核桃奶酪加工工艺研究

张权 钱银霞 赵存朝 陶亮 田洋

摘要：为满足国内消费者对不同风味特色乳品的需求，开发一款特色核桃奶酪。以核桃和牛奶为主要原料，考察核桃浆添加量、凝乳酶添加量、食盐添加量及定型压强4个因素对核桃奶酪品质的影响。以感官评分为指标，采用单因素试验结合响应面试验优化核桃奶酪的最佳工艺配方。结果表明，核桃奶酪的最佳工艺条件为核桃浆添加量12.0%、凝乳酶添加量0.002%、无碘食盐添加量0.025%、定型压强30.0 kg/m2。在此条件下制得的核桃奶酪质地均匀、结构紧密、成型性好；具有核桃和奶酪的香味；产品指标均符合国家标准；是一款风味独特、营养价值高的特色乳产品。该研究可为核桃的精深加工提供一定的参考，同时可为新型特色乳制品的开发提供新思路。

关键词：核桃；奶酪；响应面优化；质量

中图分类号：TS252.53      文献标志码：A     文章编号：1000-9973（2023）05-0092-06

Abstract： In order to meet the demand of domestic consumers for dairy products with different flavor characteristics， a special walnut cheese is developed. With walnut and milk as the main raw materials， the effects of four factors including walnut pulp addition amount， rennet addition amount， salt addition amount and setting pressure on the quality of walnut cheese are investigated. Using sensory score as the index， the optimal process formula of walnut cheese is optimized by single factor test combined with response surface test. The results show that the optimal process conditions of walnut cheese are 12.0% walnut pulp， 0.002% rennet， 0.025% iodine-free salt and 30.0 kg/m2 setting pressure. The walnut cheese prepared under such conditions is uniform in texture， compact in structure and good in formability; it has the aroma of walnut and cheese; the product indexes all meet the national standards; it is a special  dairy product with unique flavor and high nutritional value. This study can provide some references for the deep processing of walnut， and provide new ideas for the development of new special dairy products.

Key words： walnut；cheese; response surface optimization; quality

收稿日期：2022-10-20

基金项目：农业农村部农产品加工重点实验室、农业农村部农产品质量安全收贮运管控重点实验室开放课题项目（S2021KFKT-08）；云南省重大科技专项计划项目（202102AE090027-2，202002AA100005）；云南省科技厅科技计划基础研究面上项目（202101AT070215）

作者简介：张权（1998－），男，硕士，研究方向：食品加工与安全。

*通信作者：陶亮（1987－），男，讲师，博士，研究方向：乳品科学。

奶酪是以牛奶为原料，经杀菌、凝乳、排乳清、压榨成型后发酵制成的乳制品。奶酪富含大量优质蛋白、维生素、矿物元素以及不饱和脂肪酸等多种对人体有益的物质，在调节血脂水平[1]、促进人体钙和蛋白质吸收[2-3]以及预防心血管疾病[4-5]方面有一定作用，因此奶酪被称为“牛奶中的黄金”[6]；奶酪中的益生菌能维持肠道菌群稳定，从而改善肠道健康[7-8]；同时，奶酪还有紧凑无孔、有弹性、生煎不化、易切片的独特感官和质地特征[9-10]，其食用方式也多种多样，因此深受消费者喜爱。

核桃富含脂肪、蛋白质等多种营养及活性成分[11]。核桃的脂肪含量丰富，特别是不饱和脂肪酸，其对人体健康有益，其中的主要成分亚麻酸和亚油酸[12]能够缓解大脑神经衰弱，辅助改善记忆力，并且在降低人体胆固醇、预防心脑血管疾病等方面有一定功效[13]；核桃中的蛋白质含量为20%～25%，蛋白消化率为87%[14]，且含有8种必需氨基酸[15]，属于优质蛋白。同时，核桃中含有大量活性物质[16-17]，如矿物元素、多酚等，这些物质对人体有益且能预防一些慢性疾病，具有较高的开发利用价值。近年来，核桃产量不断上升，但核桃精深加工产品不足，新产品研究开发速度也较慢，导致大量核桃资源浪费，核桃产业的健康发展也因此受到了一定程度的制约。

