韋劍思 ，韋劍歡，蒲海燕，李梅，陳秀霞*，曹靖

1. 廣西大學(xué)（南寧 530500）；2. 廣西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院（南寧 530500）；3. 廣西百菲乳業(yè)股份有限公司（欽州 535000）

2019年，廣西省出臺關(guān)于推進(jìn)奶業(yè)振興打造南方奶業(yè)強(qiáng)區(qū)的實(shí)施意見推進(jìn)奶業(yè)振興打造特色乳制品；意見提到提高水牛奶產(chǎn)量，打造特色乳制品！實(shí)施意見要求優(yōu)化乳制品產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)液態(tài)奶產(chǎn)品的同時，重點(diǎn)支持開發(fā)以水牛奶為原料的奶酪、功能性乳制品等高端產(chǎn)品。目前，廣西已有奶企利用本地水牛奶的品質(zhì)優(yōu)勢，打造廣西特有的水牛奶干酪產(chǎn)業(yè)。水牛奶含有豐富的乳蛋白和乳脂肪，營養(yǎng)價值優(yōu)于普通牛奶?！八Ｄ淌菑V西的一大特色，但可惜整體的規(guī)模及體量比較小”。廣西水牛研究所所長黃加祥介紹，目前廣西自產(chǎn)牛奶量約10萬 t/年，其中水牛奶約3萬 t，僅占比三成。因此，對水牛奶的開發(fā)利用迫在眉睫，水牛乳制成乳酪產(chǎn)品是目前研究的熱點(diǎn)之一，為了開發(fā)更多營養(yǎng)豐富的奶酪產(chǎn)品，研究擬采用黑米作為水牛乳制成乳酪的添加原料之一，開發(fā)新型口味的乳酪產(chǎn)品。

黑米也是廣西種植較多的品種，黑米具有滋陰補(bǔ)腎、健脾暖肝、補(bǔ)益脾胃、益氣活血、養(yǎng)肝明目等療效[1]，況且必需氨基酸精氨酸和組氨酸的含量也高于白米，對兒童有益處[2-3]。黑米色素是重要的生物活性物質(zhì)，是清除自由基和抗氧化的良好佳品[4-8]。

黑米由于其本身營養(yǎng)物質(zhì)的不同，不易煮熟且熟化后口感較差，黏彈性不足，粗糙感明顯[9]，人們對這種的接受程度不高，難以達(dá)到滿意的要求，因此，需要將黑米與其他產(chǎn)品混合開發(fā)口味更豐富的品種，以彌補(bǔ)黑米本身的缺陷成為必然的趨勢。通過一定的加工手段，可以激發(fā)黑米某些營養(yǎng)物質(zhì)的釋放[10]，例如在微生物的發(fā)酵作用下，黑米的膳食多酚物質(zhì)被釋放，從而提高產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)。對黑米進(jìn)一步深加工的研究和利用多種多樣，目前，市場上供應(yīng)的大多是以純配制法生產(chǎn)的黑米汁飲料，由于在加工過程中過多地依賴于添加劑，使飲料的質(zhì)量、風(fēng)味及營養(yǎng)難以提高。與此相比，利用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的黑米發(fā)酵而制成的乳產(chǎn)品，不論在色、香、味還是在營養(yǎng)、保健方面都是比較理想的產(chǎn)品。因此，研究黑米發(fā)酵乳產(chǎn)品是近幾年國內(nèi)外食品研究工業(yè)引人矚目的課題之一。但我國尤其在廣西，利用黑米進(jìn)行加工的水牛發(fā)酵乳幾乎成為市場空白，高附加值產(chǎn)品較少，進(jìn)一步開發(fā)黑米發(fā)酵水牛乳新產(chǎn)品，特別是黑米固體水牛發(fā)酵奶，即類似奶酪制品的研制具備市場潛力，類奶酪制品具備液體奶制品更高的營養(yǎng)價值、攜帶方便、儲存期更久的優(yōu)點(diǎn)，因此，研制黑米水牛發(fā)酵奶奶酪制品將是順應(yīng)市場發(fā)展需求的選擇，符合人們追求健康、營養(yǎng)、味道好的乳產(chǎn)品的需求。

