西藏牦牛淡奶油奶酪加工工艺研究及品质分析

The Research Processing Technology and Quality Analysis of Xizang Yak Cream Cheese

摘要

以牦牛乳为原料，通过凝乳酶添加量、凝乳温度和淡奶油添加量3个因素的单因素试验和正交试验确定软质淡奶油奶酪的最优凝乳工艺参数，并以市售妙可蓝多奶油奶酪为对照，比较自制牦牛淡奶油奶酪与其理化特性和风味的差异性。结果表明：凝乳温度对酶凝奶酪感官评分影响最大，其次为淡奶油添加量和凝乳酶添加量，最佳工艺为凝乳酶添加量为0.070 g/100 mL，凝乳温度为30 ℃，淡奶油添加量为40%，制得的淡奶油奶酪感官评分最高；自制奶酪pH值为6.30 ~ 6.40，与市售奶酪差异不显著（P > 0.05），析水率和含水量分别为50.68% ~ 52.61%和72.16% ~ 73.06%，与市售奶酪差异显著（P < 0.05）；自制奶酪的硬度、弹性和胶着性均显著（P < 0.05）低于市售奶酪，两者在S1、S4和S5传感器上响应值差异明显，自制奶酪对烷烃类、硫化物和有机胺化合物敏感度不如市售奶酪。

Abstract

The research aimed to determine the optimal coagulation process parameters for soft cream cheese made from yak milk by conducting single-factor experiments and orthogonal experiments on three factors: rennet addition, coagulation temperature, and cream addition. The homemade yak cream cheese was compared with the commercially available Miaokelan cream cheese in terms of its physicochemical properties and flavor differences. The results showed that the coagulation temperature had the greatest impact on the sensory score of the cheese, followed by the addition of cream and rennet. The optimal process parameters were a rennet addition of 0.070 g/100 mL, a coagulation temperature of 30 °C, and a cream addition of 40%, resulting in the highest sensory score for the cream cheese. The pH value of the homemade cheese ranged from 6.30 to 6.40, which was not significantly different from the commercial cheese (P > 0.05). The water separation rate and water content were 50.68% to 52.61% and 72.16% to 73.06%, respectively, which were significantly different from the commercial cheese (P < 0.05). The hardness, elasticity, and adhesiveness of the homemade cheese were significantly lower than those of the commercial cream cheese (P < 0.05). There were also significant differences in the response values on sensors S1, S4, and S5, indicating that the homemade cheese was less sensitive to alkanes, sulfides, and organic amines than the commercial cheese.

Graphical abstract

关键词

牦牛乳 / 软质奶酪 / 加工工艺 / 品质分析

Key words

Yak milk / Soft cheese / Processing technology / Quality analysis

牦牛乳营养价值丰富，具有天然、纯净、绿色等特点，也被称为“天然浓缩乳”^[1]。目前，牦牛乳产品的开发较为基础，牧民们通常用传统方式将其加工成奶茶、酥油、曲拉等制品，较少用于制作牦牛奶酪^[2,3]。奶酪，又叫干酪，是由牛乳经过发酵制得的，其营养价值极高，富含蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素及其他微量成分等，人们赐予它“奶黄金”的美称^[4,5]。酶凝奶酪根据水分含量占非脂成分比例（MFFB），可分为硬质（MFFB：49% ~ 56%）、半硬质（MFFB：54% ~ 63%）、软质（MFFB > 67%）三大类^[6]，淡奶油奶酪是由添加了淡奶油的全脂乳制得的新鲜软质奶酪，未经成熟，生产后即可食用，与传统的酸凝奶酪相比，其口味柔和清淡，具有奶油和酸奶的风味，且含有多种对于人体有益的脂肪酸^[7]，符合我国消费者对奶酪的要求^[8]。凝乳酶是奶酪形成良好质构和风味的关键性酶^[5,9]，然而西藏传统奶酪在制作过程中未使用凝乳酶进行凝乳，使得奶酪产品酸度较大，口感较差^[10]。凝乳温度也是奶酪制作过程的关键因素，不仅影响凝乳酶的活性，也影响凝胶形成的速率^[11]。

