不同凝乳方式加工的硬質(zhì)奶酪特性分析

王琳，王瓊瑤，李慶越，吳江超*

1.喀什大學(xué)（喀什 844000）；2.中南林業(yè)科技大學(xué)（長(zhǎng)沙 410004）；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)（鄭州 450002）

奶酪作為一種發(fā)酵的牛奶制品，富含蛋白質(zhì)、鈣、脂肪和維生素等營(yíng)養(yǎng)成分，被譽(yù)為乳品中的“黃金”[1]。奶酪中蛋白質(zhì)含量一般為20%～35%，脂肪含量約34%[2]。除此之外，奶酪中含有糖類、有機(jī)酸，鈣、磷、鉀等微量礦物元素，鐵、鋅，脂溶性維生素A，類胡蘿卜素及水溶性的維生素B1、B2、B6，煙酸、生物素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有重要的生理功能[3]。奶酪的品種多樣，可適應(yīng)不同人群的需求。

在我國(guó)新疆、內(nèi)蒙古等牧區(qū)，傳統(tǒng)奶酪多采用酸凝法加工，奶酪質(zhì)地堅(jiān)硬、口感酸澀，除牧民外多數(shù)消費(fèi)者難以接受。近年來隨著人民生活水平和健康意識(shí)的提升，城市居民對(duì)奶酪產(chǎn)品的接受度逐漸增高。在進(jìn)口奶酪消費(fèi)增長(zhǎng)迅速的背景下，新疆地區(qū)各類數(shù)量眾多的乳品企業(yè)奶酪產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度卻很低，銷售增長(zhǎng)乏力，對(duì)新工藝和新產(chǎn)品開發(fā)需求迫切。試驗(yàn)通過評(píng)估4種常用的奶酪凝乳方法對(duì)奶酪加工工藝和成品的影響，對(duì)凝乳塊及奶酪發(fā)酵過程中的理化指標(biāo)、揮發(fā)性風(fēng)味成分等進(jìn)行測(cè)定和分析，為開發(fā)不同類別的奶酪產(chǎn)品做出有益探索。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

鮮牛奶（喀什市南達(dá)新農(nóng)業(yè)股份有限公司）；凝乳酶（科漢森有限公司）；乳酪乳桿菌（帝斯曼公司）；檸檬酸（河北順勢(shì)生物科技有限公司）；氯化鈣（上海鑫泰實(shí)業(yè)有限公司）；天然粗鹽（樂陵市利國(guó)調(diào)味品加工廠）；氯化鎂（上海優(yōu)樂滋食品配料有限公司）；葡萄糖酸內(nèi)酯（江西新黃海食品有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

電磁爐（C22-WT2202，廣州美的生活電器有限公司）；溫度計(jì)（TP400，新疆得米五金有限公司）；pH計(jì)（PHSJ-3F，梅特勒-托利多有限公司）；分析天平（LE204F/02，梅特勒-托利多儀器有限公司）；智能磁力攪拌器（HWET，天津市予華儀器科技有限公司）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9053A，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司）；數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-S2，江蘇金怡儀器科技有限公司）；多功能臺(tái)式離心機(jī)（5810R，齊楠?dú)W萊伯電子商務(wù)有限公司）；紫外分光光度計(jì)（L1611003，上海菁華科技有限公司）；黏度計(jì)（BRDOKFIELD-DV2T，美國(guó)柏樂飛公司）。

1.3 硬質(zhì)奶酪工藝流程（圖1）

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 溫度的控制

試驗(yàn)采用巴氏殺菌對(duì)牛奶進(jìn)行熱處理。

不同環(huán)境溫度下奶酪的組織構(gòu)成、凝塊中細(xì)菌及其蛋白質(zhì)的生物活力等不盡相同。此外，奶酪的硬度、咀嚼性、彈性、黏附性、融化性、油脂析出性、蛋白質(zhì)的降解能力、成品的品質(zhì)均會(huì)受環(huán)境溫度的制約[4]。因此，研究每一種凝固方式對(duì)其溫度的要求，控制溫度的變化，對(duì)奶酪的形成具有重要意義。

1.4.1.1 酶凝法

凝乳酶在最適凝乳溫度和最適pH的情況下作用，其活力最大，且與生成的凝乳有比較牢固和相互作用的關(guān)系結(jié)構(gòu)[5-6]。通過試驗(yàn)得出，將鮮奶巴氏殺菌后冷卻，將牛奶溫度保持在30～32 ℃時(shí)，依次添加檸檬酸（10 g/100 kg）、氯化鈣（20 g/100 kg）、凝乳酶（4 g/100 kg）快速攪拌1 min，凝乳效果最佳。

1.4.1.2 鹽析法

將鮮奶巴氏殺菌后，持續(xù)加熱至77 ℃，并保持煮沸狀態(tài)，添加0.5%氯化鎂，邊攪拌邊加入，可出現(xiàn)絮狀物，開始凝乳。

1.4.1.3 酸凝法

將鮮奶巴氏殺菌處理后，將牛奶加熱至88 ℃，保持沸騰狀態(tài)，添加0.35%檸檬酸，少量多次，邊攪拌邊加入，出現(xiàn)絮狀物時(shí)，停止攪拌，靜置。

