曲拉凝乳酶干酪素生產工藝研究

紀銀莉，何 瀟，宋 禮，蘇艷萍，高維東，葛靜微，謝小冬

（1.甘肅華羚生物技術研究中心，甘肅蘭州 730000；2.蘭州大學，甘肅蘭州 730070）

干酪素作為食品添加劑或品質改良劑被廣泛應用于食品、醫藥、煙草、化妝品、皮革、輕紡、造紙等行業中，是重要的食品、化工原料，國內外市場對干酪素的需求量較大，市場前景廣闊。目前，國外生產凝乳酶干酪素均以鮮奶為原料，經小牛皺胃酶沉淀、清洗、脫水、造粒、干燥而成。國內生產干酪素的原料有鮮奶[1]和“曲拉”兩種，甘肅省是我國干酪素的主要產地，主要以“曲拉”為原料[2]，“曲拉”是牧民將牦牛乳脫脂后，自然發酵使酪蛋白凝固，風干而制成的粗奶酪。由于牧民用粗放式發酵生產“曲拉”，生產環境衛生條件差，“曲拉”品質差異大，脂肪氧化酸敗，有酸臭味，雜質含量較大。因此“曲拉”凝乳酶干酪素產品質量很難控制，不能滿足國內外市場對凝乳酶干酪素的需求[3]。國內張蘭威等[4]在提高“曲拉”干酪素色澤品質方面進行了研究；王永寧等[5]采用脫色劑對干酪素色澤進行改良，取得一定效果。國內有關“曲拉”凝乳酶干酪素的研究都只是停留在實驗室階段，對工業化生產沒有文獻報道。本研究以“曲拉”為原料，對曲拉凝乳酶生產工藝中的部分關鍵工段進行了工藝優化，提高了在實際生產中的生產效率和設備利用率，降低了生產成本，穩定了產品質量，對提高產品的競爭力，創造更好的經濟效益，為企業持續發展注入新動力起到重要作用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

曲拉、微生物凝乳酶（100000U/g）甘肅華羚生物科技有限公司；低亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、乙二胺四乙酸二鈉、焦亞硫酸鈉 食品級，唐山三江化工有限公司；NaOH 食品級；HCl35%，V∶V。

RPDB309SJ－03改進型離心機，JJ－1精密增力電動攪拌器 常州國華電器有限公司；BS224S分析天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；DK－09－1水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司；KDN－2C定氮儀上海纖檢儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 “曲拉”凝乳酶干酪素生產工藝流程 曲拉→

粉碎→溶解（添加護色劑）→過濾→離心脫脂→高溫滅菌→閃蒸脫氣→調pH及添加CaCl2、凝乳→切割滅活→排乳清→洗滌脫水→造粒→干燥→檢驗→包裝→產品。

1.2.2 溶解速率測定 在pH、溫度、攪拌轉速、物料濃度一定的條件下，從投料開始計時，直至“曲拉”溶解完全時停止，以單位時間內溶解“曲拉”的量來表示溶解速率，單位kg/h。

1.2.3 曲拉溶解最佳工藝確定 選擇pH、溫度、攪拌轉速和物料濃度4個因素，以溶解速率為指標，設計4因素3水平正交實驗[3－5]，曲拉溶解正交實驗因素水平表如表1所示。

1.2.4 護色劑最佳配比確定 曲拉溶解前，選擇低亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、乙二胺四乙酸二鈉、焦亞硫酸鈉4因素，以色澤、顆粒、氣味和外觀為檢測指標，設計4因素3水平正交實驗[5－7]，護色劑配比正交實驗因素水平表如表2所示。

1.2.5 離心脫脂最佳工藝確定 采用RPDB309SJ－03改進型離心機，針對曲拉溶解液脂肪含量高、脫脂難等特點，通過與設備廠家合作對重力環內徑進行了改變，經實踐驗證重力環內徑的改變是安全可靠的，改變重力環內徑可以達到更好的脫脂效果。選擇進料流量、排渣時間間隔、重力環內徑3個因素，以脂肪、灰分和排渣效果為檢測指標，設計3因素3水平正交實驗[8－9]，離心脫脂正交實驗因素水平表如表3所示。

1.2.6 檢測項目及方法 將改進后的凝乳酶干酪素生產工藝運用在甘肅華羚酪蛋白股份有限公司的凝乳酶干酪素生產線中，對中試生產的15批次產品進行感官評價和理化指標檢測[10－11]。

1.2.6.1 護色劑配比實驗感官評價 制定護色劑配比實驗感官評分表，選擇感官評價人員20人，評分標準見表4。

1.2.6.2 RPDB309SJ－03型分離機脫脂效果評分表制定RPDB309SJ－03型分離機脫脂效果評分表，選擇感官評價人員20人，評分標準見表5。

1.2.6.3 理化指標檢測 曲拉凝乳酶干酪素檢測項目、標準依據和指標要求見表6。

2 結果與分析

2.1 曲拉溶解最佳工藝參數的確定[12-14]

