《改变生活的生物技术》课程教学资源（阅读材料）乳制品生物技术.docx_大学文库

乳制品生物技术—改变生活的生物技术课程研究报告桑吉央宗1730016005 目录技术原理—(1) 二、技术应用—(2 技术优缺点—(4) 摘要:21世纪,如何进一步提高微生物技术在乳制品加工检验过程中的应用? 这是一个值得探究的问题。经过对现有乳制品生物技术的掌握和分析研究,科学家们普遍认为,应该批判地分析微生物技术可能带给乳制品的各类影响。笔者认为,只有合理利用微生物技术,对乳制品的加工检验过程严加把控,控制其中的各种微生物含量,才能使乳制品具有丰富的营养价值且不会损害人体健康。只要我们控制得当,在一定的条件下去合理利用这项技术,并进一步改良应用模式。乳制品生物技术的发展前景是相当可观的。、技术原理: 乳类是指动物的乳汁,经常食用的是牛奶和羊奶。乳类经浓缩发酵等工艺可制成奶制品,如奶粉、酸奶、炼乳等。乳类及其制品具有极髙的营养价值,不仅是婴儿的主要食物,也是老弱病患者的营养食品,还是很多少年儿童和成年人补充营养及钙质的首选。乳类及乳制品中含有丰富的蛋白质,传统上将牛乳蛋白质划分为酪蛋白和乳清蛋白两类。酪蛋白约占牛乳蛋白质的80%,而乳清蛋白约占总蛋白质的20% 在介绍乳制品生物技术之前,笔者先简单介绍一下乳制品的含义。乳制品主要包括炼乳、奶粉、酸奶等。炼乳分淡炼乳和甜炼乳。奶粉是经鲜奶脱水干燥后制成的粉。鲜奶水分含量高,营养素种类齐全,十分有利于微生物生长繁殖。除了必须经过严格消毒灭菌的食用前提外,这还有利于发酵类乳制品的制作:干酪又称奶酪,为一种营养价值极髙的发酵乳制品。酸奶是在消毒鲜奶中接种乳酸杄菌并使其在控制条件下生长繁殖而制成。牛奶经乳酸菌发酵后游离的氨基酸和肽增加,因此更易消化吸收。乳糖减少,使乳糖酶活性低的成年人易于接受。维生素A、维生素B1、维生素B2等的含量与鲜奶含量相似,但叶酸含量却増加了1 倍,胆碱也明显增加。随着科学技术的不断进步,微生物技术也得到了充分的发展,并在生物与食品领域得到不断的应用,在食品的加工领域。微生物技术得到广泛的应用,主要包括食品生产和食品检验;特别是在乳制品的加工和检验中,微生物技术必不可少。在乳制品的生产中,我们既需要通过发酵和培养来进行一定形式的乳制品生产,也必须严格控制其中的微生物污染情况;在对乳制品中的微生物进行检验的过程中,更要严格检测其中的各种微生物含量,从而确保它具有丰富的营养价值且不会损害人体健康。笔者将详细介绍在乳制品加工及检验过程中发挥重要作用的微生物技术,以第1页共5页

第 1 页共 5 页乳制品生物技术——改变生活的生物技术课程研究报告桑吉央宗 17300160055 目录一、技术原理——（1）二、技术应用——（2）三、技术优缺点——（4）摘要：21 世纪，如何进一步提高微生物技术在乳制品加工检验过程中的应用？这是一个值得探究的问题。经过对现有乳制品生物技术的掌握和分析研究，科学家们普遍认为，应该批判地分析微生物技术可能带给乳制品的各类影响。笔者认为，只有合理利用微生物技术，对乳制品的加工检验过程严加把控，控制其中的各种微生物含量，才能使乳制品具有丰富的营养价值且不会损害人体健康。只要我们控制得当，在一定的条件下去合理利用这项技术，并进一步改良应用模式。乳制品生物技术的发展前景是相当可观的。一、技术原理：乳类是指动物的乳汁，经常食用的是牛奶和羊奶。乳类经浓缩发酵等工艺可制成奶制品，如奶粉、酸奶、炼乳等。乳类及其制品具有极高的营养价值，不仅是婴儿的主要食物，也是老弱病患者的营养食品，还是很多少年儿童和成年人补充营养及钙质的首选。乳类及乳制品中含有丰富的蛋白质，传统上将牛乳蛋白质划分为酪蛋白和乳清蛋白两类。