宠物食品配料奶酪粒的加工工艺研究
2014-01-21张建斌马俪珍秦顺义杨晓云
■张建斌 马俪珍 秦顺义 杨晓云
（1.天津农学院动物科学系，天津300384；2.天津农学院食品科学系，天津 300384）
随着宠物行业的快速发展，宠物食品业是其增长最快的一个分支[1]。中国的宠物食品市场有着巨大的发展潜力[2]。现在的宠物食品中添加配料是提高食品本身营养价值的主要方法。奶酪是牛奶经浓缩，发酵而成的奶制品,其营养价值比牛奶高出3～5倍之多[3]。宠物喜欢特殊风味，若直接买奶酪加入会增加成本，而直接用牛奶又受温度和时间的限制。因此可以利用乳粉经加工将其制成奶酪粒加入宠物食品中作为配料。因此本试验以乳粉为原料，研究奶酪的加工工艺以及产品中各项理化指标，从而为宠物食品的研制提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验材料
乳粉（雀巢乳粉），嗜热乳酸链球菌、保加利亚乳杆菌和丁二酮乳酸链球菌，中国农业大学食品微生物教研室提供。
1.1.2 试验试剂
10%氯化钙溶液、1%氯化钠溶液、1 mol/l盐酸溶液、pH值4.6醋酸盐缓冲液、12%TCA溶液、40%NaOH溶液、4%硼酸溶液、0.1 mol/l氢氧化钠标准溶液；试剂均为分析纯，北方天医化学试剂有限公司提供。
1.2 试验设备
FA1104A电子天平(上海精天电子仪器有限公司)；恒温恒湿培养箱（广东省医疗器械厂）；9SW-CJ-1FD型单人单面净化工作台（苏州净化设备有限公司）；DZF-6210真空干燥箱（上海精宏实验仪器设备有限公司）；立式压力蒸汽灭菌器（上海博讯实业有限公司医疗设厂）；HH数显恒温水浴锅（金坛市金城国胜实验仪器厂）。
1.3 试验方法
1.3.1 发酵菌种的制备
制备过程：仪器灭菌→培养基灭菌→接入菌种→培养→扩大培养。
1.3.2 将乳粉按比例，即乳粉∶水=1∶5溶于70～80℃的水中。
1.3.2.1方案一：直接加入不同量的CaCl2（10%）加热
1.3.2.2 方案二：先接菌发酵，再加入CaCl2后加热
1.3.2.3 方案三：直接加HCl调pH值为4.6后加热
1.3.2.4 方案四：同时加CaCl2和HCl，调 pH值为4.6后加热。
1.3.2.5 方案五：加入不同浓度的CaCl2后，用HCl调pH值为4.6，加热。
1.3.2.6 方案六：不同发酵时间，加入同浓度的CaCl2，再用HCl调pH值为4.6，加热。
1.3.2.7 方案七：发酵后加凝乳酶
1.3.3 将乳粉按比例，即乳粉∶水=1∶7溶于70～80℃的水中。
1.3.3.1 方案八：发酵后加风味酶
1.3.3.2 方案九：发酵后加风味酶和凝乳酶
1.3.4 选出优选方案，进行单因素试验
取6个分别装有30 g奶的锥形瓶。按3%接种量接入菌种，40℃下发酵，1 h后每间隔15 min测定一次，找出酸度为20°T、22°T、24°T、26°T的时间点。并设定其余单因素。结果如表1所示。
表1 设定的单因素
1.3.5 正交试验
根据单因素试验结果设定正交试验，结果如表2所示。
表2 正交试验
1.3.6 评分标准
根据奶酪的性状，制定评分标准。结果如表3所示。
1.3.7 确定工艺流程
取12 000 g奶，利用以上试验选出的条件进行验证试验，确定工艺流程并批量生产。将奶酪分为4组，进行不同处理，观察其性状及保质期。
1.3.8 奶酪样品的感官评定
将制出的奶酪样品放置在室温下，观察其性状、气味、表征状态等。
表3 评分标准
1.3.9 奶酪样品的成分分析
水分含量[4]、总灰分[4]、钙含量[4]、12%TCA SN（三氯乙酸可溶性氮）[5]、乳酸菌计数[6]、滴定酸度、奶酪得率计算公式：
2 结果与分析
2.1 试验结果及分析
2.1.1 将乳粉按比例，即乳粉∶水=1∶5溶于70～80℃的水中。
2.1.1.1 方案一：直接加入不同浓度的CaCl2加热。
