張藍月,孫萬成
(青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院,青海 西寧 810016)
牦牛(Bos grunniens)是生活在青藏高原的主要畜種,廣泛分布于青海、西藏、四川等高海拔地區(qū),因而被譽為“高原之舟”[1]。牦牛乳含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、礦物質(zhì)及維生素等營養(yǎng)成分,因此被稱為“天然濃縮乳”[2]。無污染、高海拔的生存環(huán)境賦予牦牛耐缺氧、耐寒等特性,也為牦牛乳帶來了許多特殊的生理功能。Zhang Wei等[3-4]通過對小鼠進行常壓缺氧實驗、亞硝酸鈉中毒實驗和強迫游泳實驗,證明牦牛乳具有較好的抗缺氧活性和抗疲勞作用。此外,牦牛乳還因其含有豐富的VA和VC而具有抗氧化能力[5]。
牦牛乳因其特有的營養(yǎng)價值而具備開發(fā)高品質(zhì)乳制品的潛力,然而,由于牦牛乳產(chǎn)量較少、位處高原地理位置偏遠等限制,目前我國對于牦牛乳制品的開發(fā)利用還不完善,主要集中于藏區(qū)傳統(tǒng)的發(fā)酵牦牛乳、曲拉、干酪、乳清液和酥油的加工方面,為豐富牦牛乳制品品類和推動青藏高原的經(jīng)濟發(fā)展,急需對當(dāng)前國內(nèi)外牦牛乳的加工技術(shù)進行深入了解與研究。本文對發(fā)酵牦牛乳、牦牛曲拉、牦牛乳清液、牦牛乳干酪和牦牛酥油等牦牛乳加工制品的最新研究進展進行綜述,旨在明確牦牛乳的加工框架體系,以期為牦牛乳資源的進一步開發(fā)利用提供科學(xué)參考。
發(fā)酵牦牛乳是以牦牛乳為原料,經(jīng)均質(zhì)、滅菌、冷卻、接種、發(fā)酵、冷藏后熟而制成的傳統(tǒng)牦牛乳飲品[6]。牦牛乳經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸與鈣結(jié)合生成的乳酸鈣更易消化吸收,從而提升了牦牛乳的營養(yǎng)價值[7]。發(fā)酵牦牛乳也因其益于消化、口感細膩且風(fēng)味獨特而廣受青睞。
發(fā)酵牦牛乳是乳酸菌的資源寶庫,近年來許多學(xué)者對其菌種資源的研究不斷深入。Wu Xiaohe等[8]發(fā)現(xiàn),發(fā)酵牦牛乳中的優(yōu)勢菌群為3 種乳酸桿菌:發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum)、瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)和彎曲乳桿菌(Lactobacillus curvatus),以及5 種酵母菌:釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、乳酒假絲酵母(Candida kefyr)、朗比可假絲酵母(Candida lambica)、無名假絲酵母(Candida famata)和霍氏假絲酵母(Candida holmii)。此外,金鑫燕等[9]分離鑒定青海3 個地區(qū)自然發(fā)酵牦牛酸乳中的乳酸菌,發(fā)現(xiàn)其種群結(jié)構(gòu)有所不同:青海海晏縣自然發(fā)酵牦牛酸乳中的乳酸菌為干酪乳桿菌干酪亞種和嗜熱鏈球菌;青海澤庫縣自然發(fā)酵牦牛酸乳中的乳酸菌為嗜熱鏈球菌;青海同仁市自然發(fā)酵牦牛酸乳中的乳酸菌為嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌和羅伊氏乳桿菌。陳明等[10]從青藏高原牦牛酸乳中篩選出一株性能優(yōu)良的乳酸菌:植物乳桿菌XM5,它可有效緩解D-半乳糖對大鼠腦組織的氧化損傷。Qian Yu等[11]從玉樹牦牛酸乳中分離出的植物乳桿菌YS2比保加利亞乳桿菌具有更好的耐酸活性、抗膽鹽活性和疏水性,在食品和醫(yī)藥開發(fā)中應(yīng)用前景良好。因此,牦牛酸乳中的乳酸菌具有一定的生理功效及研究價值。
