凝乳條件對干酪凝乳質(zhì)構(gòu)及成品的影響分析

文/高曉峰 于上富 劉曉雪 黃 銳

（中墾華山牧乳業(yè)有限公司）

干酪是原料奶、奶油、脫脂乳、乳清或其混合物經(jīng)發(fā)酵劑發(fā)酵、凝乳酶或其它凝乳劑凝乳，并排出乳清而形成的新鮮或經(jīng)發(fā)酵成熟的產(chǎn)品[1]。干酪具有很高的營養(yǎng)價值，蛋白質(zhì)經(jīng)過一些酶類的作用后形成氨基酸、肽等小分子物質(zhì)，大大促進了其消化率，同時富含鈣、磷等無機成分以及多種維生素等物質(zhì)[2]。

在干酪的加工過程中，凝乳是非常重要的環(huán)節(jié)，凝乳效果的好壞直接影響干酪的品質(zhì)和產(chǎn)率。氯化鈣添加量、凝乳酶種類和添加量、凝乳溫度以及熱處理條件對凝乳效果具有顯著影響[3～5]。本文通過質(zhì)構(gòu)儀分析不同條件下的凝乳質(zhì)構(gòu)，為凝乳終點判斷及干酪的生產(chǎn)提供理論數(shù)據(jù)支持。

表1 感官評定各項評分標準

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳；巴氏殺菌乳（7 2℃/15 s、80 ℃/15 s，中墾華山牧乳業(yè)有限公司）；凝乳酶、干酪發(fā)酵劑［丹尼斯克（DANISCO）中國有限公司］；氯化鈣（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）。

1.2 儀器與設備

HWS-28型電熱恒溫水浴鍋（上海一恒科學儀器有限公司）；TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀（英國Stable Micro Systems公司）；SQP型分析天平［賽多利斯科學儀器（北京）有限公司］；自制干酪槽、干酪刀。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

生牛乳→凈乳→熱處理→冷卻→添加發(fā)酵劑→靜置發(fā)酵30 min→添加氯化鈣→添加凝乳酶→靜置凝乳→切割→靜置5 min→攪拌升溫至42 ℃→排乳清→放入模具成型→包裝冷藏。

1.3.2 質(zhì)構(gòu)儀測試條件

質(zhì)構(gòu)儀采用TPA模式。具體參數(shù)如下：預壓速度1.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，返回速度1.0 mm/s，下壓距離25 mm，時間5.00 s；數(shù)據(jù)采集速率為200 pps；探頭為AB/E；圓盤直徑40 mm。

1.3.3 凝乳時間的判斷

根據(jù)鄭小平[6]的研究結(jié)果，凝乳硬度處于劇增前期，彈性、黏性、膠黏性和咀嚼性趨于最小值時即為凝乳終點。

1.3.4 不同殺菌條件對凝乳性能的影響

分別取生牛乳及72 ℃/15 s、80 ℃/15 s分別處理后的殺菌乳，直接加熱至35 ℃，隨后加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，再加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳時間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測定不同殺菌條件的凝乳情況。

1.3.5 不同凝乳酶添加量對凝乳性能的影響

將72 ℃/15 s處理后的殺菌乳加熱至35 ℃，加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，分別加入凝乳酶0.09、0.07、0.05、0.03 g/L，待凝乳時間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測定不同凝乳酶添加量的凝乳情況。

1.3.6 不同凝乳溫度對凝乳性能的影響

將72 ℃/15 s處理后的殺菌乳加熱至35 ℃，加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，分別加熱至40、35、30、25 ℃后，加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳時間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測定不同凝乳溫度的凝乳情況。

表2 不同熱處理條件對凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表3 不同熱處理條件對凝乳時間和干酪成品的影響

表4 不同凝乳酶添加量對凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表5 不同凝乳酶添加量對凝乳時間和干酪成品的影響

1.3.7 不同氯化鈣添加量對凝乳性能的影響

將72 ℃/15 s處理后的殺菌乳加熱至35 ℃，加入發(fā)酵劑0.08 DCU/L，靜置發(fā)酵30 min，分別加入氯化鈣0.4、0.3、0.2、0.1 g/L，再加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳時間結(jié)束后，用質(zhì)構(gòu)儀測定不同氯化鈣添加量的凝乳情況。

