荞麦鲜奶酪发酵工艺研究及其质量评价

薛秀恒，曹玉林，杨晓飞，吴林昊，胡琪琳，王攀，郑悦

1(安徽农业大学 茶与食品科技学院 安徽农产品加工工程实验室，安徽 合肥，230036) 2(安徽农业大学 动物科技学院，安徽 合肥，230036) 3(安徽中青检验检测有限公司，安徽 合肥，230088)



荞麦鲜奶酪发酵工艺研究及其质量评价

薛秀恒1*，曹玉林1,3，杨晓飞1，吴林昊1，胡琪琳1，王攀2，郑悦1

1(安徽农业大学 茶与食品科技学院 安徽农产品加工工程实验室，安徽 合肥，230036) 2(安徽农业大学 动物科技学院，安徽 合肥，230036) 3(安徽中青检验检测有限公司，安徽 合肥，230088)

以牛乳、荞麦为原料，开发研制荞麦鲜奶酪。在单因素试验的基础上，采用响应面分析方法，优化荞麦添加量、发酵温度与发酵时间的工艺参数，并对最终产品进行质量评价。荞麦鲜奶酪生产的最优工艺参数为荞麦添加量4%、发酵剂添加量0.015%、发酵温度42.6 ℃、发酵时间7.1 h。所制备的酸乳凝乳状态良好，乳清析出少且澄清，荞麦鲜奶酪咀嚼性适中，带有荞麦独有的香气，且质量较优，是一种营养丰富的特色鲜奶酪。

牛乳；荞麦；鲜奶酪；发酵工艺；质量评价

奶酪是以乳为原料，经凝乳并分离乳清制得的新鲜或发酵成熟的乳制品[1]，以其风味特殊、营养全面、品种繁多等特点，深受消费者喜爱[2]。奶酪中含有丰富的蛋白质、脂肪、有机酸等多种营养成分[3]，是一种天然的功能性食品基料，通过开发和强化奶酪中特定的功能成分，生产功能性奶酪，可以满足人们对食品不同功能特性的需求[4-7]。

荞麦具有重要的营养与保健价值，荞麦中富含淀粉、矿物质、膳食纤维等多种营养成分[9]，同时荞麦中还含有很多生物活性物质，如黄酮类化合物[10]、手性肌醇与荞麦糖醇[11-12]、荞麦碱[13]等，许多国内外研究都发现它们在降血压、降血糖和预防肥胖症等方面有一定效果[9]。所以我们从发酵工艺角度研究了荞麦鲜奶酪的加工工艺，以酸乳滴定酸度和鲜奶酪咀嚼性为指标评价产品，优化出最佳加工工艺，从而改善鲜奶酪的质构和口感，强化鲜奶酪的功能特性。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

鲜牛奶，安徽新希望白帝乳业有限公司；荞麦仁，安徽燕之坊食品有限公司；SH-486乳酸菌，丹麦科汉森有限公司；酚酞、甲基红、溴甲酚绿，上海试剂三厂；孟加拉红培养基，广东环凯微生物科技有限公司；其他试剂均购自国药集团化学试剂有限公司，为分析纯。

MS105DU电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；Allegra-64R BECKMAN离心机，美国贝克曼公司；200A多功能粉碎机，浙江永康帅通电器厂；HPX-9082 MBE数显电热培养箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；HM40远红外电热食品烤炉，上海恒麦食品机械有限公司；SER148索氏抽提器、UDK159全自动凯氏定氮仪，意大利VELP公司；FLUKO高速分散器，上海弗鲁克流体机械制造有限公司；TA.XT Plus质构仪，英国SMS公司。

1.2工艺流程

1.3操作要点

(1)荞麦粉的制备：生荞麦仁经挑选、除杂并清洗后，以5 mm厚度平铺于托盘上，置于烤箱内焙烤，设定温度90 ℃、时间1 h，将焙熟的荞麦仁用粉碎机粉碎，过80目分析筛后备用。

(2)荞麦鲜牛乳的制备：按一定比例向鲜牛乳中加入荞麦粉，用高速分散器以转速4 000 r/min分散5 min，进行充分的混合乳化，得到强化荞麦鲜牛乳。

(3)荞麦鲜奶酪的制作：将强化荞麦鲜牛乳在63 ℃灭菌30 min，冷却至32 ℃后，按一定比例加入氯化钙、发酵剂，发酵凝乳，压榨24 h，4 ℃后熟24 h，得荞麦鲜奶酪，真空包装后4 ℃保藏。

