夸克芝士風味發(fā)酵乳的制備

文/羅冠儀 周 潔 劉振民

（上海乳業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室；上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心；上海光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院）

酸奶作為一種發(fā)酵產(chǎn)品，由乳酸菌發(fā)酵而成，是全球傳統(tǒng)食品不可或缺的一部分[1～3]，為廣大消費者所喜愛。也正因為酸奶風味獨特、質(zhì)構(gòu)細膩，并具有一定的營養(yǎng)保健功能，越來越引起人們的關(guān)注[4]。近幾年，酸奶市場銷售增速明顯，且國內(nèi)市場上酸奶品種越發(fā)豐富，消費群體細分明顯，只有差異化的產(chǎn)品創(chuàng)新和品類創(chuàng)新才能滿足消費者對酸奶產(chǎn)品的不同訴求[5]。

芝士（Cheese），又名干酪，也是一種發(fā)酵乳制品，其性質(zhì)與常見的酸牛奶有相似之處，都是通過發(fā)酵制作而成的，且都含有對人體有益的乳酸菌。芝士常被譽為奶黃金，是因為其豐富的蛋白質(zhì)含量，且含有鈣、脂肪、磷和維生素等營養(yǎng)成分，營養(yǎng)成分經(jīng)過發(fā)酵、分解，更易被人體消化、吸收，不致肥胖，因此被營養(yǎng)學家奉為理想的食品[6，7]。

夸克芝士（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，在歐洲國家頗為流行?？淇酥ナ抠|(zhì)地柔軟，口感比較溫和、清淡，是介于酸奶和新鮮干酪之間的一種產(chǎn)品，口感清爽，低脂肪、高蛋白，容易被我國消費者接受[8～11]。

本研究將夸克芝士與發(fā)酵乳相結(jié)合，研制一款配以全脂牛乳發(fā)酵、制備的夸克芝士風味發(fā)酵乳[12]，同時采用單因素試驗并用響應(yīng)面法對其配方工藝條件進行優(yōu)化[13]，目的是為開發(fā)一款國內(nèi)新型干酪風味酸奶，以滿足消費者對新鮮和營養(yǎng)的需求。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂巴氏殺菌乳（蛋白質(zhì)含量≥2.9%）：光明乳業(yè)股份有限公司；白砂糖、檸檬酸鈉：市購；夸克芝士：德國DMK公司；菌種F-DVS Premium1.0（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌）：丹麥科漢森股份有限公司。

硫酸：國藥集團化學試劑有限公司；硼酸（AR）、鹽酸（AR）：廣州化學試劑廠；厭氧產(chǎn)氣袋、厭氧盒：日本三菱化學株式會社；體積分數(shù)為95%乙醇（AR）、氫氧化鈉（AR）：天津市百世化工有限公司；定氮片：瑞士FOSS公司；酚酞（指示劑）：天津市天新精細化工開發(fā)中心；異戊醇（AR）：天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

HWS-28恒溫水浴鍋：上海一恒科學儀器有限公司；JJ2000B電子天平：江蘇常熟市雙杰測試儀器廠；MIR-262培養(yǎng)箱：SANYO；APV1000均質(zhì)機：APV（中國）有限公司；RW20數(shù)顯電動攪拌機：德國IKA公司；FUNCE GERBER蓋博乳脂計，F(xiàn)UNCE GERBER離心機：德國GERBER公司；8200凱氏定氮儀：瑞士FOSS公司；酸度計：瑞士萬通中國有限公司；R180旋轉(zhuǎn)黏度計：德國prpRheo Rheomat。

1.3 方法

1.3.1 夸克芝士風味發(fā)酵乳的工藝流程及操作要點

夸克芝士風味發(fā)酵乳的工藝流程如下。

操作要點：一是原輔料混料水合。先將全脂牛奶預熱至45～50℃，加入白砂糖和夸克芝士，并使用高速攪拌器（550 r/min）攪拌20～30 min，確保物料均勻、分散。二是調(diào)節(jié)pH值。加入檸檬酸鈉并使其充分溶解，確保奶液pH值在6.30～6.40。三是均質(zhì)。均質(zhì)條件為溫度63～65 ℃，壓力為18～20 MPa；此工藝目的為使乳脂肪球破碎，避免出現(xiàn)脂肪上浮的現(xiàn)象。四是滅菌。在90～95 ℃恒溫保溫5 min。五是冷卻。使奶液冷卻至合適溫度。六是接種。取90.5 mL純凈水，加熱至50 ℃時加入9.5 g脫脂乳粉，充分溶解后加熱煮沸，放涼即制成接種液；在接種液中添加20 U的發(fā)酵菌種，制成發(fā)酵劑，根據(jù)試驗設(shè)計要求接種。七是恒溫發(fā)酵。根據(jù)具體試驗設(shè)計的發(fā)酵時間及發(fā)酵溫度進行。八是冷卻灌裝。發(fā)酵至終點的酸奶冷卻至20 ℃，灌裝至100 g規(guī)格的塑杯中。九是后熟冷藏。在2～6 ℃條件下后熟冷藏24 h。