研究目的在于針對已有的技術(shù)現(xiàn)狀，進(jìn)一步開發(fā)多樣性的特色產(chǎn)品，為黑米的深加工提供技術(shù)支持，同時優(yōu)化和改善水牛乳的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，加快產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，通過感官評價來選擇適合的工藝參數(shù)，為黑米乳酪的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

百菲酪水牛奶（廣西百菲乳業(yè)有限公司）；發(fā)酵劑（雙歧桿菌：昆山百生優(yōu)生物科技有限公司）。姜粉、凝乳酶、低聚異麥芽糖、蔗糖、白砂糖等，均為市售。

1.2 儀器與設(shè)備

JG-04高速萬能粉碎機(jī)（上海市精益工貿(mào)有限公司）；XMTD-204數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋（天津歐諾儀器儀表有限公司）；YP1201N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；FJX-11德瑪仕發(fā)酵箱[瑪仕（北京）自控設(shè)備有限公司]；PHF-3C酸度計（上海雷磁科技有限公司）；LC-LX-H165A高速離心機(jī)（上海力辰儀器科技有限公司）。

電磁爐、鍋，市售。

1.3 方法

1.3.1 黑米發(fā)酵水牛乳酪加工流程[11-13]

黑米→粉碎→添加適量純凈水混合煮熟成米糊→冷卻至室溫→添加水牛乳、1%～3%低聚異麥芽糖粉→添加發(fā)酵劑→保溫發(fā)酵（40±2 ℃）→升溫、添加姜粉及凝乳酶→凝乳→切割→加熱收縮→排乳清→熱燙→冷卻→壓榨成型→真空包裝→成品

1.3.2 工藝要點(diǎn)[14-15]

1.3.2.1 黑米糊制備

稱取適量的黑米進(jìn)行粉碎，將粉碎后的黑米與水按1∶5～1∶6的質(zhì)量比混合煮制，注意在煮米糊過程中要不斷攪拌，注意不要讓米糊燒焦，約5～10 min停火，冷卻至室溫待用。

1.3.2.2 原料乳制備

市售水牛奶按比例準(zhǔn)備好放置水浴鍋加熱，將按比例稱好的蔗糖（添加量為水牛乳質(zhì)量的8%～10%，作為甜味劑使用）和CaCl2分別加入牛奶中，攪拌至溶解。

1.3.2.3 混合、均質(zhì)、殺菌

將冷卻后的黑米糊按1∶2.1～1∶2.5的質(zhì)量比與水牛奶混合，攪拌均勻，并按事先預(yù)設(shè)的原料配比添加1%～3%低聚異麥芽糖，將上述混合液進(jìn)行均質(zhì)，然后在一定壓力下均質(zhì)一次，再經(jīng)過殺菌；得到滅菌后的混合液待用，所述均質(zhì)條件是在19～21 MPa壓力下均質(zhì)一次，再經(jīng)過98～100 ℃殺菌3～5 min；得到滅菌后的黑米水牛乳混合液，待用。

1.3.2.4 發(fā)酵

殺菌后的混合液添加0.15%～0.2%的發(fā)酵劑，在38～ 42 ℃條件下保溫發(fā)酵1.5 h，使發(fā)酵體系具備一定的酸度，pH在4.6～6.5停止發(fā)酵。

1.3.2.5 凝乳

黑米與水牛乳混合發(fā)酵后，對發(fā)酵后的體系用水浴鍋進(jìn)行升溫，升溫過程中不斷攪拌，將發(fā)酵后的體系升溫至預(yù)先設(shè)定值，添加凝乳酶或者生姜粉或者兩者的混合物。

1.4 計算

1.4.1 成品持水力測定方法

用規(guī)格是50 mL的離心管，稱量離心管的質(zhì)量，記為A，向管中加入約25 g黑米發(fā)酵乳酪成品，管和樣品質(zhì)量記為A1，在4 ℃、4 000 r/min條件下離心10 min，靜置5 min后，倒掉上清液稱其質(zhì)量，記為A2。

