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        乳清在奶酪制作中的工藝優(yōu)化

        2021-10-15 10:58:10白建薛建娥沙闖闖
        中國調(diào)味品 2021年10期

        白建,薛建娥,沙闖闖

        (呂梁學(xué)院 生命科學(xué)系,山西 呂梁 033001)

        奶酪是一種在牛奶或羊奶中添加適量乳酸菌發(fā)酵劑和凝乳酶通過發(fā)酵使奶中的蛋白質(zhì)凝固、排乳清,再把凝乳塊壓縮成固定形狀而制成的一種營養(yǎng)價值很高的發(fā)酵乳制品,又被稱為干酪[1]。奶酪制作過程中排除的乳清中富含乳清蛋白、礦物質(zhì)和少量的凝乳酶,乳清中的乳清蛋白主要含有α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳鐵蛋白及免疫球蛋白等,乳清蛋白含有豐富的生物活性物質(zhì),因此不僅容易被人體消化吸收而且具有極高的代謝效率,具有很高的生物利用價值[2-3]。乳清中殘留的凝乳酶具有再利用的價值,直接排放乳清不僅污染環(huán)境而且損失營養(yǎng),加工成乳清粉需要耗費(fèi)較多的熱能,如何利用乳清成為發(fā)展奶酪產(chǎn)業(yè)急需解決的問題[4]。

        有關(guān)直接將乳清通過加熱濃縮并制作乳清奶酪的報道較多[5],還有將乳清酸化后制作奶酪的報道[6],也有將乳清和牛奶混合制作乳奶酪的報道[7-8],此外,有報道在奶酪制作過程中添加乳清蛋白對其品質(zhì)的影響[9-11]。為提高乳清中凝乳酶的回收利用率,更好地利用乳清中的營養(yǎng)成分,本研究在奶酪制作過程中加入了乳清,然后以奶酪的得率和感官評分作為最終的考察指標(biāo),選取了乳清添加量、凝乳時間和凝乳酶添加量3個影響較大的因素,通過單因素試驗和正交試驗,探究乳清在奶酪制作中再利用的工藝參數(shù),為乳清的回收利用以及提高凝乳酶的使用效率提供了理論參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        發(fā)酵菌株:嗜熱鏈球菌(Streptococcussalivariussubsp.thermophilus)和保加利亞乳桿菌(Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus);新鮮牛乳:密度1.030 g/mL,干物質(zhì)11.05%,蛋白含量3.03%,當(dāng)?shù)啬翀?;食鹽:當(dāng)?shù)爻?;乳清:本實驗室制作奶酪后排除并冷藏;凝乳?酶活力1∶10000 U):丹麥科漢森有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        奶酪槽 自制;CP114電子天平 帝豪斯儀器有限公司;HH-S8型電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司;SP-XC-ZK01臺式真空包裝機(jī) 晉中佳通機(jī)電科技有限公司;LC-406立式冷藏陳列柜 江蘇阪神電器股份有限公司;LD5-2B低速離心機(jī) 北京雷勃爾醫(yī)療器械有限公司;PHSJ-3F型pH計 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

        1.3 試驗方法

        1.3.1 乳清奶酪加工工藝

        新鮮牛乳→標(biāo)準(zhǔn)化→殺菌(63 ℃、30 min)→冷卻(至38 ℃)→加發(fā)酵劑(0.5%,V/V),保加利亞乳桿菌∶嗜熱鏈球菌為1∶1)→加乳清→加凝乳酶→凝乳→凝乳切割→攪拌→排乳清→堆釀→加鹽糅合→熱燙拉伸(90 ℃)→壓榨成型→真空包裝→成熟→干酪。

        1.3.2 單因素試驗

        在凝乳酶添加0.25%,凝乳時間35 min的條件下,考察乳清添加量(15%、20%、25%、30%、35%)時對奶酪得率和感官評分的影響;在凝乳酶用量0.25%、乳清添加量25%的條件下,考察凝乳時間(20,25,30,35,40 min)對奶酪得率和感官評分的影響;在乳清添加量25%、凝乳時間35 min的條件下,考察凝乳酶添加量(0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%)對奶酪得率和感官評分的影響。