酪蛋白约占牛乳蛋白质的 80%，而乳清蛋白约占总蛋白质的 20%。在介绍乳制品生物技术之前，笔者先简单介绍一下乳制品的含义。乳制品主要包括炼乳、奶粉、酸奶等。炼乳分淡炼乳和甜炼乳。奶粉是经鲜奶脱水干燥后制成的粉。鲜奶水分含量高，营养素种类齐全，十分有利于微生物生长繁殖。除了必须经过严格消毒灭菌的食用前提外，这还有利于发酵类乳制品的制作：干酪又称奶酪，为一种营养价值极高的发酵乳制品。酸奶是在消毒鲜奶中接种乳酸杆菌并使其在控制条件下生长繁殖而制成。牛奶经乳酸菌发酵后游离的氨基酸和肽增加，因此更易消化吸收。乳糖减少，使乳糖酶活性低的成年人易于接受。维生素 A、维生素 B1、维生素 B2 等的含量与鲜奶含量相似，但叶酸含量却增加了 1 倍，胆碱也明显增加。随着科学技术的不断进步，微生物技术也得到了充分的发展，并在生物与食品领域得到不断的应用，在食品的加工领域。微生物技术得到广泛的应用，主要包括食品生产和食品检验；特别是在乳制品的加工和检验中，微生物技术必不可少。在乳制品的生产中，我们既需要通过发酵和培养来进行一定形式的乳制品生产，也必须严格控制其中的微生物污染情况；在对乳制品中的微生物进行检验的过程中，更要严格检测其中的各种微生物含量，从而确保它具有丰富的营养价值且不会损害人体健康。笔者将详细介绍在乳制品加工及检验过程中发挥重要作用的微生物技术，以

及具体的应用案例。二、技术应用生物技术是利用生物体系,应用先进的生物学和工程学技术。改变生物特性进行物质转化,以生产人类所需要的各种产品。其发展可分为3个阶段,即传统生物技术阶段(如酿酒、酿醋、酿造酱油等)、近代生物技术阶段(如发酵技术生物标本等)和现代生物技术阶段(新型发酵工程、酶工程、现代生物反应工程、细胞工程或组织培养技术、基因工程、蛋白质工程和生化工程等)。现代生物技术可应用于乳业的各个方面,如乳牛、牧草的良种选育,提高产奶量,改善乳品成分,乳品加工、质检及饲料生产等均与之密切有关。近年来国外将生物技术应用于乳和乳制品工业,有利地推动了乳品工业的革新和发展。近十几年来,生物技术的发展为乳品业的技术创新开辟了新途径,生物技术在乳品业中的应用越来越广泛。微生物育种在近20年内,微生物基因控制新技术大大推动了生物技术的革新,利用重组基因开发的新乳酸菌种,在遗传特性、抗噬菌体能力、发酵特性上要比原有菌种髙。另外,基因工程的非重组技术,如细胞融合技术,在新菌种的开发中也获得了成功图1乳酸菌目前,虽对利用基因工程开发新型微生物方面并没有过多限制,然而利用某些特殊性质对天然菌种进行筛选开发则是一项最基本,也是十分重要的工作。新酶制剂的应用与微生物一样,酶也是生物反应中常用的一种生物催化剂。在乳品加工业中,现有酶或重组技术等开发的新酶,将得到进一步的开发利用。这些酶制剂在蛋白质功能修饰、加速干酪成熟、特殊蛋白质水解物的生产、乳脂肪的修饰、乳糖水解、以乳蛋白生产特殊肽等方面均有独特之处。提高产奶量采用BST( Bovine Somatotropin),即牛生长激素,来提高乳牛的产奶量是近年来迅速发展起来的一项高新生物技术。BST用于提高乳牛产奶量, 现已达到商业化。据报道,注射BST可以提高15%左右的产奶量。关于对人体的安全方面,用BST注射奶牛而得的牛奶供人饮用,经硏究认为对人体无害。增强乳的免疫功能婴儿在不能进行母乳喂养而采用婴儿配方乳或以牛乳为原料生产的各种婴儿配方乳粉代替母乳时,其不足之处是缺少免疫功能。现可利用生物技术生产具有免疫功能的乳,其一是直接生产免疫乳,另一种是添加具有免疫活性的物质免疫乳是指给哺乳动物(主要是指牛、山羊)选择性地接种一些外来抗原, 刺激机体产生免疫应答,以分泌特异性的抗体一一一免疫球蛋白,并使其进入乳第2页共5页

