凝乳條件對(duì)干酪凝乳質(zhì)構(gòu)及成品的影響分析

文/高曉峰 于上富 劉曉雪 黃 銳

（中墾華山牧乳業(yè)有限公司）

干酪是原料奶、奶油、脫脂乳、乳清或其混合物經(jīng)發(fā)酵劑發(fā)酵、凝乳酶或其它凝乳劑凝乳，并排出乳清而形成的新鮮或經(jīng)發(fā)酵成熟的產(chǎn)品[1]。干酪具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)一些酶類的作用后形成氨基酸、肽等小分子物質(zhì)，大大促進(jìn)了其消化率，同時(shí)富含鈣、磷等無(wú)機(jī)成分以及多種維生素等物質(zhì)[2]。

在干酪的加工過(guò)程中，凝乳是非常重要的環(huán)節(jié)，凝乳效果的好壞直接影響干酪的品質(zhì)和產(chǎn)率。氯化鈣添加量、凝乳酶種類和添加量、凝乳溫度以及熱處理?xiàng)l件對(duì)凝乳效果具有顯著影響[3～5]。本文通過(guò)質(zhì)構(gòu)儀分析不同條件下的凝乳質(zhì)構(gòu)，為凝乳終點(diǎn)判斷及干酪的生產(chǎn)提供理論數(shù)據(jù)支持。

表1 感官評(píng)定各項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳；巴氏殺菌乳（7 2℃/15 s、80 ℃/15 s，中墾華山牧乳業(yè)有限公司）；凝乳酶、干酪發(fā)酵劑［丹尼斯克（DANISCO）中國(guó)有限公司］；氯化鈣（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

HWS-28型電熱恒溫水浴鍋（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀（英國(guó)Stable Micro Systems公司）；SQP型分析天平［賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司］；自制干酪槽、干酪刀。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

生牛乳→凈乳→熱處理→冷卻→添加發(fā)酵劑→靜置發(fā)酵30 min→添加氯化鈣→添加凝乳酶→靜置凝乳→切割→靜置5 min→攪拌升溫至42 ℃→排乳清→放入模具成型→包裝冷藏。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)儀測(cè)試條件

質(zhì)構(gòu)儀采用TPA模式。具體參數(shù)如下：預(yù)壓速度1.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s，返回速度1.0 mm/s，下壓距離25 mm，時(shí)間5.00 s；數(shù)據(jù)采集速率為200 pps；探頭為AB/E；圓盤直徑40 mm。

1.3.3 凝乳時(shí)間的判斷

根據(jù)鄭小平[6]的研究結(jié)果，凝乳硬度處于劇增前期，彈性、黏性、膠黏性和咀嚼性趨于最小值時(shí)即為凝乳終點(diǎn)。

1.3.4 不同殺菌條件對(duì)凝乳性能的影響

分別取生牛乳及72 ℃/15 s、80 ℃/15 s分別處理后的殺菌乳，直接加熱至35 ℃，隨后加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，再加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳時(shí)間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定不同殺菌條件的凝乳情況。

1.3.5 不同凝乳酶添加量對(duì)凝乳性能的影響

將72 ℃/15 s處理后的殺菌乳加熱至35 ℃，加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，分別加入凝乳酶0.09、0.07、0.05、0.03 g/L，待凝乳時(shí)間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定不同凝乳酶添加量的凝乳情況。

1.3.6 不同凝乳溫度對(duì)凝乳性能的影響

將72 ℃/15 s處理后的殺菌乳加熱至35 ℃，加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，分別加熱至40、35、30、25 ℃后，加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳時(shí)間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定不同凝乳溫度的凝乳情況。

表2 不同熱處理?xiàng)l件對(duì)凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表3 不同熱處理?xiàng)l件對(duì)凝乳時(shí)間和干酪成品的影響

表4 不同凝乳酶添加量對(duì)凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表5 不同凝乳酶添加量對(duì)凝乳時(shí)間和干酪成品的影響

1.3.7 不同氯化鈣添加量對(duì)凝乳性能的影響

將72 ℃/15 s處理后的殺菌乳加熱至35 ℃，加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，分別加入氯化鈣0.4、0.3、0.2、0.1 g/L，再加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳時(shí)間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定不同氯化鈣添加量的凝乳情況。

1.4 感官評(píng)價(jià)

根據(jù)《中國(guó)乳制品工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 農(nóng)家干酪感官質(zhì)量評(píng)鑒細(xì)則》（RHB 506-2004）并略有改動(dòng)，按照表1進(jìn)行感官評(píng)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行D u n c a n's檢驗(yàn)分析顯著性，p＜0.05表示差異顯著，用Microsoft Excel 2016軟件繪圖，每個(gè)樣品重復(fù)3 次。

表6 不同凝乳溫度對(duì)凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表7 不同凝乳溫度對(duì)凝乳時(shí)間和干酪成品的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱處理?xiàng)l件對(duì)凝乳時(shí)間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