随着国内消费者对高营养乳制品需求的增加，未来乳制品市场规模也将大幅度扩大[18-19]。目前国内已有利用植物蛋白代替乳蛋白研制奶酪的研究[20-21]。核桃蛋白具有较好的凝胶、乳化特性，适合奶酪加工，同时核桃中含有的大量油脂，可赋予奶酪特殊的风味及细腻的口感，具有较好的开发潜力。现阶段以核桃为辅料研发核桃奶酪的报道较少，本研究旨在結合核桃、牛奶两种优质蛋白原料，探究一种新型风味的核桃奶酪加工工艺，明确最佳工艺配方和产品质量，为新型风味奶酪的研发及核桃的精深加工提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验材料

鲜牛奶：云南农业大学畜产中心；去皮鲜核桃仁：大理漾濞核桃有限责任公司；凝乳酶：河南万邦实业有限公司；淡奶油：青岛雀巢有限公司；无碘食盐：云南盐业有限公司。

1.1.2 仪器设备

HH-4恒温水浴锅 金坛区西城新瑞仪器厂；Y100L-2胶体磨 浙江巨龙电机有限公司；181105A11均质机 上海申鹿均质机有限公司；XGQ-2000恒温培养箱 余姚市星辰仪表厂；奶酪槽 实验室自制。

1.2 方法

1.2.1 核桃奶酪制作工艺流程及操作要点

去皮核桃仁→清洗→胶体磨打浆（固液比为1∶3）→加入淡奶油→高压均质→预热（30～32 ℃）→加入凝乳酶→排乳清→定型→发酵→切割包装→成品。

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 预处理

将去皮核桃仁浸泡、清洗、胶体磨打浆、过滤去渣后加入到鲜牛奶中，再加入300 g淡奶油（占1.5%，以20 kg原料计）后均质（8～10 MPa），形成均一稳定的原料。

1.2.2.2 凝乳

把鲜奶隔水加热至30～32 ℃（不能超过32 ℃），在牛奶中加入凝乳酶后搅拌8～10 min，使其凝固，凝乳大约需要5～15 min；当原料凝结成块且不再具有流动性时即为凝乳终点。

1.2.2.3 切割

当pH值为5.1～5.3时，用无菌刀将凝乳切割成小块，以便乳清快速排出。

1.2.2.4 排乳清

将切割好的凝乳隔水加热到45 ℃，在此温度下保持 30～60 min，使凝乳块脱水，并在隔热过程中摇晃凝乳块排出乳清，然后通过200 目的纱布过滤排干乳清。

1.2.2.5 定型

以适当压力将凝乳粒中多余的水分排出后定型。

1.2.3 核桃奶酪工艺研究

以感官评分为指标，基于单因素试验探究核桃浆添加量、凝乳酶添加量、无碘食盐添加量及定型压强对核桃奶酪感官品质的影响，确定适宜工艺参数，再利用响应面试验优化核桃奶酪的最佳工艺配方。

1.3 产品质量

1.3.1 感官评定

选择经过专业训练的专业人员（男、女各10名），对核桃奶酪进行感官评价。感官评分标准见表1，总分为100分。

1.3.2 理化卫生指标

核桃奶酪的水分含量、蛋白质含量、脂肪含量、大肠菌群、沙门氏菌参照最新国家标准测定；pH值的测定参照徐振丽等[22]的方法。

1.4 数据处理

采用Design-Expert 7.0软件进行响应面优化处理，采用Excel 2016和Origin 8.0软件进行制图和数据的处理、分析；试验重复3次，结果取平均值。

2 结果与分析

2.1 核桃浆添加量对感官评分、产率和凝乳时间的影响

设定食盐添加量为5 g，凝乳酶添加量为0.4 g，定型压强为30 kg/m2，改变核桃浆添加量。通过感官评分、产率及凝乳时间3个因素，综合判断核桃浆的最佳添加量，见图1。

