核桃奶酪加工工藝研究

張權(quán) 錢(qián)銀霞 趙存朝 陶亮 田洋

摘要：為滿足國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)不同風(fēng)味特色乳品的需求，開(kāi)發(fā)一款特色核桃奶酪。以核桃和牛奶為主要原料，考察核桃漿添加量、凝乳酶添加量、食鹽添加量及定型壓強(qiáng)4個(gè)因素對(duì)核桃奶酪品質(zhì)的影響。以感官評(píng)分為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化核桃奶酪的最佳工藝配方。結(jié)果表明，核桃奶酪的最佳工藝條件為核桃漿添加量12.0%、凝乳酶添加量0.002%、無(wú)碘食鹽添加量0.025%、定型壓強(qiáng)30.0 kg/m2。在此條件下制得的核桃奶酪質(zhì)地均勻、結(jié)構(gòu)緊密、成型性好；具有核桃和奶酪的香味；產(chǎn)品指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；是一款風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的特色乳產(chǎn)品。該研究可為核桃的精深加工提供一定的參考，同時(shí)可為新型特色乳制品的開(kāi)發(fā)提供新思路。

關(guān)鍵詞：核桃；奶酪；響應(yīng)面優(yōu)化；質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：TS252.53? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1000-9973（2023）05-0092-06

Abstract： In order to meet the demand of domestic consumers for dairy products with different flavor characteristics， a special walnut cheese is developed. With walnut and milk as the main raw materials， the effects of four factors including walnut pulp addition amount， rennet addition amount， salt addition amount and setting pressure on the quality of walnut cheese are investigated. Using sensory score as the index， the optimal process formula of walnut cheese is optimized by single factor test combined with response surface test. The results show that the optimal process conditions of walnut cheese are 12.0% walnut pulp， 0.002% rennet， 0.025% iodine-free salt and 30.0 kg/m2 setting pressure. The walnut cheese prepared under such conditions is uniform in texture， compact in structure and good in formability; it has the aroma of walnut and cheese; the product indexes all meet the national standards; it is a special? dairy product with unique flavor and high nutritional value. This study can provide some references for the deep processing of walnut， and provide new ideas for the development of new special dairy products.

Key words： walnut；cheese; response surface optimization; quality

收稿日期：2022-10-20

基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全收貯運(yùn)管控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題項(xiàng)目（S2021KFKT-08）；云南省重大科技專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目（202102AE090027-2，202002AA100005）；云南省科技廳科技計(jì)劃基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目（202101AT070215）

作者簡(jiǎn)介：張權(quán)（1998－），男，碩士，研究方向：食品加工與安全。

*通信作者：陶亮（1987－），男，講師，博士，研究方向：乳品科學(xué)。

奶酪是以牛奶為原料，經(jīng)殺菌、凝乳、排乳清、壓榨成型后發(fā)酵制成的乳制品。奶酪富含大量?jī)?yōu)質(zhì)蛋白、維生素、礦物元素以及不飽和脂肪酸等多種對(duì)人體有益的物質(zhì)，在調(diào)節(jié)血脂水平[1]、促進(jìn)人體鈣和蛋白質(zhì)吸收[2-3]以及預(yù)防心血管疾病[4-5]方面有一定作用，因此奶酪被稱為“牛奶中的黃金”[6]；奶酪中的益生菌能維持腸道菌群穩(wěn)定，從而改善腸道健康[7-8]；同時(shí)，奶酪還有緊湊無(wú)孔、有彈性、生煎不化、易切片的獨(dú)特感官和質(zhì)地特征[9-10]，其食用方式也多種多樣，因此深受消費(fèi)者喜愛(ài)。

核桃富含脂肪、蛋白質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)及活性成分[11]。核桃的脂肪含量豐富，特別是不飽和脂肪酸，其對(duì)人體健康有益，其中的主要成分亞麻酸和亞油酸[12]能夠緩解大腦神經(jīng)衰弱，輔助改善記憶力，并且在降低人體膽固醇、預(yù)防心腦血管疾病等方面有一定功效[13]；核桃中的蛋白質(zhì)含量為20%～25%，蛋白消化率為87%[14]，且含有8種必需氨基酸[15]，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白。同時(shí)，核桃中含有大量活性物質(zhì)[16-17]，如礦物元素、多酚等，這些物質(zhì)對(duì)人體有益且能預(yù)防一些慢性疾病，具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。近年來(lái)，核桃產(chǎn)量不斷上升，但核桃精深加工產(chǎn)品不足，新產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)速度也較慢，導(dǎo)致大量核桃資源浪費(fèi)，核桃產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展也因此受到了一定程度的制約。

隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)高營(yíng)養(yǎng)乳制品需求的增加，未來(lái)乳制品市場(chǎng)規(guī)模也將大幅度擴(kuò)大[18-19]。目前國(guó)內(nèi)已有利用植物蛋白代替乳蛋白研制奶酪的研究[20-21]。核桃蛋白具有較好的凝膠、乳化特性，適合奶酪加工，同時(shí)核桃中含有的大量油脂，可賦予奶酪特殊的風(fēng)味及細(xì)膩的口感，具有較好的開(kāi)發(fā)潛力?，F(xiàn)階段以核桃為輔料研發(fā)核桃奶酪的報(bào)道較少，本研究旨在結(jié)合核桃、牛奶兩種優(yōu)質(zhì)蛋白原料，探究一種新型風(fēng)味的核桃奶酪加工工藝，明確最佳工藝配方和產(chǎn)品質(zhì)量，為新型風(fēng)味奶酪的研發(fā)及核桃的精深加工提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

鮮牛奶：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)畜產(chǎn)中心；去皮鮮核桃仁：大理漾濞核桃有限責(zé)任公司；凝乳酶：河南萬(wàn)邦實(shí)業(yè)有限公司；淡奶油：青島雀巢有限公司；無(wú)碘食鹽：云南鹽業(yè)有限公司。

1.1.2 儀器設(shè)備

HH-4恒溫水浴鍋 金壇區(qū)西城新瑞儀器廠；Y100L-2膠體磨 浙江巨龍電機(jī)有限公司；181105A11均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；XGQ-2000恒溫培養(yǎng)箱 余姚市星辰儀表廠；奶酪槽 實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 方法

1.2.1 核桃奶酪制作工藝流程及操作要點(diǎn)

去皮核桃仁→清洗→膠體磨打漿（固液比為1∶3）→加入淡奶油→高壓均質(zhì)→預(yù)熱（30～32 ℃）→加入凝乳酶→排乳清→定型→發(fā)酵→切割包裝→成品。

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 預(yù)處理

將去皮核桃仁浸泡、清洗、膠體磨打漿、過(guò)濾去渣后加入到鮮牛奶中，再加入300 g淡奶油（占1.5%，以20 kg原料計(jì)）后均質(zhì)（8～10 MPa），形成均一穩(wěn)定的原料。

1.2.2.2 凝乳

把鮮奶隔水加熱至30～32 ℃（不能超過(guò)32 ℃），在牛奶中加入凝乳酶后攪拌8～10 min，使其凝固，凝乳大約需要5～15 min；當(dāng)原料凝結(jié)成塊且不再具有流動(dòng)性時(shí)即為凝乳終點(diǎn)。

1.2.2.3 切割

當(dāng)pH值為5.1～5.3時(shí)，用無(wú)菌刀將凝乳切割成小塊，以便乳清快速排出。

1.2.2.4 排乳清

將切割好的凝乳隔水加熱到45 ℃，在此溫度下保持 30～60 min，使凝乳塊脫水，并在隔熱過(guò)程中搖晃凝乳塊排出乳清，然后通過(guò)200 目的紗布過(guò)濾排干乳清。

1.2.2.5 定型

以適當(dāng)壓力將凝乳粒中多余的水分排出后定型。

1.2.3 核桃奶酪工藝研究

以感官評(píng)分為指標(biāo)，基于單因素試驗(yàn)探究核桃漿添加量、凝乳酶添加量、無(wú)碘食鹽添加量及定型壓強(qiáng)對(duì)核桃奶酪感官品質(zhì)的影響，確定適宜工藝參數(shù)，再利用響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化核桃奶酪的最佳工藝配方。

