不同凝乳方式加工的硬質奶酪特性分析

王琳，王瓊瑤，李慶越，吳江超*

1.喀什大學（喀什 844000）；2.中南林業科技大學（長沙 410004）；3.河南農業大學（鄭州 450002）

奶酪作為一種發酵的牛奶制品，富含蛋白質、鈣、脂肪和維生素等營養成分，被譽為乳品中的“黃金”[1]。奶酪中蛋白質含量一般為20%～35%，脂肪含量約34%[2]。除此之外，奶酪中含有糖類、有機酸，鈣、磷、鉀等微量礦物元素，鐵、鋅，脂溶性維生素A，類胡蘿卜素及水溶性的維生素B1、B2、B6，煙酸、生物素等多種營養成分，具有重要的生理功能[3]。奶酪的品種多樣，可適應不同人群的需求。

在我國新疆、內蒙古等牧區，傳統奶酪多采用酸凝法加工，奶酪質地堅硬、口感酸澀，除牧民外多數消費者難以接受。近年來隨著人民生活水平和健康意識的提升，城市居民對奶酪產品的接受度逐漸增高。在進口奶酪消費增長迅速的背景下，新疆地區各類數量眾多的乳品企業奶酪產品市場認可度卻很低，銷售增長乏力，對新工藝和新產品開發需求迫切。試驗通過評估4種常用的奶酪凝乳方法對奶酪加工工藝和成品的影響，對凝乳塊及奶酪發酵過程中的理化指標、揮發性風味成分等進行測定和分析，為開發不同類別的奶酪產品做出有益探索。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

鮮牛奶（喀什市南達新農業股份有限公司）；凝乳酶（科漢森有限公司）；乳酪乳桿菌（帝斯曼公司）；檸檬酸（河北順勢生物科技有限公司）；氯化鈣（上海鑫泰實業有限公司）；天然粗鹽（樂陵市利國調味品加工廠）；氯化鎂（上海優樂滋食品配料有限公司）；葡萄糖酸內酯（江西新黃海食品有限公司）。

1.2 儀器與設備

電磁爐（C22-WT2202，廣州美的生活電器有限公司）；溫度計（TP400，新疆得米五金有限公司）；pH計（PHSJ-3F，梅特勒-托利多有限公司）；分析天平（LE204F/02，梅特勒-托利多儀器有限公司）；智能磁力攪拌器（HWET，天津市予華儀器科技有限公司）；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9053A，上海齊欣科學儀器有限公司）；數顯恒溫水浴鍋（HH-S2，江蘇金怡儀器科技有限公司）；多功能臺式離心機（5810R，齊楠歐萊伯電子商務有限公司）；紫外分光光度計（L1611003，上海菁華科技有限公司）；黏度計（BRDOKFIELD-DV2T，美國柏樂飛公司）。

1.3 硬質奶酪工藝流程（圖1）

1.4 操作要點

1.4.1 溫度的控制

試驗采用巴氏殺菌對牛奶進行熱處理。

不同環境溫度下奶酪的組織構成、凝塊中細菌及其蛋白質的生物活力等不盡相同。此外，奶酪的硬度、咀嚼性、彈性、黏附性、融化性、油脂析出性、蛋白質的降解能力、成品的品質均會受環境溫度的制約[4]。因此，研究每一種凝固方式對其溫度的要求，控制溫度的變化，對奶酪的形成具有重要意義。

1.4.1.1 酶凝法

凝乳酶在最適凝乳溫度和最適pH的情況下作用，其活力最大，且與生成的凝乳有比較牢固和相互作用的關系結構[5-6]。通過試驗得出，將鮮奶巴氏殺菌后冷卻，將牛奶溫度保持在30～32 ℃時，依次添加檸檬酸（10 g/100 kg）、氯化鈣（20 g/100 kg）、凝乳酶（4 g/100 kg）快速攪拌1 min，凝乳效果最佳。