取100 ml样品奶3份，分别加入1.1、1.3 ml和1.5 ml的CaCl2，3个锥形瓶的凝固时间为20、20 min和5 min，冷却后发现，最后的产品排乳清最好，且凝固效果最佳。因此加入1.5 ml CaCl2最佳。
2.1.1.2 方案二：先接菌发酵，再加入CaCl2后加热。
取100 ml样品奶2份，在无菌条件下接种发酵。取出加入1.5 ml CaCl2加热。结果样品只絮凝而未凝固。
2.1.1.3 方案三：直接加HCl将pH值调为4.6加热。
取100 ml奶直接加入1 mol/l HCl将pH值调为4.6，直接放入水浴锅中加热。30℃时开始絮凝，45℃时絮凝完全，排乳清较好，有较浓的奶香味但酸味刺鼻。得率达到15%以上。
2.1.1.4 方案四：同时加CaCl2和HCl，调pH值为4.6加热后发酵。
取100 ml样品奶加入1.5 ml CaCl2和1 mol/l HCl，将pH值调为4.6，加热絮凝，冷却后加入发酵剂，放入恒温箱中，一段时间后恢复乳状。且产品因Ca-Cl2量大而带苦味。
2.1.1.5 方案五：加入不同浓度的CaCl2，用HCl调pH值为4.6加热。
取100 ml样品奶3份，用1 mol/l HCl将pH值调为4.6，加入0.2、0.3 ml和0.4 ml CaCl2后加热，凝固时间为10、12 min和13 min。冷却后过滤，结果0.4 ml CaCl2的凝固效果最好，且无苦味。但排乳清效果不如方案四。
另取2个100 ml奶分别加入1 mol/l HCl和1 mol/l HCl+0.4 ml CaCl2，缓慢加入后加热至凝固。加入1 mol/l HCl+0.4 ml CaCl2的效果较好。
2.1.1.6 方案六：发酵不同时间，加入同浓度的CaCl2，再用HCl调pH值为4.6。
取200 ml奶3份，接入菌种，分别培养1、2、3 h。取出后加入0.8 ml CaCl2，用1 mol/l HCl调pH值为4.6。结果见表4。
表4 奶酪的感官特征
此方案凝固和排乳清效果最好，且得率在20%以上。
2.1.1.7 方案七：发酵后加凝乳酶
取3份25 g牛奶接入3%和6%的发酵菌种，发酵2 h，加入0.25 ml CaCl2和凝乳酶。水浴温度32℃。结果见表5。
从最后状态看效果不如方案六。
2.1.2 将乳粉按比例，即乳粉∶水=1∶7溶于70～80℃的水中。
2.1.2.1 方案八：发酵后加风味酶
取100 ml奶2份，发酵1 h，pH值为6.0，加HCl。分别加入5 ml和10 ml的风味酶（0.5%）后加热。结果见表6。
表5 不同因素对于奶酪凝固的影响
表6 加入风味酶后感官变化
感官效果不好。
2.1.2.2 方案九：发酵后加风味酶再加凝乳酶
取100 g奶4份，接入发酵菌种，发酵1 h。测酸度为21 °T、pH值为5.5～6.0。加入风味酶，保持32℃恒温。结果见表7。
表7 加入风味酶的感官变化
加入0.2 ml CaCl2，溶解后加入0.4 ml凝乳酶，32℃下，静置30 min之后边缓慢加热边切割。结果乳清在加热半小时后虽排出一点，但又恢复成乳状。
综上方案，根据感官和得率的比较，方案六为最优方案。
2.2 在单因素基础上进行正交试验
正交试验设为4水平4因素，选定出酸度为20°T、22 °T、24 °T、26 °T的点。
将16组正交试验做出来后称重并评分，结果见表8。
从表8中的R分析结果表明：酸度、CaCl2用量、时间、温度四个因素对产品质量影响的主次顺序为D＞B＞A＞C，即温度＞CaCl2用量＞酸度＞时间。
从表8中的K值分析得出最佳的工艺条件为D4B3A3C3，即温度为65 ℃，CaCl2用量为5 ml，酸度为24°T，时间为25 min。而根据感官评分得出的最佳工艺条件为D4B3A1C1，即温度为65 ℃，CaCl2用量为5 ml，酸度为20°T，时间为20 min。（即表8试验第五号样品）
表8 正交试验结果及极差分析
2.3 进行验证性试验确定工艺流程