牦牛酸乳的加工一直停留在初級階段,近年來,許多學(xué)者對影響發(fā)酵牦牛乳品質(zhì)的因素進行探究并改進了發(fā)酵工藝。沈興旺等[12]評估具有抗氧化活性的植物乳桿菌AR501、具有緩解骨質(zhì)疏松功能的植物乳桿菌AR495及具有防齲齒功能的唾液乳桿菌AR809 3 株益生菌對牦牛發(fā)酵乳的影響,進而以發(fā)酵性能較好的唾液乳桿菌AR809為發(fā)酵劑考察其對發(fā)酵乳的影響,發(fā)現(xiàn)它可以提高發(fā)酵乳黏度、適口性、組織狀態(tài)及黏附性,改善發(fā)酵乳品質(zhì)。李趙敏等[13]為解決牦牛酸乳常見的凝膠破碎和乳清析出等問題,研究檸檬酸三鈉(trisodium citrate,TSC)對經(jīng)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶處理的脫脂牦牛乳形成凝膠質(zhì)構(gòu)的影響,研究發(fā)現(xiàn),TSC能改善凝膠不穩(wěn)定、不均勻等相關(guān)質(zhì)構(gòu)問題。于素素等[14]確定發(fā)酵乳桿菌HY01生產(chǎn)牦牛酸乳的工藝條件為:接種量4%、40 ℃發(fā)酵6 h,此條件下牦牛酸乳具有良好的風(fēng)味,且對腸道健康有益。此外,牦牛乳高脂肪含量的特點使其發(fā)酵制品存在膻味重、質(zhì)地硬等缺點。國外學(xué)者常將不同品種的乳混合后發(fā)酵,以提高發(fā)酵乳品質(zhì)[15],基于此,楊婧等[16]將牦牛乳與荷斯坦牛乳體積比2∶1混合,再選用復(fù)合發(fā)酵劑用于后續(xù)發(fā)酵,最佳工藝為:在混合乳中添加4%菌種和9%糖,30 ℃發(fā)酵30 h,從而改善了單一牦牛乳發(fā)酵的劣勢。張玉雙等[17]研究不同添加量豆?jié){對牦牛酸乳品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)添加20%豆?jié){制備的牦牛酸乳感官評分最高,與未添加豆?jié){的牦牛酸乳營養(yǎng)品質(zhì)無顯著差異,且風(fēng)味獨特、凝乳堅實。許多學(xué)者也通過將不同物質(zhì)與牦牛乳混合復(fù)配,以提高發(fā)酵牦牛乳的品質(zhì)及風(fēng)味,例如,在嗜熱鏈球菌G2與副干酪乳桿菌L9發(fā)酵劑復(fù)配比為1∶1、發(fā)酵時間14 h、發(fā)酵溫度38 ℃、蔗糖添加量8 g/100 mL條件下添加0.4%樺褐孔菌多糖能改善酸乳的黏度和風(fēng)味[18];在黑枸杞、白砂糖和發(fā)酵劑添加量分別為6%、7%和0.25%條件下發(fā)酵7 h,可制得含有青海特色資源黑枸杞的牦牛酸乳[19]。
近年來,消費者對于營養(yǎng)豐富的健康乳品需求不斷增加,充分利用牦牛乳優(yōu)異的營養(yǎng)價值及青藏高原牦牛乳資源優(yōu)勢開發(fā)生產(chǎn)出高附加值的發(fā)酵牦牛乳,并從發(fā)酵劑、發(fā)酵條件和復(fù)配物的選擇方面進一步優(yōu)化其感官及營養(yǎng)品質(zhì),可以促進牦牛乳制品的產(chǎn)品創(chuàng)新及消費市場升級,更能助力牦牛乳制品成為我國乳制品市場的主要支柱。
牦牛曲拉又稱“奶渣”,是生產(chǎn)酥油時的副產(chǎn)品,是藏區(qū)牧民的傳統(tǒng)食品[20],傳統(tǒng)制作方法為:牦牛乳→過濾→脫脂→殺菌→接菌發(fā)酵→熱凝固→擠壓脫水→干燥[21]。由表1可知,牦牛曲拉的脂肪含量僅為牛乳干酪的1/10,而蛋白質(zhì)含量卻高達牛乳干酪的3 倍;國外學(xué)者還對其與牛乳干酪的脂肪酸進行比較,發(fā)現(xiàn)曲拉具有更健康的脂肪酸成分[24],更加符合當(dāng)今人們對健康食品的訴求。