奶酪在我国乳制品整体消费量中占比重不足1%，与乳业发达国家的奶酪整体消费量比重（达51%）存在较大差距，说明了我国奶酪市场具有巨大的发展潜力^[12]。本试验以牦牛乳为原料，研究淡奶油软质奶酪的加工工艺，并与市售妙可蓝多奶油奶酪理化特性和风味作对比，进行品质分析，以期为未来西藏乳制品精深加工提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验原料

新鲜牦牛奶（蛋白质含量3.16% ~ 6.29%，脂肪含量2.98% ~ 6.36%），采自林芝市巴宜区农户；淡奶油，青岛雀巢有限公司；Clerici凝乳酶，深圳市富晟生物科技有限公司；妙可蓝多奶油奶酪，上海妙可蓝多食品科技股份有限公司。

1.1.2 仪器与设备

ULPX-RO-100J 优普超纯水机，四川优普超纯科技有限公司；JA1003 电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；HH-1 数显恒温水浴锅，常州澳华仪器有限公司；JYL-C022E 九阳搅拌机，九阳股份有限公司；TA.XTC-18 质构仪，上海保圣实业发展有限公司；cNose-10 电子鼻，上海保圣实业发展有限公司；DHG -9123A 电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；TDZ5-W5 台氏低速离心机，湖南赫西仪器装备有限公司；PH818T pH计，希玛仪表集团有限公司；SpeedyLab-0920 自动牛奶分析仪，意大利ASTORI公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程及操作要点

（1）工艺流程

新鲜牦牛奶（100 mL，无抗生素）→ 过滤→ 杀菌→ 冷却（30 ℃）→ 加凝乳酶→ 静置→ 凝乳切割→ 排出乳清→ 添加淡奶油→ 搅拌→ 罐装→ 冷藏放置（4 ℃）

（2）操作要点

1) 鲜奶杀菌：新鲜牦牛奶加热至80 ℃，并保持此温度15 s，冷却至所需温度。

2) 添加凝乳酶：按照0.070 g/100 mL的添加量添加凝乳酶，30 ℃保温45 min。

3) 凝乳切割：出现凝乳中点时，将凝结的牦牛奶均匀的切割成1 cm³的小块，便于后续乳清的析出。

4) 排除乳清：切割后开始析出乳清，缓慢搅拌，促使固形物收缩，析出大量乳清，最后使用无脂纱布进行自然垂吊排出剩余乳清。

5) 调味搅拌：乳清不再自然析出时，添加40%的淡奶油，并使用搅拌机搅拌均匀。

1.2.2 单因素试验设计

（1）凝乳酶添加量对奶酪感官评分的影响

分别称取100 mL鲜牦牛乳置于7个小烧杯中，巴氏杀菌后冷却至30 ℃。凝乳酶添加量分别为0.020 g/100 mL、0.030 g/100 mL、0.040 g/100 mL、0.050 g/100 mL、0.060 g/100 mL、0.070 g/100 mL、0.080 g/100 mL，牦牛乳经凝乳后，使用小刀将凝结体快速分割成1 cm³的小块，观察乳清析出情况，以感官评分为指标，确定最佳凝乳酶添加量。

（2）凝乳温度对奶酪感官评分的影响

分别称取100 mL的鲜牦牛乳置于7个小烧杯中，巴氏杀菌后冷却至30 ℃。凝乳酶添加量为0.070 g/100 mL，凝乳温度分别为27 ℃、30 ℃、33 ℃、36 ℃、39 ℃、42 ℃、45 ℃，牦牛乳经凝乳后，使用小刀将凝结体快速分割成1 cm³的小块，观察乳清析出情况，以感官评分为指标，确定最佳凝乳温度。

（3）淡奶油添加量对奶酪感官评分的影响

分别称取100 mL鲜牦牛乳置于7个小烧杯中，巴氏杀菌后冷却至30 ℃。凝乳温度为30 ℃，凝乳酶添加量为0.070 g/100 mL，按半成品的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%添加淡奶油，牦牛乳经凝乳后，使用小刀将凝结体快速分割成1 cm³的小块，观察乳清析出情况，以感官评分为指标，确定最适奶油添加量。