1.4.1.4 內(nèi)酯凝法

將鮮奶巴氏殺菌處理后，將牛奶加熱至93 ℃，添加0.25%內(nèi)酯后，快速攪拌30 s，停止攪拌，靜置。

1.4.2 排乳清與接種奶酪切割排乳清4 h后，添加菌種，菌種添加量0.2%，使菌種均勻分布于奶酪凝乳塊中。

1.4.3 發(fā)酵與后熟

將奶酪放置于溫度4 ℃、濕度70%環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵。奶酪在發(fā)酵后熟過程中，會(huì)發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)。

1.4.4 抹鹽

奶酪發(fā)酵過程中，加鹽可抑制霉菌和酵母菌生長(zhǎng)，增加奶酪的味道，改善奶酪的理化成分，很大程度上影響奶酪的功能[7]。定期將鹽均勻涂抹至奶酪表面，可有效防止奶酪變質(zhì)。

1.5 相關(guān)指標(biāo)的檢測(cè)方法

1.5.1 理化指標(biāo)的檢測(cè)方法

1.5.1.1 pH的測(cè)定按照GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》第二法pH計(jì)法進(jìn)行測(cè)定。

1.5.1.2 水分的測(cè)定按照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》對(duì)奶酪所含水分進(jìn)行測(cè)定。

1.5.1.3 蛋白質(zhì)的測(cè)定

按照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》第二法分光光度法進(jìn)行測(cè)定，以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)樣品做標(biāo)準(zhǔn)曲線。稱取1 g樣品于50 mL容量瓶中，加1 mL四氯化碳，加堿性硫酸銅定容至50 mL，劇烈振蕩10 min，靜置1 h，取上清液于離心管中，在4 000 r/min，5 min條件下進(jìn)行離心。離心后，取上清液至比色皿中，在560 nm波長(zhǎng)處，以蒸餾水做參比，進(jìn)行試驗(yàn)，記錄吸光度。

1.5.1.4 色差的測(cè)定

分別稱取20 g不同樣品，對(duì)其進(jìn)行整形，使其呈圓餅狀，使用色差儀對(duì)奶酪進(jìn)行色差分析，測(cè)定后記錄L、a和b值。

1.5.2 物性指標(biāo)黏度的測(cè)定

取凝固40 min的凝乳塊，使用BROOKFIELDDV2T型黏度計(jì)，稱取400 mL樣品，在RV-03（3）號(hào)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速40 r/min、22 ℃條件下，50 s后讀數(shù)并記錄[8]。

1.5.3 香氣成分及含量的測(cè)定

1.5.3.1 電子鼻

樣品氣體采集方法：分別稱取20 g 4種不同凝固方式所得奶酪于燒杯中，用保鮮膜進(jìn)行密封，30 ℃下保溫30 min，取燒杯中氣體進(jìn)行電子鼻檢測(cè)，每種式樣重復(fù)采集3次。

電子鼻測(cè)定條件：樣品采集時(shí)間30 s，傳感器清洗時(shí)間120 s，調(diào)零時(shí)間5 s，進(jìn)樣準(zhǔn)備時(shí)間5 s，進(jìn)樣流量300 mL/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化指標(biāo)的測(cè)定

2.1.1 pH的測(cè)定

分別測(cè)定發(fā)酵1，3，5和7 d奶酪的pH，如圖1所示。發(fā)酵劑在發(fā)酵過程中不斷產(chǎn)酸導(dǎo)致奶酪的pH均呈下降趨勢(shì)，內(nèi)酯凝乳時(shí)，釋放H+，使酪蛋白出現(xiàn)凝聚，形成凝膠，使其pH偏小。

圖1 不同凝固方式所得奶酪pH對(duì)比

2.1.2 水分的測(cè)定

取發(fā)酵10 d后的奶酪進(jìn)行水分測(cè)定，采用酸凝法得到的奶酪水分較多，采用鹽析法得到的奶酪水分較少。

2.1.3 蛋白質(zhì)的測(cè)定

凝乳酶發(fā)酵乳的蛋白質(zhì)水解能力較強(qiáng)，而且其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加連續(xù)、致密、均勻、堅(jiān)固[9]，酶凝方式所得奶酪的蛋白質(zhì)含量較高。

表1 不同凝固方式所得奶酪的蛋白質(zhì)對(duì)比

2.1.4 色差的測(cè)定

如表2所示，L值為亮度系數(shù)，表示從黑到白變化的變化程度，a值表示從紅（+a）到綠（-a）變化，b值表示從黃（+b）到藍(lán)（-b）變化[10]。根據(jù)測(cè)定的a、b及L值通過式（1）和（2）計(jì)算色度值和色光值[11]。

