发酵剂、氯化钙及凝乳酶添加量对白牦牛乳Mozzarella干酪质构的影响

发酵剂、氯化钙及凝乳酶添加量对白牦牛乳Mozzarella干酪
质构的影响
张义全;梁琪;张炎;宋雪梅
【摘要】以白牦牛乳为原料制作Mozzarella干酪,在单因素试验基础上采用Box-Behnken响应面法对发酵剂、CaCl2、凝乳酶添加量进行优化,利用质构综合评分筛选最佳的工艺参数.结果表明,白牦牛乳Mozzarella干酪的最佳工艺参数为:发酵剂添加量0.24 g/L、CaCl2添加量0.23 g/L、凝乳酶添加量0.04 g/L,此时白牦牛乳Mozzarella干酪质构综合评分为11.095,出品率为20.53%,感官评分为93.67.此工艺条件下制作的白牦牛乳Mozzarella干酪香味浓郁,质地均匀,软硬适度.%White yak milk was processed into Mozzarella cheese.On the basis of single extraction experiment,Box-Behnken response surface method was used to optimize the addition amounts of fermentation starter,calcium chloride and rennet.The comprehensive score of texture for selecting the optimum process parameters of Mozzarella cheese of white yak milk.The optimum process parameters were determined as follows:the comprehensive score of texture was 11.095,yield was 20.53% and sensory score was 93.76 of Mozzarella cheese of white yak milk when addition amounts of fermentation starter,calcium chloride and rennet were 0.24 g/L, 0.23 g/L and 0.04 g/L.With the optimal process parameters,the Mozzarella cheese of white yak milk tasted fine ,homogenous texture and suitable firmness.
【期刊名称】《包装与食品机械》
【年(卷),期】2017(035)003
【总页数】6页(P1-6)
【关键词】白牦牛乳;Mozzarella干酪;响应面法;工艺参数
【作者】张义全;梁琪;张炎;宋雪梅
【作者单位】甘肃农业大学食品科学与工程学院,兰州 730070;甘肃省功能乳品工
程实验室,兰州 730070;甘肃农业大学食品科学与工程学院,兰州 730070;甘肃省功能乳品工程实验室,兰州 730070;甘肃农业大学食品科学与工程学院,兰州 730070;甘肃省功能乳品工程实验室,兰州 730070;甘肃农业大学食品科学与工程学院,兰州730070;甘肃省功能乳品工程实验室,兰州 730070
【正文语种】中文
【中图分类】TS251.1
白牦牛（White yak）是经过长期自然选育和人工选育而成的特有畜种，是甘肃天祝独有的地方牦牛类群［1］。

白牦牛乳洁白浓稠，风味纯香，具有高蛋白、高乳脂率和矿物质丰富的特点［2］，是制作Mozzarella干酪的优质乳源。

Mozzarella干酪起源于意大利西西里地区，属于Pasta-Filata（帕斯塔-费拉塔）或凝乳拉伸干酪的一种，制作中将新鲜凝块在热水中揉捏拉伸使其具有融化性、拉丝性和纤维结构，Mozzarella干酪的质构与特性使其显著区别于其他干酪［3］。

同时利用Mozzarella干酪融化时的拉伸性使其成为国际上制作披萨的主要顶料［4］。

在美国，Mozzarella干酪的产量仅次于Cheddar干酪，占天然干酪的32.8%［5］。

在中国，西式快餐的迅速发展，使Mozzarella干酪的需求激增，
然而国内Mozzarella干酪主要为再制干酪。

目前，我国干酪生产用奶量只占原料
鲜奶总量的0.3 %～1 %左右，而发达国家该比值高达12 %～50 %［6］。

目前，白牦牛乳产品种类单一，附加值低，有待进一步的开发利用，白牦牛乳Mozzarella干酪加工工艺的研究鲜见报道，Mozzarella干酪具有非常大的市场前景。

本试验以天祝藏族自治县抓喜秀龙乡白牦牛乳为原料，对白牦牛乳Mozzarella干酪生产工艺中发酵剂、CaCl2和凝乳酶添加量进行研究，优选最佳工艺参数。

为白牦牛乳Mozzarella干酪工业化生产提供理论依据，同时，白牦牛乳资源的合理开发可有效地增加藏区牧民的收入，具有重要的社会经济意义。

1.1 材料与试剂
新鲜白牦牛乳（采自天祝藏族自治县抓喜秀龙乡）；乳酸菌发酵剂（丹尼斯克中国有限公司）；小牛皱胃酶（酶活力10000 U/g，兰州百灵生物技术有限公司）；CaCl2等均为分析纯。