核桃浆可提供植物源脂肪、蛋白，牛奶可提供动物源脂肪和蛋白，两者共同影响核桃奶酪的最终品质[23]，适宜的核桃浆添加量是保证核桃奶酪品质的重要参数。由图 1 可知，当核桃浆添加量达到 12.0%时，核桃赋予奶酪的特殊香味和奶酪本身特有的香味达到最好的调和，核桃奶酪的风味和口感最佳，符合大多数人的口味，感官评分最高，为82.5分。继续增加核桃漿添加量，奶酪的感官评分呈现下降趋势，这主要是因为核桃浆添加量的增加使原料乳蛋白浓度降低，导致奶酪的凝乳质地变差，这与张富新等[24]的研究结果一致。随着核桃浆添加量的增加，核桃奶酪的凝乳时间也随之增长，这是因为核桃蛋白为植物蛋白，凝乳性较牛奶（动物蛋白）差，导致核桃奶酪的凝乳时间变长。较长的凝乳时间会导致奶酪中的蛋白质水解，产生苦味。因此，确定核桃浆的最佳添加量为12.0%。

2.2 凝乳酶添加量对感官评分和产率的影响

设定食盐添加量为5 g，定型压强为30 kg/m2，核桃浆添加量为12%，改变凝乳酶添加量。通过感官评分及产品的产率，综合判断凝乳酶的最佳添加量，见图2。

凝乳酶是奶酪制作过程中的关键酶，凝乳酶可以破坏酪蛋白胶束的稳定性并诱导凝胶形成时奶酪凝固成型[25-26]。凝乳酶对奶酪的组织状态[27]、口感、风味[28]均可产生较大影响。由图 2可知，当凝乳酶添加量为0.4 g时，奶酪的感官评分最高且产率也达到最大。当凝乳酶添加量过低时，排出来的乳清不清澈，部分酪蛋白及核桃蛋白随乳清水流失，导致产品的出品率降低，形成的奶酪偏软，口感和风味不足；当凝乳酶添加量过高时，核桃奶酪会有微苦味，其原因可能是过多的凝乳酶会导致太多的蛋白水解，使奶酪变苦[29]；奶酪凝乳成较大颗粒，产率降低，且质地较硬。综上所述，当凝乳酶添加量为0.4 g时，制得的核桃奶酪凝乳性好，表面光滑，质地均匀、细腻。因此，确定凝乳酶的最佳添加量为0.4 g。

2.3 无碘食盐添加量对感官评分和产率的影响

设定凝乳酶添加量为0.4 g，定型压强为30 kg/m2，核桃浆添加量为12%，改变无碘食盐的添加量。通过感官评分及产品的产率，综合判断无碘食盐的最佳添加量，见图3。

食盐在奶酪成熟过程中发挥着至关重要的作用，含盐量的增加可以使奶酪在成熟过程中质地变硬，更不容易破碎[30]，同时盐通过影响奶酪发酵过程中发酵微生物的活性，进而影响奶酪最终的品质[31]。由图3可知，无碘食盐添加量由3 g逐渐增加到5 g时，感官评分逐渐上升至最大值，此时制得的核桃奶酪口感细腻，风味最佳，硬度适中；随着无碘食盐添加量的继续增加，核桃奶酪的产率无显著差异，表明无碘食盐对产率的影响较小。因此，确定无碘食盐的最佳添加量为5.0 g。

2.4 定型压力对感官评分和产率的影响

设定食盐添加量为5 g，凝乳酶添加量为0.4 g，核桃浆添加量为12%，改变定型压强。通过感官评分及产品的产率，综合判断最佳定型压强，见图4。

定型压强在一定程度上决定着奶酪的质地与产率，一般较大压强制得的奶酪质地较硬，含水量少；反之，较小压强制得的奶酪质地相对较软，水分含量及出品率高。由图4可知，定型压强由20 kg/m2逐渐增加到30 kg/m2时，产品的感官评分逐渐上升至最大值，为87.2分。在此条件下制得的核桃奶酪质地均匀，结构紧密，成型性好，具有较好的感官特性；随着定型压强的继续增加，产率的变化不大，保持在10%左右，无显著差异。因此，以感官评分为主要参考值，确定最佳定型压强为30 kg/m2。