1.2.3 正交实验

在单因素试验基础上，考察凝乳酶添加量(A)、凝乳温度(B)和淡奶油添加量(C)三因素，设计L₉（3³）正交试验确定淡奶油牦牛奶酪最优工艺条件。因素水平表见表1。

1.2.4 感官评价

参考GB5420-2021《干酪》及朱盼盼^[13]感官评定方法，稍作修改，感官评分表见表2，由10位食品专业人员对奶酪产品的感官品质进行综合评价，取其平均值为最终结果。

1.2.5 pH值

参考范敏等^[7]方法，稍作修改。称取2 g干酪于20 mL去离子水中研磨匀浆后，用pH计进行测定。

1.2.6 析水率测定

析水率测定参考Wolfschoon-Pombo等人^[14]的方法进行测定。制备淡奶油牦牛奶酪48 h后，从每组样品中准确称取3份样品（各10 g）装入15 mL的干净离心管中，离心20 min（20 ℃，5000 r/min）；离心2次后倒掉离心管中的上清液，称量离心瓶和剩下固体物质的总质量。每个样品按上述步骤重复操作3次，后使用平均值表示该样品的析水率。公式：

\mathrm{析水}\mathrm{率}/\mathrm{\%}=\frac{M_{\mathrm{3}}-M_{\mathrm{1}}}{M_{\mathrm{2}}-M_{\mathrm{1}}}\times \mathrm{100}

式中：M₁为15 mL的干净的离心管的重量，g：M₂为离心管和样品的总重量，g：M₃为离心管和离心后倒掉上清液剩下样品总质量；100为单位换算系数。

1.2.7 水分含量

水分含量测定参考GB5009.3-2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》。

1.2.8 质构特性

质构特性参照盛赵越等人^[15]的方法。

1.2.9 电子鼻检测

参考王姣^[16]的方法，准确称取5 g样品置于30 mL的顶空瓶中使用塑料盖密封好，在60 ℃水浴锅平衡30 min，将处理好的样品用电子鼻进行检测。电子鼻设置分析采样时间1.5 min，传感器清洗时间2 min，测定载气流速为1 L/min，其他参数取默认值，每组待测样品测定5次。电子鼻不同传感器对应物质种类见表3。

1.2.10 数据处理与分析

使用Excel进行平均值和标准差分析，IBM SPSS Statistics 27进行单因素方差分析（差异显著，P < 0.05），使用origin 2022软件作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 添加凝乳酶对奶酪感官得分的影响

凝乳酶不仅可以缩短凝乳时间，还可以加快干酪中蛋白质水解和脂肪降解，促进奶酪挥发性风味物质的形成^[17,18]。由图1可知，随着凝乳酶添加量的增加，淡奶油牦牛奶酪的感官得分呈现先增加后降低的趋势。试验过程中，当凝乳酶添加量低于0.050 g/100 mL时，奶酪中还有大量的乳清无法自然排除，且此时奶酪的切面光滑，刀具上也有絮状碎片附着，奶酪没有奶香味，所以其感官得分较低。当凝乳酶添加量为0.060 g/100 mL时，奶酪的切面光滑，有少量水析出，感官得分也相应增高。随着凝乳酶添加量增加到0.070 g/100 mL时，奶酪不仅切面光滑，入口嫩滑，而且香味浓厚，此时感官得分最高。当凝乳酶添加量继续增加到0.080 g/100 mL时，奶酪虽然切面光滑，但品尝起来有大颗粒感，味道也会随着咀嚼丧失香味。因此确定凝乳酶最适添加量为0.070 g/100 mL。

2.1.2 凝乳温度对奶酪感官得分的影响

由图2可知，当凝乳温度为27 ℃时，奶酪感官评分为74分，此时奶酪切面光滑，但凝乳效果较差，有大量乳清析出，并带有絮状奶酪碎片，容易破碎，且无牦牛奶的奶香味；当凝乳温度为30 ℃时，感官评分最高，此时奶酪香味浓郁，组织形态和口感均较好；随着凝乳温度持续升高，奶酪品尝起来有颗粒感，硬度增加，特别是凝乳温度到42 ℃和45 ℃时，由于温度过高，导致凝乳酶活性降低，使奶酪组织状态较为粗糙，品尝时颗粒感非常强烈，并伴有淡淡的苦味。所以选择30 ℃为最适凝乳温度。

