凝乳条件对干酪凝乳质构及成品的影响分析

文/高晓峰 于上富 刘晓雪 黄 锐

（中垦华山牧乳业有限公司）

干酪是原料奶、奶油、脱脂乳、乳清或其混合物经发酵剂发酵、凝乳酶或其它凝乳剂凝乳，并排出乳清而形成的新鲜或经发酵成熟的产品[1]。干酪具有很高的营养价值，蛋白质经过一些酶类的作用后形成氨基酸、肽等小分子物质，大大促进了其消化率，同时富含钙、磷等无机成分以及多种维生素等物质[2]。

在干酪的加工过程中，凝乳是非常重要的环节，凝乳效果的好坏直接影响干酪的品质和产率。氯化钙添加量、凝乳酶种类和添加量、凝乳温度以及热处理条件对凝乳效果具有显著影响[3～5]。本文通过质构仪分析不同条件下的凝乳质构，为凝乳终点判断及干酪的生产提供理论数据支持。

表1 感官评定各项评分标准

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

生牛乳；巴氏杀菌乳（7 2℃/15 s、80 ℃/15 s，中垦华山牧乳业有限公司）；凝乳酶、干酪发酵剂［丹尼斯克（DANISCO）中国有限公司］；氯化钙（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

HWS-28型电热恒温水浴锅（上海一恒科学仪器有限公司）；TA-XT plus型质构仪（英国Stable Micro Systems公司）；SQP型分析天平［赛多利斯科学仪器（北京）有限公司］；自制干酪槽、干酪刀。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

生牛乳→净乳→热处理→冷却→添加发酵剂→静置发酵30 min→添加氯化钙→添加凝乳酶→静置凝乳→切割→静置5 min→搅拌升温至42 ℃→排乳清→放入模具成型→包装冷藏。

1.3.2 质构仪测试条件

质构仪采用TPA模式。具体参数如下：预压速度1.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，返回速度1.0 mm/s，下压距离25 mm，时间5.00 s；数据采集速率为200 pps；探头为AB/E；圆盘直径40 mm。

1.3.3 凝乳时间的判断

根据郑小平[6]的研究结果，凝乳硬度处于剧增前期，弹性、黏性、胶黏性和咀嚼性趋于最小值时即为凝乳终点。

1.3.4 不同杀菌条件对凝乳性能的影响

分别取生牛乳及72 ℃/15 s、80 ℃/15 s分别处理后的杀菌乳，直接加热至35 ℃，随后加入发酵剂0.08 DCU/L，静置发酵30 min，再加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳时间结束后，用质构仪测定不同杀菌条件的凝乳情况。

1.3.5 不同凝乳酶添加量对凝乳性能的影响

将72 ℃/15 s处理后的杀菌乳加热至35 ℃，加入发酵剂0.08 DCU/L，静置发酵30 min，分别加入凝乳酶0.09、0.07、0.05、0.03 g/L，待凝乳时间结束后，用质构仪测定不同凝乳酶添加量的凝乳情况。

1.3.6 不同凝乳温度对凝乳性能的影响

将72 ℃/15 s处理后的杀菌乳加热至35 ℃，加入发酵剂0.08 DCU/L，静置发酵30 min，分别加热至40、35、30、25 ℃后，加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳时间结束后，用质构仪测定不同凝乳温度的凝乳情况。

表2 不同热处理条件对凝乳质构参数的影响

表3 不同热处理条件对凝乳时间和干酪成品的影响

表4 不同凝乳酶添加量对凝乳质构参数的影响

表5 不同凝乳酶添加量对凝乳时间和干酪成品的影响

1.3.7 不同氯化钙添加量对凝乳性能的影响

将72 ℃/15 s处理后的杀菌乳加热至35 ℃，加入发酵剂0.08 DCU/L，静置发酵30 min，分别加入氯化钙0.4、0.3、0.2、0.1 g/L，再加入凝乳酶0.07 g/L，待凝乳时间结束后，用质构仪测定不同氯化钙添加量的凝乳情况。

