夸克干酪加工技術與研究進展

莫蓓紅

（乳業生物技術國家重點實驗室，光明乳業股份有限公司乳業研究院，上海200436）

夸克干酪加工技術與研究進展

莫蓓紅

（乳業生物技術國家重點實驗室，光明乳業股份有限公司乳業研究院，上海200436）

夸克干酪巨大的需求推動了其加工技術的不斷發展，夸克干酪的生產從最初的傳統法發展到離心法、熱夸克法和超濾法，加工方法實現了一次次突破。文中總結了加工過程中影響夸克干酪品質的主要因素及作用機理。對膜技術在夸克生產上的應用研究進展進行了介紹。此外，本文還對夸克干酪未來的發展趨勢進行了展望。

夸克干酪；加工技術；品質特性；膜技術

夸克干酪（Quarg，也拼為Quark）是一類非常重要的新鮮、酸凝軟質干酪。它起源于東歐和中歐，慢慢流行于整個歐洲。在德國，夸克干酪的消費量高于酸奶，在英國、意大利和其他歐洲國家，夸克也有很好的銷量[1]。因此，它是商業價值較高的一類干酪。

夸克干酪常常被德國人當作農家干酪（cottage cheese）的替代品，然而，盡管它們都是新鮮、酸凝干酪，具有相似的結構，但它們在生產技術、產品品質和使用方法等方面是截然不同的[2]。

夸克干酪通常用脫脂乳制成，是一種高蛋白、低脂肪的乳制品。它的新鮮、營養和有助于體重控制等特點非常符合現代人追求健康的理念。夸克干酪風味柔和，無需成熟，保質期短，是容易實現本地化生產的干酪產品之一。本文簡要概述了近年來夸克干酪加工技術的變革和目前夸克干酪研究的熱點，展望了未來夸克干酪的發展趨勢，為國內開展和推廣夸克生產提供經驗。

1 夸克干酪加工方法

夸克干酪與大多數新鮮干酪加工過程很相似，主要包括牛奶處理（如標準化、強化成分）、均質（可選步驟）、熱處理（從72℃，15 s到95℃，8 min間變化）、凝乳或發酵、排乳清或濃縮；后熱處理（可選步驟）、冷卻或熱灌裝、混合其它成分（可選步驟）、包裝、儲存。

傳統夸克干酪生產采用巴氏殺菌（72℃，15 s）處理原料乳，并用布袋法排乳清，這種加工方法勞動力耗費量大，且無法克服霉菌、酵母污染的問題，限制了夸克干酪的發展。

19世紀50年代和60年代初，第一臺夸克分離機被發明并得以使用，現代化機械自動分離乳清得以實現。目前，主流的夸克分離機制造商為Westphalia Separators（德國）和Alfa-Lava（瑞士）[3]。

夸克分離機的發明成為了夸克干酪加工技術不斷革新的先驅，之后踴躍出現的技術變革都取得了巨大成功。新的加工法都以提高產率，保持夸克干酪感官最佳品質和控制微生物污染為目標。比如將變性乳清蛋白添加到夸克中的Centriwhey法和Lactal法、熱夸克法和超濾法等。這些方法形成了夸克干酪加工技術的不同分支，具體見圖1。

圖1 夸克干酪加工方法流程圖[7]Fig.1 Process flow chart for the manufacture of Quarg Cheese

Centriwhey法加工技術主要工藝參數包括：將夸克生產過程的乳清加熱到95℃；冷卻并用自動清渣分離機將變性的乳清蛋白分離出來；將這些變性蛋白濃縮物（總固體12%～14%）加入到干酪原料乳中用于下一批夸克的生產。

Lactal法加工技術也包括了乳清蛋白的熱變性。將絮狀變性蛋白靜置沉淀，傾倒出上層清液，得到總固體為7%～8%的乳清濃縮液。將乳清濃縮液冷卻并用夸克分離機分離，得到總固體為17%的乳清蛋白夸克。最后，將乳清蛋白夸克通過在線混合的方式添加到正常的夸克產品中。