成品水牛發(fā)酵乳酪成品的持水力測定參照文獻(xiàn)[16，18]計算方法，如式（1）所示。

1.4.2 成品乳酪出品率計算方法

參照文獻(xiàn)[18-19]的計算方法。稱取一定量成品，根據(jù)成品獲得率計算乳酪出品率，同時計算出制作過程損失率。實(shí)測出品率按式（2）計算，制作損失率按式（3）計算。

1.4.3 成品其他理化指數(shù)

按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，送檢第三方檢測。

1.5 工藝優(yōu)化試驗(yàn)說明[20]

1.5.1 影響因素：黑米添加量

設(shè)計5個梯度黑米添加量：2%，4%，6%，8%和12%。

1.5.2 影響因素：凝乳酶添加量

設(shè)計3個梯度凝乳酶添加量：在沖漿前凝乳酶活化，分別稱取1%，2%和3%的凝乳酶，添加適量的蒸餾水，置于38 ℃下活化至少30 min后使用。

1.5.3 影響因素：凝乳溫度

設(shè)計4個溫度梯度凝乳溫度：發(fā)酵后的黑米水牛奶體系升溫分成4份，分別升溫至40，50，60，70和80 ℃待沖漿使用。

1.5.4 影響因素：姜粉添加量

設(shè)計4個梯度姜粉添加量：在沖漿前凝乳酶活化，分別稱取0.5%，0.8%，1%和1.5%的姜粉添加到黑米水牛乳發(fā)酵體系中。

1.5.5 影響因素：pH

設(shè)計不同pH條件下對凝乳的影響。

在其他變量不變的條件下，按照正交因素表（表1）進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 正交試驗(yàn)因素表

1.5.6 感官評價

感官評價參考文獻(xiàn)[17，21]的相關(guān)方法，對黑米發(fā)酵奶酪的滋味、氣味、組織狀態(tài)、質(zhì)地、色澤進(jìn)行評價。以有感官品嘗經(jīng)驗(yàn)的10人組成感官評定小組，對產(chǎn)品的色澤、滋味氣味及成品的組織形態(tài)、質(zhì)地5個方面進(jìn)行評價，以參評人員所給分?jǐn)?shù)的平均值作為最終評分[22]。感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 黑米發(fā)酵乳酪的感官評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)對結(jié)果的影響分析

2.1.1 黑米添加量對成品感官評價的影響

由圖1可以看出成品感官評價得分隨著黑米添加量的增加而逐漸增加，當(dāng)添加量6%～8%時黑米水牛乳特征明顯，顏色合適，呈紫色或者玫瑰紫色。添加過多顏色過深，成品糙味加重，口感不夠細(xì)膩滑爽，黑米下層聚集沉淀加深，上層表面較粗糙的顆粒感增多，感官品評價較低；添加過少黑米香味不足，不能體現(xiàn)產(chǎn)品特色。在添加量6%～8%時感官評分最高，口感品質(zhì)最佳，乳酪質(zhì)地均勻，顏色呈淡紫色，增加食欲。

圖1 黑米添加量對成品感官評價的影響

2.1.2 溫度對成品感官評價的影響。

在40～80 ℃范圍內(nèi)進(jìn)行沖漿后再添加適量凝乳酶靜止凝乳。由圖2感官品評趨勢線可以看出：在40～55 ℃范圍內(nèi)評分都在88分以上，在實(shí)際感官評價中，溫度范圍在40～50 ℃時凝乳完全，結(jié)實(shí)無裂痕，質(zhì)地均勻，60～70 ℃凝乳較好，呈半凝固狀態(tài)，質(zhì)地均勻，有裂痕；80 ℃凝乳呈流動狀態(tài)，從凝乳酶的活性角度來說，溫度過高或過低都會影響酶活性，雖然添加了生姜粉，生姜粉中具有生姜蛋白也具備凝乳能力，但是由于生姜粉在此次研究中更多是作為調(diào)味劑的作用加入，而非作為凝乳劑作用加入，其加入量少，影響較少，綜合認(rèn)為，最佳溫度選擇在40～55 ℃之間。