1.3 產(chǎn)品質(zhì)量

1.3.1 感官評(píng)定

選擇經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練的專(zhuān)業(yè)人員（男、女各10名），對(duì)核桃奶酪進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，總分為100分。

1.3.2 理化衛(wèi)生指標(biāo)

核桃奶酪的水分含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、大腸菌群、沙門(mén)氏菌參照最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定；pH值的測(cè)定參照徐振麗等[22]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Design-Expert 7.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化處理，采用Excel 2016和Origin 8.0軟件進(jìn)行制圖和數(shù)據(jù)的處理、分析；試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃漿添加量對(duì)感官評(píng)分、產(chǎn)率和凝乳時(shí)間的影響

設(shè)定食鹽添加量為5 g，凝乳酶添加量為0.4 g，定型壓強(qiáng)為30 kg/m2，改變核桃漿添加量。通過(guò)感官評(píng)分、產(chǎn)率及凝乳時(shí)間3個(gè)因素，綜合判斷核桃漿的最佳添加量，見(jiàn)圖1。

核桃漿可提供植物源脂肪、蛋白，牛奶可提供動(dòng)物源脂肪和蛋白，兩者共同影響核桃奶酪的最終品質(zhì)[23]，適宜的核桃漿添加量是保證核桃奶酪品質(zhì)的重要參數(shù)。由圖 1 可知，當(dāng)核桃漿添加量達(dá)到 12.0%時(shí)，核桃賦予奶酪的特殊香味和奶酪本身特有的香味達(dá)到最好的調(diào)和，核桃奶酪的風(fēng)味和口感最佳，符合大多數(shù)人的口味，感官評(píng)分最高，為82.5分。繼續(xù)增加核桃漿添加量，奶酪的感官評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這主要是因?yàn)楹颂覞{添加量的增加使原料乳蛋白濃度降低，導(dǎo)致奶酪的凝乳質(zhì)地變差，這與張富新等[24]的研究結(jié)果一致。隨著核桃漿添加量的增加，核桃奶酪的凝乳時(shí)間也隨之增長(zhǎng)，這是因?yàn)楹颂业鞍诪橹参锏鞍祝樾暂^牛奶（動(dòng)物蛋白）差，導(dǎo)致核桃奶酪的凝乳時(shí)間變長(zhǎng)。較長(zhǎng)的凝乳時(shí)間會(huì)導(dǎo)致奶酪中的蛋白質(zhì)水解，產(chǎn)生苦味。因此，確定核桃漿的最佳添加量為12.0%。

2.2 凝乳酶添加量對(duì)感官評(píng)分和產(chǎn)率的影響

設(shè)定食鹽添加量為5 g，定型壓強(qiáng)為30 kg/m2，核桃漿添加量為12%，改變凝乳酶添加量。通過(guò)感官評(píng)分及產(chǎn)品的產(chǎn)率，綜合判斷凝乳酶的最佳添加量，見(jiàn)圖2。

凝乳酶是奶酪制作過(guò)程中的關(guān)鍵酶，凝乳酶可以破壞酪蛋白膠束的穩(wěn)定性并誘導(dǎo)凝膠形成時(shí)奶酪凝固成型[25-26]。凝乳酶對(duì)奶酪的組織狀態(tài)[27]、口感、風(fēng)味[28]均可產(chǎn)生較大影響。由圖 2可知，當(dāng)凝乳酶添加量為0.4 g時(shí)，奶酪的感官評(píng)分最高且產(chǎn)率也達(dá)到最大。當(dāng)凝乳酶添加量過(guò)低時(shí)，排出來(lái)的乳清不清澈，部分酪蛋白及核桃蛋白隨乳清水流失，導(dǎo)致產(chǎn)品的出品率降低，形成的奶酪偏軟，口感和風(fēng)味不足；當(dāng)凝乳酶添加量過(guò)高時(shí)，核桃奶酪會(huì)有微苦味，其原因可能是過(guò)多的凝乳酶會(huì)導(dǎo)致太多的蛋白水解，使奶酪變苦[29]；奶酪凝乳成較大顆粒，產(chǎn)率降低，且質(zhì)地較硬。綜上所述，當(dāng)凝乳酶添加量為0.4 g時(shí)，制得的核桃奶酪凝乳性好，表面光滑，質(zhì)地均勻、細(xì)膩。因此，確定凝乳酶的最佳添加量為0.4 g。

