夸克干酪加工技術(shù)與研究進(jìn)展

莫蓓紅

（乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海200436）

夸克干酪加工技術(shù)與研究進(jìn)展

莫蓓紅

（乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海200436）

夸克干酪巨大的需求推動了其加工技術(shù)的不斷發(fā)展，夸克干酪的生產(chǎn)從最初的傳統(tǒng)法發(fā)展到離心法、熱夸克法和超濾法，加工方法實現(xiàn)了一次次突破。文中總結(jié)了加工過程中影響夸克干酪品質(zhì)的主要因素及作用機(jī)理。對膜技術(shù)在夸克生產(chǎn)上的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹。此外，本文還對夸克干酪未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

夸克干酪；加工技術(shù)；品質(zhì)特性；膜技術(shù)

夸克干酪（Quarg，也拼為Quark）是一類非常重要的新鮮、酸凝軟質(zhì)干酪。它起源于東歐和中歐，慢慢流行于整個歐洲。在德國，夸克干酪的消費(fèi)量高于酸奶，在英國、意大利和其他歐洲國家，夸克也有很好的銷量[1]。因此，它是商業(yè)價值較高的一類干酪。

夸克干酪常常被德國人當(dāng)作農(nóng)家干酪（cottage cheese）的替代品，然而，盡管它們都是新鮮、酸凝干酪，具有相似的結(jié)構(gòu)，但它們在生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品品質(zhì)和使用方法等方面是截然不同的[2]。

夸克干酪通常用脫脂乳制成，是一種高蛋白、低脂肪的乳制品。它的新鮮、營養(yǎng)和有助于體重控制等特點(diǎn)非常符合現(xiàn)代人追求健康的理念。夸克干酪風(fēng)味柔和，無需成熟，保質(zhì)期短，是容易實現(xiàn)本地化生產(chǎn)的干酪產(chǎn)品之一。本文簡要概述了近年來夸克干酪加工技術(shù)的變革和目前夸克干酪研究的熱點(diǎn)，展望了未來夸克干酪的發(fā)展趨勢，為國內(nèi)開展和推廣夸克生產(chǎn)提供經(jīng)驗。

1 夸克干酪加工方法

夸克干酪與大多數(shù)新鮮干酪加工過程很相似，主要包括牛奶處理（如標(biāo)準(zhǔn)化、強(qiáng)化成分）、均質(zhì)（可選步驟）、熱處理（從72℃，15 s到95℃，8 min間變化）、凝乳或發(fā)酵、排乳清或濃縮；后熱處理（可選步驟）、冷卻或熱灌裝、混合其它成分（可選步驟）、包裝、儲存。

傳統(tǒng)夸克干酪生產(chǎn)采用巴氏殺菌（72℃，15 s）處理原料乳，并用布袋法排乳清，這種加工方法勞動力耗費(fèi)量大，且無法克服霉菌、酵母污染的問題，限制了夸克干酪的發(fā)展。

19世紀(jì)50年代和60年代初，第一臺夸克分離機(jī)被發(fā)明并得以使用，現(xiàn)代化機(jī)械自動分離乳清得以實現(xiàn)。目前，主流的夸克分離機(jī)制造商為Westphalia Separators（德國）和Alfa-Lava（瑞士）[3]。

夸克分離機(jī)的發(fā)明成為了夸克干酪加工技術(shù)不斷革新的先驅(qū)，之后踴躍出現(xiàn)的技術(shù)變革都取得了巨大成功。新的加工法都以提高產(chǎn)率，保持夸克干酪感官最佳品質(zhì)和控制微生物污染為目標(biāo)。比如將變性乳清蛋白添加到夸克中的Centriwhey法和Lactal法、熱夸克法和超濾法等。這些方法形成了夸克干酪加工技術(shù)的不同分支，具體見圖1。

圖1 夸克干酪加工方法流程圖[7]Fig.1 Process flow chart for the manufacture of Quarg Cheese

Centriwhey法加工技術(shù)主要工藝參數(shù)包括：將夸克生產(chǎn)過程的乳清加熱到95℃；冷卻并用自動清渣分離機(jī)將變性的乳清蛋白分離出來；將這些變性蛋白濃縮物（總固體12%～14%）加入到干酪原料乳中用于下一批夸克的生產(chǎn)。

Lactal法加工技術(shù)也包括了乳清蛋白的熱變性。將絮狀變性蛋白靜置沉淀，傾倒出上層清液，得到總固體為7%～8%的乳清濃縮液。將乳清濃縮液冷卻并用夸克分離機(jī)分離，得到總固體為17%的乳清蛋白夸克。最后，將乳清蛋白夸克通過在線混合的方式添加到正常的夸克產(chǎn)品中。