表1 牦牛曲拉及牛乳干酪營養(yǎng)成分[22-23]Table 1 Nutritional components of yak Qula and cow’s milk cheese[22-23]%
曲拉不僅具有高蛋白低脂肪的優(yōu)勢,還蘊含豐富的微生物資源,有研究從甘南牦牛曲拉中篩選出6 株乳酸菌:嗜熱鏈球菌Q1、耐久腸球菌Q2、瑞士乳桿菌G1、G2、G3、G4,這6 株乳酸菌的凝乳時間均在4~7 h波動,瑞士乳桿菌G2、G4和Q1的耐酸、耐膽酸鹽和耐滲透壓能力較好[20]。Zhang Bei等[25]從曲拉中分離到69 株乳酸桿菌,測試其在pH值為2.0、3.0和0.3 g/100 mL膽鹽存在下的存活力、模擬胃腸液耐受性、抗菌活性、特異性抗生素敏感性和表面吸水性,最終篩選出7 株膽汁酸、模擬胃腸液耐受性、抗菌活性和抗生素敏感性表現(xiàn)良好的益生菌候選菌株。因此從曲拉中獲得的乳酸菌可用于制備發(fā)酵劑,為乳酸菌的應(yīng)用提供理論參考。此外,對曲拉中微生物及菌種性能的研究也有助于改良曲拉品質(zhì)和提高綜合利用能力。
傳統(tǒng)曲拉為家庭式手工生產(chǎn),菌種不固定,導(dǎo)致其品質(zhì)差異較大。為規(guī)范曲拉加工技術(shù),近年來許多學(xué)者對曲拉的加工工藝進行研究。胡勇[26]經(jīng)實驗得出:滅菌溫度90 ℃、接種體積分?jǐn)?shù)6%的發(fā)酵液、35 ℃條件下發(fā)酵后于70 ℃干燥,曲拉產(chǎn)率較高;滅菌溫度90 ℃、接種體積分?jǐn)?shù)4%的發(fā)酵液、38 ℃條件下發(fā)酵后于70 ℃干燥,曲拉的感官品質(zhì)最好。中拉毛草等[27]優(yōu)化了曲拉的工藝流程:用3~4 層紗布過濾牦牛乳→4 500 r/min離心10 min脫脂→添加0.3 g/100 mL的發(fā)酵劑→40 ℃發(fā)酵12 h至凝固物pH值達到4.3~4.6→加熱煮制至中心溫度為63 ℃→停止加熱后保溫30 min→預(yù)脫水→利用太陽能熱風(fēng)干燥設(shè)備進行干燥(熱風(fēng)溫度41 ℃、物料厚度10 mm、風(fēng)速60 m/min)→成品→包裝。此工藝能縮短干燥時間并改善曲拉的品質(zhì)和色澤。
曲拉作為高原藏民的日常飲食,味道香醇、營養(yǎng)豐富,是一種能量濃縮型乳制品,將其作為運動食品或戶外旅游食品進行開發(fā)具有極大前景。雖然近年來許多學(xué)者對曲拉的加工工藝進行了優(yōu)化,但依然存在褐變嚴(yán)重、雜質(zhì)多和風(fēng)味差等品質(zhì)問題,遠不能適應(yīng)生產(chǎn)及市場需求。因此,繼續(xù)改進牦牛曲拉加工工藝,實現(xiàn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前首要任務(wù)。
以牦牛乳為原料生產(chǎn)酥油和曲拉等乳制品會產(chǎn)生副產(chǎn)物:含有大量乳清蛋白的牦牛乳清液,且與其他乳制品的乳清相比具有更豐富的營養(yǎng)[28],牦牛乳中的乳清蛋白是除去酪蛋白后分離出的乳清中所含的蛋白質(zhì)[29]。其中,β-乳球蛋白是牛乳中主要的過敏源之一,但其在牦牛乳中的含量低于荷斯坦牛乳[30],更具安全性。由于開發(fā)條件的制約,通常將其作為廢水排放,造成了環(huán)境的污染和乳清蛋白資源的浪費,近年來,對牦牛乳清蛋白營養(yǎng)的研究逐漸增多。高瑞平等[31]分別利用酸沉淀法和酶凝法得到的牦牛乳清液制備牦牛原乳清粉和牦牛甜乳清粉,并測定它們的營養(yǎng)及功能特性,發(fā)現(xiàn)除乳糖含量差異不顯著外,二者的營養(yǎng)及功能特性有顯著差異,且牦牛乳清粉在85 ℃時熱穩(wěn)定性最差,但依然優(yōu)于荷斯坦牛乳乳清粉。同時,高瑞平等[32]還通過再生纖維素膜過濾純化牦牛原乳清液和甜乳清液,分別制取了2 種乳清蛋白濃縮物(whey protein concentrate,WPC),發(fā)現(xiàn)10 000 Da再生纖維素膜透析得到的WPC中總蛋白含量達到80%以上,且蛋白具備的功能特性最好,牦牛WPC的熱穩(wěn)定性也優(yōu)于荷斯坦牛乳WPC。