1.3.2 夸克芝士風味發(fā)酵乳的工藝條件優(yōu)化

（1）單因素試驗

確定白砂糖的添加量：全脂牛乳添加量≥80%（最終定容至總量100%），分別固定夸克芝士（添加量6.0%）、發(fā)酵劑（添加量1.0%）、發(fā)酵時間（5.5 h）和發(fā)酵溫度（43 ℃），調(diào)整白砂糖的添加量為7.0%、7.5%、8.0%、8.5%、9.0%，并調(diào)節(jié)奶液pH值為6.30～6.40，測定成品酸度，并對其進行感官評價。

確定夸克芝士的添加量：全脂牛乳添加量≥80%（最終定容至總量100%），分別固定白砂糖（添加量8.0%）、發(fā)酵劑（添加量1.0%）、發(fā)酵時間（5.5 h）和發(fā)酵溫度（43 ℃），調(diào)整夸克芝士的添加量分別為4%、5%、6%、7%、8%，并調(diào)節(jié)奶液pH值為6.30～6.40。測定成品酸度，并對其進行感官評價。

確定發(fā)酵劑的接種量：全脂牛乳添加量≥80%（最終定容至總量100%），分別固定夸克芝士（添加量6.0%）、白砂糖（添加量8.0%）、發(fā)酵時間（5.5 h）和發(fā)酵溫度（43 ℃），調(diào)整發(fā)酵劑接種量為0.50%、0.75%、1.00%、1.25%、1.50%。測定成品酸度，并對其進行感官評價。

確定發(fā)酵溫度：全脂牛乳添加量≥80%（最終定容至總量100%），分別固定夸克芝士（添加量6.0%）、白砂糖（添加量8.0%）、發(fā)酵劑（添加量1.0%）和發(fā)酵時間（5.5 h），調(diào)整發(fā)酵溫度37 ℃、39 ℃、41 ℃、43 ℃、45 ℃，測定成品酸度，并對其進行感官評價。

確定發(fā)酵時間：全脂牛乳添加量≥80%（最終定容至總量100%），分別固定夸克芝士（添加量6.0%）、白砂糖（添加量8.0%）、發(fā)酵劑（添加量1.0%）和發(fā)酵溫度（43 ℃），調(diào)整發(fā)酵時間4.5 h、5.0 h、5.5 h、6.0 h、6.5 h。測定成品酸度并對其進行感官評價。

（2）Box-Behnken試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化，以白砂糖添加量、夸克芝士添加量及發(fā)酵時間為研究對象，以感官評分為響應(yīng)值，利用Design-Expert 8.0.6軟件進行Box-Behnken試驗設(shè)計[14，15]，試驗的因素水平見表1。

1.3.3 分析測定

（1）感官評價

參考中國乳制品工業(yè)行業(yè)規(guī)范RHB 103《酸牛乳感官質(zhì)量評鑒細則》[16]，并根據(jù)該產(chǎn)品風味特點制定相應(yīng)的感官評價標準[17],見表2。

（2）理化指標的測定

按照《GB 19302—2010食品安全國家標準 發(fā)酵乳》中理化指標的要求，檢測該產(chǎn)品蛋白質(zhì)、脂肪含量和酸度。其中蛋白質(zhì)含量的測定采用凱氏定氮法[18]，脂肪含量的測定采用蓋博法[19]，酸度的測定采用酚酞指示劑法[20]。同時采用旋轉(zhuǎn)黏度計測定黏度：發(fā)酵乳發(fā)酵結(jié)束并后熟24 h后，在樣品處于9～10 ℃時，采用2#轉(zhuǎn)子，固定轉(zhuǎn)速64 r/min，測定樣品黏度[21]。

（3）微生物指標的測定

按照《GB 19302—2010食品安全國家標準 發(fā)酵乳》中微生物限量的要求，檢測產(chǎn)品微生物指標，包括大腸菌群、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、霉菌和酵母，其中大腸菌群采用平板計數(shù)法[22]，金黃色葡萄球菌的檢測為定性檢驗[23]，沙門氏菌的檢測參考《 GB 4789.4—2016食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》[24]，霉菌和酵母的檢測參考《GB 4789.15—2016食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數(shù)》[25]。

