蕎麥鮮奶酪發酵工藝研究及其質量評價

薛秀恒，曹玉林，楊曉飛，吳林昊，胡琪琳，王攀，鄭悅

1(安徽農業大學 茶與食品科技學院 安徽農產品加工工程實驗室，安徽 合肥，230036) 2(安徽農業大學 動物科技學院，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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蕎麥鮮奶酪發酵工藝研究及其質量評價

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(安徽農業大學 茶與食品科技學院 安徽農產品加工工程實驗室，安徽 合肥，230036) 2(安徽農業大學 動物科技學院，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，開發研制蕎麥鮮奶酪。在單因素試驗的基礎上，采用響應面分析方法，優化蕎麥添加量、發酵溫度與發酵時間的工藝參數，并對最終產品進行質量評價。蕎麥鮮奶酪生產的最優工藝參數為蕎麥添加量4%、發酵劑添加量0.015%、發酵溫度42.6 ℃、發酵時間7.1 h。所制備的酸乳凝乳狀態良好，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，且質量較優，是一種營養豐富的特色鮮奶酪。

牛乳；蕎麥；鮮奶酪；發酵工藝；質量評價

奶酪是以乳為原料，經凝乳并分離乳清制得的新鮮或發酵成熟的乳制品[1]，以其風味特殊、營養全面、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、脂肪、有機酸等多種營養成分[3]，是一種天然的功能性食品基料，通過開發和強化奶酪中特定的功能成分，生產功能性奶酪，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與保健價值，蕎麥中富含淀粉、礦物質、膳食纖維等多種營養成分[9]，同時蕎麥中還含有很多生物活性物質，如黃酮類化合物[10]、手性肌醇與蕎麥糖醇[11-12]、蕎麥堿[13]等，許多國內外研究都發現它們在降血壓、降血糖和預防肥胖癥等方面有一定效果[9]。所以我們從發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品，優化出最佳加工工藝，從而改善鮮奶酪的質構和口感，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；孟加拉紅培養基，廣東環凱微生物科技有限公司；其他試劑均購自國藥集團化學試劑有限公司，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數顯電熱培養箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；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質構儀，英國SMS公司。

1.2工藝流程

1.3操作要點

(1)蕎麥粉的制備：生蕎麥仁經挑選、除雜并清洗后，以5 mm厚度平鋪于托盤上，置于烤箱內焙烤，設定溫度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、發酵劑，發酵凝乳，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單因素試驗設計

按1.2蕎麥鮮奶酪制作工藝流程，在固定發酵溫度42 ℃、發酵時間6 h、發酵劑添加量0.010%的前提下，蕎麥添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%；在固定發酵溫度42 ℃、發酵時間6 h、蕎麥添加量2%的前提下，發酵劑添加量分別為0.005%、0.010%、0.015%、0.020%、0.025%；在固定發酵時間6 h、發酵劑添加量0.010%、蕎麥添加量2%的前提下，發酵溫度分別為38、40、42、44、46 ℃；在固定發酵溫度42 ℃、發酵劑添加量0.010%、蕎麥添加量2%的前提下，發酵時間分別為5、6、7、8、9 h，考察各組實驗在發酵停止后，酸乳的滴定酸度、酸乳的凝乳狀態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響應面試驗設計

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

表1　響應面試驗因素水平編碼表

1.6蕎麥鮮奶酪的質量評價

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、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束后，切去奶酪外表皮，對組織狀態及滋氣味進行評鑒。

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表示。

1.6.4蕎麥鮮奶酪成熟過程中質構的評價

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%，觸發力為0.2N，探頭類型為P-36R[18]。

1.7數據統計分析

所有數據利用Microsoft Excel進行統計處理，使用Design Expert 8.0軟件進行響應面試驗設計，對試驗數據進行回歸分析，繪制響應效應圖。

2　結果與分析

2.1蕎麥添加方式的確定

蕎麥經浸泡磨漿或經焙熟磨粉后，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，易破壞產品原有質構，影響奶酪壓榨工藝。同時將蕎麥粉添加至原料乳中，在酸乳發酵過程中，乳酸菌分解蕎麥中蛋白質、淀粉等營養成分，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，呈現先升高后降低的趨勢，當蕎麥添加量為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的影響Fig.1　The effect of buckwheat amount on the quality of fresh cheese

