乳清酒發酵工藝參數的優化

■ 郭安民 吳宏 劉成江 新疆農墾科學院農產品加工研究所

近年來，我國經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，人們對乳制品的消費有了新的認識，口味新穎、有特色的乳制品越來越受到青睞。隨著國內奶酪生產規模的不斷擴大，乳清的綜合利用問題日益突出。目前奶酪生產企業在生產過程中分離的大量乳清被當作廢水排放掉，這種處理方法不但造成了資源的浪費，也造成了環境的污染。乳清約含粗蛋白質0.5%～0.9%、粗脂肪0.3%～0.5%、總糖3%～5%，還含有多種礦物質和維生素。目前，乳清的開發和利用已引起諸多企業和科研機構的重視。

本研究以制作傳統酸凝奶酪的乳清作為一種低度飲料酒的主要發酵原料，利用乳酵母對其進行發酵，制取乳清酒，通過單因素試驗和正交試驗確定了乳酵母的最佳發酵條件組合，以期為制備乳清酒產業提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料

乳清由本研究所畜產品研究室奶酪課題組提供；白砂糖，市售。乳酵母菌，購于國家菌種保藏中心；其它分析試劑，由本院分析測試研究中心提供。

1.1.2 設備

玻璃發酵瓶，數顯pH測定儀，過濾機，菌種培養箱，滴定裝置，手持糖度計，蒸餾裝置等。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

乳清→成分檢測→調整成分→過濾→殺菌→檢測→接種→發酵→后熟及冷藏→檢測、勾兌→檢驗→裝瓶、殺菌→成品

1.2.2 理化指標測定[1]

參考乳品及奶酪國標檢測方法，對成品的糖度、酸度、酒精度及活菌數等指標進行測定。

1.2.3 感官及質量評定

感官評定從色澤和組織狀態、香味、滋味等方面組織品評，采用100分制（色澤30分，香味30分，滋味40分）。具體評分標準為：①色澤和組織狀態：淺黃綠色，澄清透明；②香味：具乳香味，醇香淡雅；③滋味：味甘，稍酸，口味協調。

1.2.4 單因素試驗[2]

（1）發酵溫度的確定

調整乳清發酵液pH值、糖濃度，然后加熱殺菌、冷卻、檢測。將乳酵母菌接種后分別置于25、28、31、34、37和40℃條件下恒溫發酵，其它條件不變，每隔24h測定發酵液濃度，觀察在不同溫度下的降糖情況，確定理想的發酵溫度。

（2）接種量的確定

調整乳清發酵液pH值、糖濃度，然后加熱殺菌、冷卻、檢測。向乳清汁液中添加經活化好的乳酵母菌菌種，分別按4%、6%、8%、10%、12%的接種量，在已確定的最適溫度（37℃）下進行發酵試驗。根據發酵產生的酒精度、殘糖、總酸等確定乳酵母菌的接種量。

（3）發酵時間的確定

調整乳清發酵液相關成分，然后加熱殺菌，冷卻并檢測。于37℃下，接入經活化好的乳酵母菌菌種，分別按1、3、5、7、9天時間段，進行發酵試驗。根據發酵液最后殘糖、總酸等來確定乳酵母菌的發酵時間。

（4）正交試驗因素及水平選擇

依據酸凝奶酪所產乳清汁特性，通過單因素試驗，選擇影響乳清酒質量的主要因素即接種量、發酵溫度、發酵時間等為因素，采用L9（34）正交試驗。因素水平設計如表1所示。

2 結果與討論

2.1 原料成分分析

乳清的化學成分如表2所示。由表2可知，牛奶經發酵所得的乳清成分中氮源充足，能夠滿足乳酵母菌的生長需求，因此在用乳清作為基質進行發酵時，僅需要外加碳源，本試驗中外加的碳源為白砂糖。另一指標顯示乳清汁酸度偏高，保持一定的總酸含量對發酵是有益的，但酸度過高將給發酵帶來不利影響。因此，必須采取中和的方法給乳清降酸，調整乳清的pH值至5.4，使之達到釀酒所需標準，保證整個發酵的順利進行。

