食品級(jí)牦牛“曲拉”干酪素生產(chǎn)工藝條件優(yōu)化

常海軍，韓玲，余群力

(1.重慶工商大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，重慶市特色農(nóng)產(chǎn)品加工儲(chǔ)運(yùn)工程技術(shù)研究中心，重慶 400067；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

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食品級(jí)牦?！扒备衫宜厣a(chǎn)工藝條件優(yōu)化

常海軍1，韓玲2，余群力2

(1.重慶工商大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，重慶市特色農(nóng)產(chǎn)品加工儲(chǔ)運(yùn)工程技術(shù)研究中心，重慶 400067；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

【目的】 為提高牦?！扒备衫宜仄焚|(zhì).【方法】 通過L9(34)正交試驗(yàn)，以牦?！扒睘樵?，研究活性炭脫色和脂肪酶脫脂條件對(duì)“曲拉”精制干酪素品質(zhì)的影響.【結(jié)果】 “曲拉”精制干酪素活性炭脫色最佳工藝條件為脫色溫度50 ℃，活性炭使用量2%，脫色時(shí)間40min；脂肪酶脫脂最佳工藝條件為脂肪酶體積分?jǐn)?shù)1%，pH值為4.2，時(shí)間55min，溫度35 ℃.經(jīng)精制得到的干酪素成品為微白色粉末、有乳香味.蛋白質(zhì)含量43.97%，脂肪25.75%，灰分5.59%，水分2.90%，酸度0.83%.【結(jié)論】 經(jīng)該工藝優(yōu)化，“曲拉”干酪素成品顆粒細(xì)小，感官和理化指標(biāo)理想，品質(zhì)得到改善，產(chǎn)品質(zhì)量符合要求.

牦?！扒?；干酪素；活性炭；脂肪酶；工藝優(yōu)化

干酪素是以脫脂乳為原料，用酸或酶使酪蛋白沉淀，經(jīng)沉降、脫水、粉碎、干燥而成，呈白色或微黃色，無臭味，粉狀或顆粒狀物體[1].干酪素是一種重要的食品、生物制品及化工原料，可作為食品添加劑或品質(zhì)改良劑用于各類食品加工，也是皮革、輕紡、造紙、涂料等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的添加劑，國內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)干酪素的需求量較大，發(fā)展前景廣闊[2].

目前，中國生產(chǎn)工業(yè)用干酪素的主要原料是來自青藏高原牧區(qū)的“曲拉”(藏語，指奶干渣)，主要以營(yíng)養(yǎng)豐富的牦牛乳生產(chǎn)“曲拉”較多[3].“曲拉”是牧民將牦牛乳脫脂后，自然發(fā)酵使牛乳中主要成分-酪蛋白[4]凝結(jié)風(fēng)干而制成，再經(jīng)過堿溶、離心、酸沉、脫水干燥，得到的干酪素酪蛋白含量高于80%.與國外用鮮奶生產(chǎn)的干酪素相比，這種干酪素存在溶解黏度高、色澤發(fā)黃、無光澤、酸敗異味等缺陷，使其在使用、價(jià)格、對(duì)外出口等方面受到很大限制[5-6].用“曲拉”生產(chǎn)的干酪素顏色發(fā)黃，由于原料在牧民晾曬的過程中混入雜質(zhì)，以及“曲拉”在陽光作用下發(fā)生各種氧化反應(yīng)，使得生產(chǎn)的產(chǎn)品為深黃色[7].

部分學(xué)者對(duì)牦牛“曲拉”生產(chǎn)干酪素的品質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)研究，主要包括添加抗氧化劑抑制脂肪氧化褐變[1]，采用高速離心快速徹底去除沉淀[8]，生產(chǎn)過程中通過添加漂白劑護(hù)色[7]，以及溶解時(shí)和干燥前分別添加氧化還原劑來抑制褐變反應(yīng)的發(fā)生[9]等.縱觀研究，影響“曲拉”干酪素品質(zhì)的主要因素是由于脂肪氧化而導(dǎo)致的成品色澤發(fā)生褐變，這也是實(shí)際生產(chǎn)中難以控制的要素，一方面是“曲拉”原料較高的脂肪含量，另一方面是原料本身褐變色澤的影響，基于此，本研究利用活性炭脫色和脂肪酶脫脂研究干酪素品質(zhì)改善問題.