1.4 感官評價

根據(jù)《中國乳制品工業(yè)行業(yè)標準 農(nóng)家干酪感官質(zhì)量評鑒細則》（RHB 506-2004）并略有改動，按照表1進行感官評定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)運用SPSS 20.0軟件進行D u n c a n's檢驗分析顯著性，p＜0.05表示差異顯著，用Microsoft Excel 2016軟件繪圖，每個樣品重復3 次。

表6 不同凝乳溫度對凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表7 不同凝乳溫度對凝乳時間和干酪成品的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熱處理條件對凝乳時間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

從表2和表3可知，隨著熱處理強度的增大，相應的凝乳時間延長，硬度和膠著性都減小，最大負力和黏性先增大后減小，黏聚性先減小后增大，72 ℃/15 s條件下的黏性最大，生乳的黏性最低。成品在72 ℃/15 s條件下的感官評分最好。生乳和72 ℃/15 s條件下的凝乳時間差異不顯著，其它指標差異顯著；72 ℃/15 s與80 ℃/15 s條件下的各項指標均差異顯著。

成品放置1 周后，熱處理強度較低時容易出現(xiàn)乳清析出現(xiàn)象，而熱處理強度較高時乳清析出較少，生乳的乳清析出現(xiàn)象最嚴重。干酪成品的析水性與乳清蛋白的變性程度有直接關(guān)系，溫度越高，乳清變性強度越高，乳清蛋白與酪蛋白結(jié)合度越高，乳清析出越少，進而提高成品的產(chǎn)率[7]。這可能是由于熱處理程度增加對酶凝乳的第一階段影響不大，主要作用于酶凝乳第二階段，導致乳清蛋白變性和鈣離子減少，進而形成熱誘乳清蛋白聚合物（Serum protein aggregates，SPA）和膠束基蛋白聚合物（Micelle-bound protein aggregates，MPA），使酪蛋白的凝乳聚合能力減弱，導致凝乳時間延長[8]和凝乳硬度的減小[9，10]。

2.2 不同凝乳酶添加量對凝乳時間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

由表4和表5可知，隨著凝乳酶添加量的增加，凝乳時間逐漸縮短，凝乳硬度先增大后減小，最大負力逐漸變小后增大，黏性、黏聚性以及膠著性逐漸增大后減小。在凝乳酶添加量為0.07 g/L時，成品感官評分最高；凝乳酶添加量為0.09 g/L時；成品的硬度和質(zhì)地較密實；凝乳酶添加量為0.03 g/L時，凝乳時間較長，成品的硬度較低；凝乳酶添加量為0.05 g/L時，凝乳時間較長。0.03 g/L與0.05 g/L相比，除黏聚性差異不顯著外，其它指標均差異顯著；0.05 g/L與0.07 g/L相比，各項指標均差異顯著；0.07 g/L與0.09 g/L相比，各項指標均差異顯著。

凝乳酶添加量較低時，κ-酪蛋白水解緩慢，副酪蛋白膠束聚合形成的二硫鍵少，強度差，凝乳硬度低；凝乳酶添加量增加時，κ-酪蛋白水解迅速，凝乳加快，凝乳硬度增加；凝乳酶添加量較大時，可能由于凝乳酶的水解作用，造成了凝乳結(jié)構(gòu)粗糙、彈性下降等質(zhì)構(gòu)參數(shù)的改變[11，12]，成品也容易出現(xiàn)苦味，本文研究沒有出現(xiàn)該情況，可能是凝乳酶添加量范圍小的緣故。

表8 不同氯化鈣添加量對凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)的影響

表9 不同凝乳溫度對凝乳時間和干酪成品的影響

2.3 不同凝乳溫度對凝乳時間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

由表6和表7可知，凝乳溫度從25 ℃升至35 ℃時，凝乳時間逐漸縮短，凝乳硬度增加；凝乳溫度從35 ℃升至40 ℃時，凝乳時間逐漸延長，凝乳硬度減小。凝乳溫度從25 ℃升至40 ℃時，最大負力、黏性、膠著性均先增加后減小，黏聚性則先減小后增加。凝乳溫度為35℃時，成品的感官評分最高，不同凝乳溫度的各項指標均差異顯著。

在25～40 ℃范圍內(nèi)，凝乳溫度每提高10 ℃，反應速度增加2 倍[13]。當凝乳溫度為25 ℃時，可能是凝乳酶的活力沒有充分發(fā)揮，凝乳效果不好，同時不利于切割和乳清排出，容易造成蛋白質(zhì)和脂肪流失；凝乳溫度為40 ℃時，可能超過了凝乳酶的最適溫度，限制了凝乳酶的活力，從而使凝乳時間延長，這與劉春雨[13]和趙笑[14]的研究結(jié)果一致，并且凝乳溫度超過40 ℃不利于發(fā)酵劑的生長。