圖2 溫度對成品感官評價的影響

2.1.3 凝乳酶添加量對成品感官評價的影響

凝乳酶添加量在1%～3%范圍內(nèi)對縮短凝乳時間無明顯影響，都能完全凝乳。從圖3品評結(jié)果來看，1%～2%添加量時分?jǐn)?shù)較高，1%～2%的凝乳酶添加量成品柔軟、細(xì)膩、有彈性、滋味良好，但凝乳酶添加到3%的時候，初品評差別不大，但放置一個星期后再品嘗成品略帶苦味，彈性較差，這有可能是由于放至后成熟，蛋白質(zhì)進(jìn)一步降解，小分子苦味肽增多，因此選擇1%～2%的凝乳酶添加量。

圖3 凝乳酶添加量對成品感官評價的影響

2.1.4 姜粉添加量對感官品評的影響[23-24]

采用姜粉相對來說操作需要多幾個步驟：將姜粉用熱水或混合有機(jī)溶劑溶解后過濾，濾掉姜粉渣，提取濾液使用，否則，口感不佳，有姜粉渣味，口感粗糙。

由圖4可以看出，添加量在0.5%時姜香味不明顯，超過1.5%以后辛辣味比較重，阻礙了奶香味及黑米香味的發(fā)揮，0.8%～1%區(qū)間評分較高，口感體驗(yàn)最佳。

圖4 姜粉添加量對成品感官評價的影響

2.1.5 pH的影響

試驗(yàn)選取pH 5.5～6時，凝乳時間較短，從混合到表面凝乳大概需要1 h，而pH范圍低于5.5或者高于6時，凝乳時間相對延長5～10 min以上。

2.2 小結(jié)

通過以上因素對成品感官品評得分情況分析，最佳的工藝參數(shù)選擇：黑米添加量6%～8%、凝乳溫度40～55 ℃、凝乳酶添加量1%～2%、姜粉添加量0.8%～ 1%。

以下是最佳工藝參數(shù)制備的成品指數(shù)分析及檢測結(jié)果。

2.2.1 持水力

物料與水結(jié)合的緊密程度可用持水力來進(jìn)行判斷。采用離心機(jī)脫水，試驗(yàn)共做了12個平行樣品，持水力大說明產(chǎn)品穩(wěn)定指數(shù)較好，相反，則說明凝乳效果較差。

從表3可看出，產(chǎn)品的持水力相對來說處于中等偏上范圍，由于凝乳后期有一定的排乳清步驟和排水步驟，在持水力方面產(chǎn)品表現(xiàn)較好，能凝結(jié)成軟質(zhì)塊狀固體。

表3 持水力測定數(shù)據(jù)表

2.2.2 成品理化指標(biāo)

加入黑米對成品產(chǎn)生一定影響，使得乳酪整體的營養(yǎng)價值更加豐富和多樣，包括提升碳水化合物含量以及膳食纖維含量，用純?nèi)橹苽渖攀忱w維含量為0，加了黑米后增加膳食纖維含量，對豐富營養(yǎng)起到促進(jìn)作用。

表4 成品理化數(shù)據(jù)

2.2.3 感官品評及外觀指數(shù)

外觀呈淡紫色，顏色均勻，表面無裂痕，質(zhì)地均勻，口感細(xì)膩柔滑，軟硬適中，呈現(xiàn)淡淡的酸甜味及辛辣味。階段性終成品見圖5。

圖5 階段性終成品圖片

2.2.4 出品率

按照最終產(chǎn)品所得質(zhì)量與加入物質(zhì)總量的比率去計算，共計做了8個平行樣品，最終測定乳酪得率為28.9%～35.1%，乳酪得率相對來說較好，但平行樣之間的差別較大，可能是操作誤差引起的，產(chǎn)品的穩(wěn)定性有待繼續(xù)研究，出品率在結(jié)果中也稱乳酪得率，見表5。

