國內發酵奶酪制品工藝的研究進展

韋劍思林瑩 韋劍歡 李梅 陳秀霞 蒲海燕

（1.廣西大學，廣西 南寧530500；2.廣西工商職業技術學院，廣西 南寧530500；3.廣西百菲乳業有限公司，廣西 欽州535000）

中國國家《食品工業“十三五”發展規劃》，突出“營養與保健食品制造業”在規劃中的價值所在，并重點提到相關的營養保健產品產值將突破1萬億元，預計增速達20%的年均增產量。2019年，廣西出臺意見打造地方特色乳制品，提到提高水牛產量。奶酪的消費一直是國內奶制品消費的短板，隨著經濟的快速發展，經濟全球化進程加快，國外奶制品輸入國內成為一種趨勢，奶酪制品的進口呈逐年上升的趨勢，國內很多企業認為，中國人不習慣吃奶酪，因此，對奶酪的加工研究較少，但隨著消費觀念的改變，現在年輕人追求時尚的大背景下，奶酪制品由于營養豐富和方便攜帶成為新的銷售熱點，因此，本文就國內奶酪制品的加工工藝及新技術的應用進行介紹，以供后來者對奶酪制品進一步研究提供參考依據。

1 工藝要點研究現狀

干酪的生產工藝目前研究比較多，流程相對來說步驟冗長，主要包括奶制品殺菌前處理、后冷卻、冷卻后到發酵步驟添加菌種、添加鹽、添加凝乳劑、接著凝乳、凝乳后切割、靜置后稍許升溫進行熱收縮、將析出的乳清排除，有些包括二次醒發，后熱燙、冷卻、成型、包裝等過程。在上述過程中，其中最重要的環節是凝乳，也是耗時最長的一個環節，而熱處理溫度強度、發酵劑以及凝乳酶的種類和量、凝乳溫度、鹽添加量、pH等這些因素均會對凝乳質構和風味造成影響[1]。關鍵環節的試驗成果主要有以下4個方面。

1.1 發酵

發酵過程也是現代乳酪生產的必須步驟，由于發酵可降解大分子物質，使得奶制品更容易被人體消化吸收，發酵后的產物可使乳制品的營養更豐富，眾所周知，乳品經過發酵后使得乳糖不耐癥病人能夠補充奶制品，否則由于缺乏乳糖酶而造成腹瀉、腹脹等疾病。同時牛乳中的部分蛋白質在乳酸菌的作用下分解容易被人體吸收的小分子物質，貢獻高營養因子,此外在發酵過程可提高脂肪中的不飽和脂肪酸，更加提高了乳酪的營養價值，傳統發酵的低溫殺菌能保證乳液含有一定活乳酸菌,因此，可平衡腸道菌群，提高營養價值，具有保健作用，是乳酸菌資源的天然寶庫[2]。在發酵中，風味的協調性跟發酵劑添加量以及發酵時間成正比，主要是取決于這兩者對奶制品風味物質得產生有正相關的影響。

對于發酵劑的選擇也是發酵控制的關鍵環節，發酵劑不僅影響整個流程的快慢，產物更是直接與風味相關，與最終產品的營養價值息息相關。早在2005年就不斷有人對發酵劑選擇進行研究。張玲改[3]研究發現，當以乳酸鏈球菌為主，與嗜熱鏈球菌的比例恰當時,用兩者混合物作為發酵劑生產干酪，在一定范圍內，發酵劑添加與干酪產率以及固形物回收率呈正相關,與凝乳后加熱收縮時的乳清析出呈負相關,終產品質量符合國家標準，試驗結果顯示優選數據為乳酸鏈球菌與嗜熱鏈球菌添加量為25∶1作為夸克干酪的生產用發酵劑[3]。

2007年翟碩莉也對軟質奶酪發酵劑的選擇進行研究；試驗結果與張玲改等人在一定程度上相同，發酵劑接種量為5%時，優選混合發酵菌種比例為乳脂鏈球菌：嗜熱鏈球菌=8：1，在選用0.1ml/100L牛奶的凝乳酶添加量,選擇55℃為加熱溫度時,干酪制得率較高，產值為33.3%,制得的干酪口感體驗最佳，且對其他指標無明顯影響，產品符合國家標準[4]。

這一研究結果在2020年辛躍珍、劉淑玲[5]的研究中也提及相同比例的配比，在研究中分別對最適參數進行了說明，再次證明混合菌種比單一菌種在后續凝乳貢獻上優勢明顯，文中還提到，最適發酵劑選擇能縮短凝乳時間。發酵凝乳溫度過高過低都會對后期排乳清的量有影響，從而影響口感等。