        1.3.3 正交試驗

        在單因素試驗的基礎(chǔ)上,對凝乳時間、凝乳酶添加量、乳清添加量3個影響因素進(jìn)行三因素三水平正交試驗,見表1。

        表1 正交試驗因素與水平Table 1 The factors and levels of orthogonal test

        1.3.4 指標(biāo)測定

        對不同凝乳條件下的奶酪得率和感官評分進(jìn)行評價,最終得出各因素合適的因素水平。奶酪得率的計算公式如下,感官評分的標(biāo)準(zhǔn)見表2。

        表2 感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The standard of sensory evaluation

        2 結(jié)果與分析

        2.1 乳清添加量對奶酪得率和感官評分的影響

        由圖1可知,在凝乳酶添加量和凝乳時間固定的條件下,添加15%乳清時,奶酪得率最低,為7.59%;在25%乳清添加量時,奶酪得率達(dá)到最大值8.56%,乳清添加量大于25%后奶酪的得率又下降。從整體來看,在設(shè)置的水平區(qū)間內(nèi),奶酪得率隨著乳清添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,呈現(xiàn)這種趨勢的原因是:在排乳清這一操作工藝中,有少量凝乳酶會溶解在乳清中被排出,在添加少量乳清時,乳清中的乳清蛋白和凝乳酶含量都比較少,因此凝乳充分,大部分乳清蛋白會被包裹在奶酪凝塊中,導(dǎo)致奶酪得率升高;當(dāng)增加乳清添加量后,乳清中凝乳酶含量也增加,導(dǎo)致奶酪凝聚速度過快,因此沒有充足時間使更多的乳清蛋白被包裹在凝塊中,另外隨著乳清添加量的增加,牛奶中的蛋白濃度稀釋,致使凝乳不完全而奶酪得率下降。感官評分也隨著乳清添加量的增加不斷增加,在乳清添加量為25%時感官評分不再明顯上升,結(jié)合得率和感官評分,當(dāng)乳清添加量為25%時,乳清中的乳清蛋白和含有的凝乳酶達(dá)到一種平衡狀態(tài),此時奶酪的得率和感官評分較好。

        圖1 乳清添加量對奶酪得率和感官評分的影響Fig.1 Effect of whey additive amount on cheese yield and sensory scores

        2.2 凝乳酶添加量對奶酪得率和感官評分的影響

        由圖2可知,在凝乳酶添加量為0.15%時,奶酪的得率達(dá)到7.76%;當(dāng)凝乳酶添加量為0.25%時奶酪得率達(dá)到9.29%,此后隨著凝乳酶添加量的增加,奶酪得率基本不變,從總體來看,奶酪得率隨著凝乳酶添加量的增加先上升而后基本不變。奶酪中的酪蛋白在凝乳酶作用下,酪蛋白膠粒表面的蛋白分子層小部分被分解,膠粒對其內(nèi)部的α-、β-酪蛋白失去保護(hù)作用而變?yōu)楦崩业鞍祝湓谟坞x態(tài)Ca2+作用下發(fā)生凝聚形成不溶性凝塊[12]。當(dāng)凝乳酶含量較低時,奶酪凝乳效果差,部分脂肪、蛋白伴隨乳清流失,從而導(dǎo)致奶酪得率的下降;當(dāng)凝乳酶含量較高時,奶酪凝乳強(qiáng)度過高,導(dǎo)致凝塊硬度過強(qiáng)、延展性變差,使奶酪在之后的熱燙工藝中出現(xiàn)碎渣,因此奶酪得率隨著凝乳酶添加量的增加而不變[13]。感官評分則隨著凝乳酶添加量的增加不斷增加,在添加量0.25%時感官評分為85.04,而后基本保持不變,由此可知,凝乳酶添加量對奶酪的得率和感官評分有一定影響作用,并且在凝乳時間和乳清添加量固定的條件下,凝乳酶的最佳添加量為0.25%。