第 2 页共 5 页及具体的应用案例。二、技术应用生物技术是利用生物体系，应用先进的生物学和工程学技术。改变生物特性进行物质转化，以生产人类所需要的各种产品。其发展可分为 3 个阶段，即传统生物技术阶段（如酿酒、酿醋、酿造酱油等）、近代生物技术阶段（如发酵技术、生物标本等）和现代生物技术阶段（新型发酵工程、酶工程、现代生物反应工程、细胞工程或组织培养技术、基因工程、蛋白质工程和生化工程等）。现代生物技术可应用于乳业的各个方面，如乳牛、牧草的良种选育，提高产奶量，改善乳品成分，乳品加工、质检及饲料生产等均与之密切有关。近年来国外将生物技术应用于乳和乳制品工业，有利地推动了乳品工业的革新和发展。近十几年来，生物技术的发展为乳品业的技术创新开辟了新途径，生物技术在乳品业中的应用越来越广泛。微生物育种在近 20 年内，微生物基因控制新技术大大推动了生物技术的革新，利用重组基因开发的新乳酸菌种，在遗传特性、抗噬菌体能力、发酵特性上要比原有菌种高。另外，基因工程的非重组技术，如细胞融合技术，在新菌种的开发中也获得了成功。图 1 乳酸菌目前，虽对利用基因工程开发新型微生物方面并没有过多限制，然而利用某些特殊性质对天然菌种进行筛选开发则是一项最基本，也是十分重要的工作。新酶制剂的应用与微生物一样，酶也是生物反应中常用的一种生物催化剂。在乳品加工业中，现有酶或重组技术等开发的新酶，将得到进一步的开发利用。这些酶制剂在蛋白质功能修饰、加速干酪成熟、特殊蛋白质水解物的生产、乳脂肪的修饰、乳糖水解、以乳蛋白生产特殊肽等方面均有独特之处。提高产奶量采用 BST（Bovine Somatotropin），即牛生长激素，来提高乳牛的产奶量是近年来迅速发展起来的一项高新生物技术。BST 用于提高乳牛产奶量，现已达到商业化。据报道，注射 BST 可以提高 15％左右的产奶量。关于对人体的安全方面，用 BST 注射奶牛而得的牛奶供人饮用，经研究认为对人体无害。增强乳的免疫功能婴儿在不能进行母乳喂养而采用婴儿配方乳或以牛乳为原料生产的各种婴儿配方乳粉代替母乳时，其不足之处是缺少免疫功能。现可利用生物技术生产具有免疫功能的乳，其一是直接生产免疫乳，另一种是添加具有免疫活性的物质。免疫乳是指给哺乳动物（主要是指牛、山羊）选择性地接种一些外来抗原，刺激机体产生免疫应答，以分泌特异性的抗体———免疫球蛋白，并使其进入乳

中,这种乳称为免疫乳。用这种乳或制成的乳粉来喂养婴儿或成人饮用,均能抑制肠道中病原菌的生长,从而达到预防和治疗肠道疾病的目的间接法生产具有免疫功能的乳粉向普通婴儿配方乳粉中添加免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶、低聚糖、脂酶及核酸等来弥补用牛乳为基础原料生产婴儿配方乳粉所具功能的不足,使现在的配方乳粉Ⅱ再提高一步,对婴儿喂养近似于母乳, 具有免疫功能,来获得满意的制品。 FIDP 爱提力活性蛋自 60 图2免疫乳利用牛初乳制备免疫球蛋白及乳铁传递蛋白是最经济而有效的途径,初乳中 gG含量为30~40mg/m,乳铁传递蛋白得率约为初乳的0.1%。改变乳的组成成分利用生物技术来改变乳的组成成分的例子很多,如利用乳的发酵制酸奶、干酪、奶酒等。如今则利用生物反应器来制造功能性乳制品。液体奶的风味研究包括原料乳风味的研究、贮藏对风味的影响、加热处理条件对风味影响、风味的调制及包材对风味的影响,例如阻气性。化学与生物传感器技术自1966年氟离子膜电极问世以来,化学与生物传感器已取得了极大的发展,目前已渗透到多种领域。