以Westfalia法為代表的熱加工技術(shù)的主要工藝包括：對脫脂乳進(jìn)行95℃～98℃，2 min～3 min的熱處理，凝乳后再進(jìn)行60℃，3 min的熱處理，再冷至分離溫度25℃，這樣可使干酪中乳清蛋白回收率達(dá)50%～60%。

超濾法分為前超濾和后超濾。前超濾法是對原料乳進(jìn)行濃縮，使總固體達(dá)到17%～20%后，然后再接入菌種、添加凝乳酶等，均質(zhì)后可以不經(jīng)排乳清直接包裝[4]。后超濾法則是對凝塊進(jìn)行濃縮，即在排乳清過程中使用超濾設(shè)備，操作溫度一般為40℃～45℃。后超濾法目前被廣泛應(yīng)用于商業(yè)化生產(chǎn)，它的優(yōu)勢是可以完全回收干酪中的乳清蛋白[5]。

如果要生產(chǎn)高脂型夸克干酪，在包裝之前需添加適量的甜奶油或發(fā)酵奶油。這樣的產(chǎn)品在冷藏條件下的貨架期通常為2周～4周。對于長貨架期的夸克干酪，成品還要進(jìn)行熱處理以降低細(xì)菌數(shù)[6]。同時可以在分離乳清后和最后的熱處理之前在線添加適量的穩(wěn)定劑。

2 加工過程中影響夸克干酪品質(zhì)的因素

夸克干酪呈乳白色或者淡黃色，有溫和清爽的酸味，質(zhì)地柔軟并稍有彈性，涂抹性良好，表面沒有水或乳清析出[2]?？淇烁衫彝ǔ槟逃蜖?，無干燥現(xiàn)象或粒狀物出現(xiàn)?？淇烁衫业闹饕毕莅ǎ核趾窟^高；容易被微生物污染從而產(chǎn)生不良風(fēng)味；凝乳中蛋白水解活性過高，易出現(xiàn)苦味；不同批次間干酪品質(zhì)不一致以及保質(zhì)期內(nèi)乳清析出等?？淇烁衫壹庸み^程中的原料及工藝參數(shù)都會對其產(chǎn)品特點(diǎn)產(chǎn)生影響，其中的主要影響因素包括以下幾點(diǎn)：

2.1 發(fā)酵劑及發(fā)酵條件對夸克干酪品質(zhì)的影響

發(fā)酵劑及發(fā)酵過程對夸克干酪品質(zhì)具有著重要的影響：發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸賦予夸克干酪清新的酸味；發(fā)酵可以降低牛奶pH使乳凝結(jié)，促進(jìn)乳清析出；發(fā)酵劑菌種的生長可抵制雜菌生長等[8]。

傳統(tǒng)的夸克干酪通常使用乳酸鏈球菌（Streptococcus lactis）或乳脂鏈球菌（Str.cremoris）作為發(fā)酵劑。也可添加一些其它菌株來增加獨(dú)特的風(fēng)味，如丁二酮乳酸鏈球菌（Str.diacetilactis）或蝕橙明串珠菌株（Leuconostoc citrovorum）[9-10]。這兩株菌可發(fā)酵檸檬酸，產(chǎn)生乙醛和丁二酮等特征風(fēng)味物質(zhì)。

為了提高生產(chǎn)效率，也曾有人嘗試用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌作為夸克干酪的發(fā)酵劑[11]。使用這兩株菌生產(chǎn)夸克干酪，可大大縮短發(fā)酵時間，但苦味出現(xiàn)的頻率更高，風(fēng)味與酸奶相似。

一般來說發(fā)酵時間越長，產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)越多。目前，夸克干酪的生產(chǎn)仍傾向于使用長時間發(fā)酵法，較佳的培養(yǎng)溫度為21℃，發(fā)酵至pH4.6，需要12 h～16 h。如果將發(fā)酵溫度慢慢提高，形成的凝膠結(jié)構(gòu)會逐漸變得粗糙，粘度和硬度值也有所增加。

2.2 凝乳酶對夸克干酪品質(zhì)的影響

夸克干酪生產(chǎn)過程中通常添加少量凝乳酶，約為酶凝干酪添加量的十分之一。添加凝乳酶可提高凝膠硬度，幫助凝塊收縮，更好的析出乳清。同時，添加凝乳酶能減少排乳清過程中酪蛋白的損失，降低成品過酸幾率。

雖然添加凝乳酶有助于增加夸克干酪的固形物，但大量研究證實了過高的凝乳酶和鈣含量與產(chǎn)品的苦味缺陷有關(guān)[12-13]。適量添加凝乳酶能在增加產(chǎn)量與減少苦味之間求得一個較佳的平衡。