2015年在邢廣良的論文中研究了菌種的選擇對雙蛋白乳酪的發酵等因素的影響。結果顯示植物乳桿菌B1—B6（分離自新疆傳統發酵食品Boza）；瑞士乳桿菌MB2-1（分離自新疆賽里木酸奶）在雙蛋白乳酪（純牛乳+大豆漿）中表現不一，B1—B6能很好利用大豆中的蛋白質降解，而MB2-1能較好的利用純奶中的蛋白質進行降解[6]。

根據現有的發酵工藝研究，集中關注點更多在于不同菌種相互搭配以及選擇對口感方面的影響，給干酪乳業一定的啟示；而對于菌種添加量與發酵速度、發酵后酸度、流體粘度、流變學性質等之間的相關研究幾乎成為空白，期望后來的研究者能在這些方面有新的突破。

1.2 凝乳

如前所述，凝乳是目前國內外生產干酪的必經環節，凝乳酶是干酪制作中的凝乳劑，能夠有限剪切酪蛋白Phe105-Met106之間的肽鍵[7]。因此，添加何種凝乳酶以及添加多少成了乳酪工藝的研究關鍵點。

在凝乳步驟，薛建娥[1]所述較為細致，根據研究在凝乳酶添加量0.005%，凝乳溫度55℃，75℃殺菌20 min的條件下制成的軟質奶酪品質最佳[8]。在薛建娥[1]文中，詳細介紹了：①熱處理程度對乳清蛋白與酪蛋白結合的影響；②添加0.2 g/L的Ca Cl2可減少奶酪苦味且為最佳添加劑量；③添加木瓜蛋白酶改良劑作為更優選擇可改善乳酪的空間結構；④用KCl替代50%的NaCl優點突出，改善質構及風味，例如彈性、硬度、風味等；⑤添加某種特定益生菌能改善風味等方面。

2020年辛躍珍、劉淑玲[5]的研究中提到發酵后續步驟的凝乳步驟，凝乳酶的數量對風味的影響顯著，主要影響蛋白含量以及凝乳的成型度，與凝乳成型度成正相關，過軟蛋白損耗大，過硬風味體驗感差；這一研究后來被多名學者證實。

微生物凝乳酶、動物凝乳酶和植物凝乳酶是目前乳酪生產中常用的凝乳劑。其中，細菌由于易于培養且產酶穩定、成本低廉也作為優良凝乳酶來源而受到重視。國內外已研究報道的產凝乳酶細菌主要有地衣芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌等[9]。凝乳步驟受pH值的影響也比較大，因此，曹瑛瑛研究了不同pH條件下地衣芽孢桿菌凝乳酶的凝乳性能[9]，從研究中我們知道，如果在凝乳步驟選擇的是下地衣芽孢桿菌凝乳酶作為凝乳劑則在范圍pH為5.2-7.7為宜，在一定范圍內凝乳與pH呈負相關。

對干酪加工過程凝乳效率、成品質地的影響因素不僅僅是凝乳酶本身，牛乳的化學各成分比例對凝乳效率、成品質地也有抑制或者促進作用，趙笑等人研究了牛乳中不同組分對凝乳酶的凝乳特性。結果表明乳清蛋白濃縮物（whey protein concentrate，WPC）、κ-酪蛋白（κ-casein，κ-CN）、β-乳球蛋白（βlactoglobulin，β-LgA和β-LgB）等這些蛋白物質的添加大大減少了凝乳時間，增加產品黏稠性，凝乳樣品微觀結構更加緊密[10]。

凝乳酶本身可能由幾種混合凝乳效果更好，從凝乳酶干酪素[11]的生產工藝中可以得到參考依據，凝乳酶可采用胃蛋白酶∶木瓜凝乳酶∶酵母凝乳酶的混合物，三者參考比例為0．60∶0．18∶0．22的時候也可以起到較好的凝乳作用。

因甲醇芽孢桿菌（Bacillusmethanolicus）凝乳酶酶活力和蛋白水解活力菌比一般市售的凝乳酶高達一倍，故李柳等人[12]的研究中表明，利用甲醇芽孢桿菌凝乳酶與一般酶制劑混合凝乳，不但凝乳速度快，蛋白水解也加快，并且能達到感官口感一致的作用而且制品的干酪得率顯著提高，這也是目前生產所追求的產品特性之一。