        圖2 凝乳酶添加量對奶酪得率和感官評分的影響Fig.2 Effect of chymosin additive amount on cheese yield and sensory scores

        2.3 凝乳時間對奶酪得率和感官評分的影響

        由圖3可知,當(dāng)凝乳為20 min時,奶酪得率為7.21%;凝乳35 min時,奶酪的得率為9.68%;此后隨著凝乳時間的延長,奶酪得率基本不變。從總體來看,在凝乳20~35 min期間,奶酪得率隨著凝乳時間的延長而增加,35 min后隨著凝乳時間的延長得率趨于穩(wěn)定。因為隨凝乳時間的增加,凝乳酶充分地作用于牛奶中的酪蛋白而形成凝塊,并在凝結(jié)過程中不斷將乳清中的乳清蛋白等成分包裹在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,因此奶酪得率會隨著凝乳時間的延長而增加。但凝乳時間超過35 min后,凝塊的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成,包裹脂肪和乳清蛋白等成分達(dá)到飽和,此時奶酪的得率基本不變。而感官評分則隨著凝乳時間的延長不斷增加,在凝乳時間為35 min時達(dá)到最高,在40 min時感官評分有稍微的下降,可能是隨著凝乳時間的延長,凝塊的硬度會不斷增加,彈性也會變差,綜合感官評分和得率,當(dāng)乳清添加量25%、凝乳酶添加量0.25%時,凝乳時間以35 min為宜。

        圖3 凝乳時間對奶酪得率和感官評分的影響Fig.3 Effect of curdling time on cheese yield and sensory scores

        2.4 正交試驗結(jié)果

        以奶酪得率作為參照指標(biāo),并且要求奶酪得率越高越好,再通過對正交試驗結(jié)果分析可知,對奶酪得率變化的影響因素順序為B>C>A,即:凝乳酶添加量>乳清添加量>凝乳時間??芍?種影響因素中對奶酪得率影響最大的是凝乳酶添加量,其次是乳清添加量,影響最小的是奶酪制作中的凝乳時間。通過理論分析選出最優(yōu)因素組合為A3B2C2,而9個試驗處理中奶酪得率最高的水平組合為A1B2C3,再通過對比試驗得出A3B2C2得率高于A1B2C3,因此從得率指標(biāo)考慮選取最優(yōu)水平組合為A3B2C2,即:凝乳時間40 min、凝乳酶添加量0.25%、乳清添加量25%。

        表3 正交試驗Table 3 The orthogonal test

        以感官評分作為參照指標(biāo)進(jìn)行分析可知,對奶酪感官評分的影響因素順序為C>B>A,即:乳清添加量>凝乳酶添加量>凝乳時間。通過理論分析選出最優(yōu)因素組合為A3B2C2,而9個試驗處理中奶酪感官評分最高的水平組合為A2B1C2,再通過對比試驗得出A3B2C2的感官評分高于A2B1C2,因此從感官評分指標(biāo)考慮選取最優(yōu)水平組合為A3B2C2,即:凝乳時間40 min、凝乳酶添加量0.25%、乳清添加量25%。與得率的最終最優(yōu)組合一致,因而添加乳清制作奶酪的最佳工藝為在凝乳酶添加量0.25%、乳清添加量25%的條件下凝乳40 min。

        3 結(jié)論

        以奶酪的得率和感官評分為指標(biāo),通過單因素試驗和正交試驗對乳清在奶酪制作中的工藝進(jìn)行優(yōu)化,得出當(dāng)乳清添加量25%、凝乳酶添加量0.25%、凝乳時間40 min的條件下得到奶酪的得率和感官評分較高,這一工藝組合不僅利用乳清中的酶節(jié)省了凝乳酶在奶酪制作中的用量(不加乳清條件下凝乳酶的添加量為0.30%),同時在凝乳過程中增加了乳清中的乳清蛋白等營養(yǎng)成分,提高了奶酪的營養(yǎng)。

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