1.2 仪器与设备
AL-204电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司）；HWS26型电热恒温水浴锅（上海一恒科学仪器有限公司）；BCD-539WF低温电冰箱（青岛海尔股份有
限公司）；雷磁PHS-3C pH计（上海精密科学仪器有限公司）；TA.XTPlus物性分析仪（英国Stevens公司）；260-A型真空包装机（广东中山市名康包装机械厂）；自制干酪槽、干酪刀；温度计等。

1.3 试验方法
1.3.1 白牦牛乳Mozzarella干酪制作工艺
采用文献［7］的制作工艺并作适当修改。

原料乳→杀菌→冷却至35 ℃→添加发酵剂→添加CaCl2→添加凝乳酶→凝乳切割→搅拌升温→排乳清→堆酿→切碎加盐→热烫拉伸→冷却成型→盐渍→真空包装→冷藏成熟
1.3.2 操作要点
原料乳：选择新鲜白牦牛乳；杀菌：原料乳在63 ℃杀菌30 min；添加发酵剂：将发酵剂用2%的食盐水溶解，添加之前在35 ℃水中活化30 min，pH值达到6.2时进行下一步操作；添加CaCl2：CaCl2用2%食盐水溶解，在加入CaCl2时边加边搅拌，避免乳中产生气泡；添加凝乳酶：添加前进行活力测定，通过活力值来确定凝乳酶的添加量，在CaCl2加入10 min后添加凝乳酶（2%食盐水配制，35 ℃水中活化30 min）；凝乳切割：用小刀斜向插入凝乳中，向上抬起时，若裂缝整齐，无小片凝块残留且乳清透明，则进行凝乳切割（用干酪刀将凝块切割成1 cm3的小块），然后进行轻微搅拌使凝块浮在乳清中；搅拌升温：将温度在15 min内从35 ℃升至42 ℃，并缓慢搅拌；排乳清：当乳清pH值达到5.6时，进行排乳清，第一次先排2/3的乳清，10 min后将剩余乳清排完；堆酿：乳清排完进行堆酿，堆酿2 h；切碎加盐：将堆酿好的凝块切碎并添加食盐（凝块质量的0.5%），混合均匀；热烫拉伸：在80 ℃的水中进行拉伸，拉伸时间5 min；冷却成型：将拉伸好的干酪放在5～10 ℃的水中硬化；盐渍：将冷却成型的干酪放在2%的食盐水中盐渍1h；真空包装：将盐渍好的干酪进行真空包装（LDPE袋）；冷藏成熟：真空包装干酪放在4 ℃下贮藏成熟。

1.3.3 干酪出品率测定
采用文献［8］的方法并作适当修改。

干酪出品率（100%）= 干酪凝块质量/（原料乳的质量+发酵剂的质量+CaCl2的质量+凝乳酶的质量+食盐的质量）×100%
1.3.4 干酪质构分析
采用文献［9］的方法并作适当修改，测定白牦牛乳Mozzarella干酪的硬度，弹性等指标。

用小刀取边长（2.00±0.06）cm的正方体样品，测定前样品室温下放置1 h，测定时将样品放置在压缩盘上，纤维方向垂直于压缩盘。

进行3次试验，
取其平均值。

物性测定仪参数设置：探头型号P25，满负荷压力25 kg，测试前探头下降速度5.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测试后探头回程速度5.0 mm/s，压缩比50%，进行2次压缩。

1.3.5 干酪质构综合评分
采用文献［10］的方法并作适当修改，设定干酪质构指标，硬度、弹性、凝聚性、胶着性、咀嚼性、回复性的权重比为2∶2∶1∶2∶2∶1。

干酪质构各指标进行正
向化无量纲化处理后，根据设定的权重，利用线性综合法对干酪质构各指标进行综合，从而求出干酪样品质构综合评分，线性综合法的公式为：
式中 Z——干酪质构综合评分值
ωi——第i个指标的权重值
xi——第i个指标的正向化无量纲化值
1.3.6 干酪感官评价
白牦牛乳Mozzarella干酪的感官评价采用刘小玲等的方法进行评定［11］，感官评价标准如表1所示。

