不同凝乳方式加工的硬质奶酪特性分析

王琳，王琼瑶，李庆越，吴江超*

1.喀什大学（喀什 844000）；2.中南林业科技大学（长沙 410004）；3.河南农业大学（郑州 450002）

奶酪作为一种发酵的牛奶制品，富含蛋白质、钙、脂肪和维生素等营养成分，被誉为乳品中的“黄金”[1]。奶酪中蛋白质含量一般为20%～35%，脂肪含量约34%[2]。除此之外，奶酪中含有糖类、有机酸，钙、磷、钾等微量矿物元素，铁、锌，脂溶性维生素A，类胡萝卜素及水溶性的维生素B1、B2、B6，烟酸、生物素等多种营养成分，具有重要的生理功能[3]。奶酪的品种多样，可适应不同人群的需求。

在我国新疆、内蒙古等牧区，传统奶酪多采用酸凝法加工，奶酪质地坚硬、口感酸涩，除牧民外多数消费者难以接受。近年来随着人民生活水平和健康意识的提升，城市居民对奶酪产品的接受度逐渐增高。在进口奶酪消费增长迅速的背景下，新疆地区各类数量众多的乳品企业奶酪产品市场认可度却很低，销售增长乏力，对新工艺和新产品开发需求迫切。试验通过评估4种常用的奶酪凝乳方法对奶酪加工工艺和成品的影响，对凝乳块及奶酪发酵过程中的理化指标、挥发性风味成分等进行测定和分析，为开发不同类别的奶酪产品做出有益探索。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

鲜牛奶（喀什市南达新农业股份有限公司）；凝乳酶（科汉森有限公司）；乳酪乳杆菌（帝斯曼公司）；柠檬酸（河北顺势生物科技有限公司）；氯化钙（上海鑫泰实业有限公司）；天然粗盐（乐陵市利国调味品加工厂）；氯化镁（上海优乐滋食品配料有限公司）；葡萄糖酸内酯（江西新黄海食品有限公司）。

1.2 仪器与设备

电磁炉（C22-WT2202，广州美的生活电器有限公司）；温度计（TP400，新疆得米五金有限公司）；pH计（PHSJ-3F，梅特勒-托利多有限公司）；分析天平（LE204F/02，梅特勒-托利多仪器有限公司）；智能磁力搅拌器（HWET，天津市予华仪器科技有限公司）；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9053A，上海齐欣科学仪器有限公司）；数显恒温水浴锅（HH-S2，江苏金怡仪器科技有限公司）；多功能台式离心机（5810R，齐楠欧莱伯电子商务有限公司）；紫外分光光度计（L1611003，上海菁华科技有限公司）；黏度计（BRDOKFIELD-DV2T，美国柏乐飞公司）。

1.3 硬质奶酪工艺流程（图1）

1.4 操作要点

1.4.1 温度的控制

试验采用巴氏杀菌对牛奶进行热处理。

不同环境温度下奶酪的组织构成、凝块中细菌及其蛋白质的生物活力等不尽相同。此外，奶酪的硬度、咀嚼性、弹性、黏附性、融化性、油脂析出性、蛋白质的降解能力、成品的品质均会受环境温度的制约[4]。因此，研究每一种凝固方式对其温度的要求，控制温度的变化，对奶酪的形成具有重要意义。

1.4.1.1 酶凝法

凝乳酶在最适凝乳温度和最适pH的情况下作用，其活力最大，且与生成的凝乳有比较牢固和相互作用的关系结构[5-6]。通过试验得出，将鲜奶巴氏杀菌后冷却，将牛奶温度保持在30～32 ℃时，依次添加柠檬酸（10 g/100 kg）、氯化钙（20 g/100 kg）、凝乳酶（4 g/100 kg）快速搅拌1 min，凝乳效果最佳。