從表2和表3可知，隨著熱處理強(qiáng)度的增大，相應(yīng)的凝乳時(shí)間延長(zhǎng)，硬度和膠著性都減小，最大負(fù)力和黏性先增大后減小，黏聚性先減小后增大，72 ℃/15 s條件下的黏性最大，生乳的黏性最低。成品在72 ℃/15 s條件下的感官評(píng)分最好。生乳和72 ℃/15 s條件下的凝乳時(shí)間差異不顯著，其它指標(biāo)差異顯著；72 ℃/15 s與80 ℃/15 s條件下的各項(xiàng)指標(biāo)均差異顯著。

成品放置1 周后，熱處理強(qiáng)度較低時(shí)容易出現(xiàn)乳清析出現(xiàn)象，而熱處理強(qiáng)度較高時(shí)乳清析出較少，生乳的乳清析出現(xiàn)象最嚴(yán)重。干酪成品的析水性與乳清蛋白的變性程度有直接關(guān)系，溫度越高，乳清變性強(qiáng)度越高，乳清蛋白與酪蛋白結(jié)合度越高，乳清析出越少，進(jìn)而提高成品的產(chǎn)率[7]。這可能是由于熱處理程度增加對(duì)酶凝乳的第一階段影響不大，主要作用于酶凝乳第二階段，導(dǎo)致乳清蛋白變性和鈣離子減少，進(jìn)而形成熱誘乳清蛋白聚合物（Serum protein aggregates，SPA）和膠束基蛋白聚合物（Micelle-bound protein aggregates，MPA），使酪蛋白的凝乳聚合能力減弱，導(dǎo)致凝乳時(shí)間延長(zhǎng)[8]和凝乳硬度的減小[9，10]。

2.2 不同凝乳酶添加量對(duì)凝乳時(shí)間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

由表4和表5可知，隨著凝乳酶添加量的增加，凝乳時(shí)間逐漸縮短，凝乳硬度先增大后減小，最大負(fù)力逐漸變小后增大，黏性、黏聚性以及膠著性逐漸增大后減小。在凝乳酶添加量為0.07 g/L時(shí)，成品感官評(píng)分最高；凝乳酶添加量為0.09 g/L時(shí)；成品的硬度和質(zhì)地較密實(shí)；凝乳酶添加量為0.03 g/L時(shí)，凝乳時(shí)間較長(zhǎng)，成品的硬度較低；凝乳酶添加量為0.05 g/L時(shí)，凝乳時(shí)間較長(zhǎng)。0.03 g/L與0.05 g/L相比，除黏聚性差異不顯著外，其它指標(biāo)均差異顯著；0.05 g/L與0.07 g/L相比，各項(xiàng)指標(biāo)均差異顯著；0.07 g/L與0.09 g/L相比，各項(xiàng)指標(biāo)均差異顯著。

凝乳酶添加量較低時(shí)，κ-酪蛋白水解緩慢，副酪蛋白膠束聚合形成的二硫鍵少，強(qiáng)度差，凝乳硬度低；凝乳酶添加量增加時(shí)，κ-酪蛋白水解迅速，凝乳加快，凝乳硬度增加；凝乳酶添加量較大時(shí)，可能由于凝乳酶的水解作用，造成了凝乳結(jié)構(gòu)粗糙、彈性下降等質(zhì)構(gòu)參數(shù)的改變[11，12]，成品也容易出現(xiàn)苦味，本文研究沒(méi)有出現(xiàn)該情況，可能是凝乳酶添加量范圍小的緣故。

表8 不同氯化鈣添加量對(duì)凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表9 不同凝乳溫度對(duì)凝乳時(shí)間和干酪成品的影響

2.3 不同凝乳溫度對(duì)凝乳時(shí)間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

由表6和表7可知，凝乳溫度從25 ℃升至35 ℃時(shí)，凝乳時(shí)間逐漸縮短，凝乳硬度增加；凝乳溫度從35 ℃升至40 ℃時(shí)，凝乳時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，凝乳硬度減小。凝乳溫度從25 ℃升至40 ℃時(shí)，最大負(fù)力、黏性、膠著性均先增加后減小，黏聚性則先減小后增加。凝乳溫度為35℃時(shí)，成品的感官評(píng)分最高，不同凝乳溫度的各項(xiàng)指標(biāo)均差異顯著。

在25～40 ℃范圍內(nèi)，凝乳溫度每提高10 ℃，反應(yīng)速度增加2 倍[13]。當(dāng)凝乳溫度為25 ℃時(shí)，可能是凝乳酶的活力沒(méi)有充分發(fā)揮，凝乳效果不好，同時(shí)不利于切割和乳清排出，容易造成蛋白質(zhì)和脂肪流失；凝乳溫度為40 ℃時(shí)，可能超過(guò)了凝乳酶的最適溫度，限制了凝乳酶的活力，從而使凝乳時(shí)間延長(zhǎng)，這與劉春雨[13]和趙笑[14]的研究結(jié)果一致，并且凝乳溫度超過(guò)40 ℃不利于發(fā)酵劑的生長(zhǎng)。