本研究以甘肅天祝牧區(qū)藏民生產(chǎn)的牦?！扒睘樵?，針對(duì)干酪素生產(chǎn)中出現(xiàn)的色澤品質(zhì)不良問題，研究了食品級(jí)牦?！扒本聘衫宜厣a(chǎn)過程中，活性炭脫色以及脂肪酶脫脂對(duì)改善干酪素色澤的效果，為提高干酪素的質(zhì)量提供理論依據(jù)，從而為合理利用牧區(qū)的“曲拉”提供了廣闊的途徑，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 原料與試劑 牦?！扒?藏語，指干奶渣)，購于甘肅天祝牧場(chǎng)；脂肪酶(Lipase，100-400活力單位/mg)Sigma產(chǎn)品；乳酸(Lactic acid，分子式C3H6O3，食品級(jí))，河南金丹乳酸有限公司；活性炭(顆粒)，成都市科龍化工試劑廠；乙醇、石油醚、氫氧化鈉等AR，成都市科龍化工試劑廠.

1.1.2 主要儀器 LGJ-18S真空冷凍干燥機(jī)，北京松源華興科技發(fā)展有限公司；TD25-WS多管架自動(dòng)平衡離心機(jī)，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)有限公司；CCF-3013新型高速連續(xù)式超微粉碎機(jī)，浙江省溫嶺創(chuàng)立藥材器械廠制造；85-2恒溫磁力攪拌器，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；BCD-215KHN冰箱，青島海爾股份有限公司；JJ-1定時(shí)電動(dòng)攪拌器，江蘇金壇市中大儀器廠；JBLT 5374-1991電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；PHS-3C+酸度計(jì)，成都世紀(jì)方舟科技有限公司；DGG-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；HH-S恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市正基儀器有限公司；不銹鋼網(wǎng)等.

1.2 方法

1.2.1 工藝流程 參考余群力等[8]和韓玲等[2,5]的方法，確定牦?！扒备衫宜毓に嚵鞒倘?所示.

圖1 牦牛“曲拉”精制干酪素工藝流程Fig.1 The processing technology for yak ‘Qula’casein

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 原料粉碎 利用新型高速連續(xù)式超微粉碎機(jī)將塊狀原料碎化成均勻的粉末狀.過80目篩，保證原料顆粒大小相同.

1.2.2.2 溶解 曲拉與水以1∶11的體積比混合溶解，置于65 ℃的水浴鍋中加熱并不斷攪拌,緩慢滴加16% NaOH 溶液，使pH 值達(dá)到要求(約為10.5)，直至曲拉溶解；攪拌30 min 后用100 目濾布過濾,除去機(jī)械雜質(zhì).

1.2.2.3 離心 轉(zhuǎn)速為4 000 r/min，離心30 min.每次離心后分別過200目濾布.

1.2.2.4 活性炭脫色 活性炭脫色時(shí)需用電動(dòng)攪拌機(jī)緩慢攪拌以助脫色，嚴(yán)格按照正交設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行，且每組都在相同的電動(dòng)攪拌條件下進(jìn)行脫色以確保結(jié)果的可靠性.

1.2.2.5 脂肪酶脫脂 脫脂時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行，脂肪酶水解完畢應(yīng)該立即于高溫下進(jìn)行滅酶處理.

1.2.2.6 酸析 在20 ℃左右，使用恒溫磁力攪拌器和酸度計(jì)，用17%乳酸滴定至蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，即pH值為4.6，酪蛋白凝固析出,過濾得凝固物.

1.2.2.7 脫水造粒 用清水洗滌3次，壓榨脫水，之后用20目不銹鋼網(wǎng)造粒.

1.2.2.8 干燥 于真空冷凍干燥機(jī)干燥12 h以得到理想粉末成品.

1.2.3 活性炭脫色正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 活性炭脫色溫度、使用量和脫色時(shí)間是影響脫色效果的主要因素.在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上本研究通過L9(34)正交試驗(yàn)篩選活性炭使用參數(shù)(表1)[10].

表1 活性炭脫色L9(34)正交設(shè)計(jì)因素水平Tab.1 The factors and levels of L9(34) orthogonal experiment for decolorization by active carbon

1.2.4 活性炭脫色正交試驗(yàn)評(píng)定方法 參考甘伯中等[1,6-7]的感官評(píng)分方法，選取10 人，其中5男5女，按表2中具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，每一試樣評(píng)分3 次，然后通過數(shù)據(jù)的處理與分析，確定出感官評(píng)分結(jié)果.

1.2.5 脂肪酶脫脂正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 脂肪酶使用量、pH值、脫脂時(shí)間和溫度是影響脫脂效果的主要因素.在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上本研究通過L9(34) 正交試驗(yàn)篩選脂肪酶使用參數(shù)(表3)[10].

1.2.6 脂肪酶脫脂正交試驗(yàn)評(píng)定方法 采用羅茲-哥特里法測(cè)定脂肪含量，得出脫脂率[11].

