夸克芝士风味发酵乳的制备

文/罗冠仪 周 洁 刘振民

（上海乳业生物技术国家重点实验室；上海乳业生物工程技术研究中心；上海光明乳业股份有限公司乳业研究院）

酸奶作为一种发酵产品，由乳酸菌发酵而成，是全球传统食品不可或缺的一部分[1～3]，为广大消费者所喜爱。也正因为酸奶风味独特、质构细腻，并具有一定的营养保健功能，越来越引起人们的关注[4]。近几年，酸奶市场销售增速明显，且国内市场上酸奶品种越发丰富，消费群体细分明显，只有差异化的产品创新和品类创新才能满足消费者对酸奶产品的不同诉求[5]。

芝士（Cheese），又名干酪，也是一种发酵乳制品，其性质与常见的酸牛奶有相似之处，都是通过发酵制作而成的，且都含有对人体有益的乳酸菌。芝士常被誉为奶黄金，是因为其丰富的蛋白质含量，且含有钙、脂肪、磷和维生素等营养成分，营养成分经过发酵、分解，更易被人体消化、吸收，不致肥胖，因此被营养学家奉为理想的食品[6，7]。

夸克芝士（Quarg，也拼为Quark）是一类非常重要的新鲜酸凝软质干酪。它起源于东欧和中欧，在欧洲国家颇为流行。夸克芝士质地柔软，口感比较温和、清淡，是介于酸奶和新鲜干酪之间的一种产品，口感清爽，低脂肪、高蛋白，容易被我国消费者接受[8～11]。

本研究将夸克芝士与发酵乳相结合，研制一款配以全脂牛乳发酵、制备的夸克芝士风味发酵乳[12]，同时采用单因素试验并用响应面法对其配方工艺条件进行优化[13]，目的是为开发一款国内新型干酪风味酸奶，以满足消费者对新鲜和营养的需求。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

全脂巴氏杀菌乳（蛋白质含量≥2.9%）：光明乳业股份有限公司；白砂糖、柠檬酸钠：市购；夸克芝士：德国DMK公司；菌种F-DVS Premium1.0（保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌）：丹麦科汉森股份有限公司。

硫酸：国药集团化学试剂有限公司；硼酸（AR）、盐酸（AR）：广州化学试剂厂；厌氧产气袋、厌氧盒：日本三菱化学株式会社；体积分数为95%乙醇（AR）、氢氧化钠（AR）：天津市百世化工有限公司；定氮片：瑞士FOSS公司；酚酞（指示剂）：天津市天新精细化工开发中心；异戊醇（AR）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

HWS-28恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司；JJ2000B电子天平：江苏常熟市双杰测试仪器厂；MIR-262培养箱：SANYO；APV1000均质机：APV（中国）有限公司；RW20数显电动搅拌机：德国IKA公司；FUNCE GERBER盖博乳脂计，FUNCE GERBER离心机：德国GERBER公司；8200凯氏定氮仪：瑞士FOSS公司；酸度计：瑞士万通中国有限公司；R180旋转黏度计：德国prpRheo Rheomat。

1.3 方法

1.3.1 夸克芝士风味发酵乳的工艺流程及操作要点

夸克芝士风味发酵乳的工艺流程如下。

操作要点：一是原辅料混料水合。先将全脂牛奶预热至45～50℃，加入白砂糖和夸克芝士，并使用高速搅拌器（550 r/min）搅拌20～30 min，确保物料均匀、分散。二是调节pH值。加入柠檬酸钠并使其充分溶解，确保奶液pH值在6.30～6.40。三是均质。均质条件为温度63～65 ℃，压力为18～20 MPa；此工艺目的为使乳脂肪球破碎，避免出现脂肪上浮的现象。四是灭菌。在90～95 ℃恒温保温5 min。五是冷却。使奶液冷却至合适温度。六是接种。取90.5 mL纯净水，加热至50 ℃时加入9.5 g脱脂乳粉，充分溶解后加热煮沸，放凉即制成接种液；在接种液中添加20 U的发酵菌种，制成发酵剂，根据试验设计要求接种。七是恒温发酵。根据具体试验设计的发酵时间及发酵温度进行。八是冷却灌装。发酵至终点的酸奶冷却至20 ℃，灌装至100 g规格的塑杯中。九是后熟冷藏。在2～6 ℃条件下后熟冷藏24 h。

1.3.2 夸克芝士风味发酵乳的工艺条件优化

（1）单因素试验

确定白砂糖的添加量：全脂牛乳添加量≥80%（最终定容至总量100%），分别固定夸克芝士（添加量6.0%）、发酵剂（添加量1.0%）、发酵时间（5.5 h）和发酵温度（43 ℃），调整白砂糖的添加量为7.0%、7.5%、8.0%、8.5%、9.0%，并调节奶液pH值为6.30～6.40，测定成品酸度，并对其进行感官评价。

确定夸克芝士的添加量：全脂牛乳添加量≥80%（最终定容至总量100%），分别固定白砂糖（添加量8.0%）、发酵剂（添加量1.0%）、发酵时间（5.5 h）和发酵温度（43 ℃），调整夸克芝士的添加量分别为4%、5%、6%、7%、8%，并调节奶液pH值为6.30～6.40。测定成品酸度，并对其进行感官评价。