2.2.2發酵劑添加量對鮮奶酪品質的影響

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

圖2　發酵劑添加量對鮮奶酪品質的影響Fig.2　The effect of starter culture amount on the quality of fresh cheese

2.2.3發酵溫度對鮮奶酪品質的影響

由圖3可知，發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，溫度對發酵劑中不同種乳酸菌的生長有很大的影響[22]。當發酵溫度為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，發酵溫度選擇42 ℃。

圖3　發酵溫度對鮮奶酪品質的影響Fig.3　The effect of fermentation temperature on the quality of fresh cheese

2.2.4發酵時間對鮮奶酪品質的影響

由圖4可知，隨著發酵時間增加，酸度也呈現先迅速增加后逐漸減緩的趨勢。在發酵過程中，酸乳會產生很多風味物質和芳香活性物質[22]，若發酵時間太短，酸乳產酸、產香不足，凝乳狀態不好，但隨著發酵時間的延長，酸乳出現明顯的異味，可能是因為添加的蕎麥粉發酵產酸引起的。當發酵時間為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，發酵時間選擇7 h。

圖4　發酵時間對鮮奶酪品質的影響Fig.4　The effect of fermentation time on the quality of fresh cheese

2.3響應面試驗

2.3.1響應面試驗結果

以蕎麥添加量、發酵時間和發酵溫度為自變量，酸乳發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設計原理對蕎麥鮮奶酪發酵工藝參數進行優化，試驗結果見表3。

表3　響應面試驗設計及結果

對實驗數據進行分析，得到響應面回歸模擬方程：

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酵工藝的優化。方差分析可知，蕎麥添加量、發酵溫度和發酵時間對發酵終止時酸乳的滴定酸度影響極顯著。另外，蕎麥添加量與發酵溫度之間交互作用和發酵溫度與發酵時間之間交互作用對發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面圖。由圖5可知，隨著蕎麥添加量和發酵溫度的增加，發酵終止時酸乳的滴定酸度呈現逐漸上升后下降的趨勢，所以適當的增加蕎麥添加量和發酵溫度有利于形成組織狀態較好的凝乳；隨著蕎麥添加量和發酵時間的上升，發酵終止時酸乳的滴定酸度逐漸升高，酸乳凝乳速度加快，當蕎麥添加量在3.5%～4.7%，發酵時間在6.3～7.5 h附近時，酸乳滴定酸度在較高范圍內；隨著發酵時間和發酵溫度的增加，滴定酸度呈現上升趨勢，但發酵時間不宜過長，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蕎麥鮮奶酪最佳發酵工藝的確定和驗證

根據模型預測值，蕎麥鮮奶酪最佳發酵工藝條件為：蕎麥添加量4%，發酵溫度42.6 ℃，發酵時間7.1 h，在該條件下進行3次平行驗證試驗，取平均值。實際測得發酵終止時酸乳的滴定酸度為82.03°T，與預測值相差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，基于響應面法得到的蕎麥鮮奶酪發酵工藝條件是可行的，有實用價值。

2.4蕎麥鮮奶酪的質量評價

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果

2.4.2蕎麥鮮奶酪感官評價

蕎麥鮮奶酪感官評定結果見表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，鮮奶酪質地軟硬適中，易被消費者接受。

表6　蕎麥鮮奶酪感官評定結果

2.4.3蕎麥鮮奶酪成熟期間蛋白水解程度的變化

10天內pH4.6-SN、12%TCA-SN占鮮奶酪總氮量的百分數如表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，發酵劑分解蛋白質為多肽、氨基酸、胨等成分，其中包含苦味多肽，直接影響奶酪的風味和質構[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構的變化

質構剖面分析模擬牙齒的運動，通過往復兩次壓縮咬切食品形成的曲線，實現對奶酪質構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，其質構變化如表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小；凝聚性增加40.5%，表明奶酪中酪蛋白內部化學鍵強度增加，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抵抗性逐漸增強[18]。

表8　蕎麥鮮奶酪成熟過程中TPA質構分析結果

3　結論

優化得到蕎麥鮮奶酪工藝條件為：生蕎麥仁于90 ℃下烘焙1 h，經磨制、過篩后，按4%的添加量添加至鮮牛乳中，加入0.015%的發酵劑，蕎麥鮮牛乳于42.6 ℃發酵7.1 h，經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較好，乳清析出少且澄清，成品鮮奶酪口感溫和，質地均勻一致，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。

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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)。

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

2015-02-01 ，改回日期:2015-03-17