1.4 感官评价

根据《中国乳制品工业行业标准 农家干酪感官质量评鉴细则》（RHB 506-2004）并略有改动，按照表1进行感官评定。

1.5 数据处理与分析

数据运用SPSS 20.0软件进行D u n c a n's检验分析显著性，p＜0.05表示差异显著，用Microsoft Excel 2016软件绘图，每个样品重复3 次。

表6 不同凝乳温度对凝乳质构参数的影响

表7 不同凝乳温度对凝乳时间和干酪成品的影响

2 结果与分析

2.1 不同热处理条件对凝乳时间和凝乳质构的影响

从表2和表3可知，随着热处理强度的增大，相应的凝乳时间延长，硬度和胶着性都减小，最大负力和黏性先增大后减小，黏聚性先减小后增大，72 ℃/15 s条件下的黏性最大，生乳的黏性最低。成品在72 ℃/15 s条件下的感官评分最好。生乳和72 ℃/15 s条件下的凝乳时间差异不显著，其它指标差异显著；72 ℃/15 s与80 ℃/15 s条件下的各项指标均差异显著。

成品放置1 周后，热处理强度较低时容易出现乳清析出现象，而热处理强度较高时乳清析出较少，生乳的乳清析出现象最严重。干酪成品的析水性与乳清蛋白的变性程度有直接关系，温度越高，乳清变性强度越高，乳清蛋白与酪蛋白结合度越高，乳清析出越少，进而提高成品的产率[7]。这可能是由于热处理程度增加对酶凝乳的第一阶段影响不大，主要作用于酶凝乳第二阶段，导致乳清蛋白变性和钙离子减少，进而形成热诱乳清蛋白聚合物（Serum protein aggregates，SPA）和胶束基蛋白聚合物（Micelle-bound protein aggregates，MPA），使酪蛋白的凝乳聚合能力减弱，导致凝乳时间延长[8]和凝乳硬度的减小[9，10]。

2.2 不同凝乳酶添加量对凝乳时间和凝乳质构的影响

由表4和表5可知，随着凝乳酶添加量的增加，凝乳时间逐渐缩短，凝乳硬度先增大后减小，最大负力逐渐变小后增大，黏性、黏聚性以及胶着性逐渐增大后减小。在凝乳酶添加量为0.07 g/L时，成品感官评分最高；凝乳酶添加量为0.09 g/L时；成品的硬度和质地较密实；凝乳酶添加量为0.03 g/L时，凝乳时间较长，成品的硬度较低；凝乳酶添加量为0.05 g/L时，凝乳时间较长。0.03 g/L与0.05 g/L相比，除黏聚性差异不显著外，其它指标均差异显著；0.05 g/L与0.07 g/L相比，各项指标均差异显著；0.07 g/L与0.09 g/L相比，各项指标均差异显著。

凝乳酶添加量较低时，κ-酪蛋白水解缓慢，副酪蛋白胶束聚合形成的二硫键少，强度差，凝乳硬度低；凝乳酶添加量增加时，κ-酪蛋白水解迅速，凝乳加快，凝乳硬度增加；凝乳酶添加量较大时，可能由于凝乳酶的水解作用，造成了凝乳结构粗糙、弹性下降等质构参数的改变[11，12]，成品也容易出现苦味，本文研究没有出现该情况，可能是凝乳酶添加量范围小的缘故。

表8 不同氯化钙添加量对凝乳质构参数的影响

表9 不同凝乳温度对凝乳时间和干酪成品的影响

2.3 不同凝乳温度对凝乳时间和凝乳质构的影响

由表6和表7可知，凝乳温度从25 ℃升至35 ℃时，凝乳时间逐渐缩短，凝乳硬度增加；凝乳温度从35 ℃升至40 ℃时，凝乳时间逐渐延长，凝乳硬度减小。凝乳温度从25 ℃升至40 ℃时，最大负力、黏性、胶着性均先增加后减小，黏聚性则先减小后增加。凝乳温度为35℃时，成品的感官评分最高，不同凝乳温度的各项指标均差异显著。