2.1.3 淡奶油添加量对奶酪感官得分的影响

淡奶油相对于植脂奶油，营养价值更高，口感香浓，容易被人体吸收，更有益健康，在西点的制作中起多种重要作用，不仅体现在口感和风味上，还涉及组织形态、颜色和营养价值^[19,20]。由图3可知，当淡奶油的添加量为10%和20%时，所得产品奶香味较淡，颜色也不均匀，致使评分较低。随着淡奶油添加量增加，其独特奶香味越来越明显，牦牛奶酪的颜色也逐渐发生变化，产品具有一定光泽和风味。当淡奶油添加量为40%时，奶酪感官得分最高，其色泽均一有光泽，奶香味浓郁，且口感细腻无颗粒感。当淡奶油添加量大于40%时，会掩盖牦牛奶酪特有的风味，感官评分又呈下降趋势。因此淡奶油添加量为40%最适宜。

2.2 正交试验结果分析

由表4可知，各因素对感官评分的影响排序为B > C > A，最佳工艺是A₂B₁C₂组合，即凝乳酶添加量为0.070 g/100 mL，凝乳温度为30 ℃，淡奶油添加量为40%，所得产品综合评分最高。

2.3 理化特性

牦牛乳中主要蛋白质是酪蛋白，约占牛乳总蛋白的80%，包括α-酪蛋白、β-酪蛋白和 κ- 酪蛋白等^[21]。研究表明，酪蛋白含量和奶酪的产量呈正相关^[2]，其组成也会影响奶酪的品质（如凝乳时间和凝乳硬度）^[22]。酶凝奶酪是凝乳酶与酪蛋白结合，接着 κ- 酪蛋白分子层部分水解，使α, β-酪蛋白失去胶体保护作用成为副酪蛋白，并在Ca²⁺的作用下形成“钙桥”，使副酪蛋白的微粒发生团聚作用而产生凝胶的过程^[23]。酸凝乳如传统奶油干酪是通过乳酸发酵剂产酸使乳的pH值降低（4.55 ~ 4.70）到酪蛋白的等电点从而形成凝乳^[24]。

由表5可知，西藏牦牛淡奶油奶酪pH值为6.30 ~ 6.40，与市售妙可蓝多奶油奶酪（pH 6.37）差异不显著（P > 0.05），高于陈娜等^[24]酶凝奶酪pH值（6.09）。相对于酸凝鲜奶酪，制得的西藏牦牛淡奶油奶酪更容易被消费者接受。

析水率表征样品的持水能力，其值越大，说明样品持水能力越弱，稳定性越差^[25]。由表5可知，牦牛淡奶油奶酪的析水率为50.68% ~ 52.61%，与市售妙可蓝多奶油奶酪析水率差异显著（P < 0.05），这是由于市售奶酪通常会添加卡拉胶和刺槐豆胶等亲水胶体，会与乳中酪蛋白形成凝胶络合物^[26]，降低了奶酪的析水率，使市售妙可蓝多奶油奶酪产品更加稳定。

由表5可知，牦牛淡奶油奶酪含水量为72.16% ~ 73.06%，和市售妙可蓝多奶油奶酪含水量在统计学上有显著差异（P < 0.05），均符合GB5420-2021中软质奶酪的要求。

质构特性是评价奶酪质量和判定奶酪种类的重要指标，也是评估人们对奶酪感官特性喜爱程度的重耍依据。由表5可知，牦牛淡奶油奶酪的硬度、弹性和胶着性均与市售妙可蓝多奶油奶酪差异显著（P < 0.05），淡奶油奶酪硬度为0.18 N~ 0.19 N，硬度是切达奶酪重要的质构指标之一，反映出奶酪对形变的抵抗力，且奶酪硬度和水分含量呈显著负相关^[27]，与表5水分含量趋势相一致。弹性反映奶酪受挤压变形后恢复原形状的能力，其大小受多方面影响，淡奶油奶酪弹性为0.10 mm~ 0.12 mm，显著低于市售妙可蓝多奶油奶酪（0.86 mm）。胶着性反映奶酪表面对其接触物质的吸引力，其大小与水分含量的多少有直接关系^[28]，淡奶油奶酪胶着性为0.03 N~ 0.04 N，也低于市售妙可蓝多奶油奶酪（0.18 N）。

