乾酪發酵劑

生產原乾酪的關鍵原料是發酵劑，乾酪發酵劑是指將生產或製備乾酪所用的微生物菌種，通過純培養製成的發酵劑。不同菌製成的發酵劑對生產出的乾酪有不同的品味和種類（如硬質乾酩，半硬質乾酪，軟質乾酪）。隨著乾酪生產技術的發展，發酵劑從原始的天然發酵劑發展到直投發酵劑，使乾酪生產進入大規模穩定生產的階段 。

基本介紹

• 中文名：乾酪發酵劑
• 外文名：cheese starter
• 作用：酸化、形成風味、質構改善
• 菌株：乳酸菌

乾酪發酵劑作用

乾酪發酵劑可分為細菌發酵劑和黴菌發酵劑。黴菌發酵劑一般用於一些特殊品種乾酪的生產。細菌發酵劑一般以乳酸菌為主。在絕大多數的乾酪生產中都需使用乳酸菌LAB，包括鏈球菌、明串珠菌和乳桿菌等，發酵劑由它們的一種或兒種混合組成。根據發酵劑的作用過程一般被分為兩組：1、對製造和成熟都起作用的發酵劑；2、僅在成熟過程起作用的發酵劑。乳酸菌粗略地可分為嗜溫型的mesopHilic和嗜熱型的thermopHilic，它們的最適生長溫度約為28℃和42℃。套用上，根據乾酪發酵劑的組成，可以分為如下3類：單菌株發酵劑，混合菌株發酵劑，多菌株發酵劑或複合菌株發酵劑。複合發酵劑是指由已知的，相容的，無嗜菌體相關的，經精心選育的菌株混合物。現代乾酪生產中套用單菌株的已很少，主要套用多菌株發酵劑。通常用於乾酪生產的發酵微生物，至少必須耐受45℃。

酸化

乾酪生產中，發酵劑的最主要作用就是以適當的速度酸化牛乳，但是這種細菌也有助於成熟過程蛋白水解作用的發生。發酵劑細菌在乾酪奶中快速生長並且在製造過程發揮凝乳作用，此時達到10s-10cfu/g。但是隨後在成熟的第一個月其數量開始下降到最大值，由於低的凝乳pH值、乳糖的消耗和高的鹽濃度等原因。發酵劑細胞的死亡或減少，對於細胞內蛋白水解酶被釋放到乾酪基質中來說是非常重要的，而它們對於把酪蛋白寡膚(來源乾酪蛋白膚，由凝乳劑和蛋白酶產生的)降解成小膚和胺基酸是非常必要的。乳酸菌發酵劑通過將牛乳中的乳糖發酵轉化為乳酸，產生低酸性環境從而起到以下作用：①提高凝乳酶的凝乳性。②促進乳清排出和乾酪凝塊的收縮(酪蛋白持水性)。③抑制乾酪中有害微生物的生長。④控制乾酪的硬度。⑤控制成熟酶的效果。⑥直接影響乾酪的風味。酸化程度太強易使乾酪凝快破碎，酸化程度太弱則使凝塊彈性不足。而且不同的乳酸菌對其乳糖代謝的作用效果是不同的。

改善質構

乾酪的質構是由於一系列複雜的相互作用的結果，它包括乳成分（脂肪、蛋白質等）、凝乳酶、發酵劑培養物和次級菌群的活性（酸化、蛋白質水解、脂類水解）、乾酪製作工藝及環境因素（溫度、濕度）。在乾酪生產中，凝乳收縮時酸化過程加速乳清析出，這樣產生的凝乳水分含量低，通過加熱凝乳和乳清，並經擠壓，脫水作用進一步增強。凝乳的最終酸度或pH在最大程度上決定最終凝乳的質構。高pH（5.2-5.5）的乾酪如荷蘭品種，有海綿狀或塑性質構，其蛋白質聚集體類似於牛乳中的球形（直徑在10-15nm）；低pH的乾酪，如Cheshire和Lancashire乾酪中的蛋白質聚集體較小並且其質構鬆脆、無勃性或者易碎，Cheddar乾酪的質構介於以上兩者之間。乾酪成熟過程中，會因為乳酸菌、次級菌群，釋放的酶，特別是蛋白水解酶和乾酪貯藏條件的協同作用，使組織發生變化。在軟質的黴菌成熟乾酪中，由於次級菌群（camemberti青黴和酵母菌）的作用，中和乳酸，蛋白分解酶降解酪蛋白，使得堅硬的白坐狀的質構變得柔軟而平滑。發酵乳的質構很大程度上是由乳酸菌產生的乳酸控制的，乳酸菌細胞記憶體在蛋白分解酶，這些酶屬胞內酶，細胞存活時，它們只在胞內進行蛋白分解活動，因此活性乳酸菌不會在胞外分解蛋白質，這就是乳酸菌培養基中需含有白由胺基酸的原因。乳酸菌死亡後，菌體細胞破裂（細胞自溶），其中的蛋白分解酶分散至周圍的乾酪凝塊中，在乾酪成熟期問分解乳蛋白質成為各種胺基酸，而胺基酸對乾酪風味和硬度的形成至關重要。在乾酪生產中，如果乳酸菌受到抑制，乾酪品質將不可避免地下降，最嚴重的是其他微生物繁殖生長，最終引起乾酪破壞。

