黄 丽,李 玲,曾庆坤
1 中国农业科学院广西水牛研究所,广西南宁 530001
2 广西壮族自治区水牛乳质量与安全控制技术工程研究中心,广西南宁 530001
3 广西水牛乳工程技术研究中心,广西南宁 530001
乳饼是一种云南传统乳制品,也被誉为中国式干酪,其营养价值和口味可比肩国外著名的马苏里拉干酪。目前国内市场上的干酪多为国外进口,价格昂贵且口感不被国人接受,乳饼如能进行工业化大批量生产,则有望打破国内对进口干酪的依赖。目前乳饼的生产以手工作坊式居多,可实现小批量生产,但存在诸多问题。首先,多项生产步骤依赖人为经验进行判断,属于非标准化生产,工艺可控性差,成品在营养成分、外观、质构等品质指标上不稳定,无法形成产业化,制约了乳饼的推广。其次,传统工艺中乳饼制作最关键的凝乳剂为乳清下脚料自然发酵而成或植物浸泡液蛋白酶,前者菌相复杂存在卫生质量安全问题,后者浸泡液制作复杂且酶活力差异大,易使成品质量参差不齐。第三,传统乳饼以单一牛乳或羊乳为原料,口味单调,无法满足消费者多样化需求。因此,工艺可控、质量稳定、品种多样是乳饼推向市场亟需解决的技术难题。目前,云南政府部门和科研机构也重视对乳饼的开发推广,在工艺改进、凝乳剂开发、设备研发、新型产品研制等科研领域均有成效;在产业化方面,当地企业开始进行乳饼标准化生产。本文对公开科研文献及专利中对乳饼加工工艺和影响产品品质的因素进行总结,以为其在产业化生产中提供参考。
乳饼是路南撒尼族地区的一种传统名特乳制品,为加热酸凝鲜干酪,常为方块状,口感细腻,松软光滑,乳香浓厚[1];富含乳酪蛋白、乳清蛋白、必需氨基酸、脂溶性维生素、矿物质、脂肪等多种营养成分,且酪蛋白胶粒较小,利于人体消化吸收[2]。乳饼加工是一个微生物自然发酵过程,鲜乳加热微沸后添加前次生产留下的酸乳清,待出现絮凝后过滤除去酸乳清,压制成饼状或块状即成[3]。
为了标准化生产传统乳饼,并丰富其产品种类和风味,科研工作者一直致力于对传统工艺进行改进,研发出多种有别于传统的新工艺及新产品,现将公开文献及专利中乳饼加工工艺技术流程进行整合,展示如下(图1),并对其中工艺的关键参数汇总如下,因数据来源于多个研究,因此多个参数为区间值而非具体数值。
图1 乳饼加工工艺汇总流程图
①鲜乳:优质鲜牛(羊)乳,酸度在12 °T[4,5],水牛乳在21 °T左右[6]。
③80~95 ℃加热:直接煮到微沸(80~95 ℃),利于凝乳[6~9]。
④巴氏杀菌(62~65 ℃,30 min):此杀菌条件能保留鲜乳营养成分[1,10,11]。
⑥均质:因水牛乳脂肪球粒径较大,以水牛乳为原料时需在6~8 MPa条件下进行均质处理,使大分子脂肪颗粒变小[11]。
⑦加防褐剂:用食品添加剂焦硫酸盐或亚硫酸氢钠与柠檬酸按质量比3:1~5:1混合均匀,配成1%~3%水溶液防褐剂,稀释1~3 倍,按鲜乳质量的9%~15%添加[8]。
⑩加凝乳剂:冷却至30~32 ℃后添加凝乳剂并搅拌均匀。包括传统乳清酸水[12,13],柠檬酸液体[14],新型复合发酵剂如50%乳酸+1.5%浸泡液+1.5%青羊参凝乳剂[10],贯筋藤凝乳酶[11],直投式发酵剂[15]。
⑬升温70~80 ℃排乳清:用刀将达到适当硬度的凝块切割成长宽为2 cm×2 cm的小块,升温5 ℃/min左右,使酪蛋白凝块受热收缩,有利于增加乳饼的质地和排出乳清,增加凝块弹性[5]。
⑮降温:冷却至40~50 ℃,添加酶制剂或普洱茶粉[11,14]。
⑳加氯化钙:添加量0.02%~0.05%氯化钙,增加钙离子含量[16]。
㉑加发酵剂、中药、果汁:发酵剂一般为乳酸菌,添加量为0.1%~0.5 %[16];中药包括山海螺、党参、属地和黄芪等,添加量3%~15%[16];果汁包括蔓越莓果醋汁、枸杞汁、乌梅汁、刺梨果醋汁、木瓜汁,添加量8%~10 %[17,18]。
㉕模具或纱布成型:弃去乳清后,凝块要趁热包裹、压榨,否则温度过低,切开后乳饼内有气孔,易破碎,影响感官品质。包裹过程中用手轻轻挤压,再用纱布包好[19]。