而在乳酪生產中微生物凝乳酶的應用也存在一些問題，曾祺、張志國[13]在其發表的文章中講到，微生物凝乳酶過度水解會產生苦味肽。苦味肽來源歸于凝乳酶對αs1-CN和β-CN的水解，過度水解體現在凝乳過程以及成熟后殘留的繼續的蛋白水解[14]。而現在的很多技術可以解決這個問題，例如曾祺、張志國[13]在文中所講的根據苦味肽產生的機理入手，從內因、外因去阻斷苦味物質產生，可通過改良凝乳酶的形狀、在凝乳過程加入外肽酶、優化干酪的生產工藝等手段降低終產品苦味[13]。

孫潔等[15]的研究中，其做了大量的菌種組合篩選試驗，以20株菌種為實驗對象，最終選擇3株高產優質發酵凝乳劑的菌株作為奶酪生產凝乳發酵劑。最終，以植物乳桿菌RC5作為發酵劑，在接種量5%、38℃發酵14.5h、4℃后熟60min工藝條件下進行發酵[15]，終產品質地、口感、風味最佳，為乳酸菌產凝乳酶替代凝乳酶粉的研究和應用提供了參考。

牛奶凝乳的機理在于找到的高凝乳活性以及低非特異蛋白水解活性的凝乳酶作用于κ-酪蛋多肽之間的肽鍵，形成更穩定的空間結構。凝乳是生產乳酪最關鍵的環節，也是奶酪工藝研究最熱門的點之一，研究凝乳對乳酪各方面的影響也比較到位，主要涉及凝乳酶添加量、pH值、不同種類凝乳酶對凝乳速度、終產品口感質地、凝乳效果的影響，研究表明凝乳酶添加越多，能增加產量，加快凝乳速度，但添加過多會產生苦味以及品質過硬，酪蛋白損失增加；但目前的研究對于純天然植物蛋白酶以及蛋白組分對凝乳特性的影響較少，由于動物凝乳酶、微生物凝乳酶來源廣、價格低而受到廣泛研究，但對植物凝乳酶對奶制品凝乳方面的研究較少，僅限于木瓜蛋白酶較多，而對于別的植物蛋白酶研究甚少，相關研究顯示在15年前大眾就知道了生姜汁在一定溫度下可以對奶制品起到凝乳的效果，也知道添加了生姜后使乳制品體系增加特殊的香氣和口感，但目前沒有得到很好的推廣應用，僅用作家庭偶爾的休閑制作食品，未成行成市，生姜來源廣泛，含有生姜蛋白酶，凝乳效果好，同時具備一定殺菌功效，因此，本文作者認為可作為研究對象進一步深化研究，推廣使用。

1.3 成熟

乳酪的成熟是指將乳酪放置在一定溫度和濕度條件下，經微生物作用在一定時間內發生一系列理化變化的過程[16]；成熟過程的系列反應包括蛋白質、脂肪、糖類分解成小分子的過程，更容易被人體吸收，蛋白質水解物例如胨、肽以及必需氨基酸貢獻了乳酪的呈味物質；脂肪的水解物也貢獻了乳酪獨特的風味物質，對乳酪口感的影響很大，包括乳糖酵解成乳酸，提供乳酪特有的酸味[17]。曹書銘等人的研究認為牦牛乳硬質乳酪在成熟過程中感官品質逐漸變好，質構指標先上升后下降，在45～60d時質構指標最佳[17]。

為了在不影響品質和口味的條件下提高各種生化反應的速率，并使生產成本降低，需要加快干酪的成熟[18，19]。故陳怡帆等人[20]針對此項研究發現，在發酵后添加適量的固定化中性蛋白酶，能夠縮短牛乳硬質干酪的成熟時間。結果表明，生產固定化酶優選工藝條件為：海藻酸鈉濃度3%、殼聚糖濃度2%、CaCl2濃度3%、磷酸鈉緩沖酶液添加量15 mL，固定化酶相對酶活力最高可達88.04%，且感官評分最高[20]。

研究表明凝塊中殘余的凝乳酶會不同程度的促進后期存放干酪的成熟，由于凝乳酶致使αs1-酪蛋白的降解并進一步水解β-酪蛋白[20]，使得風味更協調。曹磊、馬江等人[7]針對凝乳酶進行研究，發現在奶酪生產過程中用不同的凝乳酶對成熟有影響，實驗采用三種不同的凝乳酶進行試驗對比。顯示木瓜蛋白酶作為凝乳劑生產的干酪風味成熟期內低于米黑毛霉凝乳酶和小牛皺胃酶；在0～90天成熟期，三者呈現不同的風味趨勢，而米黑毛霉凝乳酶在90d成熟期時，干酪達到最優風味，感官評分高于其余兩種，此時的干酪色香味俱全，組織細膩，軟硬適中[7]。

