在缺氧的情況下，酵母菌把糖

50、分解成酒精和水。在有氧的情況下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在時(shí)，酵母菌生長較快。 酵母菌的分類根據(jù)酵母菌產(chǎn)生孢子(子囊孢子和擔(dān)孢子)的能力，可將酵母分成三類：形成孢子的株系屬于子囊菌和擔(dān)子菌。不形成孢子但主要通過芽殖來繁殖的稱為不完全真菌，或者叫“假酵母”。 酵母菌的重要性從乳品業(yè)的觀點(diǎn)來看，酵母菌是有害的微生物，有一個(gè)例外，開菲爾(Kefir)，一種俄國發(fā)酵乳制品，是用一種由不同酵母和乳酸菌混合成顆粒狀的發(fā)酵劑發(fā)酵而得。除此之外，酵母菌在乳業(yè)中不受歡迎，因其能造成干酪和奶油的缺陷，但另一方面，在釀造啤酒、葡萄酒和蒸餾酒工業(yè)中，酵母很有價(jià)值。霉菌霉菌是由多細(xì)胞的絲狀真菌組成，從表面上看

51、，各類別彼此非常相似，但事實(shí)上，它們屬于不同的真菌群。 霉菌有一個(gè)稱為菌絲體的多分枝體，肉眼能看到的菌絲體是由大量的菌絲組成，菌絲之間可能有也可能沒有隔膜，并呈分枝狀。菌絲是霉菌的營養(yǎng)體，通常是無色的，能夠分泌酶類，降解營養(yǎng)物質(zhì)，見圖4.20。 當(dāng)霉菌菌落生長時(shí)，菌絲體和菌絲從中央向外擴(kuò)散。霉菌的繁殖霉菌通過各種孢子進(jìn)行繁殖，同類霉菌可能既有無性繁殖，又有有性繁殖，這些孢子一般是具有較厚細(xì)胞壁，并相對耐熱和耐干燥，霉菌能以孢子形態(tài)維持相當(dāng)長的休眠時(shí)間。無性孢子、分生孢子繁殖是最常見的繁殖法，繁殖速度很快，孢子非常小又非常輕，被風(fēng)從一個(gè)地方帶到另一個(gè)地方來傳播霉菌，這很普遍，天天都在發(fā)生。霉菌的

52、新陳代謝霉菌作為真菌，其新陳代謝如同酵母和細(xì)菌，菌體中存在大量的酶，以分解各種各樣的有機(jī)物，從乳品業(yè)的觀點(diǎn)來看，霉菌對脂肪和蛋白質(zhì)的作用，需要特別加以注意。圖4.22表示霉菌菌絲的生長。影響霉菌生長的外界因素 水 分霉菌能在含水量很低的物質(zhì)上生長，并且能從潮濕的空氣中吸收水分。 水活性值(aw)霉菌對低a w的耐受性比細(xì)菌強(qiáng)，有些霉菌能耐受高滲透壓的糖和鹽溶液，例如，果醬，甜煉乳。 氧 氣霉菌生長一般是需氧的，分生孢子的形成和菌絲體的生長都需要氧。 溫 度大多數(shù)霉菌的最適生長溫度是20-30酸 度霉菌能在pH3-8.5的環(huán)境中生長，但有許多霉菌喜歡酸性環(huán)境，如干酪、檸檬和果汁。圖.4.20由上組圖可知，霉菌菌絲有的有橫隔，有的沒有圖.4.22 20下一個(gè)孢子萌發(fā)在麥芽糖培養(yǎng)基上生長一天所產(chǎn)生的霉菌絲霉菌在乳品業(yè)