㉘高温高压杀菌:制备常温保藏的乳饼需进行此步骤,置于高压灭菌锅中,加压加热至0.1 MPa 121 ℃下保持20~30 min,保质期可达6 个月[8]。
在乳饼生产过程中,鲜乳的加热温度高于80 ℃,极易出现“糊锅”现象,尤以蛋白质含量高的水牛乳或羊乳为甚,需进行稀释处理。李昌盛等[7]研究表明,增大羊乳稀释比例则降低乳饼校正出品率,但对其感官品质无显著影响(P<0.05)。在实际生产中,当鲜乳稀释比例过大时,鲜乳的体积增大,不利于凝乳且对饮用水造成浪费,因此,建议以羊乳或水牛乳为原料稀释2 倍为宜。
凝乳是最重要的工艺,可显著影响乳饼成品品质。根据酪蛋白胶束稳定性破坏的原理,可分为酸凝、酶凝和酸酶共促3 种凝乳方法。其中应用最多是酸酶共促的方法,其利用外源酸性物质使得酪蛋白胶束随着体系pH值的下降而解离以及乳表面κ-酪蛋白被蛋白酶水解释放酪蛋白巨肽,使蛋白重新形成凝胶[10]。赵琼等[11]利用贯筋藤凝乳酶辅助醋酸凝结法进行水牛乳乳饼的制备,较传统法其感官质量和成品率均获得改善,且实验证实乳饼中含有抗氧化活性较好的2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)、2,2-联苯基-1-苦基肼基(DPPH)自由基清除和还原能力的乳蛋白肽。因此,研发符合标准化生产的凝乳方式和凝乳剂方式是实现乳饼产业化生产和获得高品质产品的重要手段。
适宜的凝乳温度对乳饼加工和品质均有重要影响,包括乳蛋白的变性程度和保水性能、凝乳剂活力、产品成品率和感官风味等。在乳饼的传统制作工艺中,鲜乳凝乳时保持微沸,即温度高于95 ℃,属于高温凝乳。由于传统工艺中的酸乳清经过长期自然发酵,含有非常复杂的微生物及利于凝乳的代谢产物(如酶类),在酸度不变时,凝乳温度越高和加酸量越大,产品出品率越高,但高温迫使产品易出现质地粗糙、褐变、营养成分流失等传统乳饼常见的质量问题[9]。
研究发现,不同种类鲜乳因其组分含量不同,所需的凝乳温度也不同。李昌盛等[7]对以羊乳为原料采用传统工艺制备乳饼时发现,提高凝乳温度能充分加热氧化乳中脂肪,从而产生乳饼特有的香味,加热温度为85 ℃时,乳饼感官质量好且校正出品率最高;同时在传统羊乳饼工艺中添加白砂糖制作新型加糖乳饼,发现高温更易发生美拉德反应和蛋白变性从而产生异味,宜采用80 ℃凝乳[20],与新型果蔬羊乳饼的凝乳温度相似[21]。而以荷斯坦牛乳为原料制备乳饼,凝乳温度以85 ℃为宜,此时感官和成品率最理想,温度过低则凝乳过小难排乳清致使酪蛋白未能完全凝结,造成成品率低且乳饼质地和弹性差;温度过高则酪蛋白变性过剧,络合水分过少很难形成大凝块,易褐变,产品整体品质不佳[19]。以水牛乳为原料制备乳饼,最适凝乳温度为80 ℃,此时乳饼的成品率和感官最好,温度75 ℃时乳清蛋白变性后与酪蛋白同时凝固,可提高出品率和获得优异的烹饪性能,超过85 ℃则使得乳糖和蛋白质发生褐变,降低产品风味[5]。
综上,传统羊乳、荷斯坦牛乳和水牛乳乳饼的最佳凝乳温度为85 ℃,新型加糖和果蔬羊乳乳饼的最佳凝乳温度为80 ℃,所产出乳饼感官质量优,营养价值高。
云南传统手工式作坊中制备的乳饼属加热酸酶凝干酪,其中酸凝的作用更显著,即利用外源添加酸水将鲜乳pH降至乳蛋白等电点4.6时形成凝块,适宜的pH显著影响乳饼的出品率和品质。pH高于4.6时,凝乳不充分,所产乳饼的组织状态较松散。pH过低时凝乳速度过快,可引起诸多质量问题,如鲜乳中的脂肪和蛋白质未被酪蛋白形成的网状结构所包裹,降低乳饼的出品率;酸水中部分酸味物质和微生物残留在乳饼中,使乳饼口感偏酸且保质期短;乳饼质构紧实偏硬等。而利用传统工艺制作新型加糖羊乳乳饼,由于外源加入白砂糖,改变了乳饼的糖酸比,李昌盛等[7]研究表明,糖乳饼的最佳pH宜为4.5。陶亮等[19]对乳饼传统加工工艺进行优化,摸索乳饼标准化生产工艺参数,采用新型凝乳剂贯筋藤蛋白酶进行酶凝,同时通过外源添加柠檬酸优化凝乳pH,发现乳饼的成品率和感官评分曲线随檬酸的不断增加呈先上升后下降的的趋势。因此,凝乳pH对乳饼传统加工工艺和具有产业化前景的优化改进工艺均有重要影响。