确定发酵剂的接种量：全脂牛乳添加量≥80%（最终定容至总量100%），分别固定夸克芝士（添加量6.0%）、白砂糖（添加量8.0%）、发酵时间（5.5 h）和发酵温度（43 ℃），调整发酵剂接种量为0.50%、0.75%、1.00%、1.25%、1.50%。测定成品酸度，并对其进行感官评价。

确定发酵温度：全脂牛乳添加量≥80%（最终定容至总量100%），分别固定夸克芝士（添加量6.0%）、白砂糖（添加量8.0%）、发酵剂（添加量1.0%）和发酵时间（5.5 h），调整发酵温度37 ℃、39 ℃、41 ℃、43 ℃、45 ℃，测定成品酸度，并对其进行感官评价。

确定发酵时间：全脂牛乳添加量≥80%（最终定容至总量100%），分别固定夸克芝士（添加量6.0%）、白砂糖（添加量8.0%）、发酵剂（添加量1.0%）和发酵温度（43 ℃），调整发酵时间4.5 h、5.0 h、5.5 h、6.0 h、6.5 h。测定成品酸度并对其进行感官评价。

（2）Box-Behnken试验设计

在单因素试验的基础上继续优化，以白砂糖添加量、夸克芝士添加量及发酵时间为研究对象，以感官评分为响应值，利用Design-Expert 8.0.6软件进行Box-Behnken试验设计[14，15]，试验的因素水平见表1。

1.3.3 分析测定

（1）感官评价

参考中国乳制品工业行业规范RHB 103《酸牛乳感官质量评鉴细则》[16]，并根据该产品风味特点制定相应的感官评价标准[17],见表2。

（2）理化指标的测定

按照《GB 19302—2010食品安全国家标准 发酵乳》中理化指标的要求，检测该产品蛋白质、脂肪含量和酸度。其中蛋白质含量的测定采用凯氏定氮法[18]，脂肪含量的测定采用盖博法[19]，酸度的测定采用酚酞指示剂法[20]。同时采用旋转黏度计测定黏度：发酵乳发酵结束并后熟24 h后，在样品处于9～10 ℃时，采用2#转子，固定转速64 r/min，测定样品黏度[21]。

（3）微生物指标的测定

按照《GB 19302—2010食品安全国家标准 发酵乳》中微生物限量的要求，检测产品微生物指标，包括大肠菌群、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、霉菌和酵母，其中大肠菌群采用平板计数法[22]，金黄色葡萄球菌的检测为定性检验[23]，沙门氏菌的检测参考《 GB 4789.4—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》[24]，霉菌和酵母的检测参考《GB 4789.15—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》[25]。

表1 夸克芝士风味发酵乳工艺条件优化响应面试验因素与水平

表2 夸克芝士风味发酵乳感官评价标准

乳酸菌数的检测按照《GB 4789.35—2016食品安全国家标准食品微生物学检验 乳酸菌检验》[26]中的要求。

2 结果与分析

2.1 工艺条件优化单因素试验结果

2.1.1 白砂糖添加量对产品品质的影响

由图1可知，随着白砂糖添加量在7.0%～8.0%范围内的上升，感官评分随之增高；感官评分在白砂糖添加量为8.0%时最高，为89.4分，此时产品风味最佳；白砂糖添加量＞8.0%后，感官评分随即下降。白砂糖的添加量对产品酸度的影响不明显。因此，确定白砂糖添加量的最佳值为8.0%。

2.1.2 夸克芝士添加量对产品品质的影响

由图2可知，随着夸克芝士添加量在4.0%～6.0%的变化，感官评分随之增高；感官评分在夸克芝士添加量为6.0%时最高，为87.9 分，产品夸克芝士香味最佳；夸克芝士添加量＞6.0%后，感官评分随即下降。而夸克芝士的添加量越高，奶液总蛋白含量越高，其酸度也越高。因此，夸克芝士添加量的最佳值为6.0%。

2.1.3 发酵剂接种量对产品品质的影响

图1 白砂糖添加量对产品酸度和感官的影响

发酵剂的选择直接影响着酸奶成品的品质[27]，发酵剂中菌株的种类和含量差异则最终影响着酸奶的风味和口感。由图3可知，产品的感官评分随着接种量的增加呈先升后降的趋势，而酸度则呈上升趋势；当发酵剂接种量为1%时，产品的感官评分最高，为88.6 分，此时产品酸甜适中，风味柔和，组织状态细腻；当接种量继续上升，产品的酸度升高，整体口感变差。因此发酵剂接种量的最佳值为1%。

2.1.4 发酵温度对产品品质的影响

由图4可知，在37～43 ℃范围内，发酵温度的升高与感官评分成正相关；发酵温度为43 ℃时感官评分最高，为88.5分，产品风味最佳；发酵温度＞43℃之后，感官评分随即下降。随着发酵温度的升高，产品酸度也越来越高，最终也会影响产品感官评分。因此，最佳发酵温度确定为43 ℃。