1.4单因素试验设计

按1.2荞麦鲜奶酪制作工艺流程，在固定发酵温度42 ℃、发酵时间6 h、发酵剂添加量0.010%的前提下，荞麦添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%；在固定发酵温度42 ℃、发酵时间6 h、荞麦添加量2%的前提下，发酵剂添加量分别为0.005%、0.010%、0.015%、0.020%、0.025%；在固定发酵时间6 h、发酵剂添加量0.010%、荞麦添加量2%的前提下，发酵温度分别为38、40、42、44、46 ℃；在固定发酵温度42 ℃、发酵剂添加量0.010%、荞麦添加量2%的前提下，发酵时间分别为5、6、7、8、9 h，考察各组实验在发酵停止后，酸乳的滴定酸度、酸乳的凝乳状态以及成品鲜奶酪的咀嚼性[14]，从而确定适宜的取值范围。

1.5响应面试验设计

在单因素试验的基础上，以荞麦添加量、发酵温度和发酵时间为自变量，发酵停止后酸乳的滴定酸度为响应值，参照成品鲜奶酪的咀嚼性[14]，利用响应面分析法优化荞麦鲜奶酪的发酵工艺，因素水平如表1。

表1　响应面试验因素水平编码表

1.6荞麦鲜奶酪的质量评价

1.6.1荞麦鲜奶酪理化指标及微生物指标测定

包装冷藏的鲜奶酪中蛋白、脂肪、水分、霉菌总数和滴定酸度分别按照GB 5009.5—2010、GB 5413.3—2010、GB 5009.3—2010、GB 4789.15—2010、GB 5413.34—2010的方法进行测定。

1.6.2荞麦鲜奶酪感官评价[15]

由10位食品专业研究人员组成评定小组，采用总分100分制对鲜奶酪的滋气味、组织状态、色泽、外观4个方面进行评定，评定标准见表2。取出包装冷藏的荞麦鲜奶酪，室温放置1 h。对鲜奶酪外观与色泽评分结束后，切去奶酪外表皮，对组织状态及滋气味进行评鉴。

表2　荞麦鲜奶酪感官评分表

1.6.3荞麦鲜奶酪成熟期间蛋白水解程度的变化

1.6.3.1pH4.6-可溶性氮(pH4.6-SN)[16]

准确称取1.5 g鲜奶酪，加入40 mL pH4.6醋酸盐缓冲液，将奶酪充分磨碎，匀浆5 min，室温下静置30 min，悬浮液以4 000 r/min离心20 min，取10 mL上清液移入凯氏消化管，进行自动凯氏定氮，以占鲜奶酪总氮量的百分数表示。

1.6.3.212%三氯乙酸-可溶性氮(12%TCA-SN)[17]

准确称取1.5 g鲜奶酪，加入40 mL 12%三氯乙酸溶液，将奶酪充分磨碎，匀浆5 min，室温下静置30 min，悬浮液以4 000 r/min离心20 min，取10 mL上清液移入凯氏消化管，进行自动凯氏定氮，以占鲜奶酪总氮量的百分数表示。

1.6.4荞麦鲜奶酪成熟过程中质构的评价

鲜奶酪取出后，室温下放置1 h，进行TPA分析，测定奶酪的硬度、弹性、黏着性、凝聚性和咀嚼性。测量前探头下降速度为2.0 mm/s，测试速度为1.0 mm/s，测量后探头回程速度为5.0 mm/s，压缩比：50%，触发力为0.2N，探头类型为P-36R[18]。

1.7数据统计分析

所有数据利用Microsoft Excel进行统计处理，使用Design Expert 8.0软件进行响应面试验设计，对试验数据进行回归分析，绘制响应效应图。

2　结果与分析

2.1荞麦添加方式的确定

荞麦经浸泡磨浆或经焙熟磨粉后，比较这两种处理效果。荞麦浸泡磨浆后，荞麦粉起糊且黏度较大，口感粗糙，香气平淡；荞麦焙熟磨粉后，口感细腻，熟荞麦粉香气浓郁，并可控制焙烤温度低于其起糊温度[19]。因此，从荞麦口感、香气以及操作角度考虑，选择将荞麦仁焙熟磨粉后添加。

比较将荞麦粉添加至原料乳、添加至发酵后酸乳和添加至压榨后鲜奶酪这3种添加时间，只有将荞麦粉添加至原料乳中易将其分散均匀，若将荞麦粉添加至酸乳或鲜奶酪中，搅拌分散后，易破坏产品原有质构，影响奶酪压榨工艺。同时将荞麦粉添加至原料乳中，在酸乳发酵过程中，乳酸菌分解荞麦中蛋白质、淀粉等营养成分，易于被机体吸收利用[20]。

