國內(nèi)發(fā)酵奶酪制品工藝的研究進(jìn)展

韋劍思林瑩 韋劍歡 李梅 陳秀霞 蒲海燕

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

中國國家《食品工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，突出“營養(yǎng)與保健食品制造業(yè)”在規(guī)劃中的價(jià)值所在，并重點(diǎn)提到相關(guān)的營養(yǎng)保健產(chǎn)品產(chǎn)值將突破1萬億元，預(yù)計(jì)增速達(dá)20%的年均增產(chǎn)量。2019年，廣西出臺(tái)意見打造地方特色乳制品，提到提高水牛產(chǎn)量。奶酪的消費(fèi)一直是國內(nèi)奶制品消費(fèi)的短板，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快，國外奶制品輸入國內(nèi)成為一種趨勢，奶酪制品的進(jìn)口呈逐年上升的趨勢，國內(nèi)很多企業(yè)認(rèn)為，中國人不習(xí)慣吃奶酪，因此，對(duì)奶酪的加工研究較少，但隨著消費(fèi)觀念的改變，現(xiàn)在年輕人追求時(shí)尚的大背景下，奶酪制品由于營養(yǎng)豐富和方便攜帶成為新的銷售熱點(diǎn)，因此，本文就國內(nèi)奶酪制品的加工工藝及新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行介紹，以供后來者對(duì)奶酪制品進(jìn)一步研究提供參考依據(jù)。

1 工藝要點(diǎn)研究現(xiàn)狀

干酪的生產(chǎn)工藝目前研究比較多，流程相對(duì)來說步驟冗長，主要包括奶制品殺菌前處理、后冷卻、冷卻后到發(fā)酵步驟添加菌種、添加鹽、添加凝乳劑、接著凝乳、凝乳后切割、靜置后稍許升溫進(jìn)行熱收縮、將析出的乳清排除，有些包括二次醒發(fā)，后熱燙、冷卻、成型、包裝等過程。在上述過程中，其中最重要的環(huán)節(jié)是凝乳，也是耗時(shí)最長的一個(gè)環(huán)節(jié)，而熱處理溫度強(qiáng)度、發(fā)酵劑以及凝乳酶的種類和量、凝乳溫度、鹽添加量、pH等這些因素均會(huì)對(duì)凝乳質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味造成影響[1]。關(guān)鍵環(huán)節(jié)的試驗(yàn)成果主要有以下4個(gè)方面。

1.1 發(fā)酵

發(fā)酵過程也是現(xiàn)代乳酪生產(chǎn)的必須步驟，由于發(fā)酵可降解大分子物質(zhì)，使得奶制品更容易被人體消化吸收，發(fā)酵后的產(chǎn)物可使乳制品的營養(yǎng)更豐富，眾所周知，乳品經(jīng)過發(fā)酵后使得乳糖不耐癥病人能夠補(bǔ)充奶制品，否則由于缺乏乳糖酶而造成腹瀉、腹脹等疾病。同時(shí)牛乳中的部分蛋白質(zhì)在乳酸菌的作用下分解容易被人體吸收的小分子物質(zhì)，貢獻(xiàn)高營養(yǎng)因子,此外在發(fā)酵過程可提高脂肪中的不飽和脂肪酸，更加提高了乳酪的營養(yǎng)價(jià)值，傳統(tǒng)發(fā)酵的低溫殺菌能保證乳液含有一定活乳酸菌,因此，可平衡腸道菌群，提高營養(yǎng)價(jià)值，具有保健作用，是乳酸菌資源的天然寶庫[2]。在發(fā)酵中，風(fēng)味的協(xié)調(diào)性跟發(fā)酵劑添加量以及發(fā)酵時(shí)間成正比，主要是取決于這兩者對(duì)奶制品風(fēng)味物質(zhì)得產(chǎn)生有正相關(guān)的影響。

對(duì)于發(fā)酵劑的選擇也是發(fā)酵控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)酵劑不僅影響整個(gè)流程的快慢，產(chǎn)物更是直接與風(fēng)味相關(guān)，與最終產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值息息相關(guān)。早在2005年就不斷有人對(duì)發(fā)酵劑選擇進(jìn)行研究。張玲改[3]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以乳酸鏈球菌為主，與嗜熱鏈球菌的比例恰當(dāng)時(shí),用兩者混合物作為發(fā)酵劑生產(chǎn)干酪，在一定范圍內(nèi)，發(fā)酵劑添加與干酪產(chǎn)率以及固形物回收率呈正相關(guān),與凝乳后加熱收縮時(shí)的乳清析出呈負(fù)相關(guān),終產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示優(yōu)選數(shù)據(jù)為乳酸鏈球菌與嗜熱鏈球菌添加量為25∶1作為夸克干酪的生產(chǎn)用發(fā)酵劑[3]。