2.1.5 发酵时间对产品品质的影响

由图5可知，在4.5～5.5 h范围内发酵时间与感官评分成正相关；发酵时间在5.5 h时感官评分最高，为87.1 分，产品风味最佳，酸甜可口；发酵时间＞5.5 h后，感官评分随即下降。随着发酵时间不断增加，酸度随之增高，达到某一最适酸度后，酸度的继续升高会降低产品感官评分。因此，最佳发酵时间为5.5 h。

2.2 响应面法优化工艺条件

2.2.1 响应面试验设计与结果

图2 夸克芝士的添加量对产品酸度和感官的影响

图3 接种量对产品酸度和感官的影响

图4 发酵温度对产品酸度和感官的影响

表3 响应面法试验设计与结果

图5 发酵时间对产品酸度和感官的影响

在单因素试验基础上，使用Design-Expert 8.0.6软件优化配方，设定感官评分（R1）为响应值，以白砂糖的添加量（A）、夸克芝士的添加量（B）和发酵时间（C）为自变量，设计3因素、3水平响应面试验组的正交试验[28]，试验设计与结果见表3，方差分析结果见表4。

2.2.2 模型的建立及方差分析

用Design-Expert 8.0.6软件对模型进行分析，得到夸克芝士风味发酵乳的感官评分及所选3 个因素编码值的回归方程为：

R1=89.00-1.25A+0.87B+2.62C-0.25AB+6.25AC+2.00BC-8.25A2-8.50B2-5.00C2

由表4方差分析可知，夸克芝士风味发酵乳的感官评分回归模型显著性检验P＜0.0001，模型极显著；夸克芝士风味发酵乳的感官评分回归模型失拟性检验P=0.0666＞0.05，夸克芝士风味发酵乳的感官评分回归模型失拟相不显著；夸克芝士风味发酵乳的感官评分回归诊断决定系数R2=0.9900，说明该模型99.00%的数据可用此方程解释。模型的变异系数CV相对较低（1.54%），说明该模型精确度较高。

该回归模型的拟合程度良好，试验的误差较小，试验操作的可信度高，具有一定的实用指导意义。各因素的F值越大，说明其影响越显著[29]。以上模型可以看出，各因素对夸克芝士风味发酵乳的感官评分影响顺序为：发酵时间（C）＞白砂糖添加量（A）＞夸克芝士添加量（B）。

2.2.3 响应面优化分析

利用Design-Expert 8.0.6软件，对数据进行多元回归拟合，得到以感官评分为响应值的各因素的响应面曲面图和等高线图，并分析各因素的交互作用[30]，结果见图6。由图6可知，两两因素之间对酸奶感官评分影响的响应面图和等高线图均存在最大值。其中白砂糖添加量与发酵时间的交互作用强，对夸克芝士酸奶感官评分的影响极显著；夸克芝士添加量与发酵时间的交互作用较强，对夸克芝士酸奶感官评分的影响显著。白砂糖添加量与夸克芝士添加量的交互作用较弱，但存在最大响应值，对夸克芝士酸奶感官评分影响不显著。

表4 响应面试验结果方差分析

图6 白砂糖添加量、夸克芝士添加量、发酵时间的交互作用对夸克芝士风味发酵乳感官评分影响的响应面与等高线

由软件分析得出夸克芝士风味发酵乳的最优配方工艺为白砂糖添加量8.02%，夸克芝士添加量6.09%，发酵时间5.65 h，夸克芝士风味发酵乳感官评分理论值为89.41 分。考虑到实际操作情况，将最优配方工艺参数调整为白砂糖添加量8.0%，夸克芝士添加量6.0%，发酵时间5.5 h。按优化的方案进行3 次重复试验，结果取平均值，取得发酵乳的感官评分实际值为90.21 分，说明最优配方工艺条件可靠。

2.3 产品品质指标的分析

2.3.1 感官指标

产品在最佳组合下制得的夸克芝士风味发酵乳，色泽柔和、均匀，表面光滑。口感细腻嫩滑、酸甜适中、芝士风味突出。组织状态良好，无乳清水析出，质地细腻、均匀，且软硬适中。成品感官评分为90.21 分。

2.3.2 理化指标

产品在最佳组合下制得的夸克芝士风味发酵乳，其蛋白质含量为3.53%，脂肪含量为3.26%，酸度78.2oT。

2.3.3 微生物指标

在最佳组合下制得的夸克芝士风味发酵乳，其乳酸菌总数为5.9×107CFU/g，霉菌、酵母菌、大肠菌群、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌均未检出。

3 小结

通过单因素试验并使用响应面试验优化，确定夸克芝士风味发酵乳的最佳工艺配方条件为白砂糖添加量8.0%，夸克芝士添加量6.0%，柠檬酸钠添加量0.15%，发酵温度为43 ℃，发酵时间为5.5 h。在此条件下，产品组织细腻、均匀，无乳清水析出，酸甜适中，口感嫩滑，芝士风味突出。感官评分为90.21 分，酸度为78.2oT，理化指标和微生物指标均符合《GB 19302—2010食品安全国家标准 发酵乳》中的要求。