1.4.1.2 鹽析法

將鮮奶巴氏殺菌后，持續加熱至77 ℃，并保持煮沸狀態，添加0.5%氯化鎂，邊攪拌邊加入，可出現絮狀物，開始凝乳。

1.4.1.3 酸凝法

將鮮奶巴氏殺菌處理后，將牛奶加熱至88 ℃，保持沸騰狀態，添加0.35%檸檬酸，少量多次，邊攪拌邊加入，出現絮狀物時，停止攪拌，靜置。

1.4.1.4 內酯凝法

將鮮奶巴氏殺菌處理后，將牛奶加熱至93 ℃，添加0.25%內酯后，快速攪拌30 s，停止攪拌，靜置。

1.4.2 排乳清與接種奶酪切割排乳清4 h后，添加菌種，菌種添加量0.2%，使菌種均勻分布于奶酪凝乳塊中。

1.4.3 發酵與后熟

將奶酪放置于溫度4 ℃、濕度70%環境下進行發酵。奶酪在發酵后熟過程中，會發生反應并產生風味物質。

1.4.4 抹鹽

奶酪發酵過程中，加鹽可抑制霉菌和酵母菌生長，增加奶酪的味道，改善奶酪的理化成分，很大程度上影響奶酪的功能[7]。定期將鹽均勻涂抹至奶酪表面，可有效防止奶酪變質。

1.5 相關指標的檢測方法

1.5.1 理化指標的檢測方法

1.5.1.1 pH的測定按照GB 5009.239—2016《食品安全國家標準 食品酸度的測定》第二法pH計法進行測定。

1.5.1.2 水分的測定按照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》對奶酪所含水分進行測定。

1.5.1.3 蛋白質的測定

按照GB 5009.5—2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》第二法分光光度法進行測定，以牛血清白蛋白為標準樣品做標準曲線。稱取1 g樣品于50 mL容量瓶中，加1 mL四氯化碳，加堿性硫酸銅定容至50 mL，劇烈振蕩10 min，靜置1 h，取上清液于離心管中，在4 000 r/min，5 min條件下進行離心。離心后，取上清液至比色皿中，在560 nm波長處，以蒸餾水做參比，進行試驗，記錄吸光度。

1.5.1.4 色差的測定

分別稱取20 g不同樣品，對其進行整形，使其呈圓餅狀，使用色差儀對奶酪進行色差分析，測定后記錄L、a和b值。

1.5.2 物性指標黏度的測定

取凝固40 min的凝乳塊，使用BROOKFIELDDV2T型黏度計，稱取400 mL樣品，在RV-03（3）號轉子、轉速40 r/min、22 ℃條件下，50 s后讀數并記錄[8]。

1.5.3 香氣成分及含量的測定

1.5.3.1 電子鼻

樣品氣體采集方法：分別稱取20 g 4種不同凝固方式所得奶酪于燒杯中，用保鮮膜進行密封，30 ℃下保溫30 min，取燒杯中氣體進行電子鼻檢測，每種式樣重復采集3次。

電子鼻測定條件：樣品采集時間30 s，傳感器清洗時間120 s，調零時間5 s，進樣準備時間5 s，進樣流量300 mL/min。

2 結果與分析

2.1 理化指標的測定

2.1.1 pH的測定

分別測定發酵1，3，5和7 d奶酪的pH，如圖1所示。發酵劑在發酵過程中不斷產酸導致奶酪的pH均呈下降趨勢，內酯凝乳時，釋放H+，使酪蛋白出現凝聚，形成凝膠，使其pH偏小。

圖1 不同凝固方式所得奶酪pH對比

2.1.2 水分的測定

取發酵10 d后的奶酪進行水分測定，采用酸凝法得到的奶酪水分較多，采用鹽析法得到的奶酪水分較少。

2.1.3 蛋白質的測定

凝乳酶發酵乳的蛋白質水解能力較強，而且其網狀結構更加連續、致密、均勻、堅固[9]，酶凝方式所得奶酪的蛋白質含量較高。

表1 不同凝固方式所得奶酪的蛋白質對比

2.1.4 色差的測定

如表2所示，L值為亮度系數，表示從黑到白變化的變化程度，a值表示從紅（+a）到綠（-a）變化，b值表示從黃（+b）到藍（-b）變化[10]。根據測定的a、b及L值通過式（1）和（2）計算色度值和色光值[11]。