2007年翟碩莉也對(duì)軟質(zhì)奶酪發(fā)酵劑的選擇進(jìn)行研究；試驗(yàn)結(jié)果與張玲改等人在一定程度上相同，發(fā)酵劑接種量為5%時(shí)，優(yōu)選混合發(fā)酵菌種比例為乳脂鏈球菌：嗜熱鏈球菌=8：1，在選用0.1ml/100L牛奶的凝乳酶添加量,選擇55℃為加熱溫度時(shí),干酪制得率較高，產(chǎn)值為33.3%,制得的干酪口感體驗(yàn)最佳，且對(duì)其他指標(biāo)無明顯影響，產(chǎn)品符合國家標(biāo)準(zhǔn)[4]。

這一研究結(jié)果在2020年辛躍珍、劉淑玲[5]的研究中也提及相同比例的配比，在研究中分別對(duì)最適參數(shù)進(jìn)行了說明，再次證明混合菌種比單一菌種在后續(xù)凝乳貢獻(xiàn)上優(yōu)勢明顯，文中還提到，最適發(fā)酵劑選擇能縮短凝乳時(shí)間。發(fā)酵凝乳溫度過高過低都會(huì)對(duì)后期排乳清的量有影響，從而影響口感等。

2015年在邢廣良的論文中研究了菌種的選擇對(duì)雙蛋白乳酪的發(fā)酵等因素的影響。結(jié)果顯示植物乳桿菌B1—B6（分離自新疆傳統(tǒng)發(fā)酵食品Boza）；瑞士乳桿菌MB2-1（分離自新疆賽里木酸奶）在雙蛋白乳酪（純牛乳+大豆?jié){）中表現(xiàn)不一，B1—B6能很好利用大豆中的蛋白質(zhì)降解，而MB2-1能較好的利用純奶中的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解[6]。

根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)酵工藝研究，集中關(guān)注點(diǎn)更多在于不同菌種相互搭配以及選擇對(duì)口感方面的影響，給干酪乳業(yè)一定的啟示；而對(duì)于菌種添加量與發(fā)酵速度、發(fā)酵后酸度、流體粘度、流變學(xué)性質(zhì)等之間的相關(guān)研究幾乎成為空白，期望后來的研究者能在這些方面有新的突破。

1.2 凝乳

如前所述，凝乳是目前國內(nèi)外生產(chǎn)干酪的必經(jīng)環(huán)節(jié)，凝乳酶是干酪制作中的凝乳劑，能夠有限剪切酪蛋白Phe105-Met106之間的肽鍵[7]。因此，添加何種凝乳酶以及添加多少成了乳酪工藝的研究關(guān)鍵點(diǎn)。

在凝乳步驟，薛建娥[1]所述較為細(xì)致，根據(jù)研究在凝乳酶添加量0.005%，凝乳溫度55℃，75℃殺菌20 min的條件下制成的軟質(zhì)奶酪品質(zhì)最佳[8]。在薛建娥[1]文中，詳細(xì)介紹了：①熱處理程度對(duì)乳清蛋白與酪蛋白結(jié)合的影響；②添加0.2 g/L的Ca Cl2可減少奶酪苦味且為最佳添加劑量；③添加木瓜蛋白酶改良劑作為更優(yōu)選擇可改善乳酪的空間結(jié)構(gòu)；④用KCl替代50%的NaCl優(yōu)點(diǎn)突出，改善質(zhì)構(gòu)及風(fēng)味，例如彈性、硬度、風(fēng)味等；⑤添加某種特定益生菌能改善風(fēng)味等方面。

2020年辛躍珍、劉淑玲[5]的研究中提到發(fā)酵后續(xù)步驟的凝乳步驟，凝乳酶的數(shù)量對(duì)風(fēng)味的影響顯著，主要影響蛋白含量以及凝乳的成型度，與凝乳成型度成正相關(guān)，過軟蛋白損耗大，過硬風(fēng)味體驗(yàn)感差；這一研究后來被多名學(xué)者證實(shí)。