3 核桃奶酪响应面试验

3.1 核桃奶酪响应面试验设计

通过单因素试验对核桃奶酪感官评分影响的考察可以看出，核桃浆添加量、凝乳酶添加量、无碘食盐添加量和定型压强对核桃奶酪产率的影响较小，无碘食盐添加量对核桃奶酪感官评分的影响较小。因此，在单因素试验的基础上，以核桃浆添加量（A）、凝乳酶添加量（B）、定型压强（C）为自变量，以感官评分为因变量（Y），进行响应面试验，因素及水平见表 2。

3.2 核桃奶酪响应面试验设计与结果

3.2.1 模型建立及显著性检验

进行响应面试验，感官评分结果见表3，回归方程为Y=86.85－0.61A+1.66B－0.93C+1.37AB+0.44AC－0.12BC－5.75A2－5.83B2－9.75C2，回归模型的方差分析结果见表4。

由表4可知，模型极显著，模型的F=255.77，P<0.01；模型的失拟项不显著，失拟项的F=0.75，P=0.575 3＞0.05。决定系数 R2=0.997 0，信噪比（Adeq Precision）=40.028，说明方程的拟合度和可信度均很高。同时根据F值可以判断各因素对核桃奶酪感官评分影响的次序为凝乳酶添加量＞定型压强＞核桃浆添加量。

3.2.2 响应面试验优化

响应面试验优化中，核桃浆添加量（A）、凝乳酶添加量（B）、定型压强（C）3个因素对产品感官评分的影响见图5～图7。

由图5可知，当定型压强一定时，沿核桃浆添加量和凝乳酶添加量增加的方向看，感官评分都增加到一个最高值后下降，表明核桃浆添加量和凝乳酶添加量都能在响应范围内得到最大值；同理可知，当某个因素一定时，其他两个因素都能在响应范围内得到最大值。由表4、图5～图7可知，核桃浆添加量和凝乳酶添加量的交互作用对核桃奶酪感官评分的影响极显著。表明当定型压强一定时，核桃浆添加量和凝乳酶添加量共同影响着核桃奶酪的成品质量，导致感官评分有差异。由表4可知，3个因素都对核桃奶酪的感官评分有较大影响，这也反映出产品的质量与核桃浆添加量、凝乳酶添加量及定型压强有着密切关系。

3.2.3 最佳条件的确定和回归模型的验证

通过响应面分析得到的最佳工艺条件为核桃浆添加量 11.92%、凝乳酶添加量 0.41 g、定型压强29.75 kg/m2。结合实际设备参数及操作的可行性，调整核桃奶酪的工艺条件为核桃浆添加量 12.0%、凝乳酶添加量 0.4 g、定型压强30.0 kg/m2，预测感官评分为 87.00 分。在上述工艺参数下进行试验制得核桃奶酪，并进行感官评分，得分为 87.23 分，与理论值接近，说明模型能较好地预测核桃奶酪的实际发酵情况。

4 核桃奶酪理化、微生物指标

根据优化的最佳工藝参数制作核桃奶酪，测定核桃奶酪的理化、微生物指标，结果见表5。

由表5可知，水分含量为56.14%，对照GB 5420－2021《食品安全国家标准 干酪》可以发现，优化工艺条件下制得的奶酪属于半硬质奶酪，质地相对柔软，比较适合老人、儿童食用；蛋白质含量约为23.45%，较市场上其他奶酪高，且其中包含动物蛋白和植物蛋白，是优质的蛋白营养补充剂产品；同时，对核桃奶酪的微生物指标进行了检测，大肠菌群含量为75.0 CFU/g，沙门氏菌未检出，奶酪的各项指标均符合国家标准对干酪的要求，产品质量较好。

5 结论

采用单因素试验结合响应面优化法确定核桃奶酪的最佳工艺参数为核桃浆添加量 12.0%、凝乳酶添加量 0.002%、无碘食盐添加量 0.025%、定型压强30.0 kg/m2。在此条件下制得的核桃奶酪呈乳白色，组织状态完整均一，口感温和，奶香和核桃香气浓郁，各项指标均符合国家相关标准，是一款感官品质高、营养价值丰富、安全性好且具有较好开发前景的特色风味乳产品，可为乳品行业新产品的研发及核桃精深加工提供一定参考。

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