基于此,越來越多的學(xué)者對牦牛乳清蛋白液進行回收與開發(fā)利用。劉龍[33]利用泡沫分離法,在單因素試驗基礎(chǔ)上進行響應(yīng)面優(yōu)化得出,在41 ℃、pH 3.8、乳清蛋白質(zhì)量濃度120 μg/mL、空氣流速310 mL/min條件下能夠?qū)崿F(xiàn)牦牛乳清蛋白液中乳清蛋白的有效富集。毛婷等[34]通過先接種體積分?jǐn)?shù)4%乳酸克魯維酵母發(fā)酵54 h,再接種體積分?jǐn)?shù)8%釀酒酵母發(fā)酵70 h,獲得乙醇體積分?jǐn)?shù)為14.1%且營養(yǎng)豐富的牦牛乳清酒。馬燕等[35]利用牦牛乳清廢液為原料真空冷凍干燥制得牦牛乳清粉,通過添加28.75%乳清粉、43.75%崩解劑、2.75%阿斯巴甜、8%聚乙二醇6000,在酸堿比為1.24∶1條件下研發(fā)制得一種片狀固體飲料。
對牦牛乳清廢液的回收與開發(fā)能夠有效降低生產(chǎn)成本并提高牦牛乳企業(yè)的經(jīng)濟效益,更有利于乳清工業(yè)加工的推廣。除利用牦牛乳清廢液生產(chǎn)飲料外,還可通過噴霧干燥制成粉末,并在后續(xù)開發(fā)過程中探究其安全性和促進生長發(fā)育的作用,使其成為嬰兒配方乳粉的優(yōu)質(zhì)蛋白來源。
干酪是一種經(jīng)濃縮、發(fā)酵得到的營養(yǎng)豐富且風(fēng)味獨特的發(fā)酵乳制品[36],可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)干酪等。牦牛乳相比于荷斯坦牛乳具有更好的品質(zhì),以牦牛乳為原料制作的干酪也有著更高的乳脂含量和出品率[37]。Zhang Jian等[38]的研究也佐證了這一現(xiàn)象,該研究發(fā)現(xiàn)牦牛乳干酪產(chǎn)量是荷斯坦牛乳干酪的1.67 倍。
為提高牦牛乳干酪的品質(zhì),許多學(xué)者研究不同加工條件對干酪品質(zhì)的影響。Zhang Yan等[39]指出,如果牦牛乳含有較小的酪蛋白膠束和較高含量的鈣,則牦牛干酪形成凝乳的速率更快,并且硬度、內(nèi)聚性和彈性更高。此外,脂肪含量對干酪品質(zhì)也有一定影響,研究發(fā)現(xiàn),脂肪含量和干酪出品率呈正相關(guān),且全脂干酪的感官品質(zhì)和抗氧化能力最好[40]。馬燕等[41]還比較了超聲處理對牦牛乳硬質(zhì)干酪品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著超聲時間的延長,乳脂肪球體積和黃度值減小,亮度值增大,且與未超聲處理相比,干酪的色澤白亮且產(chǎn)率、蛋白質(zhì)、脂肪和水分含量均有所增加。劉興龍等[42]研究不同貯藏時間和條件對白牦牛乳硬質(zhì)干酪的影響,結(jié)果表明,貯藏時間90 d、貯藏溫度10 ℃時牦牛乳硬質(zhì)干酪的適口性和風(fēng)味最佳。
由于不同地區(qū)居民的飲食習(xí)慣有所差異,未來可以從發(fā)酵劑種類和數(shù)量、成熟條件等方面入手,繼續(xù)豐富干酪產(chǎn)品的風(fēng)味,以滿足不同消費者的需求;同時,在保證風(fēng)味最優(yōu)的前提下,進一步提高牦牛乳干酪的出品率,為干酪工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。