微生物凝乳酶、動(dòng)物凝乳酶和植物凝乳酶是目前乳酪生產(chǎn)中常用的凝乳劑。其中，細(xì)菌由于易于培養(yǎng)且產(chǎn)酶穩(wěn)定、成本低廉也作為優(yōu)良凝乳酶來源而受到重視。國內(nèi)外已研究報(bào)道的產(chǎn)凝乳酶細(xì)菌主要有地衣芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌等[9]。凝乳步驟受pH值的影響也比較大，因此，曹瑛瑛研究了不同pH條件下地衣芽孢桿菌凝乳酶的凝乳性能[9]，從研究中我們知道，如果在凝乳步驟選擇的是下地衣芽孢桿菌凝乳酶作為凝乳劑則在范圍pH為5.2-7.7為宜，在一定范圍內(nèi)凝乳與pH呈負(fù)相關(guān)。

對(duì)干酪加工過程凝乳效率、成品質(zhì)地的影響因素不僅僅是凝乳酶本身，牛乳的化學(xué)各成分比例對(duì)凝乳效率、成品質(zhì)地也有抑制或者促進(jìn)作用，趙笑等人研究了牛乳中不同組分對(duì)凝乳酶的凝乳特性。結(jié)果表明乳清蛋白濃縮物（whey protein concentrate，WPC）、κ-酪蛋白（κ-casein，κ-CN）、β-乳球蛋白（βlactoglobulin，β-LgA和β-LgB）等這些蛋白物質(zhì)的添加大大減少了凝乳時(shí)間，增加產(chǎn)品黏稠性，凝乳樣品微觀結(jié)構(gòu)更加緊密[10]。

凝乳酶本身可能由幾種混合凝乳效果更好，從凝乳酶干酪素[11]的生產(chǎn)工藝中可以得到參考依據(jù)，凝乳酶可采用胃蛋白酶∶木瓜凝乳酶∶酵母凝乳酶的混合物，三者參考比例為0．60∶0．18∶0．22的時(shí)候也可以起到較好的凝乳作用。

因甲醇芽孢桿菌（Bacillusmethanolicus）凝乳酶酶活力和蛋白水解活力菌比一般市售的凝乳酶高達(dá)一倍，故李柳等人[12]的研究中表明，利用甲醇芽孢桿菌凝乳酶與一般酶制劑混合凝乳，不但凝乳速度快，蛋白水解也加快，并且能達(dá)到感官口感一致的作用而且制品的干酪得率顯著提高，這也是目前生產(chǎn)所追求的產(chǎn)品特性之一。

而在乳酪生產(chǎn)中微生物凝乳酶的應(yīng)用也存在一些問題，曾祺、張志國[13]在其發(fā)表的文章中講到，微生物凝乳酶過度水解會(huì)產(chǎn)生苦味肽?？辔峨膩碓礆w于凝乳酶對(duì)αs1-CN和β-CN的水解，過度水解體現(xiàn)在凝乳過程以及成熟后殘留的繼續(xù)的蛋白水解[14]。而現(xiàn)在的很多技術(shù)可以解決這個(gè)問題，例如曾祺、張志國[13]在文中所講的根據(jù)苦味肽產(chǎn)生的機(jī)理入手，從內(nèi)因、外因去阻斷苦味物質(zhì)產(chǎn)生，可通過改良凝乳酶的形狀、在凝乳過程加入外肽酶、優(yōu)化干酪的生產(chǎn)工藝等手段降低終產(chǎn)品苦味[13]。

孫潔等[15]的研究中，其做了大量的菌種組合篩選試驗(yàn)，以20株菌種為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，最終選擇3株高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)發(fā)酵凝乳劑的菌株作為奶酪生產(chǎn)凝乳發(fā)酵劑。最終，以植物乳桿菌RC5作為發(fā)酵劑，在接種量5%、38℃發(fā)酵14.5h、4℃后熟60min工藝條件下進(jìn)行發(fā)酵[15]，終產(chǎn)品質(zhì)地、口感、風(fēng)味最佳，為乳酸菌產(chǎn)凝乳酶替代凝乳酶粉的研究和應(yīng)用提供了參考。