在25～40 ℃范围内，凝乳温度每提高10 ℃，反应速度增加2 倍[13]。当凝乳温度为25 ℃时，可能是凝乳酶的活力没有充分发挥，凝乳效果不好，同时不利于切割和乳清排出，容易造成蛋白质和脂肪流失；凝乳温度为40 ℃时，可能超过了凝乳酶的最适温度，限制了凝乳酶的活力，从而使凝乳时间延长，这与刘春雨[13]和赵笑[14]的研究结果一致，并且凝乳温度超过40 ℃不利于发酵剂的生长。

2.4 不同氯化钙添加量对凝乳时间和凝乳质构的影响

由表8和表9可知，随着氯化钙添加量逐步增加，凝乳时间随之缩短，凝乳硬度和黏性逐渐增加后减小，最大负力呈现先增加后减小又增加的趋势，黏聚性先减小后增大，胶着性则一直增大。在氯化钙添加量为0.2 g/L时，成品的感官评分最高；当氯化钙添加量为0.4 g/L时，凝乳较快，添加凝乳酶后还没有充分搅拌，部分就开始出现凝乳现象。氯化钙添加量增多，凝乳时间缩短，但凝乳的组织状态也越来越粗糙。0.1 g/L与0.2 g/L相比，凝乳时间差异不显著，其它指标均差异显著；0.2 g/L与0.3 g/L相比，凝乳时间差异不显著，其它指标均差异显著；0.3 g/L与0.4 g/L相比，凝乳时间和胶着性差异不显著，其它指标均差异显著。

钙离子浓度增加，破坏了酪蛋白分子表面的水膜和双电层，使其分子间斥力减小而相互聚集，促进凝乳第一阶段酪蛋白糖聚肽的释放[15，16]，凝乳胶束聚集速率加快，使凝乳时间缩短，凝乳硬度增加，这与李伟[17]和张燚[18]的研究成果一致；也有研究表明，钙离子浓度过高时，会打断αs-酪蛋白与κ-酪蛋白之间的络合键，导致酪蛋白沉淀过快，乳脂肪不能及时被酪蛋白的网状结构包裹而易随乳清排出，凝乳酶活性降低，凝乳时间延长，干酪的出品率下降，成品也容易产生苦味，影响产品质量[19]。

3 讨论

在制作干酪过程中，凝乳过程是非常重要的环节，受许多因素影响，如热处理强度、凝乳酶添加量、凝乳温度及氯化钙添加量等，这些因素会导致凝乳质构参数发生变化。原料乳的质量对干酪质量安全和品质有重要影响。热处理强度越大，有利于保证加工过程的安全性，但生乳不经过热处理直接制作干酪，在法国、德国、南欧等一些地区仍然在采用，据统计，1998～2011年发生的90 起干酪安全事件中，38 起是由生乳直接制作的，42 起是由巴氏杀菌乳制作的[20]，生乳制作干酪的安全事件占比反而低，可能与生乳中的活性物质有关。热处理强度越大，乳清蛋白的变性程度越大，乳清蛋白与酪蛋白结合形成MPA和SPA，乳清不易分离，成品的产率提高，酪蛋白聚合能力减弱，凝乳时间延长[21]。热处理条件为72 ℃/15 s时，凝乳硬度适宜，凝乳时间较短，对原料乳的营养损失较少，可以采用此温度进行干酪制作的杀菌处理。凝乳酶添加量为0.07 g/L时，凝乳时间较短，凝乳硬度适宜，成品的感官评分最高；凝乳酶添加量低于0.07 g/L时，凝乳时间延长。凝乳温度为35 ℃时，凝乳硬度适合，同时适合发酵剂的生长，成品的感官评分高于其它凝乳温度；凝乳温度为25 ℃时，凝乳状态不好，易破裂，且不利于后期的切割和乳清排出；凝乳温度为40 ℃时，凝乳时间较长，限制了凝乳酶的活力，不利于发酵剂的生长；凝乳温度为30 ℃时，凝乳时间较长，凝乳酶活性没有得到充分发挥。氯化钙添加量增加，显著提高凝乳硬度，缩短凝乳时间，提高成品产率，氯化钙添加量为0.2 g/L时，凝乳硬度适宜，成品的感官评分高于其它添加量。