1.3.7 单因素试验
1.3.7.1 发酵剂添加量对干酪出品率及质构的影响
白牦牛乳中添加发酵剂的量分别为0.1、0.15、0.20、0.25、0.30 g/L，凝乳酶添加量为0.03 g/L，CaCl2添加量为0.25 g/L条件下，研究发酵剂添加量对干酪出
品率及质构的影响，确定合适的发酵剂添加量。

1.3.7.2 CaCl2添加量对干酪出品率及质构的影响
白牦牛乳中添加CaCl2的量分别为0.1、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35 g/L，发酵剂添加量为0.20 g/ L，凝乳酶添加量为0.03 g/L条件下，研究CaCl2添加量
对干酪出品率及质构的影响，确定合适的CaCl2添加量。

白牦牛乳中添加凝乳酶的量分别为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06 g/L，
发酵剂添加量为0.20 g/L，CaCl2添加量为0.25 g/L条件下，研究CaCl2添加量对干酪出品率及质构的影响，确定合适的凝乳酶添加量。

1.3.8 响应面试验设计
在单因素试验的基础上，以发酵剂添加量（A）、CaCl2添加量（B）、凝乳酶添
加量（C）为自变量，质构综合评分（Y）为响应值，根据Box-Behnken中心组
合试验设计原理，采用三因素三水平的响应面分析法进行试验设计，确定白牦牛乳Mozzarella最佳工艺条件，其因素与水平见表2。

1.3.9 数据分析与处理
试验结果为3次平行试验的平均值。

采用Design-Expert8.0.5统计软件中的
Box-Behnken进行试验设计和回归分析；采用Microsoft Excel 2010进行图表
处理。

2.1 单因素试验结果分析
2.1.1 发酵剂添加量对干酪出品率及质构的影响由图1可知，随着发酵剂添加量的增加，白牦牛乳Mozzarella干酪的出品率和质构综合评分均呈现先升高后降低的趋势。

当发酵剂添加量较低时，产酸较慢，乳清排出率低，凝块软，并且在热烫拉伸过程中，较多凝块融化在热水中，造成干酪出品率下降；当加入过多发酵剂时，产酸速度快，产酸量增大，部分蛋白质被分解成小分子肽类物质溶于乳清，同样造成干酪损失［12］，并且干酪硬度，
弹性，凝聚性和咀嚼性下降［13］。

发酵剂添加量为0.15 g/L时，白牦牛乳Mozzarella干酪的质构综合评分最高，但该添加量达到特定pH值所需时间较长。

而添加量在0.20 g/L时，该干酪的出品率最高，达到20.69%。

因此，综合考虑，发酵剂的添加量选择0.20 g/L。

由图2可知，随着CaCl2添加量的增加，白牦牛乳Mozzarella干酪的出品率与
质构综合评分先升高后降低，CaCl2添加量为0.25 g/L时，该干酪的出品率与质
构综合评分最高。

CaCl2含量减少会使干酪蛋白质水合作用加强，硬度降低［14］。

Ca2+浓度过大，会打断αs-酪蛋白与κ-酪蛋白之间的络合键，导致酪蛋白过快沉淀，乳脂肪不能及时被酪蛋白的网状结构包裹，易随乳清排出。

同时，过多的Ca2+会导致凝块过硬，切割时造成损失［15-17］，从而影响白牦牛乳Mozzarella干酪的出品率。

综合考虑，选择CaCl2添加量为0.25 g/L。

2.1.3 凝乳酶添加量对干酪出品率及质构的影响
由图3可知，在凝乳酶添加量为0.03 g/L时，白牦牛乳Mozzarella干酪的出品
率与质构综合评分最高，干酪组织细腻，质地均匀，软硬适度。

凝乳酶添加量大于或小于0.03 g/L时，白牦牛乳Mozzarella干酪的出品率与质构综合评分均降低。

当凝乳酶添加量为0.01 g/L时，此时凝乳酶添加量较低，造成凝乳时间延长，凝
乳强度差，形成的凝块较软，切割时脂肪和蛋白质等成分易随乳清排出，并且干酪进行热烫拉伸时有所损失，使其出品率降低［18-19］。

当凝乳酶添加量过多时，凝块形成过早，乳中的小分子物质未能全部进入蛋白网络结构中，使其在排乳清时随乳清排出［20］，造成白牦牛乳Mozzarella干酪出品率下降。