2.2单因素试验

2.2.1荞麦添加量对鲜奶酪品质的影响

由图1可知，荞麦添加量对酸乳滴定酸度和鲜奶酪咀嚼性的影响均比较显著。酸乳滴定酸度随着荞麦添加量的增加，呈现先升高后降低的趋势，当荞麦添加量为4%时，酸乳的滴定酸度为81.5°T，此时酸乳凝乳完全，组织不松散，酸乳味清香纯正，荞麦香气浓郁，乳清析出少且澄清。鲜奶酪咀嚼性随着荞麦添加量的增加，逐渐上升，可能是由于荞麦中含有丰富的淀粉，淀粉含量的增加会提高产品的硬度，从而影响鲜奶酪的咀嚼性[21]。综合考虑，荞麦添加量为4%。

图1　荞麦添加量对鲜奶酪品质的影响Fig.1　The effect of buckwheat amount on the quality of fresh cheese

2.2.2发酵剂添加量对鲜奶酪品质的影响

由图2可知，随着发酵剂添加量增加，酸度呈现先迅速增加后逐渐减缓的趋势，由于发酵剂添加量的增加，产酸速度加快，促进凝乳。当发酵剂的添加量为0.015%时，酸乳凝乳较完全，质地均匀细腻，排出乳清澄清，且成品鲜奶酪咀嚼性适中。从经济角度考虑，最佳发酵剂添加量选择0.015%。

图2　发酵剂添加量对鲜奶酪品质的影响Fig.2　The effect of starter culture amount on the quality of fresh cheese

2.2.3发酵温度对鲜奶酪品质的影响

由图3可知，发酵温度对酸乳滴定酸度影响显著。自然界中各类微生物都有其适宜的生长温度，温度对发酵剂中不同种乳酸菌的生长有很大的影响[22]。当发酵温度为42 ℃时，酸乳的滴定酸度为73.3 °T，此时酸乳凝乳状态较好，仅有少量澄清乳清排出，且成品鲜奶酪咀嚼性适中。综合考虑，发酵温度选择42 ℃。

图3　发酵温度对鲜奶酪品质的影响Fig.3　The effect of fermentation temperature on the quality of fresh cheese

2.2.4发酵时间对鲜奶酪品质的影响

由图4可知，随着发酵时间增加，酸度也呈现先迅速增加后逐渐减缓的趋势。在发酵过程中，酸乳会产生很多风味物质和芳香活性物质[22]，若发酵时间太短，酸乳产酸、产香不足，凝乳状态不好，但随着发酵时间的延长，酸乳出现明显的异味，可能是因为添加的荞麦粉发酵产酸引起的。当发酵时间为7 h时，凝乳较完全，组织均匀致密，降低乳清流失率。综合考虑，发酵时间选择7 h。

图4　发酵时间对鲜奶酪品质的影响Fig.4　The effect of fermentation time on the quality of fresh cheese

2.3响应面试验

2.3.1响应面试验结果

以荞麦添加量、发酵时间和发酵温度为自变量，酸乳发酵停止后的滴定酸度为因变量，同时参照成品鲜奶酪的咀嚼性，采用Box-Behnken设计原理对荞麦鲜奶酪发酵工艺参数进行优化，试验结果见表3。

表3　响应面试验设计及结果

对实验数据进行分析，得到响应面回归模拟方程：

Y=82.46+1.45A+3.16B+1.94C-2.35AB-0.45AC-2.13BC-3.49A2-2.87B2-3.82C2

由表4可以看出，模型的p值<0.000 1，说明该模型非常显著，失拟项p值为0.589 8>0.05，不显著，说明该模型能很好的拟合实验的真实情况，可以用于荞麦鲜奶酪发酵工艺的优化。方差分析可知，荞麦添加量、发酵温度和发酵时间对发酵终止时酸乳的滴定酸度影响极显著。另外，荞麦添加量与发酵温度之间交互作用和发酵温度与发酵时间之间交互作用对发酵终止时酸乳的滴定酸度有极显著影响。

表4　回归方程方差分析表

注:**P<0.01，表示差异极显著；*P<0.05，表示差异显著。

2.3.2试验因素交互作用分析

利用软件Design Expert 8.0做出以滴定酸度为指标的3种因素交互作用响应面图。由图5可知，随着荞麦添加量和发酵温度的增加，发酵终止时酸乳的滴定酸度呈现逐渐上升后下降的趋势，所以适当的增加荞麦添加量和发酵温度有利于形成组织状态较好的凝乳；随着荞麦添加量和发酵时间的上升，发酵终止时酸乳的滴定酸度逐渐升高，酸乳凝乳速度加快，当荞麦添加量在3.5%～4.7%，发酵时间在6.3～7.5 h附近时，酸乳滴定酸度在较高范围内；随着发酵时间和发酵温度的增加，滴定酸度呈现上升趋势，但发酵时间不宜过长，否则会影响在干酪成熟过程中蛋白酶和肽酶的活性[23]。

