蕎麥鮮奶酪發(fā)酵工藝研究及其質(zhì)量評價

薛秀恒，曹玉林，楊曉飛，吳林昊，胡琪琳，王攀，鄭悅

1(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院 安徽農(nóng)產(chǎn)品加工工程實驗室，安徽 合肥，230036) 2(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科技學(xué)院，安徽 合肥，230036) 3(安徽中青檢驗檢測有限公司，安徽 合肥，230088)

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蕎麥鮮奶酪發(fā)酵工藝研究及其質(zhì)量評價

薛秀恒1*，曹玉林1,3，楊曉飛1，吳林昊1，胡琪琳1，王攀2，鄭悅1

1(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院 安徽農(nóng)產(chǎn)品加工工程實驗室，安徽 合肥，230036) 2(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科技學(xué)院，安徽 合肥，230036) 3(安徽中青檢驗檢測有限公司，安徽 合肥，230088)

以牛乳、蕎麥為原料，開發(fā)研制蕎麥鮮奶酪。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面分析方法，優(yōu)化蕎麥添加量、發(fā)酵溫度與發(fā)酵時間的工藝參數(shù)，并對最終產(chǎn)品進行質(zhì)量評價。蕎麥鮮奶酪生產(chǎn)的最優(yōu)工藝參數(shù)為蕎麥添加量4%、發(fā)酵劑添加量0.015%、發(fā)酵溫度42.6 ℃、發(fā)酵時間7.1 h。所制備的酸乳凝乳狀態(tài)良好，乳清析出少且澄清，蕎麥鮮奶酪咀嚼性適中，帶有蕎麥獨有的香氣，且質(zhì)量較優(yōu)，是一種營養(yǎng)豐富的特色鮮奶酪。

牛乳；蕎麥；鮮奶酪；發(fā)酵工藝；質(zhì)量評價

奶酪是以乳為原料，經(jīng)凝乳并分離乳清制得的新鮮或發(fā)酵成熟的乳制品[1]，以其風(fēng)味特殊、營養(yǎng)全面、品種繁多等特點，深受消費者喜愛[2]。奶酪中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、有機酸等多種營養(yǎng)成分[3]，是一種天然的功能性食品基料，通過開發(fā)和強化奶酪中特定的功能成分，生產(chǎn)功能性奶酪，可以滿足人們對食品不同功能特性的需求[4-7]。

蕎麥具有重要的營養(yǎng)與保健價值，蕎麥中富含淀粉、礦物質(zhì)、膳食纖維等多種營養(yǎng)成分[9]，同時蕎麥中還含有很多生物活性物質(zhì)，如黃酮類化合物[10]、手性肌醇與蕎麥糖醇[11-12]、蕎麥堿[13]等，許多國內(nèi)外研究都發(fā)現(xiàn)它們在降血壓、降血糖和預(yù)防肥胖癥等方面有一定效果[9]。所以我們從發(fā)酵工藝角度研究了蕎麥鮮奶酪的加工工藝，以酸乳滴定酸度和鮮奶酪咀嚼性為指標評價產(chǎn)品，優(yōu)化出最佳加工工藝，從而改善鮮奶酪的質(zhì)構(gòu)和口感，強化鮮奶酪的功能特性。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

鮮牛奶，安徽新希望白帝乳業(yè)有限公司；蕎麥仁，安徽燕之坊食品有限公司；SH-486乳酸菌，丹麥科漢森有限公司；酚酞、甲基紅、溴甲酚綠，上海試劑三廠；孟加拉紅培養(yǎng)基，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；其他試劑均購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司，為分析純。

MS105DU電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；Allegra-64R BECKMAN離心機，美國貝克曼公司；200A多功能粉碎機，浙江永康帥通電器廠；HPX-9082 MBE數(shù)顯電熱培養(yǎng)箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；HM40遠紅外電熱食品烤爐，上海恒麥食品機械有限公司；SER148索氏抽提器、UDK159全自動凱氏定氮儀，意大利VELP公司；FLUKO高速分散器，上海弗魯克流體機械制造有限公司；TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)儀，英國SMS公司。

1.2工藝流程

1.3操作要點

(1)蕎麥粉的制備：生蕎麥仁經(jīng)挑選、除雜并清洗后，以5 mm厚度平鋪于托盤上，置于烤箱內(nèi)焙烤，設(shè)定溫度90 ℃、時間1 h，將焙熟的蕎麥仁用粉碎機粉碎，過80目分析篩后備用。