2.4 电子鼻

有研究表明，电子鼻传感器响应值越高，说明被检测物质气味越浓郁^[28]。不同组别奶酪产品传感器响应雷达图如图4所示。图中，10根传感器对不同奶酪组挥发性物质响应值不同，样品在S4、S5和S8传感器上响应值普遍较强，且差异较明显；在S3和S9传感器上的响应值均较低且差异不明显；S4传感器主要对硫化物比较敏感；S5传感器主要对有机胺化合物比较敏感；S8传感器主要对醇醛类和芳香化合物比较敏感；S3传感器主要对臭氧比较敏感；S9传感器主要对含氢气体比较敏感。说明不同组别奶酪挥发性物质中含有少量的对S3和S9传感器敏感的物质，而含有大量对S4、S5和S8传感器敏感的物质。2个不同组奶酪样品传感器的响应轮廓大致相同，但响应强度有所差别，大小依次为：市售 ＞ 最优组。

电子鼻分析雷达图只能从传感器响应值表示不同样品之间相应物质的差异，不能说明不同样品间的相似性，所以对其进行主成分分析。电子鼻主成分分析如图5所示，其中PC1和PC2的总贡献率为96.4%，表明PC1和PC2基本可以代表样品全部信息，提取了不同组别奶酪挥发性香气成分的主要特征，可用于比较不同干奶酪样品的挥发性香气成分。

3 结论

本研究以牦牛乳为原料，采用酶凝法制作淡奶油鲜奶酪，考察凝乳酶添加量、凝乳温度和淡奶油添加量对奶酪感官得分的影响，单因素和正交试验表明：最佳工艺为凝乳酶添加量为0.070 g/100 mL，凝乳温度为30 ℃，淡奶油添加量为40%，此工艺制得的淡奶油奶酪口感细腻，香味十足。

以市售妙可蓝多奶油奶酪为对照，比较自制牦牛淡奶油奶酪与其理化特性和风味的差异性，评价自制奶酪品质优劣。结果表明：自制奶酪pH值为6.30 ~ 6.40，与市售妙可蓝多奶油奶酪（pH 6.37）差异不显著（P > 0.05）；析水率和含水量分别为50.68% ~ 52.61%和72.16% ~ 73.06%，与市售妙可蓝多奶油奶酪差异显著（P < 0.05）,从析水率可以看出，自制奶酪稳定性不如市售妙可蓝多奶油奶酪。自制奶酪的硬度、弹性和胶着性均显著（P < 0.05）低于市售妙可蓝多奶油奶酪。利用电子鼻对不同奶酪组挥发性物质进行分析可知：自制和市售妙可蓝多奶油奶酪样品传感器的响应轮廓大致相同，但响应强度有所差别，大小为市售市售妙可蓝多奶油奶酪>自制奶酪，且其在S1、S4和S5传感器上响应值差异明显，说明市售妙可蓝多奶油奶酪对烷烃类、硫化物和有机胺化合物比自制奶酪更敏感。

参考文献

[1] 张建华,李文浩.黑枸杞牦牛奶酪制品的加工工艺研究[J].中国奶牛,2022(12):49-53.

[2] 谈婷,罗毅皓,孙万成,等.牦牛乳蛋白多态性对奶酪凝乳特性的影响[J].食品与生物技术学报:1-10.

[3] 高宇,汪家琦,戴智勇,等.牦牛乳营养组分及功能特性研究进展[J].乳业科学与技术, 2021,44(03):43-49.

[4] 徐振丽,陈计峦,裴龙英,等.奶酪风味及芳香物质研究进展[J].中国调味品,2019,44(12):181-184.

[5] 热娜古丽·木沙,古丽娜孜·托合塔日巴依,叶斯曼 等.牛奶软质干酪的凝乳工艺研究[J].中国乳品工业, 2017,45(06):55-56.