表1 夸克芝士風味發(fā)酵乳工藝條件優(yōu)化響應(yīng)面試驗因素與水平

表2 夸克芝士風味發(fā)酵乳感官評價標準

乳酸菌數(shù)的檢測按照《GB 4789.35—2016食品安全國家標準食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》[26]中的要求。

2 結(jié)果與分析

2.1 工藝條件優(yōu)化單因素試驗結(jié)果

2.1.1 白砂糖添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖1可知，隨著白砂糖添加量在7.0%～8.0%范圍內(nèi)的上升，感官評分隨之增高；感官評分在白砂糖添加量為8.0%時最高，為89.4分，此時產(chǎn)品風味最佳；白砂糖添加量＞8.0%后，感官評分隨即下降。白砂糖的添加量對產(chǎn)品酸度的影響不明顯。因此，確定白砂糖添加量的最佳值為8.0%。

2.1.2 夸克芝士添加量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著夸克芝士添加量在4.0%～6.0%的變化，感官評分隨之增高；感官評分在夸克芝士添加量為6.0%時最高，為87.9 分，產(chǎn)品夸克芝士香味最佳；夸克芝士添加量＞6.0%后，感官評分隨即下降。而夸克芝士的添加量越高，奶液總蛋白含量越高，其酸度也越高。因此，夸克芝士添加量的最佳值為6.0%。

2.1.3 發(fā)酵劑接種量對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

圖1 白砂糖添加量對產(chǎn)品酸度和感官的影響

發(fā)酵劑的選擇直接影響著酸奶成品的品質(zhì)[27]，發(fā)酵劑中菌株的種類和含量差異則最終影響著酸奶的風味和口感。由圖3可知，產(chǎn)品的感官評分隨著接種量的增加呈先升后降的趨勢，而酸度則呈上升趨勢；當發(fā)酵劑接種量為1%時，產(chǎn)品的感官評分最高，為88.6 分，此時產(chǎn)品酸甜適中，風味柔和，組織狀態(tài)細膩；當接種量繼續(xù)上升，產(chǎn)品的酸度升高，整體口感變差。因此發(fā)酵劑接種量的最佳值為1%。

2.1.4 發(fā)酵溫度對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖4可知，在37～43 ℃范圍內(nèi)，發(fā)酵溫度的升高與感官評分成正相關(guān)；發(fā)酵溫度為43 ℃時感官評分最高，為88.5分，產(chǎn)品風味最佳；發(fā)酵溫度＞43℃之后，感官評分隨即下降。隨著發(fā)酵溫度的升高，產(chǎn)品酸度也越來越高，最終也會影響產(chǎn)品感官評分。因此，最佳發(fā)酵溫度確定為43 ℃。

2.1.5 發(fā)酵時間對產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由圖5可知，在4.5～5.5 h范圍內(nèi)發(fā)酵時間與感官評分成正相關(guān)；發(fā)酵時間在5.5 h時感官評分最高，為87.1 分，產(chǎn)品風味最佳，酸甜可口；發(fā)酵時間＞5.5 h后，感官評分隨即下降。隨著發(fā)酵時間不斷增加，酸度隨之增高，達到某一最適酸度后，酸度的繼續(xù)升高會降低產(chǎn)品感官評分。因此，最佳發(fā)酵時間為5.5 h。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化工藝條件

2.2.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計與結(jié)果

圖2 夸克芝士的添加量對產(chǎn)品酸度和感官的影響

圖3 接種量對產(chǎn)品酸度和感官的影響

圖4 發(fā)酵溫度對產(chǎn)品酸度和感官的影響

表3 響應(yīng)面法試驗設(shè)計與結(jié)果

圖5 發(fā)酵時間對產(chǎn)品酸度和感官的影響

在單因素試驗基礎(chǔ)上，使用Design-Expert 8.0.6軟件優(yōu)化配方，設(shè)定感官評分（R1）為響應(yīng)值，以白砂糖的添加量（A）、夸克芝士的添加量（B）和發(fā)酵時間（C）為自變量，設(shè)計3因素、3水平響應(yīng)面試驗組的正交試驗[28]，試驗設(shè)計與結(jié)果見表3，方差分析結(jié)果見表4。

