牛乳超滤及工艺条件改变对切达干酪促熟及其品质的影响

孙 卓，刘 鹭，张佳程，孔凡丕，李红娟，吕加平,*

(1.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193；2.光明乳业股份有限公司技术中心，乳业生物技术国家重点实验室，上海 200436；3.青岛农业大学食品与科学工程学院，山东 青岛 266109)

牛乳超滤及工艺条件改变对切达干酪促熟及其品质的影响

孙 卓1,2，刘 鹭1，张佳程3，孔凡丕1，李红娟1，吕加平1,*

(1.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193；2.光明乳业股份有限公司技术中心，乳业生物技术国家重点实验室，上海 200436；3.青岛农业大学食品与科学工程学院，山东 青岛 266109)

采用超滤技术对牛乳进行浓缩预处理，再制作干酪。选择不同升温时间、成熟温度，研究其对切达干酪的组成和产率、蛋白质分解以及质构的影响。结果表明：延长升温时间有利于干酪产率提高。通过测定各干酪pH4.6 SN及12%TCA 可溶性氮质量分数发现，提高成熟温度均能加快实验组干酪的蛋白质分解。经质构仪测定由超滤浓缩乳制作的干酪弹性、凝聚性、黏性差异均不显著，而提高温度使各干酪质地的弹性、凝聚性、黏性都有所降低，且差异显著(P＜0.05)，与其在同等条件下的蛋白质水解度有一定关系。结合感官评定，提高成熟温度后，苦味的出现使干酪的滋味和气味的整体评分降低；同时提高成熟温度也降低质地的整体评分，其干酪硬度降低，咀嚼性较差。

超滤；产率；干酪成熟；质地

目前国内几大乳品企业已生产出几种干酪推向了市场，随着奶酪营养及消费宣传的不断深入，将逐渐培养起人们对干酪的消费嗜好，干酪产业在国内的发展将势不可挡。

膜技术常用于牛乳除菌[2-3]，及软质和新鲜干酪的生产，可快速生产出成品，节约人力和成本。而对于半硬质干酪而言，可运用膜技术先将牛乳进行一定倍数的浓缩，再制作半硬质干酪，提高了生产效率。国外有研究表明采用陶瓷膜低倍微滤浓缩牛乳，并取截留液制作半硬质干酪，其在感官特性上与传统方法制作的干酪无差异[4-6]。由于浓缩乳缓冲作用大，可能会使干酪制作时pH值达不到所需水平，经试验摸索，可通过添加一定量的葡萄酸内酯对牛乳预酸化来实现。本实验用超滤技术对原料乳进行浓缩预处理之后通过改变工艺条件和提高干酪成熟温度，研究其对干酪品质的影响，以期能为干酪促熟提供一定可行方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料乳 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶牛试验厂；R-704直投式发酵剂 丹麦科汉森有限公司；凝乳酶(Rennet Powder，26814U/g) 意大利Caglificio Clerici公司；食盐；葡萄糖酸内酯。

1.2 仪器与设备

L400-1超滤中试设备(超滤膜型号(2.5-750UF/-5P))、HFC-800陶瓷膜微滤中试设备(微滤膜孔径为1.4μm，膜总面积为0.8m2) 凯能高科技工程(上海)有限公司；TAXT2质构仪 英国SMS公司；Delta 320酸度仪 瑞士梅特勒-托利多公司；2300自动凯氏定氮仪 丹麦福斯公司；干酪槽、干酪刀、模具 中国农业科学院农产品加工研究所工程中心。

1.3 方法

1.3.1 干酪成分测定

所有成分在成熟14d后取样测定。总氮测定：参考GB 5009.5—2003《食品中蛋白质的测定》，采用凯氏定氮仪进行测定，总蛋白质质量分数=总氮量×6.38；酪蛋白质量分数=(总氮量-非酪蛋白氮质量分数)×6.38；脂肪测定：采用哥特里-罗兹法，参考GB/T 5009.46—2003《乳与乳制品卫生标准的分析方法》；钙含量测定：采用电感耦合等离子体电子发射光谱测定法，参考GB 5413.21—2010《婴幼儿食品和乳品中钙、铁、锌、钠、钾、镁、铜和锰的测定》；样品处理按照董莹[7]方法进行，用pH计测定。