(2)蕎麥鮮牛乳的制備：按一定比例向鮮牛乳中加入蕎麥粉，用高速分散器以轉(zhuǎn)速4 000 r/min分散5 min，進行充分的混合乳化，得到強化蕎麥鮮牛乳。

(3)蕎麥鮮奶酪的制作：將強化蕎麥鮮牛乳在63 ℃滅菌30 min，冷卻至32 ℃后，按一定比例加入氯化鈣、發(fā)酵劑，發(fā)酵凝乳，壓榨24 h，4 ℃后熟24 h，得蕎麥鮮奶酪，真空包裝后4 ℃保藏。

1.4單因素試驗設(shè)計

按1.2蕎麥鮮奶酪制作工藝流程，在固定發(fā)酵溫度42 ℃、發(fā)酵時間6 h、發(fā)酵劑添加量0.010%的前提下，蕎麥添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%；在固定發(fā)酵溫度42 ℃、發(fā)酵時間6 h、蕎麥添加量2%的前提下，發(fā)酵劑添加量分別為0.005%、0.010%、0.015%、0.020%、0.025%；在固定發(fā)酵時間6 h、發(fā)酵劑添加量0.010%、蕎麥添加量2%的前提下，發(fā)酵溫度分別為38、40、42、44、46 ℃；在固定發(fā)酵溫度42 ℃、發(fā)酵劑添加量0.010%、蕎麥添加量2%的前提下，發(fā)酵時間分別為5、6、7、8、9 h，考察各組實驗在發(fā)酵停止后，酸乳的滴定酸度、酸乳的凝乳狀態(tài)以及成品鮮奶酪的咀嚼性[14]，從而確定適宜的取值范圍。

1.5響應(yīng)面試驗設(shè)計

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以蕎麥添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間為自變量，發(fā)酵停止后酸乳的滴定酸度為響應(yīng)值，參照成品鮮奶酪的咀嚼性[14]，利用響應(yīng)面分析法優(yōu)化蕎麥鮮奶酪的發(fā)酵工藝，因素水平如表1。

表1　響應(yīng)面試驗因素水平編碼表

1.6蕎麥鮮奶酪的質(zhì)量評價

1.6.1蕎麥鮮奶酪理化指標及微生物指標測定

包裝冷藏的鮮奶酪中蛋白、脂肪、水分、霉菌總數(shù)和滴定酸度分別按照GB 5009.5—2010、GB 5413.3—2010、GB 5009.3—2010、GB 4789.15—2010、GB 5413.34—2010的方法進行測定。

1.6.2蕎麥鮮奶酪感官評價[15]

由10位食品專業(yè)研究人員組成評定小組，采用總分100分制對鮮奶酪的滋氣味、組織狀態(tài)、色澤、外觀4個方面進行評定，評定標準見表2。取出包裝冷藏的蕎麥鮮奶酪，室溫放置1 h。對鮮奶酪外觀與色澤評分結(jié)束后，切去奶酪外表皮，對組織狀態(tài)及滋氣味進行評鑒。

表2　蕎麥鮮奶酪感官評分表

1.6.3蕎麥鮮奶酪成熟期間蛋白水解程度的變化

1.6.3.1pH4.6-可溶性氮(pH4.6-SN)[16]

準確稱取1.5 g鮮奶酪，加入40 mL pH4.6醋酸鹽緩沖液，將奶酪充分磨碎，勻漿5 min，室溫下靜置30 min，懸浮液以4 000 r/min離心20 min，取10 mL上清液移入凱氏消化管，進行自動凱氏定氮，以占鮮奶酪總氮量的百分數(shù)表示。

1.6.3.212%三氯乙酸-可溶性氮(12%TCA-SN)[17]

準確稱取1.5 g鮮奶酪，加入40 mL 12%三氯乙酸溶液，將奶酪充分磨碎，勻漿5 min，室溫下靜置30 min，懸浮液以4 000 r/min離心20 min，取10 mL上清液移入凱氏消化管，進行自動凱氏定氮，以占鮮奶酪總氮量的百分數(shù)表示。

1.6.4蕎麥鮮奶酪成熟過程中質(zhì)構(gòu)的評價

鮮奶酪取出后，室溫下放置1 h，進行TPA分析，測定奶酪的硬度、彈性、黏著性、凝聚性和咀嚼性。測量前探頭下降速度為2.0 mm/s，測試速度為1.0 mm/s，測量后探頭回程速度為5.0 mm/s，壓縮比：50%，觸發(fā)力為0.2N，探頭類型為P-36R[18]。