取12 000 g奶批量生产奶酪。最后得率在20%左右。将奶酪分成20 g/个的小包装，进行真空包装后分为空白组、青霉组、风味酶组和乳酸菌组。将其每组分成3个温度：37℃、常温（25℃）和4℃下保存，每周观察一次其感官状态，观察样品保质期。
2.4 奶酪样品的感官评定
2.5 测定奶酪样品的成分含量
测定奶酪中成分含量，测定结果见表10。
由上述结果可知：快速加工的奶酪成分含量为：水分含量为59.67%，钙含量为107.58 mg/100 g，总灰分为4.78%，总酸度为0.84%，乳酸菌含量为2.5×107个/g。
之后每周以空白组的样品进行一次指标的测定，其余进行感官评定。指标测定为期一个月，感官评定直至变质。37℃下，样品保质13 d左右；常温(25℃)下，样品保质49 d左右；而4℃下样品2个月内没有变质。
表9 不同温度下奶酪的感官评定结果
表10 奶酪成分含量
2.6 奶酪样品保存过程中的理化指标分析
①12%TCA SN的变化
图1 奶酪中可溶性氮的含量变化
由图1可知：奶酪在不同温度下贮藏期间的可溶性氮的含量变化趋势都为上升状态。25℃的变化在后期呈明显上升趋势，4℃条件下变化很小。
②乳酸菌计数
由图2可知：奶酪在不同温度下贮藏期间的乳酸菌含量总体呈下降状态。且25℃的菌落总数变化不大，而4℃呈显著下降趋势。
③滴定酸度的测定
由图3可知：奶酪在不同温度下贮藏期间的总酸度的变化趋势都为上升状态。且4℃的变化在后期较明显。
图2 奶酪中乳酸菌含量变化
图3 奶酪中总酸度含量变化
3 讨论
3.1 快速加工奶酪粒的意义
试验结果表明，采用方案六制备奶酪粒，奶酪得率高达20%（含水量较高），较一般凝乳酶奶酪的10%得率要高。这种方法工艺简便，适合一般小型工厂。因为这种工厂一般没有凝乳酶生产奶酪的生产线，并且凝乳酶本身需要的条件过多，牛奶保留时间短。而在本试验中利用乳粉，可以不受时间和空间的限制，节约成本。同时样品作为宠物零食的添加料可以提高风味。
3.2 奶酪的凝乳
奶酪的制作需要三个基本阶段:凝乳凝块浓缩和干酪成熟，其中凝乳最为关键[7-8]。奶酪凝固有三种方法，即加酸、加凝乳酶和加入CaCl2。本试验设定了九种方案，目的是使奶酪制作达到快速加工，因此选定加入CaCl2的方法。然后通过正交试验确定最佳生产工艺流程，从而为生产实践提供了理论依据。
3.3 Ca含量低的原因
奶酪是牛奶浓缩的精华，10 kg牛奶能制作成1 kg奶酪。并且每100 g奶酪中含有799 mg钙，大约是牛奶的7倍[9]。本试验中是利用CaCl2和HCl使牛奶凝固制作奶酪的。但钙含量却远低于一般奶酪，即为107.58 mg/100 g。究其原因，本试验是快速加工奶酪粒，因此不如用凝乳酶的效果。奶中Ca离子会在凝固切割时随着乳清一起排出。并且这种方法制作的奶酪含水量较一般奶酪要高。因此奶酪粒中Ca含量较少。
3.4 奶酪的保存
在贮藏过程中，奶酪在不同温度下贮藏期间的可溶性氮的含量变化趋势都为上升状态。蛋干酪成熟中，蛋白质降解产物分析是干酪成熟的指标。一般认为12%TCA SN表示蛋白水解的深度。在奶酪制作过程中，12%TCA SN随着时间的延长逐渐增高，而且25℃的增长速度比4℃快，说明温度的高低会影响蛋白水解的深度。奶酪在不同温度下贮藏期间的乳酸菌含量总体呈下降状态。且25℃的菌落总数变化不大，而4℃呈显著下降趋势。总酸度变化均呈上升趋势。这与其他人的研究相一致[10]。
4 结论
本试验得到了快速加工奶酪粒的工艺流程，将乳粉溶成鲜奶（乳粉∶水=1∶7），接入菌后发酵到酸度为24°T，加入5 ml 10%CaCl2溶液，再用1 mol/l HCl将调pH值为4.6，达到酪蛋白等电点。之后65℃下加热25 min，凝固排乳清。得到的奶酪成分含量为：水分含量为59.67%，钙含量为107.58 mg/100 g，总灰分为4.78%，总酸度为0.84%，乳酸菌含量为2.5×107个/g。