因此，选择凝乳酶添加量为0.03 g/L。

2.2 响应面优化工艺试验结果与分析
2.2.1 响应面试验结果
采用响应面分析法对白牦牛乳Mozzarella干酪工艺参数进一步优化，试验方案及结果如表3所示。

根据表3的试验结果，用Design-Expert8.0.5统计软件对试验结果进行整理分析，对表中数据进行二次多项式的拟合，获得发酵剂添加量（A）、CaCl2添加量（B）
和凝乳酶添加量（C）对质构综合评分（Y）的回归方程：
对回归方程进行分析，其显著性结果见表4。

2.2.2 回归模型方差分析
由方差分析表4可见，该模型的F=29.96，p＜0.0001，表明该模型极显著。

失拟项p=0.5406 ＞0.05,表明失拟项不显著。

模型的相关系数R2=0.9806，调整相关系数R2adj=0.9556，C.V.% = 1.45说明质构综合评分的实测值与预测值之间具有很好的拟合度，此模型可用于分析和预测白牦牛乳Mozzarella干酪工艺。

试验所选参试因子对白牦牛乳Mozzarella干酪品质影响大小顺序为：A（发酵剂添加量）＞ C（凝乳酶添加量）＞B（CaCl2添加量），A、A2、C2对质构综合评分的影响极显著，C、AC、BC、B2对质构综合评分的影响显著，AB交互项p 值大于0.05，表明AB交互作用影响对质构综合评分的影响不显著，说明干酪质构综合评分变化相对复杂，AB对白牦牛乳Mozzarella干酪质构综合评分的影响不是简单的线性关系。

2.2.3 发酵剂添加量，CaCl2添加量，凝乳酶添加量对质构综合评分的响应面分析图4为Design-Expert软件对回归方程构建响应面分析图。

图4a表示，固定凝乳酶添加量为0.03 g/L情况下，不同添加量的发酵剂和CaCl2对质构综合评分的影响。

研究表明，酸对干酪的Ca含量有显著影响［21］，在发酵剂 0.15 g/L～0.25 g/L，CaCl20.20 g/L～0.30 g/L时，发酵剂对质构综合评分的影响呈现先升高后降低的趋势，且变幅度较大，CaCl2的曲线较平缓，表明其对质构综合评分的影响较小。

图4b可知，固定CaCl2添加量为0.25 g/L情况下，发酵剂处于中心点时，随着凝乳酶添加量的增加，质构综合评分呈现先增加后降低的趋势。

图4c 表示，在固定发酵剂添加量为0.20 g/L，凝乳酶添加量和CaCl2添加量对质构综合评分的影响可知，凝乳酶添加量对质构综合评分影响较明显，表现为曲线较陡。

CaCl2添加量对质构综合评分的影响较小。

2.2.4 最佳条件工艺条件确定及验证试验
由Design-Expert8.0.5软件对工艺参数进一步优化，得到最佳条件为：发酵剂添
加量0.24 g/L，CaCl2添加量0.23 g/L，凝乳酶添加量0.04 g/L。

在此工艺条件下，白牦牛乳Mozzarella干酪质构综合评分的预测值可达到11.1733。

在最佳条件下进行验证试验，通过三次平行试验，取平均值，白牦牛乳Mozzarella干酪出品率为20.53%，感官评分为93.67，硬度270.601 g、弹性0.972 mm、凝聚性0.610、胶着性166.774、咀嚼性162.638 g·mm、回复性
0.160，质构综合评分11.095，与预测值吻合度达到99.30%，说明采用响应面分析法对最佳工艺的预测准确可行。

通过对发酵剂添加量、CaCl2添加量和凝乳酶添加量的选择性研究，基于Box-Behnken设计，采用响应面分析法对白牦牛乳Mozzarella干酪工艺条件中发酵剂、CaCl2和凝乳酶添加量进行优化，确定最佳工艺条件为发酵剂添加量0.24
g/L，CaCl2添加量0.23 g/L，凝乳酶添加量0.04 g/L。

在此最优条件下白牦牛乳Mozzarella干酪质构综合评分为11.095，出品率为20.53%，感官评分为93.67。

在该优化参数下排出乳清透明，白牦牛乳Mozzarella干酪组织细腻，软硬适中，淡黄色，香味浓郁，感官品质最佳，对以后白牦牛乳Mozzarella干酪工业生产具有较好的指导意义。