牛奶凝乳的機(jī)理在于找到的高凝乳活性以及低非特異蛋白水解活性的凝乳酶作用于κ-酪蛋多肽之間的肽鍵，形成更穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。凝乳是生產(chǎn)乳酪最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是奶酪工藝研究最熱門的點(diǎn)之一，研究凝乳對(duì)乳酪各方面的影響也比較到位，主要涉及凝乳酶添加量、pH值、不同種類凝乳酶對(duì)凝乳速度、終產(chǎn)品口感質(zhì)地、凝乳效果的影響，研究表明凝乳酶添加越多，能增加產(chǎn)量，加快凝乳速度，但添加過多會(huì)產(chǎn)生苦味以及品質(zhì)過硬，酪蛋白損失增加；但目前的研究對(duì)于純天然植物蛋白酶以及蛋白組分對(duì)凝乳特性的影響較少，由于動(dòng)物凝乳酶、微生物凝乳酶來源廣、價(jià)格低而受到廣泛研究，但對(duì)植物凝乳酶對(duì)奶制品凝乳方面的研究較少，僅限于木瓜蛋白酶較多，而對(duì)于別的植物蛋白酶研究甚少，相關(guān)研究顯示在15年前大眾就知道了生姜汁在一定溫度下可以對(duì)奶制品起到凝乳的效果，也知道添加了生姜后使乳制品體系增加特殊的香氣和口感，但目前沒有得到很好的推廣應(yīng)用，僅用作家庭偶爾的休閑制作食品，未成行成市，生姜來源廣泛，含有生姜蛋白酶，凝乳效果好，同時(shí)具備一定殺菌功效，因此，本文作者認(rèn)為可作為研究對(duì)象進(jìn)一步深化研究，推廣使用。

1.3 成熟

乳酪的成熟是指將乳酪放置在一定溫度和濕度條件下，經(jīng)微生物作用在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生一系列理化變化的過程[16]；成熟過程的系列反應(yīng)包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類分解成小分子的過程，更容易被人體吸收，蛋白質(zhì)水解物例如胨、肽以及必需氨基酸貢獻(xiàn)了乳酪的呈味物質(zhì)；脂肪的水解物也貢獻(xiàn)了乳酪獨(dú)特的風(fēng)味物質(zhì)，對(duì)乳酪口感的影響很大，包括乳糖酵解成乳酸，提供乳酪特有的酸味[17]。曹書銘等人的研究認(rèn)為牦牛乳硬質(zhì)乳酪在成熟過程中感官品質(zhì)逐漸變好，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)先上升后下降，在45～60d時(shí)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)最佳[17]。

為了在不影響品質(zhì)和口味的條件下提高各種生化反應(yīng)的速率，并使生產(chǎn)成本降低，需要加快干酪的成熟[18，19]。故陳怡帆等人[20]針對(duì)此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵后添加適量的固定化中性蛋白酶，能夠縮短牛乳硬質(zhì)干酪的成熟時(shí)間。結(jié)果表明，生產(chǎn)固定化酶優(yōu)選工藝條件為：海藻酸鈉濃度3%、殼聚糖濃度2%、CaCl2濃度3%、磷酸鈉緩沖酶液添加量15 mL，固定化酶相對(duì)酶活力最高可達(dá)88.04%，且感官評(píng)分最高[20]。

研究表明凝塊中殘余的凝乳酶會(huì)不同程度的促進(jìn)后期存放干酪的成熟，由于凝乳酶致使αs1-酪蛋白的降解并進(jìn)一步水解β-酪蛋白[20]，使得風(fēng)味更協(xié)調(diào)。曹磊、馬江等人[7]針對(duì)凝乳酶進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在奶酪生產(chǎn)過程中用不同的凝乳酶對(duì)成熟有影響，實(shí)驗(yàn)采用三種不同的凝乳酶進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。顯示木瓜蛋白酶作為凝乳劑生產(chǎn)的干酪風(fēng)味成熟期內(nèi)低于米黑毛霉凝乳酶和小牛皺胃酶；在0～90天成熟期，三者呈現(xiàn)不同的風(fēng)味趨勢，而米黑毛霉凝乳酶在90d成熟期時(shí)，干酪達(dá)到最優(yōu)風(fēng)味，感官評(píng)分高于其余兩種，此時(shí)的干酪色香味俱全，組織細(xì)膩，軟硬適中[7]。

白建、趙建英、薛建娥等[21]人的研究中，顯示不同的菌種對(duì)干酪成熟也有較大的影響，益生菌干酪的蛋白水解深度指數(shù)高于普通菌種干酪。添加益生菌的干酪在28d的成熟過程中蛋白水解深度指數(shù)較高，幾種益生菌混合干酪的蛋白水解深度指數(shù)在整個(gè)成熟過程中高于其他干酪[22]。

馬歡[23]等人的研究表明，發(fā)酵劑添加量和成熟時(shí)間對(duì)牦牛乳硬質(zhì)干酪的理化指標(biāo)和脂肪氧化程度均有顯著性影響，當(dāng)發(fā)酵劑添加量為3%時(shí)，能夠顯著增大干酪中脂肪的氧化程度[23]。