1.4.1.2 盐析法

将鲜奶巴氏杀菌后，持续加热至77 ℃，并保持煮沸状态，添加0.5%氯化镁，边搅拌边加入，可出现絮状物，开始凝乳。

1.4.1.3 酸凝法

将鲜奶巴氏杀菌处理后，将牛奶加热至88 ℃，保持沸腾状态，添加0.35%柠檬酸，少量多次，边搅拌边加入，出现絮状物时，停止搅拌，静置。

1.4.1.4 内酯凝法

将鲜奶巴氏杀菌处理后，将牛奶加热至93 ℃，添加0.25%内酯后，快速搅拌30 s，停止搅拌，静置。

1.4.2 排乳清与接种奶酪切割排乳清4 h后，添加菌种，菌种添加量0.2%，使菌种均匀分布于奶酪凝乳块中。

1.4.3 发酵与后熟

将奶酪放置于温度4 ℃、湿度70%环境下进行发酵。奶酪在发酵后熟过程中，会发生反应并产生风味物质。

1.4.4 抹盐

奶酪发酵过程中，加盐可抑制霉菌和酵母菌生长，增加奶酪的味道，改善奶酪的理化成分，很大程度上影响奶酪的功能[7]。定期将盐均匀涂抹至奶酪表面，可有效防止奶酪变质。

1.5 相关指标的检测方法

1.5.1 理化指标的检测方法

1.5.1.1 pH的测定按照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》第二法pH计法进行测定。

1.5.1.2 水分的测定按照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》对奶酪所含水分进行测定。

1.5.1.3 蛋白质的测定

按照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》第二法分光光度法进行测定，以牛血清白蛋白为标准样品做标准曲线。称取1 g样品于50 mL容量瓶中，加1 mL四氯化碳，加碱性硫酸铜定容至50 mL，剧烈振荡10 min，静置1 h，取上清液于离心管中，在4 000 r/min，5 min条件下进行离心。离心后，取上清液至比色皿中，在560 nm波长处，以蒸馏水做参比，进行试验，记录吸光度。

1.5.1.4 色差的测定

分别称取20 g不同样品，对其进行整形，使其呈圆饼状，使用色差仪对奶酪进行色差分析，测定后记录L、a和b值。

1.5.2 物性指标黏度的测定

取凝固40 min的凝乳块，使用BROOKFIELDDV2T型黏度计，称取400 mL样品，在RV-03（3）号转子、转速40 r/min、22 ℃条件下，50 s后读数并记录[8]。

1.5.3 香气成分及含量的测定

1.5.3.1 电子鼻

样品气体采集方法：分别称取20 g 4种不同凝固方式所得奶酪于烧杯中，用保鲜膜进行密封，30 ℃下保温30 min，取烧杯中气体进行电子鼻检测，每种式样重复采集3次。

电子鼻测定条件：样品采集时间30 s，传感器清洗时间120 s，调零时间5 s，进样准备时间5 s，进样流量300 mL/min。

2 结果与分析

2.1 理化指标的测定

2.1.1 pH的测定

分别测定发酵1，3，5和7 d奶酪的pH，如图1所示。发酵剂在发酵过程中不断产酸导致奶酪的pH均呈下降趋势，内酯凝乳时，释放H+，使酪蛋白出现凝聚，形成凝胶，使其pH偏小。

图1 不同凝固方式所得奶酪pH对比

2.1.2 水分的测定

取发酵10 d后的奶酪进行水分测定，采用酸凝法得到的奶酪水分较多，采用盐析法得到的奶酪水分较少。

2.1.3 蛋白质的测定

凝乳酶发酵乳的蛋白质水解能力较强，而且其网状结构更加连续、致密、均匀、坚固[9]，酶凝方式所得奶酪的蛋白质含量较高。

表1 不同凝固方式所得奶酪的蛋白质对比

2.1.4 色差的测定

如表2所示，L值为亮度系数，表示从黑到白变化的变化程度，a值表示从红（+a）到绿（-a）变化，b值表示从黄（+b）到蓝（-b）变化[10]。根据测定的a、b及L值通过式（1）和（2）计算色度值和色光值[11]。