2.3.3荞麦鲜奶酪最佳发酵工艺的确定和验证

根据模型预测值，荞麦鲜奶酪最佳发酵工艺条件为：荞麦添加量4%，发酵温度42.6 ℃，发酵时间7.1 h，在该条件下进行3次平行验证试验，取平均值。实际测得发酵终止时酸乳的滴定酸度为82.03°T，与预测值相差0.11%，且酸乳凝乳完全，组织细腻、均匀，酸乳味清香纯正，少量乳清析出，制得的鲜奶酪咀嚼性适中，具有荞麦香味。因此，基于响应面法得到的荞麦鲜奶酪发酵工艺条件是可行的，有实用价值。

2.4荞麦鲜奶酪的质量评价

2.4.1荞麦鲜奶酪理化指标及微生物指标测定

后熟1 d后包装冷藏的荞麦鲜奶酪基本指标测定结果见表5，鲜奶酪的各项指标均符合GB 5420—2010。

表5　荞麦鲜奶酪基本指标测定结果

2.4.2荞麦鲜奶酪感官评价

荞麦鲜奶酪感官评定结果见表6，成品鲜奶酪感官评价平均分为89.50±1.66，利用上述加工工艺制得的荞麦鲜奶酪呈乳白色，色泽均匀一致， 具有荞麦

特有的香气和滋味，鲜奶酪质地软硬适中，易被消费者接受。

表6　荞麦鲜奶酪感官评定结果

2.4.3荞麦鲜奶酪成熟期间蛋白水解程度的变化

10天内pH4.6-SN、12%TCA-SN占鲜奶酪总氮量的百分数如表7所示。由表7可以看出，蛋白水解程度随着后熟时间的增加而增加，后熟1 d、5 d、10 d的pH4.6-SN、12%TCA-SN差异显著(P<0.01)。在干酪成熟过程中，发酵剂分解蛋白质为多肽、氨基酸、胨等成分，其中包含苦味多肽，直接影响奶酪的风味和质构[23]。

表7　荞麦鲜奶酪成熟过程中蛋白水解程度的变化

2.4.4荞麦鲜奶酪成熟过程中质构的变化

质构剖面分析模拟牙齿的运动，通过往复两次压缩咬切食品形成的曲线，实现对奶酪质构指标准确和快速的量化[14]。分别测定4 ℃下贮存1、5和10 d的奶酪样品，其质构变化如表8所示。与后熟1 d的鲜奶酪相比，后熟10 d时奶酪粘着性降低40.2%，表明奶酪对上颚、牙齿等接触面的黏附性减小；凝聚性增加40.5%，表明奶酪中酪蛋白内部化学键强度增加，奶酪被牙齿咬裂前被压缩的程度降低；咀嚼性增加52.5%，表明荞麦鲜奶酪对咀嚼的持续抵抗性逐渐增强[18]。

表8　荞麦鲜奶酪成熟过程中TPA质构分析结果

3　结论

优化得到荞麦鲜奶酪工艺条件为：生荞麦仁于90 ℃下烘焙1 h，经磨制、过筛后，按4%的添加量添加至鲜牛乳中，加入0.015%的发酵剂，荞麦鲜牛乳于42.6 ℃发酵7.1 h，经压榨后熟制得荞麦鲜奶酪。在该条件下制备的酸乳凝乳状态较好，乳清析出少且澄清，成品鲜奶酪口感温和，质地均匀一致，咀嚼性适中，理化及微生物指标均符合国家标准，具有较好的食用品质。

[1]周光宏. 畜产品加工学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2002: 252-253.

[2]赵新淮, 于国萍, 张永忠, 等. 乳品化学[M]. 北京: 科学出版社, 2007: 314-315.

[3]董暮萤, 任发政. 世界干酪文化鉴赏[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004: 1-2.

[4]金宗濂. 功能食品教程[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2010: 2-3.

[5]温艳霞, 宋国庆. 红枣再制奶酪加工工艺研究[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(23): 8 001-8 003.

[6]APOSTOLIDIS E, KWON Y I, SHETTY K. Inhibitory potential of herb, fruit, and fungal-enriched cheese against key enzymes linked to type 2 diabetes and hypertension[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2007, 8 (1): 46-54.