1.7數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel進行統(tǒng)計處理，使用Design Expert 8.0軟件進行響應(yīng)面試驗設(shè)計，對試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，繪制響應(yīng)效應(yīng)圖。

2　結(jié)果與分析

2.1蕎麥添加方式的確定

蕎麥經(jīng)浸泡磨漿或經(jīng)焙熟磨粉后，比較這兩種處理效果。蕎麥浸泡磨漿后，蕎麥粉起糊且黏度較大，口感粗糙，香氣平淡；蕎麥焙熟磨粉后，口感細膩，熟蕎麥粉香氣濃郁，并可控制焙烤溫度低于其起糊溫度[19]。因此，從蕎麥口感、香氣以及操作角度考慮，選擇將蕎麥仁焙熟磨粉后添加。

比較將蕎麥粉添加至原料乳、添加至發(fā)酵后酸乳和添加至壓榨后鮮奶酪這3種添加時間，只有將蕎麥粉添加至原料乳中易將其分散均勻，若將蕎麥粉添加至酸乳或鮮奶酪中，攪拌分散后，易破壞產(chǎn)品原有質(zhì)構(gòu)，影響奶酪壓榨工藝。同時將蕎麥粉添加至原料乳中，在酸乳發(fā)酵過程中，乳酸菌分解蕎麥中蛋白質(zhì)、淀粉等營養(yǎng)成分，易于被機體吸收利用[20]。

2.2單因素試驗

2.2.1蕎麥添加量對鮮奶酪品質(zhì)的影響

由圖1可知，蕎麥添加量對酸乳滴定酸度和鮮奶酪咀嚼性的影響均比較顯著。酸乳滴定酸度隨著蕎麥添加量的增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)蕎麥添加量為4%時，酸乳的滴定酸度為81.5°T，此時酸乳凝乳完全，組織不松散，酸乳味清香純正，蕎麥香氣濃郁，乳清析出少且澄清。鮮奶酪咀嚼性隨著蕎麥添加量的增加，逐漸上升，可能是由于蕎麥中含有豐富的淀粉，淀粉含量的增加會提高產(chǎn)品的硬度，從而影響鮮奶酪的咀嚼性[21]。綜合考慮，蕎麥添加量為4%。

圖1　蕎麥添加量對鮮奶酪品質(zhì)的影響Fig.1　The effect of buckwheat amount on the quality of fresh cheese

2.2.2發(fā)酵劑添加量對鮮奶酪品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著發(fā)酵劑添加量增加，酸度呈現(xiàn)先迅速增加后逐漸減緩的趨勢，由于發(fā)酵劑添加量的增加，產(chǎn)酸速度加快，促進凝乳。當(dāng)發(fā)酵劑的添加量為0.015%時，酸乳凝乳較完全，質(zhì)地均勻細膩，排出乳清澄清，且成品鮮奶酪咀嚼性適中。從經(jīng)濟角度考慮，最佳發(fā)酵劑添加量選擇0.015%。

圖2　發(fā)酵劑添加量對鮮奶酪品質(zhì)的影響Fig.2　The effect of starter culture amount on the quality of fresh cheese

2.2.3發(fā)酵溫度對鮮奶酪品質(zhì)的影響

由圖3可知，發(fā)酵溫度對酸乳滴定酸度影響顯著。自然界中各類微生物都有其適宜的生長溫度，溫度對發(fā)酵劑中不同種乳酸菌的生長有很大的影響[22]。當(dāng)發(fā)酵溫度為42 ℃時，酸乳的滴定酸度為73.3 °T，此時酸乳凝乳狀態(tài)較好，僅有少量澄清乳清排出，且成品鮮奶酪咀嚼性適中。綜合考慮，發(fā)酵溫度選擇42 ℃。

圖3　發(fā)酵溫度對鮮奶酪品質(zhì)的影響Fig.3　The effect of fermentation temperature on the quality of fresh cheese