它在乳品生产中的自动化控制质量监测、成分分析等方面显示了巨大的优越性,如牛乳新鲜度测定、乳及乳制品中各组成成分的测定、发酵乳酸度控制、干酪成熟度控制等利用化学与生物传感器进行分析、测定,具有操作简便、快速,可以在不破坏测试液体体系的情况下完成测定,也能在有色或混浊试样中进行分析,仪器轻便、便宜,较易实现连续测定与自动监测、可以进行在位分析和胞内监测等优点。 ATP生物发光技术ATP分子中的能量通过荧光酶复合物(虫荧光素/虫荧光酶)的作用,转变为光,这种光能可用光度计定量测定。在一定条件下,光的能量与原始样品中的ATP数量有关,因而可以推算出被检样品中的微生物数量第3页共5页

第 3 页共 5 页中，这种乳称为免疫乳。用这种乳或制成的乳粉来喂养婴儿或成人饮用，均能抑制肠道中病原菌的生长，从而达到预防和治疗肠道疾病的目的。间接法生产具有免疫功能的乳粉向普通婴儿配方乳粉中添加免疫球蛋白、乳铁蛋白、溶菌酶、低聚糖、脂酶及核酸等来弥补用牛乳为基础原料生产婴儿配方乳粉所具功能的不足，使现在的配方乳粉Ⅱ再提高一步，对婴儿喂养近似于母乳，具有免疫功能，来获得满意的制品。图 2 免疫乳利用牛初乳制备免疫球蛋白及乳铁传递蛋白是最经济而有效的途径，初乳中 IgG 含量为 30～40mg／ml，乳铁传递蛋白得率约为初乳的 0．1％。改变乳的组成成分利用生物技术来改变乳的组成成分的例子很多，如利用乳的发酵制酸奶、干酪、奶酒等。如今则利用生物反应器来制造功能性乳制品。液体奶的风味研究包括原料乳风味的研究、贮藏对风味的影响、加热处理条件对风味影响、风味的调制及包材对风味的影响，例如阻气性。化学与生物传感器技术自 1966 年氟离子膜电极问世以来，化学与生物传感器已取得了极大的发展，目前已渗透到多种领域。它在乳品生产中的自动化控制、质量监测、成分分析等方面显示了巨大的优越性，如牛乳新鲜度测定、乳及乳制品中各组成成分的测定、发酵乳酸度控制、干酪成熟度控制等。利用化学与生物传感器进行分析、测定，具有操作简便、快速，可以在不破坏测试液体体系的情况下完成测定，也能在有色或混浊试样中进行分析，仪器轻便、便宜，较易实现连续测定与自动监测、可以进行在位分析和胞内监测等优点。 ATP 生物发光技术 ATP 分子中的能量通过荧光酶复合物（虫荧光素／虫荧光酶）的作用，转变为光，这种光能可用光度计定量测定。在一定条件下，光的能量与原始样品中的 ATP 数量有关，因而可以推算出被检样品中的微生物数量

2、酸奶发酵技术存在的问题酸奶生产中可能会遇到一些问题,其中最为常见的是发酵技术的。产品常见的缺陷可分为三类:1.加工中出现的问题:发酵时间延长,菌种不产酸:2.产品组织状态缺陷:酸奶太稀;有颗粒;乳清析岀;酸奶太粘,过硬;3.风味缺陷: 酸度过高,酸奶风味不足,有异味,涩味。酸奶生产中发酵很大程度上与菌种和发酵温度有关,乳酸菌将乳糖转化为乳酸,随着p的降低,在乳的等电点p为4.55时酪蛋白复合物开始凝固同时嗜热乳酸菌产生芳香物质乙醛,酸奶生产通常的发酵温度为43℃,发酵温度过高或过低均会导致菌种中各种菌株比例变化当菌种的酸化活力和发酵时间与生产时通常采用的发酵时间有差别时,可能产生的原因有发酵温度、接种量、干物质、乳中氧含量、糖的浓度、嗜菌体、清洗剂或抗生素为停止乳酸菌生长,可通过冷却停止发酵,防止酸奶过酸,在没有达到酪蛋白复合物等电点(plH4.55)前,不能停止发酵。如果PH太高停止发酵,凝块网状结构很弱,不稳定,结果使酸奶粘度太低,乳清很容易析出。生物保鲜技术可以解决乳制品保鲜环节中的几个突出的问题: 1、形成薄膜、隔绝氧气微生物通过分泌胞外多糖(EPS)等成膜物质,在食品外部形成一层致密的薄膜,隔绝氧气,防止水分蒸发。