量化筛选中国水牛奶生产Mozzarella干酪所需发酵剂

谢 毅 李全阳,2 王 芳

XIE Yi1 LIQuan-yang 1,2 WANG Fang 1

（1.广西大学轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；2.广西食品药品安全评价人才小高地建设载体单位—广西大学食品质量与安全研究中心，广西 南宁，530005

(1.College of Light Industry and Food Engineering GuangxiUniversity,Nanning,Guangxi530004,China;2.Carrier of Guangxi Food and Drug Safety Evaluation Elite Group-Food Quality and Safety Research Center of Guangxi University,Nanning,Guangxi530005,China)

干酪是采用牛奶经过多种微生物混合发酵、酶解过程而形成的发酵乳制品，其营养丰富、风味滋味多姿多彩，在世界各地广受欢迎，尤其是Mozzarella干酪，更因其具有独特的热熔延展性，在比萨饼的制作中发挥着举足轻重的作用[1]。Mozzarella干酪加工过程中会将刚刚形成的凝乳在热水中反复揉捏牵拉，从而使产品形成独特的纤维结构、拉伸性和融化性能[2]。这种干酪能够把有关产品（如比萨饼等）的营养、风味和质地特性很好地体现、烘托出来，从而身价倍增，广受欢迎[3]。干酪的制作离不开发酵剂，而且发酵剂对产品的质构和风味都会产生重要的影响，所以对干酪生产所需发酵剂的菌种配比和添加量开展研究，在理论和实践中都具有一定的科学价值。

关于Mozzarella干酪发酵剂的研究报道，李丽等[4]发现应用L.lactis subsp.cremoris QH27-1和L.lactis subsp.lactis XZ3303生产双蛋白切达干酪对干酪的品质有一定的改善作用。Zisu.B等[5]发现使用胞外多糖发酵剂生产的Mozzarella干酪具有良好的拉伸性和融化性；R.I.Dave.等[6]发现混菌发酵制成的Mozzarella干酪比单菌发酵制成的干酪具有更好的保水性；Cho.S.A.等[7]报道了一株适合Mozzarella干酪生产的新型发酵剂S.macedonicus LC743，这株菌种对小鼠具有免疫调节作用；周蕊等[8]从东北酸菜中筛选出一株植物乳杆菌，表现出较强的蛋白分解能力。唐辉等[9]应用模拟数学方法评价水牛乳Mozzarella干酪发酵剂，并发现保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌以1∶1.2的比率混合时，产品综合品质最好；贺家亮等[10]发现采用瑞士乳杆菌和干酪乳杆菌复合发酵剂制作半硬质干酪时的最佳添加量为2%～3%。刘骞等[11]筛选出适合Mozzarella干酪生产所用的菌种，分别是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌；欧阳霞等[12]从干酪和干酪发酵剂中筛选得到植物乳杆菌和乳酸链球菌，用其作为发酵剂制作半硬质干酪，测定成熟过程中的性能指标，确定了发酵剂的最佳比例和添加量为5∶1和5%；王宠等[13]发现电子鼻在检测干酪发酵剂种类具有良好的应用前景。由此可见，目前国内外在Mozzarella干酪发酵剂上的研究普遍采用混合菌种，并且力求打破主要以保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为Mozzarella干酪发酵剂的局面，努力寻找更适合Mozzarella干酪生产的新型发酵剂。本课题采用本研究室从水牛奶、发酵乳制品中新近筛选出的4个菌株，通过不同的组合配比和加入量，分别制备干酪样品，并对水牛奶干酪样品的特性进行检测，运用组合赋权法确定最佳发酵剂配比及其最佳添加量，为丰富中国水牛乳制品加工理论提供理论基础知识。

1 材料与方法

1.1 材料

水牛奶：广西南宁市当地的奶水牛专业养殖公司；

保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、乳酸乳球菌（Lactobacillus lactis）、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)：本实验室自制；

凝乳酶：小牛皱胃酶，活力为1.4×105 SU/g，丹麦科汉森公司。

发酵剂配比：P1（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=1∶1）、P2（乳酸乳球菌∶干酪乳杆菌=1∶1）、P3（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌∶乳酸乳球菌=1∶1∶1）、P4（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌∶乳酸乳球菌∶干酪乳杆菌=1∶1∶1∶1）。

发酵剂添加量：在发酵剂配比试验中，所用菌种发酵物添加总量都是2.0%。经过筛选以后，决定采用4个菌株同时添加，4个菌株分别制作发酵剂纯培养物，总添加量S1为1.0%、S2为2.0%、S3为3.0%和S4为4.0%，其中各个菌株所占的比例相同。