表2 不同凝固方式所得奶酪色差對(duì)比表

色度值=（a2+b2）1/2（1）

色光值=2 000×a/L×（a2+b2）1/2（2）

進(jìn)而得出不同凝固方式所得奶酪其色度值、色光值的不同含量。

色度值反映色素的濃度，色光值反映奶酪顏色的亮度[12]。由圖3和圖4可知，鹽析法所得奶酪的色光值較高，其顏色更加明亮，色澤更加誘人。

圖3 不同凝固方式所得奶酪色度值對(duì)比圖

圖4 不同凝固方式所得奶酪色光值對(duì)比圖

2.2 黏度的測(cè)定

由表3可知，用內(nèi)酯凝固方式所得奶酪的黏度較大，單位時(shí)間內(nèi)，內(nèi)酯凝乳的效果較其他凝固方式好，且生產(chǎn)效率高。奶酪質(zhì)地緊密，有利于乳清的排出。葡萄糖酸內(nèi)酯常用于豆腐的凝固劑，可用作凝固大豆蛋白和牛乳蛋白[13]。

表3 不同凝固方式下的奶酪黏度

2.3 香氣成分及含量的測(cè)定

2.3.1 電子鼻

按照傳感器的反應(yīng)曲線圖，當(dāng)其反應(yīng)曲線穩(wěn)定后，所得到各組樣本中的電子鼻與所有傳感器產(chǎn)品的電導(dǎo)率差值（G/G0）數(shù)值的變動(dòng)，就表征著香氣物質(zhì)濃度的相應(yīng)變動(dòng)。在對(duì)各種樣本的數(shù)據(jù)收集過程中，因?yàn)楦鞣N感應(yīng)器都對(duì)某一種特點(diǎn)的氣體反應(yīng)比較強(qiáng)烈，所以能夠判斷在樣本分類過程中樣本大部分揮發(fā)氣體為哪一種類，10個(gè)各種金屬氧化物傳感器及相應(yīng)的氣體香氣種類見表4。對(duì)于樣品區(qū)分分析，試驗(yàn)提取10個(gè)傳感器的特征值，對(duì)其主要成分物質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析[14]。

表4 PEN3電子鼻傳感器敏感物質(zhì)

由圖5和圖6可知，奶酪中含量最多的物質(zhì)是烷類化合物（R6）和硫化合物（R7），酶凝法所得奶酪兩種物質(zhì)的含量均大于其他方式所凝的奶酪，對(duì)比其他凝固方式，酸凝法所得奶酪2類揮發(fā)性成分含量均比較少，這與酸凝法得到的凝乳塊較為堅(jiān)硬的質(zhì)地有關(guān)，且測(cè)試結(jié)果與酸凝法凝乳塊寡淡的香氣感官特點(diǎn)一致；酶凝法得到的凝乳塊更加疏松，傳質(zhì)阻力較小，也更有助于內(nèi)部香氣成分向外部揮發(fā)；而鹽析法凝乳對(duì)一類香氣成分烷類化合物（R6）生成有抑制作用，而對(duì)于另一類香氣成分硫化合物（R7）生成卻有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，其中的機(jī)理尚待進(jìn)一步研究；這也表明在相同發(fā)酵菌種的條件下，通過不同凝乳方式可以開發(fā)風(fēng)味差異化的奶酪產(chǎn)品。

圖5 4種不同凝固方式硬質(zhì)奶酪電子鼻分析雷達(dá)圖

圖6 4種不同凝固方式所得奶酪2類主要揮發(fā)性香氣成分對(duì)比圖

3 結(jié)論

不同凝固方式制作的硬質(zhì)奶酪，工藝過程和凝乳效果有所差異。不同的凝固方式對(duì)溫度有著嚴(yán)格要求，試驗(yàn)中，酶凝法的凝乳溫度為32 ℃，鹽析法的凝乳溫度為77 ℃，酸凝法的凝乳溫度為88 ℃，內(nèi)酯凝法的凝乳溫度為93 ℃。在不斷發(fā)酵的過程中，奶酪在發(fā)酵劑的作用下其pH呈下降趨勢(shì)。酶凝法生產(chǎn)的奶酪含水率更高，這對(duì)于生產(chǎn)軟質(zhì)或半軟質(zhì)奶酪是有利的。內(nèi)酯法單位時(shí)間內(nèi)的凝乳速度更快，質(zhì)地緊密，有利于乳清的排出和提高生產(chǎn)效率，但是工藝過程需要再次高溫處理，易出現(xiàn)不良風(fēng)味和色澤劣變。鹽析法所得奶酪色光值較高，其顏色更加明亮，色澤誘人，但含水率最低。通過研究比較4種不同的凝乳方式所得奶酪的香氣成分類型及其含量表明，不同凝固方式加工出的奶酪香氣成分構(gòu)成有較大差異，酶凝法和內(nèi)酯法的凝乳2種主要香氣成分含量較高且均衡，鹽析法對(duì)凝乳中烷類香氣成分的生成有抑制作用，酸凝法凝乳中的各類香氣成分都相對(duì)較少。

通過研究對(duì)不同凝乳方式所得凝乳的特性分析，分別得出最佳凝乳溫度和最佳凝乳方式，相關(guān)研究基礎(chǔ)有利于不同生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)結(jié)合自身特點(diǎn)開發(fā)合適的奶酪生產(chǎn)工藝，為開發(fā)更具特色的奶酪產(chǎn)品提供重要參考。