曲拉溶解正交實驗結果如表7所示。

由曲拉溶解正交實驗結果可知，RA＞RD＞RB＞RC，且RA與RD、RB相差較大，說明pH對曲拉的溶解影響較大，其次是物料濃度和溫度，攪拌轉速對曲拉的溶解影響最小。各因素水平對曲拉溶解的影響中，k3A＞k2A＞k1A，說明pH在10.5時，曲拉溶解速率最快，pH降低時溶解性變差。k2D＞k1D＞k3D，表明物料濃度在10%時，溶解速率最快，溶解效果較好，物料濃度過高會使得溶解液粘度增加，降低了溶解速率。k2B＞k1B＞k3B，表明溫度在55℃時，曲拉溶解速率最快，溫度過低會降低溶解反應速率。k3C＞k1C＞k2C，攪拌轉速在300r/min時溶解時間最短，攪拌轉速過低時，不利于料液中熱傳遞，使得溶解速率降低。從各因素組合效果看，第7組溶解速率最高，為1079kg/h，同時由于溫度和攪拌轉速對曲拉溶解的影響相對較小，因此溫度和攪拌轉速選擇溶解速率較高的值。綜合考慮經濟效益、生產成本和產量三個因素，最終確定曲拉溶解最佳組合為A3D2B3C2，即pH10.5，物料濃度10%，溫度55℃，攪拌轉速300r/min。經3組平行實驗驗證，在此條件下曲拉溶解速率平均為1103kg/h。

2.2 護色劑最佳配比確定

根據表2正交實驗的設計進行正交實驗，確定抑制褐變的護色劑最佳配比[14－15]，結果如表8所示。

從實驗結果可見，影響褐變的主次因素依次為：RA＞RD＞RB＞RC，且RA與RD、RB、RC差異較大，表明在曲拉溶解前加Na2S2O4，對曲拉溶解時色澤的影響較大；RD、RC、RB三者相差不大，因素D、B、C對色澤的影響作用基本一致。護色劑最佳配比為A3B2C1D3，即曲拉溶解時護色劑添加量：Na2S2O40.2%、NaHSO30.2%、乙二胺四乙酸二鈉0.05%、Na2S2O50.23%。經3組平行實驗驗證，在此條件下生產的干酪素感官綜合分值平均為8.13。

2.3 離心脫脂最佳工藝確定

根據表3正交實驗設計進行正交實驗，確定離心機對曲拉料液脫脂的最佳工藝參數[16－18]，結果見表9。

由表9可見，因素影響程度大小依次為A＞C＞B，分離機重力環內徑直接影響著分離機的分離效果，其次為排渣間隔時間。由正交實驗的結果，得到最佳組合為A2B2C1，即重力環內徑為108mm、進料流量為2.5t/h、排渣間隔時間為5min，經3組平行實驗驗證，在此條件下綜合分值平均為74.2。通過離心處理，產品脂肪含量在1.0%以下，達到凝乳酶干酪素生產標準要求。同時，有效提高了生產效率，降低了勞動強度，減少了能源消耗。

2.4 曲拉凝乳酶干酪素檢測結果

將改進后的最佳工藝運用到中試生產中，其他工藝流程保持不變，中試生產的15批次產品檢測結果平均值如表10所示。

由檢測結果可知，中試生產的15批次產品理化指標均符合標準要求。

2.5 工藝優化前后理化指標比較

工藝優化前后各項目指標如表11所示。工藝優化后，原料曲拉的溶解速率由原來的914kg/h提高到1103kg/h，提高了20.7%；曲拉凝乳酶干酪素感官由黃色粉末，略有異味改善為淡黃色粉末，無嗅無味；脂肪質量分數由1.2%下降為0.6%，下降50%；與此同時，蛋白質質量分數提高6.2%；乳糖質量分數下降了68.3%；灰分質量分數下降了34.2%；水分質量分數下降了10.4%。特別是蛋白質質量分數提高、脂肪質量分數下降，大大提高了產品品質。

3 結論

通過L9（34）正交實驗確定了曲拉溶解、護色劑配比最佳工藝參數，即曲拉溶解最佳工藝參數為：pH10.5，溫度55℃，攪拌轉速300r/min，物料濃度10%。護色劑配比最佳工藝參數為：低亞硫酸鈉0.2%、焦亞硫酸鈉0.23%、亞硫酸氫鈉0.2%、乙二胺四乙酸二鈉0.05%。

通過L9（33）正交實驗，確定了離心機脫脂工藝參數：重力環內徑為108mm、進料流量為2.5t/h、排渣間隔時間為5min。經工藝生產實驗，曲拉溶解液脫脂率較高，使終產品脂肪含量更低。

對中試生產的15批次曲拉凝乳酶干酪素產品的感官指標為：呈淡黃色粉末，無嗅無味；理化指標平均檢測值為：蛋白質91.0%，脂肪0.6%，乳糖0.19%，水分10.3%，灰分5.0%，pH7.07。所有檢測指標均符合相關標準的要求。

工藝優化后，原料曲拉的溶解速率提高20.7%；曲拉凝乳酶干酪素感官指標得到很好改善；脂肪質量分數下降了50%，同時其他理化指標均優于優化前指標，大大提高了產品品質。

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