2.2.4發(fā)酵時間對鮮奶酪品質(zhì)的影響

由圖4可知，隨著發(fā)酵時間增加，酸度也呈現(xiàn)先迅速增加后逐漸減緩的趨勢。在發(fā)酵過程中，酸乳會產(chǎn)生很多風(fēng)味物質(zhì)和芳香活性物質(zhì)[22]，若發(fā)酵時間太短，酸乳產(chǎn)酸、產(chǎn)香不足，凝乳狀態(tài)不好，但隨著發(fā)酵時間的延長，酸乳出現(xiàn)明顯的異味，可能是因為添加的蕎麥粉發(fā)酵產(chǎn)酸引起的。當(dāng)發(fā)酵時間為7 h時，凝乳較完全，組織均勻致密，降低乳清流失率。綜合考慮，發(fā)酵時間選擇7 h。

圖4　發(fā)酵時間對鮮奶酪品質(zhì)的影響Fig.4　The effect of fermentation time on the quality of fresh cheese

2.3響應(yīng)面試驗

2.3.1響應(yīng)面試驗結(jié)果

以蕎麥添加量、發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度為自變量，酸乳發(fā)酵停止后的滴定酸度為因變量，同時參照成品鮮奶酪的咀嚼性，采用Box-Behnken設(shè)計原理對蕎麥鮮奶酪發(fā)酵工藝參數(shù)進行優(yōu)化，試驗結(jié)果見表3。

表3　響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得到響應(yīng)面回歸模擬方程：

Y=82.46+1.45A+3.16B+1.94C-2.35AB-0.45AC-2.13BC-3.49A2-2.87B2-3.82C2

由表4可以看出，模型的p值<0.000 1，說明該模型非常顯著，失擬項p值為0.589 8>0.05，不顯著，說明該模型能很好的擬合實驗的真實情況，可以用于蕎麥鮮奶酪發(fā)酵工藝的優(yōu)化。方差分析可知，蕎麥添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對發(fā)酵終止時酸乳的滴定酸度影響極顯著。另外，蕎麥添加量與發(fā)酵溫度之間交互作用和發(fā)酵溫度與發(fā)酵時間之間交互作用對發(fā)酵終止時酸乳的滴定酸度有極顯著影響。

表4　回歸方程方差分析表

注:**P<0.01，表示差異極顯著；*P<0.05，表示差異顯著。

2.3.2試驗因素交互作用分析

利用軟件Design Expert 8.0做出以滴定酸度為指標的3種因素交互作用響應(yīng)面圖。由圖5可知，隨著蕎麥添加量和發(fā)酵溫度的增加，發(fā)酵終止時酸乳的滴定酸度呈現(xiàn)逐漸上升后下降的趨勢，所以適當(dāng)?shù)脑黾邮w麥添加量和發(fā)酵溫度有利于形成組織狀態(tài)較好的凝乳；隨著蕎麥添加量和發(fā)酵時間的上升，發(fā)酵終止時酸乳的滴定酸度逐漸升高，酸乳凝乳速度加快，當(dāng)蕎麥添加量在3.5%～4.7%，發(fā)酵時間在6.3～7.5 h附近時，酸乳滴定酸度在較高范圍內(nèi)；隨著發(fā)酵時間和發(fā)酵溫度的增加，滴定酸度呈現(xiàn)上升趨勢，但發(fā)酵時間不宜過長，否則會影響在干酪成熟過程中蛋白酶和肽酶的活性[23]。

2.3.3蕎麥鮮奶酪最佳發(fā)酵工藝的確定和驗證

根據(jù)模型預(yù)測值，蕎麥鮮奶酪最佳發(fā)酵工藝條件為：蕎麥添加量4%，發(fā)酵溫度42.6 ℃，發(fā)酵時間7.1 h，在該條件下進行3次平行驗證試驗，取平均值。實際測得發(fā)酵終止時酸乳的滴定酸度為82.03°T，與預(yù)測值相差0.11%，且酸乳凝乳完全，組織細膩、均勻，酸乳味清香純正，少量乳清析出，制得的鮮奶酪咀嚼性適中，具有蕎麥香味。因此，基于響應(yīng)面法得到的蕎麥鮮奶酪發(fā)酵工藝條件是可行的，有實用價值。