2.3 無(wú)碘食鹽添加量對(duì)感官評(píng)分和產(chǎn)率的影響

設(shè)定凝乳酶添加量為0.4 g，定型壓強(qiáng)為30 kg/m2，核桃漿添加量為12%，改變無(wú)碘食鹽的添加量。通過(guò)感官評(píng)分及產(chǎn)品的產(chǎn)率，綜合判斷無(wú)碘食鹽的最佳添加量，見(jiàn)圖3。

食鹽在奶酪成熟過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，含鹽量的增加可以使奶酪在成熟過(guò)程中質(zhì)地變硬，更不容易破碎[30]，同時(shí)鹽通過(guò)影響奶酪發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵微生物的活性，進(jìn)而影響奶酪最終的品質(zhì)[31]。由圖3可知，無(wú)碘食鹽添加量由3 g逐漸增加到5 g時(shí)，感官評(píng)分逐漸上升至最大值，此時(shí)制得的核桃奶酪口感細(xì)膩，風(fēng)味最佳，硬度適中；隨著無(wú)碘食鹽添加量的繼續(xù)增加，核桃奶酪的產(chǎn)率無(wú)顯著差異，表明無(wú)碘食鹽對(duì)產(chǎn)率的影響較小。因此，確定無(wú)碘食鹽的最佳添加量為5.0 g。

2.4 定型壓力對(duì)感官評(píng)分和產(chǎn)率的影響

設(shè)定食鹽添加量為5 g，凝乳酶添加量為0.4 g，核桃漿添加量為12%，改變定型壓強(qiáng)。通過(guò)感官評(píng)分及產(chǎn)品的產(chǎn)率，綜合判斷最佳定型壓強(qiáng)，見(jiàn)圖4。

定型壓強(qiáng)在一定程度上決定著奶酪的質(zhì)地與產(chǎn)率，一般較大壓強(qiáng)制得的奶酪質(zhì)地較硬，含水量少；反之，較小壓強(qiáng)制得的奶酪質(zhì)地相對(duì)較軟，水分含量及出品率高。由圖4可知，定型壓強(qiáng)由20 kg/m2逐漸增加到30 kg/m2時(shí)，產(chǎn)品的感官評(píng)分逐漸上升至最大值，為87.2分。在此條件下制得的核桃奶酪質(zhì)地均勻，結(jié)構(gòu)緊密，成型性好，具有較好的感官特性；隨著定型壓強(qiáng)的繼續(xù)增加，產(chǎn)率的變化不大，保持在10%左右，無(wú)顯著差異。因此，以感官評(píng)分為主要參考值，確定最佳定型壓強(qiáng)為30 kg/m2。

3 核桃奶酪響應(yīng)面試驗(yàn)

3.1 核桃奶酪響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)核桃奶酪感官評(píng)分影響的考察可以看出，核桃漿添加量、凝乳酶添加量、無(wú)碘食鹽添加量和定型壓強(qiáng)對(duì)核桃奶酪產(chǎn)率的影響較小，無(wú)碘食鹽添加量對(duì)核桃奶酪感官評(píng)分的影響較小。因此，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以核桃漿添加量（A）、凝乳酶添加量（B）、定型壓強(qiáng)（C）為自變量，以感官評(píng)分為因變量（Y），進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，因素及水平見(jiàn)表 2。

3.2 核桃奶酪響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

3.2.1 模型建立及顯著性檢驗(yàn)

進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，感官評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表3，回歸方程為Y=86.85－0.61A+1.66B－0.93C+1.37AB+0.44AC－0.12BC－5.75A2－5.83B2－9.75C2，回歸模型的方差分析結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，模型極顯著，模型的F=255.77，P<0.01；模型的失擬項(xiàng)不顯著，失擬項(xiàng)的F=0.75，P=0.575 3＞0.05。決定系數(shù) R2=0.997 0，信噪比（Adeq Precision）=40.028，說(shuō)明方程的擬合度和可信度均很高。同時(shí)根據(jù)F值可以判斷各因素對(duì)核桃奶酪感官評(píng)分影響的次序?yàn)槟槊柑砑恿浚径ㄐ蛪簭?qiáng)＞核桃漿添加量。