2.3 工藝參數(shù)對夸克干酪品質(zhì)的影響

制作夸克干酪時，在發(fā)酵前對乳進(jìn)行一定的較高溫度熱處理會使干酪結(jié)構(gòu)更加細(xì)膩和稠厚。Kelly等研究發(fā)現(xiàn)，與普通的巴氏殺菌相比（72℃、15 s），更高溫度下的熱處理（90℃、10 min）能夠帶給夸克干酪更高的水分含量以及更開放的微觀結(jié)構(gòu)，并且使整體結(jié)構(gòu)更松軟[14]。熱處理還能夠減少乳清中的β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的含量，這表明上述兩種蛋白都已經(jīng)變性并形成凝乳[15]。

Keim通過研究夸克的微觀結(jié)構(gòu)實證了夸克主要通過疏水作用而穩(wěn)定，與脫脂酸乳結(jié)構(gòu)相似。在夸克中還發(fā)現(xiàn)了二硫鍵，這主要形成于為使乳清蛋白變性而對牛奶進(jìn)行的預(yù)熱處理，而非形成于發(fā)酵過程[16]。經(jīng)過高熱處理后，乳清蛋白大量變性（>80%），形成的凝膠分支更多，孔更細(xì)密，連續(xù)性也更好，與未經(jīng)加熱處理的牛奶形成的凝膠相比，持水性顯著提高。

排乳清過程對夸克干酪的得率和品質(zhì)都有重要影響。在pH下降到4.5的過程中，凝塊的硬度會隨pH的下降而增大。在pH低于4.6時切割排乳清，將會造成大量氮隨乳清流失。同時終產(chǎn)品因過度酸化而引起風(fēng)味缺陷。所以，排乳清最好在pH4.7～4.8下進(jìn)行。

在25℃～85℃范圍內(nèi)，提高凝塊溫度有利于乳清的排出，并且可以增加產(chǎn)品的彈性。但溫度過高，又會導(dǎo)致干酪偏干、有粉感。所以，通常夸克離心分離機(jī)的操作溫度為32℃～44℃，而超濾膜分離的操作溫度為40℃～45℃[2]。

3 膜技術(shù)應(yīng)用于夸克

隨著膜技術(shù)的發(fā)展，干酪的生產(chǎn)方式發(fā)生了重大的變革。應(yīng)用超濾（UF）可將脫脂奶總固形物濃縮至17%～20%，從而不用后期排乳清，一方面大大提高了得率，另一方面是減少了分離設(shè)備的投入。

超濾濃縮后的脫脂乳按照傳統(tǒng)的方式進(jìn)行接種、發(fā)酵，得到的夸克干酪會變得具有黏性、外表油亮并產(chǎn)生苦味。用這個方法生產(chǎn)的夸克比傳統(tǒng)法生產(chǎn)的夸克的總蛋白質(zhì)含量相同，但超濾夸克卻含有更多的乳糖、鈣和灰分，如表1。

表1 用超濾濃縮脫脂乳和普通脫脂乳制得夸克的成分組成Table 1 Composition of quarg made from UF concentrate and from skimmed milk

上述超濾法生產(chǎn)的夸克的苦味缺陷與產(chǎn)品中過高的鈣含量有關(guān)。為了消除這種苦味，可以先對脫脂乳進(jìn)行有控制的發(fā)酵，使pH降到5.8后再進(jìn)行超濾。酸化有助于降低成品夸克的鈣含量，從而大大降低產(chǎn)品的苦味會[17]。當(dāng)然，最好的辦法是采用后超濾，即超濾酸凝后的乳（pH=4.6），則完全不會產(chǎn)生苦味。

還有很多生產(chǎn)者將分離出來的乳清通過超濾回收蛋白，再將這些乳清蛋白進(jìn)行熱處理變性后回添到原料乳用于生產(chǎn)熱夸克。Tratnik等的研究表明，當(dāng)牛奶與UF乳清按2∶1混合，且無論這些凝結(jié)的UF乳清蛋白在發(fā)酵前或是在發(fā)酵后凝乳酶添加前加入，得到的夸克樣品的感官特性與新鮮干酪相似，但得率提高了約20%[18]。

Pfalzer等曾通過添加甜乳清超濾保留液（UFR）來強(qiáng)化原料乳，并研究了不同添加比例在熱夸克（含12%干物質(zhì)和4%蛋白）生產(chǎn)中對工藝效果（產(chǎn)率、發(fā)酵行為）、成品成分組成和感官的影響。結(jié)果表明，分別添加25%，50%和75%的UFR會導(dǎo)致排乳清過程中干物質(zhì)和蛋白質(zhì)的損失逐漸增加。添加UFR生產(chǎn)的夸克雖然不能滿足德國法規(guī)中夸克必須含有18%干物質(zhì)的要求，但可以使產(chǎn)率提高29%。此外，添加50%和75%UFR的夸克產(chǎn)品有明顯的變色，而添加25%UFR對產(chǎn)品品質(zhì)不會造成顯著影響[19]。