[7]刘桂琴, 刘文强, 朱明霞, 等. 深海鱼油保健奶酪的加工工艺研究[J]. 畜产品与安全, 2010(22): 40-42.

[8]刘瑞敏. 黄芪功能性奶酪的研究[J]. 吉林农业, 2012 (3): 202-203.

[9]姜忠丽, 赵永进. 苦荞麦的营养成分及其保健功能[J]. 粮食与食品工业, 2003(4): 33-35.

[10]DIETRYCH-SZOSTAK D, OLESZEK W.Effect of processing on the flavonoid content in buckwheat grain[J]. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 1999, 47(10): 4 383-4 387.

[11]曹文明, 张燕群, 苏勇. 荞麦手性肌醇提取及其降糖功能研究[J]. 粮食与油脂, 2006(1): 22-24.

[12]马挺军, 陕方, 贾昌喜. 苦荞颗粒冲剂对糖尿病小鼠降血糖作用研究[J]. 中国食品学报, 2011, 11(5): 15-18.

[13]STOJILKOVSKI K, GLAVAC N K, KREFT S，et al. Fagopyrin and flavonoid contents in common, tartary, and cymosum buckwheat.[J]. Journal of Food Composition and Analysis, 2013, 32(2): 126-130.

[14]郑远荣, 莫蓓红, 刘振民, 等. 仿制干酪功能特性的研究进展[J]. 食品与发酵工业, 2014, 40(5): 176-182.

[15]李春. 乳品分析与检验[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008: 108-109.

[16]KUCHROO C N, FOX P F. Fractionation of the water-soluble nitrogen from Cheddar cheese: chemical methods[J]. Milchwiss, 1982, 37(4): 651-653.

[17]POLYCHRONIADOU A, MICHAELIDOU A, PASCHALOUDIS N. Effect of time, temperature and extraction method on the trichloroacetic acid-soluble nitrogen of cheese[J]. International Dairy Journal, 1999, 9 (8):559-568.

[18]李帆, 甘伯中, 刘兴龙, 等. 白耗牛乳软质干酪的加工及其质构特性的研究[J]. 食品工业科技, 2010, 31(4): 248-251.

[19]赵钢. 荞麦加工与产品开发新技术[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 54-55.

[20]张吉文. 发酵法应用于荞麦改性的研究[D]. 长春; 吉林农业大学, 2011.

[21]于涛, 于冰兰, 杜鹏. 燕麦奶酪加工工艺的研究[J]. 中国食品添加剂, 2012, 20(5): 166-170.

[22]孟祥晨, 杜鹏, 李艾黎, 等. 乳酸菌与乳品发酵剂[M]. 北京: 科学出版社, 2009: 298-299.

[23]McSWEENEY P L H. Biochemistry of cheese ripening[J].International Journal of Dairy Technology, 2004, 1: 347-360.

Study on fermentation technology and quality evaluation of buckwheat-enriched fresh cheese

XUE Xiu-heng1*，CAO Yu-lin1,3，YANG Xiao-fei1，WU Lin-hao1，HU Qi-lin1，WANG Pan2，ZHENG Yue1

1(Engineering Laboratory of Agricultural Products Processing of Anhui，School of Tea and Food Science & Technology，Anhui Agriculture University，Hefei 230036，China) 2(School of Animal Science and Technology，Anhui Agriculture University，Hefei 230036，China) 3(Anhui Zhongqing Inspection and Testing Co., Ltd, Hefei 230088, China)

The characteristic fresh cheese was fermented by the mixture of milk and buckwheat in the experiments. Based on the single factor experiment, the response surface methodology was designed to optimize production parameters including the amount of buckwheat, the fermentation temperature and the fermentation time. Moreover, the chemical characters and texture properties of fresh cheese were detected. The optimal production parameters were determined as follows: 4% of buckwheat, 0.015% of starter culture, fermenting at 42.6 ℃ for 7.1h. Under the optimal conditions, the appearance of curds was so favorable that precipitated whey was little and clear. Eventually, the fresh cheese with the unique flavor of buckwheat possessed superior quality and its chewiness was modest, which indicated that it was full of nutrition.

milk;buckwheat;fresh cheese;fermentation technology;quality evaluation

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601015

博士，副教授(本文通讯作者，E-mail：xuexiuheng@126.com)。

安徽省自然科学基金项目(11040606M91)；安徽省试验区和试点省专项基金项目(12z0102055)

2015-02-01 ，改回日期:2015-03-17