以Westfalia法為代表的熱加工技術的主要工藝包括：對脫脂乳進行95℃～98℃，2 min～3 min的熱處理，凝乳后再進行60℃，3 min的熱處理，再冷至分離溫度25℃，這樣可使干酪中乳清蛋白回收率達50%～60%。

超濾法分為前超濾和后超濾。前超濾法是對原料乳進行濃縮，使總固體達到17%～20%后，然后再接入菌種、添加凝乳酶等，均質后可以不經排乳清直接包裝[4]。后超濾法則是對凝塊進行濃縮，即在排乳清過程中使用超濾設備，操作溫度一般為40℃～45℃。后超濾法目前被廣泛應用于商業化生產，它的優勢是可以完全回收干酪中的乳清蛋白[5]。

如果要生產高脂型夸克干酪，在包裝之前需添加適量的甜奶油或發酵奶油。這樣的產品在冷藏條件下的貨架期通常為2周～4周。對于長貨架期的夸克干酪，成品還要進行熱處理以降低細菌數[6]。同時可以在分離乳清后和最后的熱處理之前在線添加適量的穩定劑。

2 加工過程中影響夸克干酪品質的因素

夸克干酪呈乳白色或者淡黃色，有溫和清爽的酸味，質地柔軟并稍有彈性，涂抹性良好，表面沒有水或乳清析出[2]?？淇烁衫彝ǔ槟逃蜖?，無干燥現象或粒狀物出現?？淇烁衫业闹饕毕莅ǎ核趾窟^高；容易被微生物污染從而產生不良風味；凝乳中蛋白水解活性過高，易出現苦味；不同批次間干酪品質不一致以及保質期內乳清析出等?？淇烁衫壹庸み^程中的原料及工藝參數都會對其產品特點產生影響，其中的主要影響因素包括以下幾點：

2.1 發酵劑及發酵條件對夸克干酪品質的影響

發酵劑及發酵過程對夸克干酪品質具有著重要的影響：發酵產生的乳酸賦予夸克干酪清新的酸味；發酵可以降低牛奶pH使乳凝結，促進乳清析出；發酵劑菌種的生長可抵制雜菌生長等[8]。

傳統的夸克干酪通常使用乳酸鏈球菌（Streptococcus lactis）或乳脂鏈球菌（Str.cremoris）作為發酵劑。也可添加一些其它菌株來增加獨特的風味，如丁二酮乳酸鏈球菌（Str.diacetilactis）或蝕橙明串珠菌株（Leuconostoc citrovorum）[9-10]。這兩株菌可發酵檸檬酸，產生乙醛和丁二酮等特征風味物質。

為了提高生產效率，也曾有人嘗試用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌作為夸克干酪的發酵劑[11]。使用這兩株菌生產夸克干酪，可大大縮短發酵時間，但苦味出現的頻率更高，風味與酸奶相似。

一般來說發酵時間越長，產生的風味物質越多。目前，夸克干酪的生產仍傾向于使用長時間發酵法，較佳的培養溫度為21℃，發酵至pH4.6，需要12 h～16 h。如果將發酵溫度慢慢提高，形成的凝膠結構會逐漸變得粗糙，粘度和硬度值也有所增加。

2.2 凝乳酶對夸克干酪品質的影響

夸克干酪生產過程中通常添加少量凝乳酶，約為酶凝干酪添加量的十分之一。添加凝乳酶可提高凝膠硬度，幫助凝塊收縮，更好的析出乳清。同時，添加凝乳酶能減少排乳清過程中酪蛋白的損失，降低成品過酸幾率。

雖然添加凝乳酶有助于增加夸克干酪的固形物，但大量研究證實了過高的凝乳酶和鈣含量與產品的苦味缺陷有關[12-13]。適量添加凝乳酶能在增加產量與減少苦味之間求得一個較佳的平衡。

2.3 工藝參數對夸克干酪品質的影響

制作夸克干酪時，在發酵前對乳進行一定的較高溫度熱處理會使干酪結構更加細膩和稠厚。Kelly等研究發現，與普通的巴氏殺菌相比（72℃、15 s），更高溫度下的熱處理（90℃、10 min）能夠帶給夸克干酪更高的水分含量以及更開放的微觀結構，并且使整體結構更松軟[14]。熱處理還能夠減少乳清中的β-乳球蛋白和α-乳白蛋白的含量，這表明上述兩種蛋白都已經變性并形成凝乳[15]。