2.4蕎麥鮮奶酪的質(zhì)量評價

2.4.1蕎麥鮮奶酪理化指標及微生物指標測定

后熟1 d后包裝冷藏的蕎麥鮮奶酪基本指標測定結(jié)果見表5，鮮奶酪的各項指標均符合GB 5420—2010。

表5　蕎麥鮮奶酪基本指標測定結(jié)果

2.4.2蕎麥鮮奶酪感官評價

蕎麥鮮奶酪感官評定結(jié)果見表6，成品鮮奶酪感官評價平均分為89.50±1.66，利用上述加工工藝制得的蕎麥鮮奶酪呈乳白色，色澤均勻一致， 具有蕎麥

特有的香氣和滋味，鮮奶酪質(zhì)地軟硬適中，易被消費者接受。

表6　蕎麥鮮奶酪感官評定結(jié)果

2.4.3蕎麥鮮奶酪成熟期間蛋白水解程度的變化

10天內(nèi)pH4.6-SN、12%TCA-SN占鮮奶酪總氮量的百分數(shù)如表7所示。由表7可以看出，蛋白水解程度隨著后熟時間的增加而增加，后熟1 d、5 d、10 d的pH4.6-SN、12%TCA-SN差異顯著(P<0.01)。在干酪成熟過程中，發(fā)酵劑分解蛋白質(zhì)為多肽、氨基酸、胨等成分，其中包含苦味多肽，直接影響奶酪的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)[23]。

表7　蕎麥鮮奶酪成熟過程中蛋白水解程度的變化

2.4.4蕎麥鮮奶酪成熟過程中質(zhì)構(gòu)的變化

質(zhì)構(gòu)剖面分析模擬牙齒的運動，通過往復(fù)兩次壓縮咬切食品形成的曲線，實現(xiàn)對奶酪質(zhì)構(gòu)指標準確和快速的量化[14]。分別測定4 ℃下貯存1、5和10 d的奶酪樣品，其質(zhì)構(gòu)變化如表8所示。與后熟1 d的鮮奶酪相比，后熟10 d時奶酪粘著性降低40.2%，表明奶酪對上顎、牙齒等接觸面的黏附性減?。荒坌栽黾?0.5%，表明奶酪中酪蛋白內(nèi)部化學(xué)鍵強度增加，奶酪被牙齒咬裂前被壓縮的程度降低；咀嚼性增加52.5%，表明蕎麥鮮奶酪對咀嚼的持續(xù)抵抗性逐漸增強[18]。

表8　蕎麥鮮奶酪成熟過程中TPA質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果

3　結(jié)論

優(yōu)化得到蕎麥鮮奶酪工藝條件為：生蕎麥仁于90 ℃下烘焙1 h，經(jīng)磨制、過篩后，按4%的添加量添加至鮮牛乳中，加入0.015%的發(fā)酵劑，蕎麥鮮牛乳于42.6 ℃發(fā)酵7.1 h，經(jīng)壓榨后熟制得蕎麥鮮奶酪。在該條件下制備的酸乳凝乳狀態(tài)較好，乳清析出少且澄清，成品鮮奶酪口感溫和，質(zhì)地均勻一致，咀嚼性適中，理化及微生物指標均符合國家標準，具有較好的食用品質(zhì)。

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Study on fermentation technology and quality evaluation of buckwheat-enriched fresh cheese

XUE Xiu-heng1*，CAO Yu-lin1,3，YANG Xiao-fei1，WU Lin-hao1，HU Qi-lin1，WANG Pan2，ZHENG Yue1

1(Engineering Laboratory of Agricultural Products Processing of Anhui，School of Tea and Food Science & Technology，Anhui Agriculture University，Hefei 230036，China) 2(School of Animal Science and Technology，Anhui Agriculture University，Hefei 230036，China) 3(Anhui Zhongqing Inspection and Testing Co., Ltd, Hefei 230088, China)

The characteristic fresh cheese was fermented by the mixture of milk and buckwheat in the experiments. Based on the single factor experiment, the response surface methodology was designed to optimize production parameters including the amount of buckwheat, the fermentation temperature and the fermentation time. Moreover, the chemical characters and texture properties of fresh cheese were detected. The optimal production parameters were determined as follows: 4% of buckwheat, 0.015% of starter culture, fermenting at 42.6 ℃ for 7.1h. Under the optimal conditions, the appearance of curds was so favorable that precipitated whey was little and clear. Eventually, the fresh cheese with the unique flavor of buckwheat possessed superior quality and its chewiness was modest, which indicated that it was full of nutrition.

milk;buckwheat;fresh cheese;fermentation technology;quality evaluation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601015

博士，副教授(本文通訊作者，E-mail：xuexiuheng@126.com)。

安徽省自然科學(xué)基金項目(11040606M91)；安徽省試驗區(qū)和試點省專項基金項目(12z0102055)

2015-02-01 ，改回日期:2015-03-17