白建，薛建娥，沙闯闯

(吕梁学院 生命科学系，山西 吕梁 033001)

奶酪是一种在牛奶或羊奶中添加适量乳酸菌发酵剂和凝乳酶通过发酵使奶中的蛋白质凝固、排乳清，再把凝乳块压缩成固定形状而制成的一种营养价值很高的发酵乳制品，又被称为干酪[1]。奶酪制作过程中排除的乳清中富含乳清蛋白、矿物质和少量的凝乳酶，乳清中的乳清蛋白主要含有α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白及免疫球蛋白等，乳清蛋白含有丰富的生物活性物质，因此不仅容易被人体消化吸收而且具有极高的代谢效率，具有很高的生物利用价值[2-3]。乳清中残留的凝乳酶具有再利用的价值，直接排放乳清不仅污染环境而且损失营养，加工成乳清粉需要耗费较多的热能，如何利用乳清成为发展奶酪产业急需解决的问题[4]。

有关直接将乳清通过加热浓缩并制作乳清奶酪的报道较多[5]，还有将乳清酸化后制作奶酪的报道[6]，也有将乳清和牛奶混合制作乳奶酪的报道[7-8]，此外，有报道在奶酪制作过程中添加乳清蛋白对其品质的影响[9-11]。为提高乳清中凝乳酶的回收利用率，更好地利用乳清中的营养成分，本研究在奶酪制作过程中加入了乳清，然后以奶酪的得率和感官评分作为最终的考察指标，选取了乳清添加量、凝乳时间和凝乳酶添加量3个影响较大的因素，通过单因素试验和正交试验，探究乳清在奶酪制作中再利用的工艺参数，为乳清的回收利用以及提高凝乳酶的使用效率提供了理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

发酵菌株：嗜热链球菌(Streptococcussalivariussubsp.thermophilus)和保加利亚乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus)；新鲜牛乳：密度1.030 g/mL，干物质11.05%，蛋白含量3.03%，当地牧场；食盐：当地超市；乳清：本实验室制作奶酪后排除并冷藏；凝乳酶(酶活力1∶10000 U)：丹麦科汉森有限公司。

1.2 仪器与设备

奶酪槽 自制；CP114电子天平 帝豪斯仪器有限公司；HH-S8型电热恒温水浴锅 北京科伟永兴仪器有限公司；SP-XC-ZK01台式真空包装机 晋中佳通机电科技有限公司；LC-406立式冷藏陈列柜 江苏阪神电器股份有限公司；LD5-2B低速离心机 北京雷勃尔医疗器械有限公司；PHSJ-3F型pH计 上海精密科学仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 乳清奶酪加工工艺

新鲜牛乳→标准化→杀菌(63 ℃、30 min)→冷却(至38 ℃)→加发酵剂(0.5%，V/V)，保加利亚乳杆菌∶嗜热链球菌为1∶1)→加乳清→加凝乳酶→凝乳→凝乳切割→搅拌→排乳清→堆酿→加盐糅合→热烫拉伸(90 ℃)→压榨成型→真空包装→成熟→干酪。

1.3.2 单因素试验

在凝乳酶添加0.25%，凝乳时间35 min的条件下，考察乳清添加量(15%、20%、25%、30%、35%)时对奶酪得率和感官评分的影响；在凝乳酶用量0.25%、乳清添加量25%的条件下，考察凝乳时间(20，25，30，35，40 min)对奶酪得率和感官评分的影响；在乳清添加量25%、凝乳时间35 min的条件下，考察凝乳酶添加量(0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%)对奶酪得率和感官评分的影响。

1.3.3 正交试验

在单因素试验的基础上，对凝乳时间、凝乳酶添加量、乳清添加量3个影响因素进行三因素三水平正交试验，见表1。

表1 正交试验因素与水平Table 1 The factors and levels of orthogonal test

1.3.4 指标测定

对不同凝乳条件下的奶酪得率和感官评分进行评价，最终得出各因素合适的因素水平。奶酪得率的计算公式如下，感官评分的标准见表2。

表2 感官评分标准Table 2 The standard of sensory evaluation

2 结果与分析

2.1 乳清添加量对奶酪得率和感官评分的影响

由图1可知，在凝乳酶添加量和凝乳时间固定的条件下，添加15%乳清时，奶酪得率最低，为7.59%；在25%乳清添加量时，奶酪得率达到最大值8.56%，乳清添加量大于25%后奶酪的得率又下降。从整体来看，在设置的水平区间内，奶酪得率随着乳清添加量的增加呈现先上升后下降的趋势，呈现这种趋势的原因是：在排乳清这一操作工艺中，有少量凝乳酶会溶解在乳清中被排出，在添加少量乳清时，乳清中的乳清蛋白和凝乳酶含量都比较少，因此凝乳充分，大部分乳清蛋白会被包裹在奶酪凝块中，导致奶酪得率升高；当增加乳清添加量后，乳清中凝乳酶含量也增加，导致奶酪凝聚速度过快，因此没有充足时间使更多的乳清蛋白被包裹在凝块中，另外随着乳清添加量的增加，牛奶中的蛋白浓度稀释，致使凝乳不完全而奶酪得率下降。感官评分也随着乳清添加量的增加不断增加，在乳清添加量为25%时感官评分不再明显上升，结合得率和感官评分，当乳清添加量为25%时，乳清中的乳清蛋白和含有的凝乳酶达到一种平衡状态，此时奶酪的得率和感官评分较好。