Keim通過研究夸克的微觀結構實證了夸克主要通過疏水作用而穩定，與脫脂酸乳結構相似。在夸克中還發現了二硫鍵，這主要形成于為使乳清蛋白變性而對牛奶進行的預熱處理，而非形成于發酵過程[16]。經過高熱處理后，乳清蛋白大量變性（>80%），形成的凝膠分支更多，孔更細密，連續性也更好，與未經加熱處理的牛奶形成的凝膠相比，持水性顯著提高。

排乳清過程對夸克干酪的得率和品質都有重要影響。在pH下降到4.5的過程中，凝塊的硬度會隨pH的下降而增大。在pH低于4.6時切割排乳清，將會造成大量氮隨乳清流失。同時終產品因過度酸化而引起風味缺陷。所以，排乳清最好在pH4.7～4.8下進行。

在25℃～85℃范圍內，提高凝塊溫度有利于乳清的排出，并且可以增加產品的彈性。但溫度過高，又會導致干酪偏干、有粉感。所以，通?？淇穗x心分離機的操作溫度為32℃～44℃，而超濾膜分離的操作溫度為40℃～45℃[2]。

3 膜技術應用于夸克

隨著膜技術的發展，干酪的生產方式發生了重大的變革。應用超濾（UF）可將脫脂奶總固形物濃縮至17%～20%，從而不用后期排乳清，一方面大大提高了得率，另一方面是減少了分離設備的投入。

超濾濃縮后的脫脂乳按照傳統的方式進行接種、發酵，得到的夸克干酪會變得具有黏性、外表油亮并產生苦味。用這個方法生產的夸克比傳統法生產的夸克的總蛋白質含量相同，但超濾夸克卻含有更多的乳糖、鈣和灰分，如表1。

表1 用超濾濃縮脫脂乳和普通脫脂乳制得夸克的成分組成Table 1 Composition of quarg made from UF concentrate and from skimmed milk

上述超濾法生產的夸克的苦味缺陷與產品中過高的鈣含量有關。為了消除這種苦味，可以先對脫脂乳進行有控制的發酵，使pH降到5.8后再進行超濾。酸化有助于降低成品夸克的鈣含量，從而大大降低產品的苦味會[17]。當然，最好的辦法是采用后超濾，即超濾酸凝后的乳（pH=4.6），則完全不會產生苦味。

還有很多生產者將分離出來的乳清通過超濾回收蛋白，再將這些乳清蛋白進行熱處理變性后回添到原料乳用于生產熱夸克。Tratnik等的研究表明，當牛奶與UF乳清按2∶1混合，且無論這些凝結的UF乳清蛋白在發酵前或是在發酵后凝乳酶添加前加入，得到的夸克樣品的感官特性與新鮮干酪相似，但得率提高了約20%[18]。

Pfalzer等曾通過添加甜乳清超濾保留液（UFR）來強化原料乳，并研究了不同添加比例在熱夸克（含12%干物質和4%蛋白）生產中對工藝效果（產率、發酵行為）、成品成分組成和感官的影響。結果表明，分別添加25%，50%和75%的UFR會導致排乳清過程中干物質和蛋白質的損失逐漸增加。添加UFR生產的夸克雖然不能滿足德國法規中夸克必須含有18%干物質的要求，但可以使產率提高29%。此外，添加50%和75%UFR的夸克產品有明顯的變色，而添加25%UFR對產品品質不會造成顯著影響[19]。