表2 感官評(píng)分Tab.2 The sensory score

表3 脂肪酶脫脂L9(34)正交設(shè)計(jì)因素水平

Tab.3 The factors and levels of L9(34) orthogonal experiment for defatting by lipase

水平因素A:脂肪酶使用量/%B:pH值C:時(shí)間/minD:溫度/℃10.53.74535214.2504031.54.75545

1.2.7 測(cè)定指標(biāo)及方法 水分含量：采用105 ℃恒質(zhì)量法，按GB/T 5009.3-2010《食品中水分的測(cè)定》執(zhí)行[12]；灰分含量：采用灼燒恒質(zhì)量法，按GB/T 5009.4-2010《食品中灰分的測(cè)定》執(zhí)行[13]；蛋白質(zhì)含量：采用凱氏定氮法，按GB/T 5009.5-2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》執(zhí)行[14]；脂肪含量：采用羅茲-哥特里法測(cè)定脂肪含量[11]；酸度測(cè)定：按GB/T 12456-2008《食品中總酸的測(cè)定》執(zhí)行[15].

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 活性炭脫色正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)表1設(shè)計(jì)，以產(chǎn)品色澤感官評(píng)分為依據(jù)，對(duì)活性炭脫色溫度、使用量和脫色時(shí)間進(jìn)行篩選，結(jié)果如表4所示.

由表4可以看出：kA2>kA1>kA3，說明脫色溫度為50 ℃時(shí)為最佳，過高或過低都不利于脫色；kB2>kB3>kB1，說明活性炭用量在2%最為合適；kC2>kC1>kC3，表明活性炭的脫色時(shí)間在40 min最為合適，脫色時(shí)間短造成脫色不完全，脫色時(shí)間太長(zhǎng)使因物理作用而吸附的色素物質(zhì)在攪拌的作用下脫吸，反而不利于脫色.

表4 活性炭脫色L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Results of L9(34) orthogonal experiment for decolorization by active carbon

由表5方差分析可以看出：FC>FA>FB>1，說明3種因素對(duì)脫色效果均有影響，各因素影響的主次順序?yàn)镃>A>B，與表4中極差分析結(jié)果一致；F0.05

綜合各因素組合效果看，A2B2C2組合的脫色效果最好，而由直觀的得分來看第4號(hào)試驗(yàn)組A2B1C2得分93分為最高，脫色效果最好，兩者不相一致，通過驗(yàn)證試驗(yàn)A2B2C2組合的脫色得分為95分，高于正交試驗(yàn)中4號(hào)試驗(yàn)組93分.故最優(yōu)組合為A2B2C2，即最佳工藝條件為：脫色溫度50 ℃、活性炭用量2%、脫色時(shí)間40 min.

表5 活性炭脫色正交試驗(yàn)方差分析

Tab.5 Variance analysis for decolorization orthogonal experiment by active carbon

變異來源A:脫色溫度/℃B:活性炭使用量/%C:脫色時(shí)間/minQj(13∑3jk2)66283.36623066328.7CT=T2966220.4偏差平方Qj-CT62.99.6108.3自由度f222平均偏差平方和s/f31.54.854.2F值21*3.236.1*

F0.05(2，2)=19；F0.01(2，2)=99.

圖2 活性炭脫色各因素與試驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)系Fig.2 Relationship between the factors and experimental indicator for decolorization by activaecarbon

2.2 脂肪酶脫脂正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)表3設(shè)計(jì)，以產(chǎn)品脫脂率為依據(jù)，對(duì)脂肪酶使用量、pH值、脫脂時(shí)間和溫度進(jìn)行篩選，結(jié)果如表6所示.

由表6看出，RC>RB>RA>RD，說明本試驗(yàn)中脫脂時(shí)間為影響脫脂效果的主要因素，除此之外脫脂pH也是影響脫脂效果的重要因素，其次是脂肪酶體積分?jǐn)?shù)和溫度.脂肪酶使用量越大越有利于脫脂，因?yàn)樵诿撝^程中酶的含量越高越有利于脂肪與酶的結(jié)合，反應(yīng)速度也就越快脫脂效果也就越好[16].脂肪酶體積分?jǐn)?shù)在1.5%為最佳.kB2>kB3>kB1，說明pH在4.2為最佳.在一定范圍內(nèi)，酶在過高pH值或過低pH值下活性都不強(qiáng)，只有在適宜條件下的酶活性才較強(qiáng)，酶解脫脂效果越好.kC3>kC2>kC1，說明脫脂時(shí)間越長(zhǎng)越好.酶解時(shí)間越長(zhǎng)酶解效果越好，因?yàn)槊概c底物結(jié)合時(shí)間越長(zhǎng)酶解也就越充分，故脫脂效果也就越好.kD1>kD2>kD3，說明溫度在35 ℃最為合適.一定范圍內(nèi)酶解溫度從兩方面影響酶解效果，溫度過高會(huì)使酶因高溫變性，溫度過低又達(dá)不到酶的活性溫度，不能很好地發(fā)揮酶的作用，本研究就是試驗(yàn)出最適溫度，既能提高反應(yīng)速率又不影響酶的活性，達(dá)到最適溫度.