图1 乳清添加量对奶酪得率和感官评分的影响Fig.1 Effect of whey additive amount on cheese yield and sensory scores

2.2 凝乳酶添加量对奶酪得率和感官评分的影响

由图2可知，在凝乳酶添加量为0.15%时，奶酪的得率达到7.76%；当凝乳酶添加量为0.25%时奶酪得率达到9.29%，此后随着凝乳酶添加量的增加，奶酪得率基本不变，从总体来看，奶酪得率随着凝乳酶添加量的增加先上升而后基本不变。奶酪中的酪蛋白在凝乳酶作用下，酪蛋白胶粒表面的蛋白分子层小部分被分解，胶粒对其内部的α-、β-酪蛋白失去保护作用而变为副酪蛋白，而其在游离态Ca2+作用下发生凝聚形成不溶性凝块[12]。当凝乳酶含量较低时，奶酪凝乳效果差，部分脂肪、蛋白伴随乳清流失，从而导致奶酪得率的下降；当凝乳酶含量较高时，奶酪凝乳强度过高，导致凝块硬度过强、延展性变差，使奶酪在之后的热烫工艺中出现碎渣，因此奶酪得率随着凝乳酶添加量的增加而不变[13]。感官评分则随着凝乳酶添加量的增加不断增加，在添加量0.25%时感官评分为85.04，而后基本保持不变，由此可知，凝乳酶添加量对奶酪的得率和感官评分有一定影响作用，并且在凝乳时间和乳清添加量固定的条件下，凝乳酶的最佳添加量为0.25%。

图2 凝乳酶添加量对奶酪得率和感官评分的影响Fig.2 Effect of chymosin additive amount on cheese yield and sensory scores

2.3 凝乳时间对奶酪得率和感官评分的影响

由图3可知，当凝乳为20 min时，奶酪得率为7.21%；凝乳35 min时，奶酪的得率为9.68%；此后随着凝乳时间的延长，奶酪得率基本不变。从总体来看，在凝乳20～35 min期间，奶酪得率随着凝乳时间的延长而增加，35 min后随着凝乳时间的延长得率趋于稳定。因为随凝乳时间的增加，凝乳酶充分地作用于牛奶中的酪蛋白而形成凝块，并在凝结过程中不断将乳清中的乳清蛋白等成分包裹在网络结构中，因此奶酪得率会随着凝乳时间的延长而增加。但凝乳时间超过35 min后，凝块的基本结构已经形成，包裹脂肪和乳清蛋白等成分达到饱和，此时奶酪的得率基本不变。而感官评分则随着凝乳时间的延长不断增加，在凝乳时间为35 min时达到最高，在40 min时感官评分有稍微的下降，可能是随着凝乳时间的延长，凝块的硬度会不断增加，弹性也会变差，综合感官评分和得率，当乳清添加量25%、凝乳酶添加量0.25%时，凝乳时间以35 min为宜。

图3 凝乳时间对奶酪得率和感官评分的影响Fig.3 Effect of curdling time on cheese yield and sensory scores

2.4 正交试验结果

以奶酪得率作为参照指标，并且要求奶酪得率越高越好，再通过对正交试验结果分析可知，对奶酪得率变化的影响因素顺序为B>C>A，即：凝乳酶添加量>乳清添加量>凝乳时间。可知3种影响因素中对奶酪得率影响最大的是凝乳酶添加量，其次是乳清添加量，影响最小的是奶酪制作中的凝乳时间。通过理论分析选出最优因素组合为A3B2C2，而9个试验处理中奶酪得率最高的水平组合为A1B2C3，再通过对比试验得出A3B2C2得率高于A1B2C3，因此从得率指标考虑选取最优水平组合为A3B2C2，即：凝乳时间40 min、凝乳酶添加量0.25%、乳清添加量25%。

表3 正交试验Table 3 The orthogonal test

以感官评分作为参照指标进行分析可知，对奶酪感官评分的影响因素顺序为C>B>A，即：乳清添加量>凝乳酶添加量>凝乳时间。通过理论分析选出最优因素组合为A3B2C2，而9个试验处理中奶酪感官评分最高的水平组合为A2B1C2，再通过对比试验得出A3B2C2的感官评分高于A2B1C2，因此从感官评分指标考虑选取最优水平组合为A3B2C2，即：凝乳时间40 min、凝乳酶添加量0.25%、乳清添加量25%。与得率的最终最优组合一致，因而添加乳清制作奶酪的最佳工艺为在凝乳酶添加量0.25%、乳清添加量25%的条件下凝乳40 min。

3 结论

以奶酪的得率和感官评分为指标，通过单因素试验和正交试验对乳清在奶酪制作中的工艺进行优化，得出当乳清添加量25%、凝乳酶添加量0.25%、凝乳时间40 min的条件下得到奶酪的得率和感官评分较高，这一工艺组合不仅利用乳清中的酶节省了凝乳酶在奶酪制作中的用量(不加乳清条件下凝乳酶的添加量为0.30%)，同时在凝乳过程中增加了乳清中的乳清蛋白等营养成分，提高了奶酪的营养。