生物保鲜膜可以有效抑制呼吸作用,减少水分蒸发,防止微生物污染,减少微生物腐败作用,延长果实保鲜时间,提高商品率。 2、与致病菌竞争保鲜微生物可与致病菌竞争食品中的糖类等营养物质和生存空间,从而抑制有害微生物的生长。 3、拮抗作用微生物主要是通过拮抗作用抑制或杀死食品中的有害微生物,从而达到防腐保鲜目的。由微生物代谢产生的抗菌物质,主要是一些有机酸、多肽或前体肽。其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔,导致膜通透性增加和能量产生系统破坏, 由于这些物质很容易进入微生物细胞,因而其能很迅速地抑制微生物的生长。正如前文所提到的,我们要一分为二地分析和判断微生物技术可能带给乳制品的影响。经过对乳制品生物技术的优点和缺点的比较,笔者认为,只有合理利用微生物技术,在乳制品的加工检验过程中严格控制各种微生物含量,才能使乳制品具有丰富的营养价值且不会损害人体健康。只要我们控制得当,在一定的条件下去合理利用乳制品生物技术,不但不会带来食品安全问题,还能解决乳制品的加工检验问题。参考文献: [1]孔庆伟尤春玲.论生物技术在乳制品加工中的应用叮.《硅谷》2010,(15) 第5页共5页

第 5 页共 5 页 2、酸奶发酵技术存在的问题酸奶生产中可能会遇到一些问题，其中最为常见的是发酵技术的。产品常见的缺陷可分为三类：1.加工中出现的问题：发酵时间延长，菌种不产酸；2.产品组织状态缺陷：酸奶太稀；有颗粒；乳清析出；酸奶太粘，过硬；3.风味缺陷：酸度过高，酸奶风味不足，有异味，涩味。酸奶生产中发酵很大程度上与菌种和发酵温度有关，乳酸菌将乳糖转化为乳酸，随着 pH 的降低，在乳的等电点 pH 为 4.55 时酪蛋白复合物开始凝固，同时嗜热乳酸菌产生芳香物质乙醛，酸奶生产通常的发酵温度为 43℃，发酵温度过高或过低均会导致菌种中各种菌株比例变化。当菌种的酸化活力和发酵时间与生产时通常采用的发酵时间有差别时，可能产生的原因有发酵温度、接种量、干物质、乳中氧含量、糖的浓度、嗜菌体、清洗剂或抗生素。为停止乳酸菌生长，可通过冷却停止发酵，防止酸奶过酸，在没有达到酪蛋白复合物等电点(pH4.55)前，不能停止发酵。如果 PH 太高停止发酵，凝块网状结构很弱，不稳定，结果使酸奶粘度太低，乳清很容易析出。生物保鲜技术可以解决乳制品保鲜环节中的几个突出的问题： 1、形成薄膜、隔绝氧气微生物通过分泌胞外多糖（EPS）等成膜物质，在食品外部形成一层致密的薄膜，隔绝氧气，防止水分蒸发。生物保鲜膜可以有效抑制呼吸作用，减少水分蒸发，防止微生物污染，减少微生物腐败作用，延长果实保鲜时间，提高商品率。 2、与致病菌竞争保鲜微生物可与致病菌竞争食品中的糖类等营养物质和生存空间，从而抑制有害微生物的生长。 3、拮抗作用微生物主要是通过拮抗作用抑制或杀死食品中的有害微生物，从而达到防腐保鲜目的。由微生物代谢产生的抗菌物质，主要是一些有机酸、多肽或前体肽。其作用机制主要是在细胞膜上形成微孔，导致膜通透性增加和能量产生系统破坏，由于这些物质很容易进入微生物细胞，因而其能很迅速地抑制微生物的生长。正如前文所提到的，我们要一分为二地分析和判断微生物技术可能带给乳制品的影响。经过对乳制品生物技术的优点和缺点的比较，笔者认为，只有合理利用微生物技术，在乳制品的加工检验过程中严格控制各种微生物含量，才能使乳制品具有丰富的营养价值且不会损害人体健康。只要我们控制得当，在一定的条件下去合理利用乳制品生物技术，不但不会带来食品安全问题，还能解决乳制品的加工检验问题。参考文献: [1] 孔庆伟尤春玲. 论生物技术在乳制品加工中的应用[J]. 《硅谷》2010,(15)