2.2.2 模型的建立及方差分析

用Design-Expert 8.0.6軟件對模型進行分析，得到夸克芝士風味發(fā)酵乳的感官評分及所選3 個因素編碼值的回歸方程為：

R1=89.00-1.25A+0.87B+2.62C-0.25AB+6.25AC+2.00BC-8.25A2-8.50B2-5.00C2

由表4方差分析可知，夸克芝士風味發(fā)酵乳的感官評分回歸模型顯著性檢驗P＜0.0001，模型極顯著；夸克芝士風味發(fā)酵乳的感官評分回歸模型失擬性檢驗P=0.0666＞0.05，夸克芝士風味發(fā)酵乳的感官評分回歸模型失擬相不顯著；夸克芝士風味發(fā)酵乳的感官評分回歸診斷決定系數(shù)R2=0.9900，說明該模型99.00%的數(shù)據(jù)可用此方程解釋。模型的變異系數(shù)CV相對較低（1.54%），說明該模型精確度較高。

該回歸模型的擬合程度良好，試驗的誤差較小，試驗操作的可信度高，具有一定的實用指導意義。各因素的F值越大，說明其影響越顯著[29]。以上模型可以看出，各因素對夸克芝士風味發(fā)酵乳的感官評分影響順序為：發(fā)酵時間（C）＞白砂糖添加量（A）＞夸克芝士添加量（B）。

2.2.3 響應(yīng)面優(yōu)化分析

利用Design-Expert 8.0.6軟件，對數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到以感官評分為響應(yīng)值的各因素的響應(yīng)面曲面圖和等高線圖，并分析各因素的交互作用[30]，結(jié)果見圖6。由圖6可知，兩兩因素之間對酸奶感官評分影響的響應(yīng)面圖和等高線圖均存在最大值。其中白砂糖添加量與發(fā)酵時間的交互作用強，對夸克芝士酸奶感官評分的影響極顯著；夸克芝士添加量與發(fā)酵時間的交互作用較強，對夸克芝士酸奶感官評分的影響顯著。白砂糖添加量與夸克芝士添加量的交互作用較弱，但存在最大響應(yīng)值，對夸克芝士酸奶感官評分影響不顯著。

表4 響應(yīng)面試驗結(jié)果方差分析

圖6 白砂糖添加量、夸克芝士添加量、發(fā)酵時間的交互作用對夸克芝士風味發(fā)酵乳感官評分影響的響應(yīng)面與等高線

由軟件分析得出夸克芝士風味發(fā)酵乳的最優(yōu)配方工藝為白砂糖添加量8.02%，夸克芝士添加量6.09%，發(fā)酵時間5.65 h，夸克芝士風味發(fā)酵乳感官評分理論值為89.41 分?？紤]到實際操作情況，將最優(yōu)配方工藝參數(shù)調(diào)整為白砂糖添加量8.0%，夸克芝士添加量6.0%，發(fā)酵時間5.5 h。按優(yōu)化的方案進行3 次重復試驗，結(jié)果取平均值，取得發(fā)酵乳的感官評分實際值為90.21 分，說明最優(yōu)配方工藝條件可靠。

2.3 產(chǎn)品品質(zhì)指標的分析

2.3.1 感官指標

產(chǎn)品在最佳組合下制得的夸克芝士風味發(fā)酵乳，色澤柔和、均勻，表面光滑?？诟屑毮伳刍?、酸甜適中、芝士風味突出。組織狀態(tài)良好，無乳清水析出，質(zhì)地細膩、均勻，且軟硬適中。成品感官評分為90.21 分。

2.3.2 理化指標

產(chǎn)品在最佳組合下制得的夸克芝士風味發(fā)酵乳，其蛋白質(zhì)含量為3.53%，脂肪含量為3.26%，酸度78.2oT。

2.3.3 微生物指標

在最佳組合下制得的夸克芝士風味發(fā)酵乳，其乳酸菌總數(shù)為5.9×107CFU/g，霉菌、酵母菌、大腸菌群、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌均未檢出。

3 小結(jié)

通過單因素試驗并使用響應(yīng)面試驗優(yōu)化，確定夸克芝士風味發(fā)酵乳的最佳工藝配方條件為白砂糖添加量8.0%，夸克芝士添加量6.0%，檸檬酸鈉添加量0.15%，發(fā)酵溫度為43 ℃，發(fā)酵時間為5.5 h。在此條件下，產(chǎn)品組織細膩、均勻，無乳清水析出，酸甜適中，口感嫩滑，芝士風味突出。感官評分為90.21 分，酸度為78.2oT，理化指標和微生物指標均符合《GB 19302—2010食品安全國家標準 發(fā)酵乳》中的要求。