1.3.2 干酪产量计算[6-7]

干酪的实际产出量可用于乳成分固定的情况下，不同加工方法制备干酪产率的比较， 反映了干酪之间含水率和乳成分回收率的差异。

在计算中，理论干酪水分含量统一设定为40%。干酪调整水分后产出量可以比较在乳成分固定的情况下，消除了因干酪水分含量而造成的产量差异。

1.3.3 蛋白水解测定

在成熟的14、30、45d分别取样测定pH4.6可溶性氮含量(pH4.6 soluble nitrogen，pH4.6 SN)，又称非酪蛋白氮[8]；以及12% TCA可溶性氮含量(又称非蛋白氮，non protein nitrogen，NPN)测定[9]。结果分别以pH4.6 SN占干酪总氮量的百分数和NPN占干酪总氮量的百分数分别表示。

1.3.4 干酪质地分析的测定

测定切达干酪质地的参数设置如下：测前速：1.0mm/s；测中速：1.0mm/s；测后速：1.0mm/s；压缩比：40%；压缩间隔：5s；负载类型：5g；探头：P35，35mm。样品为成熟45d的干酪，打孔并切割成10mm×10mm的圆柱体。每种干酪取4个平行样进行测定。经测试可得到硬度、黏着性、凝聚性、弹性以及咀嚼性。

1.3.5 感官评定方法

感官评定是在乳品工艺室完成，评定人员为8名从事食品研究的人员，按表1感官评定内容进行样品的评价。评定时单独完成，不能相互交流，品尝间隔要用清水漱口。

表1 感官评价标准Table1 Criteria for sensory evaluation of cheese

1.3.6 超滤浓缩乳的制备

将脱脂乳微滤除菌后超滤浓缩。超滤参数：过膜压力0.8bar，料液温度45～55℃，调节pH6.3(添加葡萄糖酸内酯0.1%)，超滤后将得到的浓缩液与稀奶油混合及标准化(酪蛋白:脂肪=0.68)，巴氏杀菌后(72℃，15s)制作干酪[10-11]。

浓缩比例：将超滤后的截留液收集于容器测其体积，通过测量浓缩液体积占原料乳体积的比例来确定浓缩比例。本实验的超滤浓缩比2.78。

1.3.7 切达干酪生产工艺流程

微滤乳/超滤乳→巴氏灭菌→冷却至32℃，添加发酵剂→添加氯化钙→添加凝乳酶→切割、升温搅拌→保温搅拌→排乳清→堆酿→切碎加盐→压榨过夜 →真空包装

1.4 试验设计

表2 试验设计表Table2 Experimental design

干酪用乳分为经微滤后的牛乳和经超滤处理后的牛乳两种类别，按照酪蛋白:脂肪=0.68标准化。其中A、A'的干酪用乳为经微滤后的牛乳，B、B'、C、C'的干酪用乳为经超滤处理后的牛乳。考虑到超滤改变了牛乳组分和缓冲能力，故加大了发酵剂添加量。尽管超滤牛乳凝乳较快，但凝乳状态不佳，故设计B、B'与C、C'的升温搅拌时间不同。为缩短超滤干酪的成熟时间，设定A与A'、B与B'、C与C'的不同的成熟温度，如表2所示。

2 结果与分析

2.1 超滤前后的脱脂乳成分变化

表3 超滤前后的脱脂乳成分Table3 Chemical components of native and concentrated skim milk

由表3可知，超滤前后牛乳中蛋白质含量提高了2.08倍，且固形物也提高到18.15%，钙与总氮比例一般是2.3～3.7，未浓缩脱脂乳的Ca/总蛋白为3.70，而经超滤处理后的浓缩牛乳中为3.40，是因为由于添加葡萄糖酸内酯使钙会流失到截留液中，能有效降低超滤浓缩乳中Ca的含量。