表5 乳酪得率數(shù)據(jù)表

2.3 工藝創(chuàng)新點(diǎn)

研究采用的工藝添加了生姜成分，生姜中含有大量的生姜蛋白酶粗提物、姜油樹脂和姜精油[25]，試驗(yàn)結(jié)果表明在沖漿溫度為50～55 ℃時，姜粉與凝乳酶結(jié)合具有良好的凝乳作用，所以可以與奶制品中的蛋白成分形成絡(luò)合物而凝結(jié)。

研究黑米作為主料，由于黑米黏性較低，與水牛乳混合增加了凝乳的難度，但此次研發(fā)采用的工藝做了雙重保障，主要體現(xiàn)在：一方面加了發(fā)酵劑，微生物發(fā)酵本身使蛋白物質(zhì)分解，產(chǎn)生親水基團(tuán)的氨基酸及肽，促進(jìn)產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，第二方面添加了凝乳酶，保證了凝乳的進(jìn)行，第三方面是添加了生姜的成分，生姜中含有生姜蛋白酶，可以作用于乳制品中的蛋白質(zhì)（水解αS1-、β-和κ-酪蛋白）[22]，進(jìn)一步促進(jìn)凝乳，同時使奶制品有淡淡辛辣香味，刺激味蕾，促進(jìn)食欲，在項(xiàng)目后期會進(jìn)行單獨(dú)利用姜粉提取物作為凝乳劑的試驗(yàn)研究，爭取在凝乳方面取得更大的突破。

研究黑米作為主料，由于黑米黏性較低，密度相對牛乳較大，黑米與水牛乳混合靜止過久會產(chǎn)生分層現(xiàn)象，故在發(fā)酵階段之前需要將黑米與水牛乳進(jìn)行高壓均質(zhì)處理，均質(zhì)處理的目的在于防止分層，且在發(fā)酵步驟注意攪拌，這是針對黑米水牛乳發(fā)酵特有的制備方法，同時，改善水牛乳的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，使其具備一定量的維生素及膳食纖維。

3 結(jié)論

研究表明：原料中黑米添加量、研磨細(xì)度、均質(zhì)程度、凝乳溫度、姜粉添加量、凝乳酶添加量、pH均會對研究成品黑米發(fā)酵水牛乳酪的品質(zhì)產(chǎn)生影響；工藝中姜粉也作為調(diào)味劑，使成品具有淡淡的姜香味和辛辣味，酸酪乳成品具有細(xì)膩綿軟、酪香濃郁、回味悠長、穩(wěn)定性好等有益效果。通過感官品評，得出最佳工藝參數(shù)：黑米與水按1∶5～1∶6制成黑米糊后，黑米糊與原料水牛乳按1∶2.1～1∶2.5比例混合，以此混合液質(zhì)量為基準(zhǔn)，添加低聚異麥芽糖1%～3%、發(fā)酵菌種0.15%～0.2%、凝乳酶1%～2%、姜粉0.8%～1%，凝乳溫度40～55 ℃。在此條件下所制的黑米水牛乳酪顏色呈紫色，質(zhì)地均勻，口感嫩滑，有黑米和生姜獨(dú)特的香味，口感協(xié)調(diào)，有良好的余味。

此次研究僅作為階段性成果，產(chǎn)品后續(xù)的凝乳特性及營養(yǎng)特點(diǎn)有待進(jìn)一步研究，供乳酪產(chǎn)品開發(fā)提供參考依據(jù)。從試驗(yàn)過程和結(jié)果來看，目前研究還存在部分條件未完全成熟，乳酪的流變學(xué)性質(zhì)有待進(jìn)一步研究，姜粉完全作為凝乳劑所產(chǎn)生的辛辣味，需要找到更適合的掩蔽劑，產(chǎn)品口味需要進(jìn)一步開發(fā)，姜粉的工藝對凝乳的影響有待進(jìn)一步研究，用姜粉作為凝乳劑的黑米乳酪產(chǎn)品的保質(zhì)期方面有待進(jìn)一步研究，