2.2 發酵溫度對乳清酒發酵的影響

圖1為不同溫度下乳酵母菌降糖情況。從圖1可以看出，在37℃發酵時，乳酵母使液糖濃度下降得最快。使乳清汁液中的糖轉化為酒精，可獲得較高的乙醇含量和獨特的香味物質。若發酵溫度低，雖然有利于乳酵母菌生長，使發酵糖類產生乙醇的能力增強，但在低溫條件下菌種的生長發酵進程緩慢。若發酵溫度高，雖然可促進乳酵母的繁殖，代謝旺盛，使醪液發酵能力增強，但易出現菌體自溶現象，從而導致產品苦味增加，風味變差。因此，選取34、37和40℃為試驗的3個水平。

圖1 不同溫度下乳酵母菌降糖情況

表1 乳清酒優化工藝參數L9（33）正交試驗因素水平設計表

表2 乳清的組成 單位：%

表3 乳酵母菌不同接種量對產品的影響

2.3 接種量對乳清酒發酵的影響

乳酵母菌不同接種量對產品的影響如表3所示。

表3表明，乳酵母的用量可選擇8.0%～12.0%之間，發酵的酒質較好。若接種量太少，則菌種增長緩慢，發酵時間延長。若接種量太多，在主發酵階段乳酵母菌生長過快、過密，因糖類利用過多而導致后發酵階段各種有益風味物質積累不足；同時，較多的接種量又會導致大量的乳酵母菌早衰和菌體自溶現象出現，從而影響本產品的風味品質。因此，選取8%、10%、12%為試驗的3個水平。

2.4 時間對乳清酒發酵的影響

表4的結果表明，在37℃的培養條件下，酒精度在主發酵期間不斷提高，7天后達到較高水平，然后略有上升，于第9天達到較平穩的值。但如果在該溫度下延長發酵時間，總酸呈現上升趨勢。若前發酵時間低于4天以下，產品因發酵時間過短，不能產生足夠的酒精和香味物質，未能達到試驗預期目標。因此，選取5、7、9天為試驗的3個水平。

2.5 正交試驗確定乳清酒最佳發酵條件

以乳清酒的色澤和組織狀態、香味、滋味作為感官品質判定指標，對試驗結果進行分析，確定乳清酒最佳發酵條件，結果如表5所示。

比較3個因素的R值可以看出，各因素中對乳清酒的影響次序為B＞A＞C＞D：B對產品滋味和口感有顯著影響，B2（37℃）最佳；A因素的影響位于第2, 以A3（12%）為最佳；C因素位于第3，在單因子試驗結果中（表4），C2和C3水平酒精含量僅差0.03個百分點，從節省時間等考慮，選擇C2（7天）最好。由空列判斷A、B、C各因素均可靠，得出乳清酒的最佳發酵條件為B2A3C2，即乳清酒的發酵溫度為37℃，乳酵母菌的接種量為12%，發酵時間為7天[3]。

表4 不同發酵時間對產品的影響

表5 乳清酒發酵條件正交試驗結果分析

3 結論

3.1 乳清來源于牛乳，并經過有益乳酸菌的發酵制得，含多種有益營養成分，如乳清蛋白中的免疫球蛋白、多肽等生物活性物質。

3.2 通過試驗確定乳清酒的最佳發酵工藝參數為：總固形物為15%～17.5%，乳酵母菌接種量12%，在35～37℃發酵6～7天；再進行檢測、調配。

3.3 酸凝奶酪所產生的乳清通過發酵開發低度乳清酒是可行的。這樣不僅增加了企業的產品新品種和經濟效益，而且避免了對環境的污染，為乳清的綜合利用提供了一條新的途徑。■

[1] 胡曉冰，楊生玉，張彭湃等.西瓜酒發酵工藝的研究.釀酒，2007（3）：83～85

[2] 唐民民.新鮮軟質豆奶干酪的工藝參數優化.大豆科技，2008（5）：33～41

[3] 劉榮厚.甜高粱莖稈汁液固定化酵母酒精發酵的研究.農業工程學報，2005（9）：137～140