表2 不同凝固方式所得奶酪色差對比表

色度值=（a2+b2）1/2（1）

色光值=2 000×a/L×（a2+b2）1/2（2）

進而得出不同凝固方式所得奶酪其色度值、色光值的不同含量。

色度值反映色素的濃度，色光值反映奶酪顏色的亮度[12]。由圖3和圖4可知，鹽析法所得奶酪的色光值較高，其顏色更加明亮，色澤更加誘人。

圖3 不同凝固方式所得奶酪色度值對比圖

圖4 不同凝固方式所得奶酪色光值對比圖

2.2 黏度的測定

由表3可知，用內酯凝固方式所得奶酪的黏度較大，單位時間內，內酯凝乳的效果較其他凝固方式好，且生產效率高。奶酪質地緊密，有利于乳清的排出。葡萄糖酸內酯常用于豆腐的凝固劑，可用作凝固大豆蛋白和牛乳蛋白[13]。

表3 不同凝固方式下的奶酪黏度

2.3 香氣成分及含量的測定

2.3.1 電子鼻

按照傳感器的反應曲線圖，當其反應曲線穩定后，所得到各組樣本中的電子鼻與所有傳感器產品的電導率差值（G/G0）數值的變動，就表征著香氣物質濃度的相應變動。在對各種樣本的數據收集過程中，因為各種感應器都對某一種特點的氣體反應比較強烈，所以能夠判斷在樣本分類過程中樣本大部分揮發氣體為哪一種類，10個各種金屬氧化物傳感器及相應的氣體香氣種類見表4。對于樣品區分分析，試驗提取10個傳感器的特征值，對其主要成分物質進行對比分析[14]。

表4 PEN3電子鼻傳感器敏感物質

由圖5和圖6可知，奶酪中含量最多的物質是烷類化合物（R6）和硫化合物（R7），酶凝法所得奶酪兩種物質的含量均大于其他方式所凝的奶酪，對比其他凝固方式，酸凝法所得奶酪2類揮發性成分含量均比較少，這與酸凝法得到的凝乳塊較為堅硬的質地有關，且測試結果與酸凝法凝乳塊寡淡的香氣感官特點一致；酶凝法得到的凝乳塊更加疏松，傳質阻力較小，也更有助于內部香氣成分向外部揮發；而鹽析法凝乳對一類香氣成分烷類化合物（R6）生成有抑制作用，而對于另一類香氣成分硫化合物（R7）生成卻有較強的促進作用，其中的機理尚待進一步研究；這也表明在相同發酵菌種的條件下，通過不同凝乳方式可以開發風味差異化的奶酪產品。

圖5 4種不同凝固方式硬質奶酪電子鼻分析雷達圖

圖6 4種不同凝固方式所得奶酪2類主要揮發性香氣成分對比圖

3 結論

不同凝固方式制作的硬質奶酪，工藝過程和凝乳效果有所差異。不同的凝固方式對溫度有著嚴格要求，試驗中，酶凝法的凝乳溫度為32 ℃，鹽析法的凝乳溫度為77 ℃，酸凝法的凝乳溫度為88 ℃，內酯凝法的凝乳溫度為93 ℃。在不斷發酵的過程中，奶酪在發酵劑的作用下其pH呈下降趨勢。酶凝法生產的奶酪含水率更高，這對于生產軟質或半軟質奶酪是有利的。內酯法單位時間內的凝乳速度更快，質地緊密，有利于乳清的排出和提高生產效率，但是工藝過程需要再次高溫處理，易出現不良風味和色澤劣變。鹽析法所得奶酪色光值較高，其顏色更加明亮，色澤誘人，但含水率最低。通過研究比較4種不同的凝乳方式所得奶酪的香氣成分類型及其含量表明，不同凝固方式加工出的奶酪香氣成分構成有較大差異，酶凝法和內酯法的凝乳2種主要香氣成分含量較高且均衡，鹽析法對凝乳中烷類香氣成分的生成有抑制作用，酸凝法凝乳中的各類香氣成分都相對較少。

通過研究對不同凝乳方式所得凝乳的特性分析，分別得出最佳凝乳溫度和最佳凝乳方式，相關研究基礎有利于不同生產規模的企業結合自身特點開發合適的奶酪生產工藝，為開發更具特色的奶酪產品提供重要參考。