2.2 各组干酪理化成分

干酪经成熟14d后，测定干酪成分变化，结果如表4所示。

表4 干酪成分Table4 Chemical components of cheddar cheese %

由表4表示，A与A'相比较，其干物质、蛋白质含量无显著差异，提高干酪成熟温度对于干酪A的脂肪含量、盐含量、脂肪在干基中的含量有一定影响；B与B'相比，干物质、脂肪在干基中的含量、盐含量无显著差异，蛋白质含量、脂肪含量有显著差异。C与C’相比，均无显著性差异。

2.3 升温时间对干酪产率的影响

对压榨后干酪称质量计算调整水分后产出量，见图1。由图1可知，由未经超滤乳制作的干酪校正产率约为9.6%，而用超滤乳制作的干酪1，升温搅拌时间较长，产率21.02%，超滤干酪2的产率是19.75%，产率分别提高了1.19、1.05倍。升温搅拌时间的延长有利于延长凝乳酶的作用时间，能较好地凝结蛋白质，减少蛋白流失，从而提高产率[12]。

图1 搅拌升温时间对各干酪调整水分后产出量的影响Fig.1 Effect of heating time on cheese yield from milk concentrated by different methods

2.4 成熟温度对不同原料制备干酪的pH值的影响

图2 各成熟温度下各干酪pH值随成熟时间的变化Fig.2 Effect of ripening time at different temperatures on cheese pH

由图2所知，各组干酪pH值呈显著下降后趋于平稳的变化趋势。干酪制作完成时，超滤干酪比对照干酪的pH值低，其中A与A'具有相似的pH值且较高为5.65，而干酪B与B'、C与C'均为5.4；经成熟2周后干酪A、B、C具有相似pH值，为5.2左右；而干酪A'、B'、C'在5.15左右。通过A与A'、B与B'、C与C'的pH值比较可以看出，无论制作干酪的原料是微滤乳还是超滤乳，提高成熟温度都能使乳酸菌快速利用乳糖发酵产酸，使pH值维持在较低水平[13]。

2.5 各组干酪蛋白分解度的变化

分别在15、30、45d取样，分别进行pH4.6 SN测定和12% TCA可溶性氮含量测定[14]，结果如图3所示。

如图3a所示，通过A与A'、B与B'、C与C'非酪蛋白氮质量分数对比发现，提高温度均能加快蛋白质分解，与成熟14d的干酪相比，在成熟45d时其非蛋白氮质量分数分别提高了32%、20%、40%。如图3b所示，各干酪在16℃条件下非蛋白氮质量分数均有提高，其中干酪C'具有较高的蛋白质分解程度，在成熟1.5个月后，其NPN达到10.57%，其次是干酪B'，达到8.41%，主要原因是干酪C与C'组干酪的升温搅拌时间短，保留了较多的活菌所致[12]。

表5 干酪质地测定结果Table5 Texture parameters of cheddar cheese

图3 成熟期内干酪的非酪蛋白氮(a)和非蛋白氮质量分数(b)的变化Fig.3 Changes in the levels of pH 4.6 SN soluble nitrogen and 12% TCA soluble nitrogen during cheese ripening

2.6 成熟温度对各组干酪质地的影响

样品为成熟45d的干酪，测定结果如表5所示。干酪A、B、C弹性、凝聚性、黏性差异均不显著，说明在此工艺条件下能生产出与未作浓缩的干酪质地相似的干酪。而提高温度却使各干酪质地的弹性、凝聚性、黏性降低，且差异显著(P＜0.05)；而且干酪A、B硬度也有所增大，其中A组的硬度增大显著，干酪B硬度变化不显著，干酪C硬度为下降，且差异显著。提高温度会使干酪A’、B’、C’的咀嚼性下降，差异显著。且经干酪C与干酪B、干酪C’与干酪B’的比较可以发现，弹性、黏性、硬度、咀嚼性均为前者较大，这与干酪的蛋白水解度有一定关系。