3.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化

響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化中，核桃漿添加量（A）、凝乳酶添加量（B）、定型壓強(qiáng)（C）3個(gè)因素對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖5～圖7。

由圖5可知，當(dāng)定型壓強(qiáng)一定時(shí)，沿核桃漿添加量和凝乳酶添加量增加的方向看，感官評(píng)分都增加到一個(gè)最高值后下降，表明核桃漿添加量和凝乳酶添加量都能在響應(yīng)范圍內(nèi)得到最大值；同理可知，當(dāng)某個(gè)因素一定時(shí)，其他兩個(gè)因素都能在響應(yīng)范圍內(nèi)得到最大值。由表4、圖5～圖7可知，核桃漿添加量和凝乳酶添加量的交互作用對(duì)核桃奶酪感官評(píng)分的影響極顯著。表明當(dāng)定型壓強(qiáng)一定時(shí)，核桃漿添加量和凝乳酶添加量共同影響著核桃奶酪的成品質(zhì)量，導(dǎo)致感官評(píng)分有差異。由表4可知，3個(gè)因素都對(duì)核桃奶酪的感官評(píng)分有較大影響，這也反映出產(chǎn)品的質(zhì)量與核桃漿添加量、凝乳酶添加量及定型壓強(qiáng)有著密切關(guān)系。

3.2.3 最佳條件的確定和回歸模型的驗(yàn)證

通過(guò)響應(yīng)面分析得到的最佳工藝條件為核桃漿添加量 11.92%、凝乳酶添加量 0.41 g、定型壓強(qiáng)29.75 kg/m2。結(jié)合實(shí)際設(shè)備參數(shù)及操作的可行性，調(diào)整核桃奶酪的工藝條件為核桃漿添加量 12.0%、凝乳酶添加量 0.4 g、定型壓強(qiáng)30.0 kg/m2，預(yù)測(cè)感官評(píng)分為 87.00 分。在上述工藝參數(shù)下進(jìn)行試驗(yàn)制得核桃奶酪，并進(jìn)行感官評(píng)分，得分為 87.23 分，與理論值接近，說(shuō)明模型能較好地預(yù)測(cè)核桃奶酪的實(shí)際發(fā)酵情況。

4 核桃奶酪理化、微生物指標(biāo)

根據(jù)優(yōu)化的最佳工藝參數(shù)制作核桃奶酪，測(cè)定核桃奶酪的理化、微生物指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，水分含量為56.14%，對(duì)照GB 5420－2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 干酪》可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化工藝條件下制得的奶酪屬于半硬質(zhì)奶酪，質(zhì)地相對(duì)柔軟，比較適合老人、兒童食用；蛋白質(zhì)含量約為23.45%，較市場(chǎng)上其他奶酪高，且其中包含動(dòng)物蛋白和植物蛋白，是優(yōu)質(zhì)的蛋白營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑產(chǎn)品；同時(shí)，對(duì)核桃奶酪的微生物指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，大腸菌群含量為75.0 CFU/g，沙門(mén)氏菌未檢出，奶酪的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)干酪的要求，產(chǎn)品質(zhì)量較好。

5 結(jié)論

采用單因素試驗(yàn)結(jié)合響應(yīng)面優(yōu)化法確定核桃奶酪的最佳工藝參數(shù)為核桃漿添加量 12.0%、凝乳酶添加量 0.002%、無(wú)碘食鹽添加量 0.025%、定型壓強(qiáng)30.0 kg/m2。在此條件下制得的核桃奶酪呈乳白色，組織狀態(tài)完整均一，口感溫和，奶香和核桃香氣濃郁，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是一款感官品質(zhì)高、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、安全性好且具有較好開(kāi)發(fā)前景的特色風(fēng)味乳產(chǎn)品，可為乳品行業(yè)新產(chǎn)品的研發(fā)及核桃精深加工提供一定參考。

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