传统乳饼是一种典型的酸热辅助酶凝干酪,即将自然发酵的酸乳清或食用醋添加到煮沸鲜乳中,并辅助添加植物性蛋白酶剂凝结成块再压榨成型。其中酸乳清中微生物和酶系组成复杂,极易导致产品污染和质量不稳定等问题,而植物凝乳剂(当地特色植物青羊参和贯筋藤等)浸泡配制工艺依靠经验,活力差异较大,均难以达到工业化标准生产的要求,因此,制备符合标准化生产的新型乳饼凝乳剂具有重要的应用前景。
有学者以贯筋藤蛋白酶为基础开发一种新型凝乳剂,优化工艺后提高了乳饼中游离氨基酸、游离脂肪酸、脂溶性维生素含量,对乳饼良好风味形成具有积极的促进作用[5]。穆硕等[10]从青羊参提取温度、液料比及提取液种类入手优化提取条件,与传统加工方法制得的乳饼相比,蛋白质回收率、脂肪回收率和乳饼出品率均显著提升。李卫娟[22]以食品添加剂复配而成新型凝乳剂、天然植物经温水浸泡提取的植物凝乳剂以及传统酸水标准化工艺制得酸凝剂分别加工羊乳乳饼,3 种乳饼品相和质构佳且含有丰富的必需氨基酸、风味氨基酸、不饱和脂肪酸。虎砚颖等[9]研发商业型直投式益生元和乳酸菌(保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌)组成人工发酵剂,结合外源添加氯化钙和酸水,与白醋凝乳剂及传统自然发酵酸乳清制备的乳饼相比,凝乳效果及组织状态均更优,提高了工艺的可操作性和稳定性。云南农业大学黄艾祥等[15]从酸乳清中分离得到嗜酸乳杆菌和罗伊氏乳杆菌,与保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌复配形成具有良好发酵特性的直投式发酵剂,不需要加入凝乳酶直接加热促使乳凝块,代替现有工艺在高温条件下的自然发酵酸乳清凝乳剂,提升了乳饼的风味和生物学价值,利于标准化生产。云南皇氏来思尔乳业有限公司从乳扇中筛选鼠李糖乳杆菌,作为发酵剂,结合凝乳酶进行凝乳,获得的乳饼口感细腻、香味醇厚,质量稳定、保质期长且适合工业化生产[23]。
新型凝乳剂的研发,为乳饼的标准化生产提供理论依据,为传统工艺技术的改进以及提高产品质量提供参考,也为实现乳饼的产业化生产和云南特色生物资源的开发提供科学依据。
在排乳清和压榨成型工艺中,挤压强度影响乳清排出量,进而影响乳饼的出品率和口感。较低压强时,乳清残留多,使得乳饼弹性差且切割表面粗糙有孔;压强过高,加工的乳饼水分少质地太硬且出品率低。在相同挤压强度下,压制时间越长出品率越低,但乳饼感官评分为先升后降。乳饼压制时间短则成品率高,但产品质地软弹性低易碎;压制时间长则易质地过硬口感粗糙,且滋生微生物,影响乳饼的卫生指标[5]。
为了丰富乳饼的口味和提高品质,在传统工艺的基础上,外源添加氯化钙、白砂糖、果蔬汁等物质。氯化钙是影响乳饼品质的一个重要因素,会增强乳中酪蛋白胶束的稳定性,使其在钙桥作用下形成较大的胶粒,提高蛋白凝结率,利于排乳清。但过多添加会导致大量钙离子和磷酸根离子游离出来,不利于凝乳,并且会使产品质地变硬,产生涩味[9,21]。在传统的羊乳乳饼中加入白砂糖,可以提高乳饼的口感和可接受度,白砂糖主要对乳饼的滋气味产生影响,对其组织状态和色泽影响不大,白砂糖含量过多时,过重的甜味会覆盖乳饼的微酸味和其他香气物质,使乳饼失去特有的滋味[20]。
具有600 多年历史的乳饼,其制作简单,鲜香可口,有很好的市场发展优势,而手工作坊式生产制约了其推广。随着现代工业技术的发展,世界上多种名优特色乳制品均实现了机械化、标准化生产加工,因此对现有传统工艺和设备进行改造升级是乳饼市场化的首要内容,尤其是凝乳剂的标准化,而国外干酪生产中已有专用凝乳酶,其是保证干酪品质稳定的重要因素。另外,乳饼只在云南本地居民消费,还属于小众食品,归因为产品类型单一,口感独特,需要研发多口味多品种的新型乳饼,以丰富乳饼的口感和可接受度,使得乳饼作为具有民族特色的干酪品种得以推向市场。