綜合各個(gè)因素在脂肪酶脫脂環(huán)節(jié)的最優(yōu)組合為A3B2C3D1，而從脫脂率上直觀看出5號(hào)試驗(yàn)組的脫脂效果最好，即為組合A2B2C3D1，兩者不相一致，進(jìn)行驗(yàn)證A3B2C3D1組合的脫脂率，得出結(jié)果為48.26%.其脫脂率小于組合A2B2C3D1的脫脂率56.17%，即得出本試驗(yàn)環(huán)節(jié)最優(yōu)組合為A2B2C3D1，最佳工藝條件即為脂肪酶體積分?jǐn)?shù)1%，pH為4.2，時(shí)間55 min，溫度35 ℃.

表6 脂肪酶脫脂L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Results of L9(34) orthogonal experiment for defatting by lipase

2.3 原料與產(chǎn)品感官和理化成分分析

2.3.1 感官 原料：淺黃色顆粒、略有異味.產(chǎn)品：微白色粉末、有乳香味.

2.3.2 理化成分分析 由表7可以看出，成品較“曲拉”原料水分和脂肪含量降低，而灰分和蛋白質(zhì)含量升高，成品的品質(zhì)優(yōu)于原料，說明本試驗(yàn)最終得到了理想的產(chǎn)品，本試驗(yàn)對(duì)“曲拉”精制干酪素的工藝條件優(yōu)化成功，說明了試驗(yàn)的可行性.產(chǎn)品質(zhì)量符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)食品級(jí)所要求[16].

表7 “曲拉”原料與干酪素成品理化成分分析Tab.7 Physical and chemical composition analysis of the raw materials and the finished product %

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01).

圖3 脂肪酶脫脂各因素與指標(biāo)關(guān)系Fig.3 Relationship between the factors and experimental indicator for defatting by lipase

3 結(jié)論

1) 試驗(yàn)表明，食品級(jí)牦?！扒本聘衫宜氐淖罴压に嚄l件為：活性炭脫色溫度50 ℃、活性炭用量2%、脫色時(shí)間40 min；脂肪酶脫脂pH 4.2、脂肪酶體積分?jǐn)?shù)1%、時(shí)間55 min、溫度35 ℃.

2) 經(jīng)過工藝優(yōu)化后生產(chǎn)出的干酪素色澤呈微白色，具有干酪素特有的奶香味，顆粒細(xì)小.蛋白質(zhì)含量43.97%，脂肪25.75%，灰分5.59%，水分2.90%，酸度0.83%.

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(責(zé)任編輯 趙曉倩)

Optimization of productive technology of food grade casein with yak ‘Qula’

CHANG Hai-jun1,HAN Ling2,YU Qun-li2

(1.Chongqing Engineering Research Center for Processing,Storage and Transportation of Characterized Agro-Products,College of Environment and Resources,Chongqing Technology and Business University,Chongqing 400067,China；2.College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

【Objective】To improve the quality of yak ‘Qula’ casein.【Methods】 Yak ‘Qula’ as raw material,the influences of activated carbon decolorization and lipase defatting conditions on the product quality were researched by using L9(34) orthogonal experiment with the improved technology.【Results】 The best conditions for activated carbon decolorization was: the decolorization temperature at 50 ℃,the amount of activated carbon at 2% and the decolorization time for 40 min.The best conditions for lipase defatting was: the concentration of lipase at 1%,pH value at 4.2,the reaction time for 55 min and the reaction temperature at 35 ℃.The refined and finished casein were whitish powder with milk flavor.The protein content was 43.97%,fat 25.75%,ash 5.59%,water 2.90% and acidity 0.83%.【Conclusion】 Under the optimization process,the ‘Qula’ casein product with small particles could be obtained,additional,the ideal sensory,physical and chemical indicators for casein showed there are great quality improvement,and the product quality meet the requirements.

yak ‘Qula’；casein；activated carbon；lipase；process optimization

常海軍(1980-)，男，副教授，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工理論與技術(shù).E-mail：changhj909@163.com

重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(KJ1500633)；重慶工商大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院科研平臺(tái)開放基金項(xiàng)目(CQCM-2016-08).

2015-05-28；

2015-07-09

TS252.53

A

1003-4315(2016)06-0143-06