還有一些研究者嘗試將納濾、微濾等方法應(yīng)用于夸克的生產(chǎn)。Germano等在生產(chǎn)新鮮夸克類干酪時用納濾對牛奶進(jìn)行預(yù)濃縮。結(jié)果發(fā)現(xiàn)用納濾濃縮的牛奶制成的夸克比傳統(tǒng)夸克更甜（乳糖含量更）、鈣含量更高且沒有苦味。同時分離出的乳清含有更高的固體和乳糖含量，與傳統(tǒng)夸克的酸乳清相比，處理更為容易[20]。也有專利中提到用微濾來分離酪蛋白和乳清蛋白的方法：即用脫脂乳通過微濾（條件：膜孔徑0.1 mm～0.8 mm，2℃～20℃和pH5.8～7），收集乳清透過液和富集酪蛋白的保留液。該方法可以為連續(xù)生產(chǎn)不排乳清的新鮮干酪（如夸克）提供可能，并能夠增加工廠生產(chǎn)能力[21]。

近年來，夸克生產(chǎn)用的膜材料也在不斷發(fā)展中[22]，從最早的陶瓷膜、中空纖維膜到現(xiàn)在最新的聚醚砜樹脂（PES）。通量更高、清洗更易的膜材料逐漸成為主流，超濾效率的不斷提高，也使得用膜技術(shù)生產(chǎn)夸克的成本不斷下降。

4 夸克干酪的發(fā)展趨勢

過去，人們?yōu)榱舜笈康纳a(chǎn)夸克干酪，更多的關(guān)注于工藝改進(jìn)以提高生產(chǎn)效率和得率。然而，隨著時代的發(fā)展，生產(chǎn)商的目光開始更多地投向于夸克干酪附加值的提升，特別是營養(yǎng)方面，這將逐漸成為未來夸克干酪發(fā)展的主流方向。

提升夸克干酪營養(yǎng)價值的嘗試與研究主要集中在四個方面：進(jìn)一步降低脂肪含量[5]；優(yōu)化蛋白組成結(jié)構(gòu)，提高消化吸收率[23]；提高鈣含量和添加益生菌。

其中，改變蛋白組成結(jié)構(gòu)和提高鈣含量是與工藝發(fā)展密切相關(guān)的，新的夸克生產(chǎn)工藝中保留或回添了大量的乳清蛋白，乳清蛋白作為一種高營養(yǎng)價值蛋白，大大提升了產(chǎn)品的蛋白質(zhì)功效比、生物學(xué)價值和蛋白凈利用率。采用膜技術(shù)可以提高產(chǎn)品的鈣含量，但夸克中過高的鈣往往會引起苦味。所以在提高鈣含量的同時，又需要解決苦味的缺陷，這也是目前研究的熱點(diǎn)之一。

隨著益生菌食品的異軍突起，越來越多的人嘗試以干酪作為益生菌的載體[24-25]。許多科學(xué)家都對益生菌在夸克干酪中的存活與作用產(chǎn)生了巨大的興趣，他們普遍認(rèn)為夸克等新鮮干酪非常適合作為益生菌的載體，因為與液態(tài)發(fā)酵乳制品相比，干酪在腸道停留的時間會更長，更有利于益生菌在腸道的定殖和吸收[26]。歐洲的少數(shù)制造商甚至已開始嘗試生產(chǎn)添加了雙歧桿菌、干酪乳桿菌和嗜酸乳桿菌等益生菌的夸克產(chǎn)品，這些益生菌通常采用包裝前后混合的方式進(jìn)行添加，以提高其存活性或是降低其對風(fēng)味的影響。

另外，隨著膜技術(shù)的大量運(yùn)用和其它先進(jìn)乳制品加工手段的出現(xiàn)，未來的夸克干酪一定會以不一樣的面貌呈現(xiàn)在世界各地的消費(fèi)者面前，成為最與時俱進(jìn)的經(jīng)典干酪之一。

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Production Methods and Research Progress in Quarg

MO Bei-hong
（State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Dairy Research Institute，Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

The huge demand of Quarg drove the development of its processing technology.Quark production methods achieved continuous breakthroughs，from traditional method to centrifugation，Thermo-quarg and ultrafiltration methods.Main factors and mechanisms that affect the quality of quarg were summarized and the research and application progress of membrane technologies in Quark production were introduced.In addition，the prospect of future trend of Quarg was also discussed.

Quarg；production technology；quality；membrane technology

2013-08-29

上海市科委啟明星項目資助（13QB1400200）

莫蓓紅（1978—），女（漢），高級工程師，碩士，從事乳品研究與開發(fā)。

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.19.035