對(duì)于干酪成熟的研究多種多樣，但最終研究的目的都是如何縮短成熟期，或者添加某種成分讓成熟后乳酪的風(fēng)味更好，包括乳香濃郁、組織細(xì)膩、軟硬適中等。孟昭旭[24]等人的研究發(fā)現(xiàn)添加非發(fā)酵劑乳酸菌菌株對(duì)干酪微生物自溶率，蛋白水解，質(zhì)構(gòu)性能均具有重要影響，可促進(jìn)干酪成熟和改善干酪質(zhì)地，具有應(yīng)用的潛力[24]。

在部分廠家生產(chǎn)中，也有用酸凝的方式生產(chǎn)干酪，而張義全[25]等人研究表明，在成熟期的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味而言，酶凝的效果優(yōu)于酸凝。

水牛乳營養(yǎng)價(jià)值豐富，黃麗[26]等人對(duì)水牛乳乳酪成熟期進(jìn)行理化、質(zhì)構(gòu)等方面的研究表明，水牛乳最適合的成熟時(shí)間是20d[26]。

由于單一酶的加入會(huì)使乳酪產(chǎn)生苦味、辛辣味等不良味道，因此，在實(shí)際應(yīng)用中常常使用幾種酶制劑混合促進(jìn)干酪的成熟[27]。結(jié)果顯示，中性蛋白酶和脂酶復(fù)合酶添加量為0.10%-0.20%時(shí)的感官評(píng)分最佳，且樣品之間差異不顯著[27]。

王童[28]等人對(duì)于干酪成熟期各種質(zhì)構(gòu)、感官變化的研究，結(jié)果表明在成熟期紅曲霉對(duì)干酪成熟期的質(zhì)構(gòu)、感官風(fēng)味起到促進(jìn)作用。對(duì)紅曲霉的加入，袁然[29]、翁勝男[30]等人做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果跟王童[28]等人的研究結(jié)果相適應(yīng)，在袁然的研究中顯示，最優(yōu)工藝參數(shù)為:發(fā)酵劑添加量為0．03 g/L，凝乳酶為0．2 g/L，鹽量為2%，紅曲為0．15 g/L，所制干酪成熟狀態(tài)良好，香味濃厚，味道突出，表現(xiàn)出較佳的感官品質(zhì)[29]。

對(duì)于干酪成熟期的研究主要以口感為主線，也是對(duì)前工藝的延申，影響因素主要還是體現(xiàn)在凝乳步驟和發(fā)酵步驟，所選擇的工藝參數(shù)、發(fā)酵劑和凝乳劑種類等對(duì)成熟的口感和成熟期長短均有影響，因此，建議在未來的研究方向中應(yīng)更需要注重口感好、時(shí)間短的工藝條件選擇為重點(diǎn)；在成熟期的研究中目前對(duì)于成品保存條件對(duì)成熟期的影響因素分析較少，儲(chǔ)藏保存是產(chǎn)品必經(jīng)的流程，未來也應(yīng)將保存條件的優(yōu)化作為成熟期影響指標(biāo)之一去做重點(diǎn)研究。

1.4 鹽漬

在干酪加工過程中添加少許鹽類對(duì)凝乳有促進(jìn)作用，這一成果在大多數(shù)研究學(xué)者的報(bào)告中得到證實(shí)，在凝乳階段加入鈣離子與酪蛋白膠粒在某種程度上形成凝膠，對(duì)質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生影響。而這里所說的鹽漬在凝乳后進(jìn)行，作用與干酪塊可以改善風(fēng)味，并能促進(jìn)乳清的排放、控制干酪的水分含量[31]。

鹽漬步驟凝乳步驟肽水解產(chǎn)生的苦味程度降低，在鹽漬過程中，趙賽楠[32]發(fā)現(xiàn)鉀鹽部分替代鈉鹽能提高干酪的保水性及抗融性，同時(shí)，在質(zhì)構(gòu)及口感方面起到促進(jìn)作用，但并未引起凝聚性和彈性的變化[32]。

2 結(jié)語

在乳酪的工藝研究中，大多數(shù)研究集中在發(fā)酵、凝乳及成熟階段，這幾個(gè)階段與最終成品的口感、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味密切相關(guān)，發(fā)酵階段中發(fā)酵劑的選擇、發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間等都與所需要的終產(chǎn)品的類型相關(guān)，在凝乳階段，凝乳酶添加的種類、添加量、凝乳時(shí)間、單一乳還是復(fù)合乳都對(duì)奶酪終成品風(fēng)味造成影響；對(duì)于成熟階段的研究與前面發(fā)酵及凝乳階段息息相關(guān)，前面工藝參數(shù)不一樣直接影響成熟期的最佳時(shí)間及口感，本文從幾個(gè)關(guān)鍵工藝的研究現(xiàn)狀及結(jié)論來闡述，供做奶酪的企業(yè)參考。