食品工程领域益生菌发酵乳制品的稳定性提升及规模化生产实践

关键词：食品工程；益生菌发酵乳制品；稳定性提升；规模化生产；工艺优化

一、引言

益生菌发酵乳制品以牛乳、羊乳等为原料经益生菌发酵而成，常见产品有酸奶、发酵乳饮料、益生菌奶酪等。其含益生菌可调节肠道菌群、增强免疫力，还保留乳制品营养，受消费者青睐。全球市场规模年均增长率8%-10% ，我国需求也在攀升。但产业发展中稳定性问题制约产品品质升级：一方面，益生菌对环境因素敏感，货架期内活菌数易降至标准以下；另一方面，产品易出现乳清分离等问题影响感官品质。此外，规模化生产中发酵精准控制等问题也阻碍企业扩大产能。因此，研究稳定性提升技术与规模化生产实践有重要价值。

二、益生菌发酵乳制品稳定性的影响因素分析

2.1 益生菌自身特性

益生菌菌株耐逆性是影响产品稳定性的核心内因。不同菌株对酸、碱等耐受能力差异大，如乳双歧杆菌 BB - 12 耐胃酸和胆汁，鼠李糖乳杆菌GG 低温储藏时活菌数下降慢；部分菌株发酵后期产过多有机酸，会抑制自身生长、破坏凝胶结构、引发乳清析出。此外，菌株黏附性、产黏特性影响产品质地，产黏菌株可减少乳清分离，但过度产黏会使口感粗糙。

2.2 原料与配方因素

原料乳品质直接决定产品稳定性，蛋白质含量低等问题会导致发酵凝胶形成不充分、产品分层。配方中辅料选择也关键：蔗糖可提升稳定性，但高浓度会抑制益生菌活性；增稠剂能改善质构，但添加量不当会有不良影响；营养强化剂若与益生菌拮抗，会降低存活率、影响风味。

2.3 加工与储藏条件

加工过程中的温度、压力、搅拌速率等参数对稳定性影响显著。发酵温度过高会导致益生菌过度增殖，产生大量代谢产物，破坏体系平衡；均质压力不足会使脂肪球粒径过大，产品易出现脂肪上浮；搅拌速率过快则会打碎蛋白质凝胶网络，导致乳清析出。储藏阶段，温度波动是稳定性的主要威胁 —— -25^∘C 以上储藏时，益生菌活菌数每周下降约 30% ，同时脂肪氧化速率加快，产品出现哈败味；光照和氧气暴露会引发维生素降解及益生菌氧化损伤，进一步降低产品品质。

三、益生菌发酵乳制品稳定性提升策略

3.1 优良益生菌菌株的筛选与改良

筛选耐逆性强的菌株是提升稳定性的根本途径。通过体外模拟胃液、肠液环境，评价菌株的酸、胆汁及温度耐受性，筛选出植物乳杆菌 LP - 28、嗜酸乳杆菌 LA - 5 等优异菌株。同时，利用紫外线诱变、基因工程等技术改良菌株特性，如对乳双歧杆菌基因编辑，增强其胞外多糖合成能力，降低产品货架期内乳清分离率 40% 以上。

3.2 配方体系的优化设计

基于原料特性优化配方，构建稳定产品体系。针对低脂发酵乳易分层问题，添加 0.2%-0.3% 高酯果胶，形成致密凝胶网络减少乳清析出；用低聚糖替代部分蔗糖，促进益生菌生长，降低渗透压对其抑制，使货架期内活菌数保留率提升 25%-30%， 。

3.3 加工工艺的创新改进

创新加工工艺是保障稳定性的关键。发酵阶段采用分段控温发酵技术，前期 37-40^∘mathsfC 促增殖，后期 30-32^∘C 缓代谢，使产品凝胶结构更稳定。均质工艺采用二级均质，控制脂肪球粒径防上浮。引入微胶囊包埋技术保护益生菌，以海藻酸钠 - 壳聚糖为壁材制成微胶囊，包埋后益生菌 4^∘C 储藏3 个月活菌数保留率达 85% 以上，且肠道存活率显著提高。

四、益生菌发酵乳制品规模化生产实践

4.1 规模化生产的关键技术装备

规模化生产需高效、精准的技术装备。原料处理用全自动乳成分调整系统，确保原料成分均一，批次间成分偏差控制在 ±0.2% 以内。发酵用大型搅拌式发酵罐，配备智能温控与 pH 在线监测系统，调节发酵参数。灌装用无菌冷灌装设备， 10-15^∘C 灌装，减少益生菌高温受损，确保灌装精度误差不超 ±1%_c 。引入 CIP 系统，实现设备全自动清洗消毒，提高效率、降低污染风险。

4.2 生产过程的质量控制体系

建立全流程质量控制体系，保障产品质量稳定。原料验收阶段，严格检测原料乳的微生物指标（菌落总数 ≤10⁵CFU/mL ）、体细胞数（ ≤40 万个 /mL ）及抗生素残留，不合格原料坚决剔除。生产过程中，设置关键控制点（CCP）：如发酵终点控制（ pH4.2–4.5 ，滴定酸度 70–80^∘ T）、均质后脂肪球粒径检测、灌装前产品活菌数检测 （210⁷CFU/g ）。储藏与运输阶段，采用冷链物流系统，将温度严格控制在 2-6^∘C ，并安装温度记录仪，全程追溯温度变化。此外，实施 HACCP（危害分析与关键控制点）体系，定期开展质量审核与员工培训，确保生产过程标准化。

4.3 实践案例：某企业益生菌酸奶规模化生产

某大型乳制品企业针对益生菌酸奶规模化生产中的稳定性问题，采取系列措施：筛选植物乳杆菌 LP-28 与嗜热链球菌 ST-III 复配菌株，通过微胶囊包埋技术处理；优化配方，添加 0.25% 果胶与 5% 低聚果糖；采用分段控温发酵（ 38^∘C 发酵 2h， 32^∘C 发酵 1h）与二级均质工艺。同时，引入 5000L 智能发酵罐与无菌冷灌装线，建立全流程质量控制体系。实施后，产品货架期从 21 天延长至 30 天，30 天内活菌数仍保持在 10⁶CFU/g 以上，乳清分离率降至 5% 以下；生产效率提升 30% ，批次间质量合格率从 92% 提高至 99% ，生产成本降低 15% ，市场反馈良好。

五、结论

益生菌发酵乳制品的稳定性提升与规模化生产是一项系统工程，需从菌株、配方、工艺多维度协同发力。通过优良菌株筛选与改良、配方优化设计及加工工艺创新，可有效解决产品稳定性问题；借助先进技术装备与全流程质量控制体系，能实现规模化生产的高效与稳定。

参考文献

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