CO2和風味物質形成

各種乾酪風味物質的形成是個十分複雜的過程。研究發現，雖然乳酸菌的作用還未具體闡明，但通過比較直接酸化的乾酪與在無菌條件用乳酸菌酸化的乾酪表明:乳酸菌對風味的形成有很重要的作用。乳酸菌對風味形成的作用可能有3種方式：首先，為酶促和非酶促反應的發生提供一個合適的環境一一這包括乾酪內酸度的形成和氧化還原電位的上升；第二，由乳糖和檸檬酸鹽代謝直接產生風味物質；第三，降解乳中的蛋白質和脂肪，釋放出膚類、胺基酸和揮發性物質。在過去的十幾年中，人們對於選用蛋白水解酶增強酪蛋白風味已進行了大量的研究。有學者用從乳酸乳球菌中提取白膚酶和來白於Bacillus subtilis的蛋白酶來增強切達乾酪的風味。牛乳中乳酸乳球菌的某些菌株會通過檸檬酸代謝產生重要風味物質丁二酮，並同時釋放CO₂，這在某些乳製品發酵中是非常重要的，這一系統在某些不允許使用酶製劑的國家已經合法化。

乾酪發酵劑菌株

分類

乾酪發酵劑用菌株可以分為細菌和黴菌。黴菌發酵劑一般用於生產特殊品種的乾酪。細菌發酵劑主要以乳酸菌為主。除使用黴菌成熟的乾酪外，兒乎所有的乾酪產品都需要使用乳酸菌發酵劑，其中所涉及到的乳酸菌分類方法相對固定，通常分為以下菌屬：乳球菌屬、明串珠菌屬、鏈球菌屬和乳桿菌屬。構成發酵劑的菌株可以是其中的一種或幾種菌屬的組合，其主要作用是促進乳的酸化且參與乾酪的成熟過程。

優良性能

在乾酪中，作為發酵劑的菌株須具有以下一種或幾種作用：

1、代謝乳糖產生乳酸，將乾酪含有的致病菌及腐敗菌的生長降至最低。

2、產生多種風味化合物，提升乾酪的感官品質。

3、產生其他抑菌物質，大大降低病原菌存活及增殖的風險。

4、在乾酪成熟期問產生蛋白水解酶，它們有利於產生更多的風味物質。

5、現在更期望發酵劑具有益生作用，提高對健康的促進作用。

乳球菌是套用最普遍、用於製作多種類型乾酪的嗜溫型發酵劑。在目前公認的5種乳球菌屬的菌種中，僅有乳酸乳球菌乳脂亞種及乳酸乳球菌乳酸亞種用於食品發酵劑中。作為乾酪發酵劑，一般認為乳酸乳球菌乳脂亞種為更重要的微生物。這是由於乳酸乳球菌乳脂亞種比乳酸乳球菌乳酸亞種的生化活性低，並且可使乾酪具有較少的苦味和風味缺陷。同時，由於乳脂亞種比乳酸亞種的細胞裂解速度快，所以乳脂亞種能夠產生更好的乾酪風味。

使用方法

在添加發酵劑之前，應先把經熱處理後的乳冷卻至21-26℃，發酵劑的添加量為0.05-4%，最多達5%，主要視菌種形態和活力而定。發酵劑對乳的“成熟”時問一般為2h，添加2-4%發酵劑“成熟”時問縮短至5-20min。發酵劑在乾酪原料乳中會緩慢生長產生後階段需要的乳酸，在酸度較低情況下是乳中微生物而非發酵微生物生長，如大腸菌，但後期產生的乳酸菌抑制其生長。

直投式乾酪發酵劑

傳統發酵劑需要逐級擴大，經過從貯藏發酵劑、母發酵劑、中間發酵劑到生產發酵劑的過程。花費時間長，而且容易污染，生產發酵劑的活力難以保持一致。直投式發酵劑屬於由混合確定菌種以預定比例組成的高度濃縮發酵劑，由於活力通常是同體積傳統發酵劑的50-100倍，所以可直接投入乾酪槽中進行生產，不需要在工廠擴大培養，從而減少了噬菌體侵染和其它污染的危險。另一方面，菌種和比例的確定也保證了直投式發酵劑在生產中表現的穩定。此外，因為直投式發酵劑的生產工藝，可以生產出傳統方法不能作出的發酵劑，比如嗜熱菌種和嗜 溫菌種的復配。最後，節省了製備生產發酵劑的成本，比如省去了母發酵劑實驗室、生產發酵劑菌種室及相應實驗室設備、生產發酵劑設備、冰櫃和低溫冰櫃等的資金投入。基於以上原因，目前國內原乾酪大規模生產多使用 直投式發酵劑。