2.4 不同氯化鈣添加量對凝乳時間和凝乳質(zhì)構(gòu)的影響

由表8和表9可知，隨著氯化鈣添加量逐步增加，凝乳時間隨之縮短，凝乳硬度和黏性逐漸增加后減小，最大負力呈現(xiàn)先增加后減小又增加的趨勢，黏聚性先減小后增大，膠著性則一直增大。在氯化鈣添加量為0.2 g/L時，成品的感官評分最高；當氯化鈣添加量為0.4 g/L時，凝乳較快，添加凝乳酶后還沒有充分攪拌，部分就開始出現(xiàn)凝乳現(xiàn)象。氯化鈣添加量增多，凝乳時間縮短，但凝乳的組織狀態(tài)也越來越粗糙。0.1 g/L與0.2 g/L相比，凝乳時間差異不顯著，其它指標均差異顯著；0.2 g/L與0.3 g/L相比，凝乳時間差異不顯著，其它指標均差異顯著；0.3 g/L與0.4 g/L相比，凝乳時間和膠著性差異不顯著，其它指標均差異顯著。

鈣離子濃度增加，破壞了酪蛋白分子表面的水膜和雙電層，使其分子間斥力減小而相互聚集，促進凝乳第一階段酪蛋白糖聚肽的釋放[15，16]，凝乳膠束聚集速率加快，使凝乳時間縮短，凝乳硬度增加，這與李偉[17]和張燚[18]的研究成果一致；也有研究表明，鈣離子濃度過高時，會打斷αs-酪蛋白與κ-酪蛋白之間的絡合鍵，導致酪蛋白沉淀過快，乳脂肪不能及時被酪蛋白的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹而易隨乳清排出，凝乳酶活性降低，凝乳時間延長，干酪的出品率下降，成品也容易產(chǎn)生苦味，影響產(chǎn)品質(zhì)量[19]。

3 討論

在制作干酪過程中，凝乳過程是非常重要的環(huán)節(jié)，受許多因素影響，如熱處理強度、凝乳酶添加量、凝乳溫度及氯化鈣添加量等，這些因素會導致凝乳質(zhì)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化。原料乳的質(zhì)量對干酪質(zhì)量安全和品質(zhì)有重要影響。熱處理強度越大，有利于保證加工過程的安全性，但生乳不經(jīng)過熱處理直接制作干酪，在法國、德國、南歐等一些地區(qū)仍然在采用，據(jù)統(tǒng)計，1998～2011年發(fā)生的90 起干酪安全事件中，38 起是由生乳直接制作的，42 起是由巴氏殺菌乳制作的[20]，生乳制作干酪的安全事件占比反而低，可能與生乳中的活性物質(zhì)有關(guān)。熱處理強度越大，乳清蛋白的變性程度越大，乳清蛋白與酪蛋白結(jié)合形成MPA和SPA，乳清不易分離，成品的產(chǎn)率提高，酪蛋白聚合能力減弱，凝乳時間延長[21]。熱處理條件為72 ℃/15 s時，凝乳硬度適宜，凝乳時間較短，對原料乳的營養(yǎng)損失較少，可以采用此溫度進行干酪制作的殺菌處理。凝乳酶添加量為0.07 g/L時，凝乳時間較短，凝乳硬度適宜，成品的感官評分最高；凝乳酶添加量低于0.07 g/L時，凝乳時間延長。凝乳溫度為35 ℃時，凝乳硬度適合，同時適合發(fā)酵劑的生長，成品的感官評分高于其它凝乳溫度；凝乳溫度為25 ℃時，凝乳狀態(tài)不好，易破裂，且不利于后期的切割和乳清排出；凝乳溫度為40 ℃時，凝乳時間較長，限制了凝乳酶的活力，不利于發(fā)酵劑的生長；凝乳溫度為30 ℃時，凝乳時間較長，凝乳酶活性沒有得到充分發(fā)揮。氯化鈣添加量增加，顯著提高凝乳硬度，縮短凝乳時間，提高成品產(chǎn)率，氯化鈣添加量為0.2 g/L時，凝乳硬度適宜，成品的感官評分高于其它添加量。