牦牛酥油是從牦牛乳中提煉出的一種類似于黃油的牦牛乳制品[43],作為從牦牛乳中提取出的油脂產(chǎn)品,近年來關(guān)于其脂肪方面的研究較為透徹。周小玲等[44]比較牦牛酥油和國產(chǎn)牛乳提取的普通奶油的脂肪酸,發(fā)現(xiàn)牦牛酥油的飽和脂肪酸含量低于普通奶油,不飽和脂肪酸含量較高,其中,反式油酸含量接近普通奶油的8 倍,共軛亞油酸的含量是普通奶油的2 倍。
在牦牛酥油的加工貯藏方面,有學(xué)者對比了手工和機制酥油的品質(zhì),發(fā)現(xiàn)手工酥油的口感和風(fēng)味更好,而機制酥油的營養(yǎng)價值更高[45]。為了獲得各方面品質(zhì)均良好的牦牛酥油,需要對其加工技術(shù)進行深入研究。張玉雙等[46]研究加工條件對酥油攪打特性的影響,發(fā)現(xiàn)在最佳工藝:洗滌溫度5 ℃、洗滌次數(shù)5 次、物理成熟時間5 h條件下得到的酥油具有較高的黏度和硬度,乳化性也較好。周雨等[47]總結(jié)牦牛酥油的提煉技術(shù),即:牦牛乳預(yù)處理(60~65 ℃、10~15 min巴氏殺菌)→過濾→發(fā)酵(接種量1.0%,20 ℃,至終點滴定酸度45~50 °T)→加熱(至40 ℃)→離心(轉(zhuǎn)速4 000~9 000 r/min,離心至牦牛乳分離為稀奶油和脫脂乳)→標(biāo)準(zhǔn)化(利用皮爾遜法控制能夠影響酥油質(zhì)量的含脂率)→成熟(3 ℃、3~4 h)→攪拌(直至出現(xiàn)大豆粒大小的固體酥油顆粒)→洗滌(3~5 ℃純凈水)→壓煉(3~5 ℃、20~24 h)→包裝(使用防油、防水、不透光、不透氣的材料)→貯藏(-25 ℃)。
牦牛酥油還可以進一步開發(fā)新產(chǎn)品,如牦牛酥油茶。熊華等[48]針對酥油茶水分含量高、脂肪易被氧化的缺點,將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于牦牛酥油茶粉的生產(chǎn)中,以解決保質(zhì)期短的問題。喻峰[49]則在最佳微膠囊噴霧干燥工藝:進風(fēng)溫度190 ℃、出風(fēng)溫度90 ℃、進料量25 mL/min、氣流壓力0.10 MPa、均質(zhì)壓力40 MPa條件下,進一步以1∶3的比例添加核桃蛋白和糊精,生產(chǎn)出的核桃風(fēng)味速溶酥油茶品質(zhì)最佳。
牦牛酥油在加工及貯藏過程中還存在一些問題,如:酥油生產(chǎn)中無關(guān)物質(zhì)的去除不徹底[50];其在貯藏期間內(nèi)氧化穩(wěn)定性會逐漸下降[51]等。未來應(yīng)繼續(xù)深入對牦牛酥油的物性研究,以提高酥油產(chǎn)品質(zhì)量,對該傳統(tǒng)民族食品進行傳承、改良和推廣,為藏區(qū)經(jīng)濟發(fā)展帶來新思路。
目前關(guān)于牦牛乳的研究整體落后于荷斯坦牛乳,但近幾年,隨著對牦牛乳營養(yǎng)及功效方面研究的深入,牦牛乳憑借自身獨特的性質(zhì)引起了越來越多研究者的關(guān)注,針對性研究發(fā)展迅猛,并已逐漸成為研究熱點。但是由于牦牛乳營養(yǎng)、理化和加工性能較其他乳有所差異,且牦牛乳的相關(guān)加工技術(shù)基本借鑒自荷斯坦牛乳,這使得牦牛乳的商業(yè)化受到局限,造成牦牛乳資源開發(fā)滯后。因此,同時進行牦牛乳性質(zhì)研究和新技術(shù)開發(fā),將科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)加工方法有機結(jié)合,研發(fā)配套設(shè)備和優(yōu)化工藝流程,實現(xiàn)牦牛乳深度開發(fā)利用與規(guī)?;I(yè)生產(chǎn),是提高牦牛乳附加值及工業(yè)化水平的積極發(fā)展方向。