2.4 不同氯化鈣添加量對(duì)凝乳時(shí)間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

由表8和表9可知，隨著氯化鈣添加量逐步增加，凝乳時(shí)間隨之縮短，凝乳硬度和黏性逐漸增加后減小，最大負(fù)力呈現(xiàn)先增加后減小又增加的趨勢(shì)，黏聚性先減小后增大，膠著性則一直增大。在氯化鈣添加量為0.2 g/L時(shí)，成品的感官評(píng)分最高；當(dāng)氯化鈣添加量為0.4 g/L時(shí)，凝乳較快，添加凝乳酶后還沒(méi)有充分?jǐn)嚢?，部分就開(kāi)始出現(xiàn)凝乳現(xiàn)象。氯化鈣添加量增多，凝乳時(shí)間縮短，但凝乳的組織狀態(tài)也越來(lái)越粗糙。0.1 g/L與0.2 g/L相比，凝乳時(shí)間差異不顯著，其它指標(biāo)均差異顯著；0.2 g/L與0.3 g/L相比，凝乳時(shí)間差異不顯著，其它指標(biāo)均差異顯著；0.3 g/L與0.4 g/L相比，凝乳時(shí)間和膠著性差異不顯著，其它指標(biāo)均差異顯著。

鈣離子濃度增加，破壞了酪蛋白分子表面的水膜和雙電層，使其分子間斥力減小而相互聚集，促進(jìn)凝乳第一階段酪蛋白糖聚肽的釋放[15，16]，凝乳膠束聚集速率加快，使凝乳時(shí)間縮短，凝乳硬度增加，這與李偉[17]和張燚[18]的研究成果一致；也有研究表明，鈣離子濃度過(guò)高時(shí)，會(huì)打斷αs-酪蛋白與κ-酪蛋白之間的絡(luò)合鍵，導(dǎo)致酪蛋白沉淀過(guò)快，乳脂肪不能及時(shí)被酪蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹而易隨乳清排出，凝乳酶活性降低，凝乳時(shí)間延長(zhǎng)，干酪的出品率下降，成品也容易產(chǎn)生苦味，影響產(chǎn)品質(zhì)量[19]。

3 討論

在制作干酪過(guò)程中，凝乳過(guò)程是非常重要的環(huán)節(jié)，受許多因素影響，如熱處理強(qiáng)度、凝乳酶添加量、凝乳溫度及氯化鈣添加量等，這些因素會(huì)導(dǎo)致凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化。原料乳的質(zhì)量對(duì)干酪質(zhì)量安全和品質(zhì)有重要影響。熱處理強(qiáng)度越大，有利于保證加工過(guò)程的安全性，但生乳不經(jīng)過(guò)熱處理直接制作干酪，在法國(guó)、德國(guó)、南歐等一些地區(qū)仍然在采用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998～2011年發(fā)生的90 起干酪安全事件中，38 起是由生乳直接制作的，42 起是由巴氏殺菌乳制作的[20]，生乳制作干酪的安全事件占比反而低，可能與生乳中的活性物質(zhì)有關(guān)。熱處理強(qiáng)度越大，乳清蛋白的變性程度越大，乳清蛋白與酪蛋白結(jié)合形成MPA和SPA，乳清不易分離，成品的產(chǎn)率提高，酪蛋白聚合能力減弱，凝乳時(shí)間延長(zhǎng)[21]。熱處理?xiàng)l件為72 ℃/15 s時(shí)，凝乳硬度適宜，凝乳時(shí)間較短，對(duì)原料乳的營(yíng)養(yǎng)損失較少，可以采用此溫度進(jìn)行干酪制作的殺菌處理。凝乳酶添加量為0.07 g/L時(shí)，凝乳時(shí)間較短，凝乳硬度適宜，成品的感官評(píng)分最高；凝乳酶添加量低于0.07 g/L時(shí)，凝乳時(shí)間延長(zhǎng)。凝乳溫度為35 ℃時(shí)，凝乳硬度適合，同時(shí)適合發(fā)酵劑的生長(zhǎng)，成品的感官評(píng)分高于其它凝乳溫度；凝乳溫度為25 ℃時(shí)，凝乳狀態(tài)不好，易破裂，且不利于后期的切割和乳清排出；凝乳溫度為40 ℃時(shí)，凝乳時(shí)間較長(zhǎng)，限制了凝乳酶的活力，不利于發(fā)酵劑的生長(zhǎng)；凝乳溫度為30 ℃時(shí)，凝乳時(shí)間較長(zhǎng)，凝乳酶活性沒(méi)有得到充分發(fā)揮。氯化鈣添加量增加，顯著提高凝乳硬度，縮短凝乳時(shí)間，提高成品產(chǎn)率，氯化鈣添加量為0.2 g/L時(shí)，凝乳硬度適宜，成品的感官評(píng)分高于其它添加量。