還有一些研究者嘗試將納濾、微濾等方法應用于夸克的生產。Germano等在生產新鮮夸克類干酪時用納濾對牛奶進行預濃縮。結果發現用納濾濃縮的牛奶制成的夸克比傳統夸克更甜（乳糖含量更）、鈣含量更高且沒有苦味。同時分離出的乳清含有更高的固體和乳糖含量，與傳統夸克的酸乳清相比，處理更為容易[20]。也有專利中提到用微濾來分離酪蛋白和乳清蛋白的方法：即用脫脂乳通過微濾（條件：膜孔徑0.1 mm～0.8 mm，2℃～20℃和pH5.8～7），收集乳清透過液和富集酪蛋白的保留液。該方法可以為連續生產不排乳清的新鮮干酪（如夸克）提供可能，并能夠增加工廠生產能力[21]。

近年來，夸克生產用的膜材料也在不斷發展中[22]，從最早的陶瓷膜、中空纖維膜到現在最新的聚醚砜樹脂（PES）。通量更高、清洗更易的膜材料逐漸成為主流，超濾效率的不斷提高，也使得用膜技術生產夸克的成本不斷下降。

4 夸克干酪的發展趨勢

過去，人們為了大批量的生產夸克干酪，更多的關注于工藝改進以提高生產效率和得率。然而，隨著時代的發展，生產商的目光開始更多地投向于夸克干酪附加值的提升，特別是營養方面，這將逐漸成為未來夸克干酪發展的主流方向。

提升夸克干酪營養價值的嘗試與研究主要集中在四個方面：進一步降低脂肪含量[5]；優化蛋白組成結構，提高消化吸收率[23]；提高鈣含量和添加益生菌。

其中，改變蛋白組成結構和提高鈣含量是與工藝發展密切相關的，新的夸克生產工藝中保留或回添了大量的乳清蛋白，乳清蛋白作為一種高營養價值蛋白，大大提升了產品的蛋白質功效比、生物學價值和蛋白凈利用率。采用膜技術可以提高產品的鈣含量，但夸克中過高的鈣往往會引起苦味。所以在提高鈣含量的同時，又需要解決苦味的缺陷，這也是目前研究的熱點之一。

隨著益生菌食品的異軍突起，越來越多的人嘗試以干酪作為益生菌的載體[24-25]。許多科學家都對益生菌在夸克干酪中的存活與作用產生了巨大的興趣，他們普遍認為夸克等新鮮干酪非常適合作為益生菌的載體，因為與液態發酵乳制品相比，干酪在腸道停留的時間會更長，更有利于益生菌在腸道的定殖和吸收[26]。歐洲的少數制造商甚至已開始嘗試生產添加了雙歧桿菌、干酪乳桿菌和嗜酸乳桿菌等益生菌的夸克產品，這些益生菌通常采用包裝前后混合的方式進行添加，以提高其存活性或是降低其對風味的影響。

另外，隨著膜技術的大量運用和其它先進乳制品加工手段的出現，未來的夸克干酪一定會以不一樣的面貌呈現在世界各地的消費者面前，成為最與時俱進的經典干酪之一。

[1]Jelen P,Renz-Schauen A.Quarg manufacturing innovations and their effects on quality,nutritive value and consumer acceptance[J]. Food Technology,1989,43:75-81

[2]Fuquay J W.Encyclopedia of Dairy Sciences 2nd Edition,One-Volume Set[M].USA:Elsevier Science&Technology,2011

[3]Winwood J.Quarg production methods-Past,present and future[J]. Journal of the Society of Dairy Technology,1983(36):107

[4]Hurley M J,Larsen L B,Kelly A L,et al.Cathepsin D activity in quarg[J].Int Dairy J,2000,10:453-458

[5]Hoffmann W.Effects of microparticulated whey proteins on consistency of fat-reduced quarg products[J].Milchwissenschaft-Milk Science International,1994,49(6):312-315

[6]Rsenthal I,Rosen B,Bernstein S.Surface pasteurization of cottage cheese[J].Milchwiss-Milk Sci Int,1996,51(4):198-201

[7]Puhan Z,Driessen F M,Jelen P,et al.Yoghurt,Fermented Milks, Quarg and Fresh Cheese[J].Mljekarstvo,1994,44(4)285-298

[8] 張玲改.夸克干酪生產關鍵工藝研究[D].北京:中國農業大學, 2005

[9]Sebastiani H,Gelsomino R,Walser H.Cultures for the improvement of texture in quarg[C].IDF Symposium on the Texture of Fermented Milk Products and Dairy Desserts.Vicenza:IDF,1998:78-92