1.2 设备

干酪槽及其配套器材：本实验室自制；

数显酸度计：PB-10型，北京赛多利斯仪器系统有限公司；

电热恒温培养箱：DNP-9082-BS-III型，上海新苗仪器器械制造有限公司；

物性测试仪（质构仪）：TA-XTPLUS型，英国Stable Micro System公司。

1.3 方法

1.3.1 菌种的活化及发酵剂的制备 将各菌种由固体斜面接种于10%灭菌脱脂乳中，于37℃恒温培养箱中培养直至凝乳，活化3～4代，直至菌种恢复活力，待用。

1.3.2 Mozzarella干酪样品的加工 将水牛奶检验过滤后置于水浴锅中加热至70℃，高速乳化10 min，加热至90℃保温5 min，冷却至40℃后，分别将供试菌种以试验设计的接种量接种于均质奶中，37℃培养直至凝固。操作工艺流程：

原料乳→巴氏杀菌→冷却→加发酵剂→发酵→加凝乳酶→凝乳→切割凝乳→升温搅拌→排乳清→堆酿→切割→拌盐→热烫拉伸→成型→冷却→包装→成品

1.3.3 感官评定的方法 操作在感官评定实验室内进行，邀请从事本专业的研究人员和非本专业的研究人员6名进行品评，干酪的评分采用10分制。评定者主要从嗅觉、味觉、触觉（硬度、黏度、光滑性）、视觉（颜色、切面、均匀性）四方面进行评分，品评过程提供纯净水漱口以消除干扰。

1.3.4 质构测定方法 使用物性分析仪对干酪质地TPA进行测试。方法：将待测干酪样品切成(2.00±0.05)cm的正方形块状物，垂直放置于质构仪的压缩盘上。检测5次取平均值。测试参数：测试前速度：5mm/s；测试速度：1mm/s；测试后速度：5mm/s；探头型号 P/0.5。

1.3.5 干酪的拉伸性 使用取样器将干酪切成2 cm×2 cm大小均匀的小方块，将样品放置于铺有直径为9 cm滤纸的培养皿中，室温下放置30min，然后将其置于100℃烘箱内，加热1 h后马上使用同样型号的玻璃棒或筷子挑起干酪，一直向上拉伸，直到干酪断裂为止，使用游标卡尺测量干酪拉伸的长度，平行试验3次，精确到0.01 cm，计算出的平均值为干酪的拉伸性指标[14]。

1.3.6 干酪的融化性 使用圆形取样器取直径1 cm、高1 cm的干酪，将样品放置于口径1.8 cm的试管中，室温下放置30min，然后将其置于100℃烘箱内，加热1 h后取出于室温下放置30min后测试融化样品的长度。平行操作3次，精确到0.01 cm，平均值作为干酪的融化性指标[15]。

1.3.7 油脂析出性 使用圆形取样器取直径1 cm、高1 cm的干酪，将样品放置于铺有直径为9 cm滤纸的培养皿中，室温下放置30min，然后将其置于100℃烘箱内，加热1 h后取出，于室温下放置30min后，测试油圈的直径，使用游标卡尺测定。平行试验3次，精确到0.01 cm，计算平均值作为干酪的油脂析出性指标[16]。

1.3.8 Mozzarella干酪的量化筛选 Mozzarella干酪检测指标分类：感官指标：嗅觉、味觉、视觉、触觉；质构指标：硬度、弹性、凝聚性；个性指标：拉伸性、融化性、油脂析出性。

(1)正向化：将逆向指标（测试指标数值越小越好）及望目指标（测试指标有一个最佳值或者最佳范围）参照文献[17]进行正向化处理。

(2)无量纲化：各组检测指标的正向化值与均值之比。

2 结果与讨论

2.1 不同发酵剂配比生产的水牛奶干酪样品特性

对采用不同发酵剂配比所得样品感官评价结果见表1。

表1展示了6位评价人员从嗅觉、味觉、视觉和触觉4个方面对4种干酪样品的评价结果，从感官的角度量化表述了各个样品的优劣。结果显示，不同人员对各个样品的具体检测指标的评分都有不同态度，但在一定的范围内也有一致的看法。从均值看，4个样品嗅觉、味觉、视觉和触觉得分最高的都是P4，最低的都是P2，除了嗅觉外，其他3项都是P3大于P1。F.Minervini等[18]研究发现使用混合乳酸菌制作干酪产品，发酵剂中存在L.delbrueckill spp.Bulgaricus sp5时，产品表现出良好的风味。这与本试验的研究结果是一致的。

对采用不同的发酵剂配比生产的干酪样品的质构指标和个性指标进行了检测，所得结果见表2。

表1 不同发酵剂配比生产的Mozzarella干酪的感官评价及分析结果Table1 SensoryanalysisofMozzarella cheesemadeby differentstarters ratios

表2 不同发酵剂配比对Mozzarella干酪质量指标的影响覮Table2 The effects of quality performance degree on the different ratioofMozzarella cheese starters

由表1和表2可知，通过4个配比的发酵剂采用相同的生产工艺所得到的干酪样品，在多个参数上都存在差异，这些差异是量化的，同时也是零散的。如何把这些量化的参数采用合理的方法分析，同时考虑各个参数，最后得到一个综合指标来量化显示每个干酪样品的优劣程度，如果能够实现，这样则能够更加直观、严谨地说明问题。这是本试验力图要做到的，也是对干酪发酵剂进行综合评价的一种新尝试。