[6] 范敏.稀奶油干酪发酵过程中肽类物质变化及其对挥发性化合物形成的影响[D].银川:宁夏大学,2024.

[7] 范敏,王梦松,刘慧,等.不同成熟期稀奶油干酪中蛋白质降解及关键风味物质产生的研究[J].食品与发酵工业,2023,49(16): 174-181.

[8] 郭淑文,李云玲.中式软质奶酪的加工工艺研究[J].食品研究与开发,2019,40(19):145-148.

[9] 杨果果,钟玉旺,李天强,等.两种凝乳酶加工的非发酵型干酪品质特性比较分析[J].食品与发酵工业:1-9.

[10] 周雨.西藏牦牛软质鲜奶酪加工工艺优化及其品质测定[J].中国乳品工业,2021,49(2):60-64.

[11] Zendri F, Ramanzin M, Cipolat-Gotet C,et al.Variation of milk coagulation properties, cheese yield, and nutrients recovery in curd of cows of different breeds before,during and after transhumance to highland summer pastures.[J]. Cambridge University Press,2017,84(1):39-48.

[12] 赵群,吴江超,岳艳艳.新疆特色半软质奶酪加工的研究[J].食品安全导刊,2020(03):140.

[13] 朱盼盼.常温奶酪加工技术研究及产品货架期稳定性评价[D].银川:宁夏大学,2022.

[14] Wolfschoon-Pombo A F, Dang B P, Chiriboga Chiriboga B. Forced syneresis determination results from commercial cream cheese samples[J].International Dairy Journal,2018,85:129-136.

[15] 盛赵越,王彩云,韩仁娇,等.不同蛋白原料对常温再制干酪制品析水性的影响研究[J].农业机械学报,2024.

[16] 王姣.不同成熟度切达奶酪中特征风味组分及其感官特征研究[D].北京:北京工商大学,2021.

[17] Zheng X, Shi X, Wang B.A Review on the General Cheese Processing Technology,Flavor Biochemical Pathways and the Influence of Yeasts in Cheese[J].Frontiers in Microbiology, 2021,12:2186.

[18] Soodam K, Ong L, Powell I B,et al.Effect of rennet on the composition,proteolysis and microstructure of reduced-fat Cheddar cheese during ripening[J].Springer Paris,2015(5).

[19] 吕慧.奶油在西点制作中的重要性及其保存使用的要点探究[J].当代教育实践与教学研究, 2019(11):206-207.

[20] 张晓雪,何海洋.浅析奶油在西点制作中的重要性[J].食品安全导刊,2019(30):74.

[21] 娄新建,刘书杰,拜彬强,等.牦牛乳营养价值的研究进展[J].动物营养学报,2024,36(03):1446-1462.

[22] Ng-Kwai-Hang K F, Hayes J F, Moxley J E,et al.Variation in Milk Protein Concentrations Associated with Genetic Polymorphism and Environmental Factors[J].Journal of Dairy Science, 1987,70(3):563-570.

[23] 朱玉英,王存芳.凝乳酶的发展及其在奶酪生产中的应用[J].乳业科学与技术,2015,38(04):25-28.

[24] 陈娜,刘显庭,丁庆波,等.凝乳方式对奶油干酪品质的影响[J].农业工程学报, 2013,29(02):287-291.

[25] 宁吉英.蜡质玉米淀粉凝胶冻融稳定性的研究[D].中国农业科学院,2017.

[26] 董晓,吕广,王姣姣.卡拉胶与酪蛋白作用机理的研究与评价方法的建立[J].中国食品添加剂, 2020,31(10):69-76.

[27] 刘立鹏.牛乳的不同热处理工艺对酸奶和奶酪品质影响的研究[D].天津:天津科技大学,2017.

[28] 何莲,易宇文,徐向波,等.基于电子鼻和气质联用技术分析德庄火锅底料在煮制过程中挥发性物质变化[J].食品工业科技, 2024:1-16.

基金资助

西藏自治区科技重大专项(XZ202201ZD0001N)

四川省科技计划项目(2023NZZJ0033)

西藏自治区科技厅自然基金项目(XZ202101ZR0115G)