【相关文献】
［1］刘兴龙,甘伯中,李帆,等.白牦牛乳硬质干酪加工工艺技术研究［J］.食品科学, 2009
（14）:94-98.
［2］胡萍,赵玉霞,权玉玲,等.天祝县白牦牛肉,乳营养成分分析［J］.中国卫生检验杂志, 2008,18（8）: 1621-1623.
［3］ Singh M P,Kanawjia S K,Giri A,et al.Effect of potato starch on quality characteristics
of shredded Mozzarella cheese during storage［J］.Journal of Food Science and Technology,2015, 52（11）:7507-7512.
［4］ Zisu B, Shah N P.Textural and functional changes in low-fat Mozzarella cheeses in relation to proteolysis and microstructure as influenced by the use of fat replacers,pre-acidification and EPS starter［J］. International Dairy Journal,2005, 15（6）:957-972. ［5］马玲.Mozzarella干酪成熟过程中风味等品质特性评价及乳清利用研究［M］.北京:中国农业科学技术出版社,2014.
［6］苗君莅,乔成亚,梅芳,等.我国干酪的消费现状与前景分析［J］.食品研究与开发,2012,33（3）:208-210.
［7］ REN Da-xi, CHEN Bo,CHEN You-liang,et al.The effects of κ-casein polymorphism on the texture and functional properties of mozzarella cheese［J］. International Dairy Journal,2013,31（2）:65-69.
［8］ Setg K,Bajwa U.Effect of acidulants on the recovery of milk constituents and quality of Mozzarella processed cheese［J］.Journal of Food Science and Technology, 2015,52（3）:1561-1569.
［9］ Chavhan G B,Kanawjia S K,Khetra Y,et al. Effect of potassium-based emulsifying salts on sensory,textural,and functional attributes of lowsodium processed Mozzarella cheese ［J］.Dairy Science & Technology,2015, 95（3）:265-278.
［10］刘燕.三种牛奶特性对比及其Mozzarella干酪制作技术［D］.南宁:广西大学,2014: 27-36. ［11］刘小玲,林莹,李全阳,等.酶制剂对Mozzarella水牛奶酪品质影响［J］.食品与机械,2009,25（1）: 21-24.
［12］ Martin-Hernandezm C,Juarez M. Retention of main and trace elements in four types of goat cheese［J］. Journal of Dairy Science,1989,72（5）:1092-1097.
［13］ Kumar S,Kanawjia S K,Kumar S, et al.Effect of rate of addition of starter culture on textural characteristics of buffalo milk Feta type cheese during ripening［J］.Journal of Food Science and Technology,2014, 51（4）:800-804.
［14］ Sheehan J J,Guinee T P.Effect of pH and calcium level on the biochemical,textural and functional properties of reduced-fat Mozzarella cheese［J］.International Dairy Journal,2004,14（2）:161-172.
［15］ Raynal-ljutovac K,Park Y W,Gaucheron F,et al. Heat stability and enzymatic modifications of goat and sheep milk［J］.Small Ruminant Research,2007,68（1）:207-220.
［16］ Hayaloglu A A,Cakmakci S,Brechany E Y,et al Microbiology,biochemistry, and volatile composition of Tulum cheese ripened in goat′s skin or plastic bags［J］.Journal of Dairy Science,2007, 90（3）:1102-1121.
［17］ Mallatou H,Pappa E C, Boumba V A.Proteolysis in Teleme cheese made from ewes′,goats′or a mixture of ewes′ and goats′ milk［J］.International Dairy Journal, 2004,14（11）:977-987.
［18］ Park Y W.Proteolysis and lipolysis of goat milk cheese［J］.Journal of Dairy
Science,2001, 84: 84-92.
［19］ Johnson M E, Chen C M,Jaeggi J J.Effect of rennet coagulation time on composition,yield, and quality of reduced-fat Cheddar cheese［J］.Journal of Dairy Science,2001, 84（5）:1027-1033.
［20］ Hynes E R,Meinardi C A, Sabbag N,et al.Influence of milk-clotting enzyme concentration on the αs1-casein hydrolysis during soft cheeses ripening［J］.Journal of Dairy Science,2001, 84（6）:1335-1340.
［21］张建强,石慧芳,赵丽芹.酸化剂对Pizza干酪品质的影响［J］.包装与食品机械,2011, 29（1）:1-4.。