将每个干酪样品的10个检测指标分为感官指标、质构指标、个性指标三类，实测指标进行正向化、无量纲化处理结果分别见表3与表4。

经过无量纲化处理的每个指标所对应的数据都携带着量化体现干酪优劣的正向信息，并且能够直接相加，将这些信息累积起来则能够相对充分地体现干酪样品的优劣程度。由表4 的各项总和可以看出，P4得分最高（11.62），P1、P2、P3的相对质量分值依次为P4的86%、67%、90%，因此最终的评价排序为 P4→P3→P1→P2。此结论与 Maria De Angelis[19]的 L.helevticus 2B∶L.delbrueckii subsp.lactic 20F∶L.plantarum 18A∶S.thermophilus 22C=1∶1∶1∶4不相同，可能因为菌群的非一致性所致。

上述结果显示，在发酵菌种的选择方面，采用P2（乳酸乳球菌∶干酪乳杆菌=1∶1）制作的产品总评最低，同时选用4个菌株的P4（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌∶乳酸乳球菌∶干酪乳杆菌=1∶1∶1∶1）得分最高，3个菌株同时选用的P3（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌∶乳酸乳球菌=1∶1∶1）表现较好，而传统酸乳的2个菌株的P1（保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌=1∶1）制作的样品总评分位列第三。其原因可能与各菌株共同生长时相互作用有关，具体原因有待进一步探索，就本研究而言，下一步发酵剂添加量试验选择表现最佳的P4配比。

2.2 发酵剂添加量对水牛奶干酪生产特性的影响

2.2.1 发酵剂添加量对Mozzarella干酪感官评价的影响 利用 P4配比进行以下 4个试验，S1、S2、S3和 S4分别采用 1%、2%、3%和4%的发酵剂添加量,通过统一的工艺制作样品，请6位评价人员对其感官评价，具体结果见表5。

表3 不同发酵剂配比所得Mozzarella干酪质量指标的正向化结果Table3 The positive changing resultsofquality performance degreeon the different ratioofMozzarella cheese starters

在表5中，6位评价人员对4种干酪样品从4个方面对样品的感官质量进行了量化。结果显示，不同评价人对具体指标的评价分值有差异，反映了对干酪食品的不同指标的认可程度的差异。平均值则反映出评价专家总体的看法。

表4 不同发酵剂配比所得Mozzarella干酪质量指标的无量纲化结果Table4 Thenon-dimensionalofquality performance degreeon the different ratioofMozzarella cheese starters

表5 发酵剂添加量生产的Mozzarella干酪感官评价结果Table5 Sensory propertiesofMozzarella cheesemade by P4 starters ratioswith differentadditions

2.2.2 发酵剂添加量对Mozzarella干酪质构和个性指标的影响 对不同发酵剂添加量制备的4种干酪样品的质构指标和产品个性指标进行检测，具体结果归纳于表6。

采用2.1中所用的方法，对表6检测结果处理，对不同发酵剂添加量所得产品的质量进行量化评价。具体计算结果见表7和表8。

由表8 的各项总和可以看出，S3得分最高（10.70），S1、S2、S4的相对质量分值分别为S3的87%、88%、99%，最终的筛选排序为 S3→S4→S2→S1。

表6 发酵剂添加量对Mozzarella干酪质构和个性指标的影响Table6 The textural indexesand individuality indexesof the 4 buffalomilk Mozzarella cheese samples whichweremade by differentaddition amount ofstarters

该结果说明添加量为3%时（S3），生产的样品质量综合评价最优，而4%的添加增加量（S4）比2%的添加增加（S2）产品质量更好些。这与贺家亮的2%～3%有所不同[10]，可能与菌株种类、配比和活性不同有关。

3 结论

（1）利用自行分离获得的保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、乳酸乳球菌、干酪乳杆菌，采用4种不同的配比、2%的添加量制备水牛奶Mozzarella干酪，通过对所得样品感官、质构和个性指标的10个质量参数检测值进行正向化、无量纲化处理，获得各样品综合得分，对比得分发现P1、P2、P3、P4的综合质量相对分值依次为86%、67%、90%、100%，评价排序为P4→P3→P1→P2。最优组合（P4）比例为 1∶1∶1∶1。

（2）采用菌种最优组合比例，1.0%、2.0%、3.0%、4.0%的添加量制备水牛奶mozzarella干酪，检测上述10项质量参数，通过统计分析发现 S1、S2、S3、S4的综合质量相对分值分别为P4的87%、88%、100%、99%，最终的评价排序为S3→S4→S2→S1，最佳添加量为（S3）3%。

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表7 发酵剂添加量对Mozzarella干酪质量指标的正向化结果的影响Table7 Positive changing resultsof the quality indexesofMozzarella cheese samples whichweremade by differentaddition amountofstarters

表8 发酵剂添加量对Mozzarella干酪质量指标的无量纲化结果的影响Table8 Thenon-dimensional-normalized resultsofquality performance degree on the differentaddition ofMozzarella cheese starters

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