[10]Shal N,Jelen P,Ujvarosy S.Rennet efects and partitioning of bacterial cultures during quarg cheese manufacture[J].Jounral of Food Science,1990,55(2):398-400,454

[11]Shah N P,Fedorak R N,Jelen P J.Food consistency efects of quarg in lactose malabsorption[J].Intenrational Dairy Jounral,1992,2(4): 257-269

[12]Sohal T S,Roehl D,Jelen P.Rennet as a Cause of Bitterness Development in Quarg[J].Journal of dairy science,1998,71(12):3188-3196

[13]Mara O,Kelly A L.Contribution of milk enzymes,starter and rennetto proteolysis during storage of quarg[J].International Dairy Journal, 1998,8(12):973-979

[14]Kelly A L,O'Donnell H J.Composition,gel properties and microstructure of quarg as affected by processing parameters and milk quality[J].International Dairy Journal,1998,8(4):295-301

[15]Mortazavi S A.Microsture and physical properties of quarg cheese as affected by different heat treatments[J].Journal of Food Processing and Preservation,2010,34:2-14

[16]Keim H S.Process-induced stabilizing bonds in fermented milk products[J].Milchwiss-Milk Sci Int,2007,62(4):422-425

[17]Mahaut M,Maubois JL,Zink A,et al.Elements de fabrication de fromages frais par ultrafiltration sur membrane de coagulum de lait[J]. Tech Lait,1982,961(2):9-13

[18]Tratnik L,Benkovic G,Borovic A,et al.Production of fresh cheese enriched with ultrafiltered whey proteins[J].Milchwiss-Milk Sci Int, 1996,51(11):624-628

[19]Pfalzer K,Jelen P.Manufacture of thermo-quarg from mixtures of UF-rententate of sweet whey and skim milk[J].Milchwiss-Milk Sci Int,1994,49(9):490-494

[20]Germano M,Giorgio Z,Fiorenzo O,et al.The pre-concentration of milk by nanofiltration in the production of Quarg-type fresh cheeses [J].Lait,2000,80(1):43-50

[21]Fonterra Coop Group Ltd.Dairy product and process:NZ,555477-A [P/OL].2008-6-27,http://www.iponz.govt.nz/app/Extra/IP/Mutual/ Browse.aspx?sid=635442265627507709

[22]Sharma D K,Reuter H.Quarg-making by ultrafiltration using polymeric and mineral membrane modules:a comparative performance study[J].Lait,1993,73:303-310

[23]Sheth H,Jelen P,Ozimek L,et al.Yield,Sensory Properties,and Nutritive Qualities of Quarg Produced from Lactose-Hydrolyzed and High Heated Milk[J].Journal of Dairy Science,1988,71(11):2891-2897

[24]Djuric M S,Ilicic M D,Milanovic S D,et al.Nutritive characteristics of probiotic quarg as influenced by type of starter[J].Acta Period Technol,2007,38:11-9

[25]MILANOVIC S D,PANIC M D,CARIC M D.Quality of quarg produced by probiotics application[J].Acta Period Technol,2004,35: 37-48

[26]SalminenS.HealtfulpropertiesofLactobacillusGG[J].Dairy Ind.Int., 1994,59(1):36-37

Production Methods and Research Progress in Quarg

MO Bei-hong
（State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Dairy Research Institute，Bright Dairy&Food Co.，Ltd.，Shanghai 200436，China）

The huge demand of Quarg drove the development of its processing technology.Quark production methods achieved continuous breakthroughs，from traditional method to centrifugation，Thermo-quarg and ultrafiltration methods.Main factors and mechanisms that affect the quality of quarg were summarized and the research and application progress of membrane technologies in Quark production were introduced.In addition，the prospect of future trend of Quarg was also discussed.

Quarg；production technology；quality；membrane technology

2013-08-29

上海市科委啟明星項目資助（13QB1400200）

莫蓓紅（1978—），女（漢），高級工程師，碩士，從事乳品研究與開發。

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.19.035