2.7 感官评定

6种干酪成熟45d后的感官评价分数如图4所示。如图4所示，提高温度后，干酪A’、B’、C’与A、B、C相比，苦味和异常风味的出现使其滋味和气味的评分降低；提高温度也降低了质地的评分，与未提高温度的干酪相比，干酪硬度降低、咀嚼性较差。其中，从有关质地的感官评定并结合质构仪测定结果来看，无论是对一般条件贮藏还是提高温度贮藏成熟的干酪，评价人员能很好的判断出超滤乳与未超滤制作干酪之间的硬度、咀嚼性间的差异，差异较为明显，且与质构仪测定结果一致。而对于搅拌升温时间处理的B’与C’、B与C间的质地的评价与质构仪所测定结果不一致，一方面因为搅拌升温时间对两组干酪质地的影响甚微，也说明关于质地的评价存在一定的主观性，对细微的差别不能很好的作出判断。

图4 切达干酪感官评定结果Fig.4 Results of sensory evaluation of cheddar cheese

3 结 论

采用超滤预浓缩牛乳能够提高牛乳固形物含量，提高了干酪产率；且升温搅拌时间的延长有利于延长超滤浓缩乳中凝乳酶的作用时间，能较好的凝结蛋白质，减少蛋白流失，进一步提高的产率。超滤干酪与对照干酪相比，其弹性、凝聚性、黏性差异均不显著，说明利用超滤浓缩乳能生产出与未作浓缩的干酪质地相似的干酪。

而提高成熟温度能显著促进干酪蛋白质分解程度促进干酪成熟。由微滤牛乳制作的干酪、及经超滤牛乳制作的超滤干酪1和超滤干酪2经提高成熟温度后，通过pH4.6 SN及12%TCA可溶性氮质量分数比较发现：与成熟14d的干酪相比，在成熟45d时各干酪非蛋白氮质量分数分别提高了32%、20%、40%。但是提高干酪成熟温度，对于干酪的感官品质有不良的影响，使各干酪质地的弹性、凝聚性、黏性都有所降低，且差异显著(P＜0.05)，这也是与其在同等条件下的蛋白质水解度有一定关系。

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Effects of Ultrafiltration of Raw Milk and Process Conditions on the Ripening and Quality of Cheddar Cheese

SUN Zhuo1,2，LIU Lu1，ZHANG Jia-cheng3，KONG Fan-pi1，LI Hong-juan1，LÜ Jia-ping1,*
(1. Institute of Agro-food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China；2. State Key Laboratory of Dairy Biotechnology, Technology Center of Bright Dairy and Food Co. Ltd., Shanghai 200436, China；3. College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

Skim milk concentrated by ultrafiltration was used to make cheddar cheese in the present study. The effects of heating time and ripening temperature on cheese components, yield, proteolysis and texture were examined. Prolonged heating favored an increase in cheese yield. Proteolysis in cheese was accelerated at higher ripening temperatures as shown by changes in the levels of pH 4.6 SN soluble nitrogen and 12% TCA soluble nitrogen. No significant differences in springiness, cohesiveness or viscosity were observed for Cheddar cheese made from raw milk concentrated by ultrafiltration, but increasing ripening temperature resulted in a significant reduction in these three texture parameters (P＜ 0.05). This may be associated with the degree of hydrolysis under the same conditions. Bitter taste appeared and the overall score for taste and smell declined at higher temperatures. In addition, cheese hardness and chewiness became worse.

ultrafiltration；yield；cheese ripening；texture

TS252

A

1002-6630(2013)04-0104-05

2011-11-30

孙卓(1987—)，女，硕士，研究方向为乳及乳制品加工。E-mail：zhuosun0532@163.com

*通信作者：吕加平(1963—)，男，研究员，博士，研究方向为微生物发酵。E-mail：lvjp586@vip.sina.com