酸奶发酵剂的抑制剂和抑制物质

乳中存在多种防护哺乳动物感染和致病的物质，它们除对动物本身有生理作用外，在乳中存在也可抑制乳酸菌的生长。所报道的天然抑菌物质是乳烃素 (lactenins)，它呈热敏性，68～ 74℃的热处理可使其失活。第二类抑制体系是LP(乳过氧化物酶) /SCN-/H2O2体系，其中LP由乳腺合成，SCN-来源于肾、胃中的硫代硫酸盐的催化反应; H2O2来自链球菌或其他厌氧菌的代谢。该体系的抑菌作用源于LP/H2O2对SCN-的氧化作用，使SCN-变为多种强有力的抑菌物质，这种抑菌作用在还原物质半胱氨酸和连二硫酸盐存在情况下呈可逆性。多数发酵微生物对LP体系有抗性，但它易引起微生物的突变，从而影响产品的可接受性，故通过加入过氧化物酶或添加半胱氨酸、连二硫酸盐的方法消除该体系的抑菌作用，也可通过85℃、16s热处理使其失活。酸奶加工时的热处理85℃、30min或90～95℃、5～ 10min足以破坏该体系。第三类抑制物质是细菌凝集素，它能引起发酵微生物的凝集，因而影响它们的代谢和生长。乳房炎乳中的白细胞对发酵菌也有抑制作用，2min的沸腾，90℃、20min 热处理可使白细胞失活。第四类是奶牛摄食被霉菌等污染的饲料可使乳中含有抑菌物质，90℃、15min的热处理后它们仍会降低发酵剂的产酸能力。第五类是乳中含有的特殊蛋白质，如乳清蛋白中的免疫球蛋白 (IgG、IgA、IgE、IgM)、乳铁蛋白 (lactoferrin)、溶菌酶，均具有较强的抑制乳酸菌活力的能力，但它们均可在酸奶加工时的热处理时完全失活而失去抑菌活性。 (二) 化学抑制剂

对酸奶发酵剂有抑制作用的化学物质可概括为抗生素和消毒剂两大类。

抗生素来源于奶牛乳腺炎治疗后的药物残留。目前用于乳腺炎治疗的抗生素有多种类型，发酵剂对它们具有高度的敏感性。几种抗生素在加工条件下对各种发酵剂的影响见表2-18。

表2-18 化学物质对酸奶发酵剂的抑制作用

抑制物质 抗生素/mL 青霉素 链霉素 嗜热链球菌 保加利亚乳杆菌 混合发酵剂 0.004～0.010IU 0.02 ～0.100IU 0.01IU 0.380IU 12.5～21.0μg 0.380IU 6.6μg 1.00IU 四环素 氯四环素 土霉素 杆菌肽 0.130～0.500μg 0.34～2.000μg 1.00IU 0.060～1.000μg 0.060～1.000μg 0.10IU 0.400IU 0.700IU 0.40IU 0.040～0.120IU 0.040 ～0.100IU 0.04IU 红霉素 氯霉素 消毒剂/(mg/L) 氯 季铵 两性电解质 碘载体 碱性消毒剂 杀菌剂/(mg/kg) 马拉硫磷 N-甲基氨基甲酸酯 0.300～1.300IU 0.070 ～1.300IU 0.10IU 0.800～13.00IU 0.800～13.000IU 0.50IU 100 100～500 100 50～100 50～2500 ≥250 ≥1000 ≥2000 60 60 >500～1000 200 20 其他物质/(mg/kg) 脂肪酸 二氯乙烯 二甲砜 乙腈 氯仿 乙醚 10～100 10 1000 链霉素、氯霉素、土霉素和四环素等要达到相当高的浓度才会起抑菌作用，而部分抗生素则只需极低的浓度便能达到明显的抑菌效果。这种抗生素浓度的差异归因于不同菌株间的差异或对不同抗生素所采用的测试方法的差异。

根据微生物对化学抑制剂的敏感性，生产实践中应针对其不同的原理，采取不同的措施。 1. 药物对嗜热链球菌 (S.thermophilus) 和保加利亚乳杆菌 (L.bulgaricus) 的作用方式 药物对嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的作用方式可总结如下： (1) 干扰细胞的结构和渗透;

(2) 干扰细胞的脂肪、蛋白、碳水化合物代谢; (3) 干扰细胞内的能量传递;

(4) 不同酶和磷酸化体系的抑制;

(5) 在细胞分裂过程中阻碍DNA和RNA的合成。 2. 抗生素对嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的影响

抗生素残留于乳中会引起嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌共生关系的破坏、产酸速度缓慢且有乳清析出或脱水，鉴于此，对抗生素采取下列措施：

(1) 要求酸奶生产原料乳应不含抗生素，即用无抗生素乳生产酸奶;

(2) 添加青霉素酶或产青霉素酶的微生物微球菌 (Micrococcus) 于乳中，使残留的青霉素失活。 (3) 加热使抗生素的效力减弱，如72℃、15s使青霉素失活 8%，87.7℃、30min使其失活20%，85℃、30min使土霉素失活2/3，但链霉素、氯霉素呈热稳定性。 (4) 应用抗抗生素的菌种。 3. 洗涤剂残留