白建、趙建英、薛建娥等[21]人的研究中，顯示不同的菌種對干酪成熟也有較大的影響，益生菌干酪的蛋白水解深度指數高于普通菌種干酪。添加益生菌的干酪在28d的成熟過程中蛋白水解深度指數較高，幾種益生菌混合干酪的蛋白水解深度指數在整個成熟過程中高于其他干酪[22]。

馬歡[23]等人的研究表明，發酵劑添加量和成熟時間對牦牛乳硬質干酪的理化指標和脂肪氧化程度均有顯著性影響，當發酵劑添加量為3%時，能夠顯著增大干酪中脂肪的氧化程度[23]。

對于干酪成熟的研究多種多樣，但最終研究的目的都是如何縮短成熟期，或者添加某種成分讓成熟后乳酪的風味更好，包括乳香濃郁、組織細膩、軟硬適中等。孟昭旭[24]等人的研究發現添加非發酵劑乳酸菌菌株對干酪微生物自溶率，蛋白水解，質構性能均具有重要影響，可促進干酪成熟和改善干酪質地，具有應用的潛力[24]。

在部分廠家生產中，也有用酸凝的方式生產干酪，而張義全[25]等人研究表明，在成熟期的質構和風味而言，酶凝的效果優于酸凝。

水牛乳營養價值豐富，黃麗[26]等人對水牛乳乳酪成熟期進行理化、質構等方面的研究表明，水牛乳最適合的成熟時間是20d[26]。

由于單一酶的加入會使乳酪產生苦味、辛辣味等不良味道，因此，在實際應用中常常使用幾種酶制劑混合促進干酪的成熟[27]。結果顯示，中性蛋白酶和脂酶復合酶添加量為0.10%-0.20%時的感官評分最佳，且樣品之間差異不顯著[27]。

王童[28]等人對于干酪成熟期各種質構、感官變化的研究，結果表明在成熟期紅曲霉對干酪成熟期的質構、感官風味起到促進作用。對紅曲霉的加入，袁然[29]、翁勝男[30]等人做了相關的實驗研究，結果跟王童[28]等人的研究結果相適應，在袁然的研究中顯示，最優工藝參數為:發酵劑添加量為0．03 g/L，凝乳酶為0．2 g/L，鹽量為2%，紅曲為0．15 g/L，所制干酪成熟狀態良好，香味濃厚，味道突出，表現出較佳的感官品質[29]。

對于干酪成熟期的研究主要以口感為主線，也是對前工藝的延申，影響因素主要還是體現在凝乳步驟和發酵步驟，所選擇的工藝參數、發酵劑和凝乳劑種類等對成熟的口感和成熟期長短均有影響，因此，建議在未來的研究方向中應更需要注重口感好、時間短的工藝條件選擇為重點；在成熟期的研究中目前對于成品保存條件對成熟期的影響因素分析較少，儲藏保存是產品必經的流程，未來也應將保存條件的優化作為成熟期影響指標之一去做重點研究。

1.4 鹽漬

在干酪加工過程中添加少許鹽類對凝乳有促進作用，這一成果在大多數研究學者的報告中得到證實，在凝乳階段加入鈣離子與酪蛋白膠粒在某種程度上形成凝膠，對質構產生影響。而這里所說的鹽漬在凝乳后進行，作用與干酪塊可以改善風味，并能促進乳清的排放、控制干酪的水分含量[31]。

鹽漬步驟凝乳步驟肽水解產生的苦味程度降低，在鹽漬過程中，趙賽楠[32]發現鉀鹽部分替代鈉鹽能提高干酪的保水性及抗融性，同時，在質構及口感方面起到促進作用，但并未引起凝聚性和彈性的變化[32]。

2 結語

在乳酪的工藝研究中，大多數研究集中在發酵、凝乳及成熟階段，這幾個階段與最終成品的口感、質構、風味密切相關，發酵階段中發酵劑的選擇、發酵溫度、發酵時間等都與所需要的終產品的類型相關，在凝乳階段，凝乳酶添加的種類、添加量、凝乳時間、單一乳還是復合乳都對奶酪終成品風味造成影響；對于成熟階段的研究與前面發酵及凝乳階段息息相關，前面工藝參數不一樣直接影響成熟期的最佳時間及口感，本文從幾個關鍵工藝的研究現狀及結論來闡述，供做奶酪的企業參考。