表2 不同凝固方式所得奶酪色差对比表

色度值=（a2+b2）1/2（1）

色光值=2 000×a/L×（a2+b2）1/2（2）

进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。

色度值反映色素的浓度，色光值反映奶酪颜色的亮度[12]。由图3和图4可知，盐析法所得奶酪的色光值较高，其颜色更加明亮，色泽更加诱人。

图3 不同凝固方式所得奶酪色度值对比图

图4 不同凝固方式所得奶酪色光值对比图

2.2 黏度的测定

由表3可知，用内酯凝固方式所得奶酪的黏度较大，单位时间内，内酯凝乳的效果较其他凝固方式好，且生产效率高。奶酪质地紧密，有利于乳清的排出。葡萄糖酸内酯常用于豆腐的凝固剂，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 香气成分及含量的测定

2.3.1 电子鼻

按照传感器的反应曲线图，当其反应曲线稳定后，所得到各组样本中的电子鼻与所有传感器产品的电导率差值（G/G0）数值的变动，就表征着香气物质浓度的相应变动。在对各种样本的数据收集过程中，因为各种感应器都对某一种特点的气体反应比较强烈，所以能够判断在样本分类过程中样本大部分挥发气体为哪一种类，10个各种金属氧化物传感器及相应的气体香气种类见表4。对于样品区分分析，试验提取10个传感器的特征值，对其主要成分物质进行对比分析[14]。

表4 PEN3电子鼻传感器敏感物质

由图5和图6可知，奶酪中含量最多的物质是烷类化合物（R6）和硫化合物（R7），酶凝法所得奶酪两种物质的含量均大于其他方式所凝的奶酪，对比其他凝固方式，酸凝法所得奶酪2类挥发性成分含量均比较少，这与酸凝法得到的凝乳块较为坚硬的质地有关，且测试结果与酸凝法凝乳块寡淡的香气感官特点一致；酶凝法得到的凝乳块更加疏松，传质阻力较小，也更有助于内部香气成分向外部挥发；而盐析法凝乳对一类香气成分烷类化合物（R6）生成有抑制作用，而对于另一类香气成分硫化合物（R7）生成却有较强的促进作用，其中的机理尚待进一步研究；这也表明在相同发酵菌种的条件下，通过不同凝乳方式可以开发风味差异化的奶酪产品。

图5 4种不同凝固方式硬质奶酪电子鼻分析雷达图

图6 4种不同凝固方式所得奶酪2类主要挥发性香气成分对比图

3 结论

不同凝固方式制作的硬质奶酪，工艺过程和凝乳效果有所差异。不同的凝固方式对温度有着严格要求，试验中，酶凝法的凝乳温度为32 ℃，盐析法的凝乳温度为77 ℃，酸凝法的凝乳温度为88 ℃，内酯凝法的凝乳温度为93 ℃。在不断发酵的过程中，奶酪在发酵剂的作用下其pH呈下降趋势。酶凝法生产的奶酪含水率更高，这对于生产软质或半软质奶酪是有利的。内酯法单位时间内的凝乳速度更快，质地紧密，有利于乳清的排出和提高生产效率，但是工艺过程需要再次高温处理，易出现不良风味和色泽劣变。盐析法所得奶酪色光值较高，其颜色更加明亮，色泽诱人，但含水率最低。通过研究比较4种不同的凝乳方式所得奶酪的香气成分类型及其含量表明，不同凝固方式加工出的奶酪香气成分构成有较大差异，酶凝法和内酯法的凝乳2种主要香气成分含量较高且均衡，盐析法对凝乳中烷类香气成分的生成有抑制作用，酸凝法凝乳中的各类香气成分都相对较少。

通过研究对不同凝乳方式所得凝乳的特性分析，分别得出最佳凝乳温度和最佳凝乳方式，相关研究基础有利于不同生产规模的企业结合自身特点开发合适的奶酪生产工艺，为开发更具特色的奶酪产品提供重要参考。