乳品厂常用消毒剂和清洗剂进行生产设备的卫生处理，这些化合物[碱性消毒剂、有效氯化合物、季铵(QAC)、两性电解质、碘伏等]会影响发酵剂中各种菌的活性。有效氯化物用于设备清洗时的推荐浓度为200～250μg/mL，季铵的推荐浓度为150～ 250μg/mL，碘伏的推荐浓度为50～70μg/mL。

发酵乳被这些化合物污染是人为操作所致，或是由自动清洗循环中断造成的，实际操作时，清洗循环的时间必须足够长，以保证清除发酵罐壁上附着的这些化学物质。 (三) 噬菌体

噬菌体是一种能破坏酸奶微生物的病毒，它可导致酸奶生产的失败。它在嗜温微生物发酵产品中经常出现，近年来其对酸奶生产的危害已日益受到重视。噬菌体是由多面体的头和突出尾部构成的，链球菌的噬菌体有一双链核酸中心 (DNA) 和一防护蛋白外衣。

发酵乳的工业生产中，如果按正常工艺操作的情况下发现产酸缓慢，如果不是菌种本身的特性，则极有可能是噬菌体污染所致，导致菌体细胞的溶解或菌种特性的改变，从而阻碍了乳酸的形成。噬菌体污染严重时会造成乳酸的产生完全抑制，导致发酵失败。

嗜热链球菌(S.thermophilus) 的七种噬菌体其结构是相似的，有一多面体，很可能是八面体的头，其直径49～53nm，尾长200～224nm(仅有一个为130nm)，尾宽8～9nm，尾尖覆有短叉或纤维质的小盘状物。保加利亚乳杆菌 (L.bulgaricus) 噬菌体有不同于嗜热链球菌(S.thermophilus)噬菌体的特征：体形较短，一般为116～199nm;有领状结构存在;有10个交叉棒间隔地交叉在尾部。

如果在发酵剂制备时即发现噬菌体感染，尤其是发生于发酵剂的生长早期，则其后果极其严重，因为这会导致发酵剂噬菌体数量过多而致使整个发酵失败。常采取以下措施来控制噬菌体的污染。

对于嗜热链球菌 (S.thermophilus) 和保加利亚乳杆菌 (L.bulgaricus) 的噬菌体，将采取如下措施加以控制：

(1) 若乳被噬菌体污染，应对乳进行85℃、20min的热处理以破坏其结构。

(2) 噬菌体生长的最适温度和它的原体相同，即嗜热链球菌噬菌体39～40℃，保加利亚乳杆菌噬菌体42～43℃为最适生长温度。

(3) 使用消毒剂可破坏嗜热链球菌噬菌体，如设备消毒用的四季铵化合物(0.1%)、乙醇 (70%～90%)、氯50～100mg/L 等均能破坏噬菌体。

(4) 噬菌体呈种属专一性，嗜温发酵剂噬菌体不破坏嗜热发酵剂，嗜热链球菌噬菌体不吞噬保加利亚乳杆菌噬菌体。

(5) 保存发酵剂的传代培养必须应用无菌技术。

(6) 制备工作发酵剂时，对所用的乳的热处理必须确保杀灭其中的噬菌体。同时，发酵剂罐必须装至最大容量，否则需花较长时间去排除罐顶部空气中的噬菌体。

(7) 乳品厂应采用噬菌体敏感类型不同或抗噬菌体感染的发酵剂进行轮换使用。 (8) 对发酵室和生产区的空气进行有效过滤，有助于控制噬菌体。 (9) 必须对设备灭菌，主要通过加热或化学消毒两种方式。

(10) 发酵室必须远离生产区和乳清处理间，以减少通过空气途径污染的可能性。 (11) 工厂人员，尤其是发酵乳生产车间人员不得随意进入发酵剂处理区域。 (12) 采用能抑制噬菌体的培养基制备发酵剂。

(13) 避免使用对潜伏期短、繁殖快的噬菌体敏感的菌株作发酵剂。

(14) 利用HClO或UV线对发酵剂制备室进行消毒，以控制空气中噬菌体的数量。 (15) 开发培育抗噬菌体的菌株。 (16) 使用混合菌株组成的发酵剂。 (四) 其他抑菌物质

乳房炎乳中的白细胞能通过吞噬作用吸附、溶解发酵剂中的菌体细胞，加热对此情况无改善作用。实验发现，在体细胞数量高的乳中，酸奶发酵剂35%以上的活菌被抑制。将乳煮沸2min 或在90℃加热2min，可除去体细胞的抑制作用，使酸奶发酵剂能进行正常发酵。

末乳和春季乳对发酵剂的活性有重要影响，其原因尚不明确，据推测可能与乳中硫氰酸盐的浓度增加有关。

某些环境污染物如杀虫剂能抑制发酵剂中的微生物。浓度在 100mg/kg以上的挥发性和非挥发性化合物如脂肪酸、甲酸、甲醛、乙腈、氯仿和醚等能抑制部分链球菌的生长。试验发现，灭菌乳中3mg/mL的游离脂肪酸混合物对嗜热链球菌的生长有明显的抑制作用。

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