学位论文论文不同含脂率和均质压力对mozzarella干酪出品率和感官影响的研究.docx
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学位论文论文不同含脂率和均质压力对mozzarella干酪出品率和感官影响的研究
不同含脂率和均质压力对Mozzarella干酪出品率与感官影响的研究
1前言
1.1干酪概述
1.1.1干酪的定义
干酪又称奶酪，是一种在牛奶或羊奶中加入适量乳酸菌发酵剂和凝乳酶制剂，使奶中的蛋白质（主要是酪蛋白）凝固，排除乳清，并经一定时间的成熟而制成的食品。
FAO/WHO对干酪作了如下的定义：
干酪是以乳、稀奶油、脱脂乳或部分脱脂乳、酪乳或以这些原料的混和物为原料，经凝乳酶或其他凝乳剂凝乳，并排除部分乳清而制成的新鲜或经发酵成熟的产品[1,2,3]。
这个定义没有将乳清干酪和新方法制成的干酪包含在内。
因此，FAO在二次定义时，新加入“乳清干酪是通过添加或不添加牛乳或乳脂肪成分的乳清浓缩或凝结的产品”[4]。
1.1.2干酪的起源
关于干酪的起源人们至今说法不一。
据推测，干酪的产生缘于古代人宰杀了一只刚喝过母乳的小动物，发现其胃中有凝乳块，这些凝乳块在适合的条件下经凝乳酶、乳酸菌共同作用，形成了类似于干酪的食品[5]。
1.1.3干酪的种类
干酪的形成是在乳的浓缩和保藏过程中偶尔发现的，按照加工方法的不同，干酪可分为酸凝干酪和酶凝干酪两种。
酶凝胶和酸凝胶的主要区别在于：
在酸和热的作用下，酶凝干酪更富弹性和伸缩性，水分含量少，所以保质期较长；酶凝干酪除了作为鲜食干酪外，一般要经过成熟，而酸凝干酪常作为鲜食干酪，不经过成熟。
目前在世界的干酪总产量中，酸凝干酪约占25%，而酶凝干酪约占75%[6,7,8,9]。
在众多乳制品中，干酪的种类最多，由于各地区加工方法和成熟方法的不同，形成各具特色的干酪品种[10]。
据不完全统计，全世界共有干酪900余种[11,12]，其中较著名的品种有400多种，然而，有些区别仅是干酪的大小、包装方法、原产地或名称的不同而已，某些干酪的加工方法、风味、质地也很相似。
国际乳品联合会（IDF,1972）提议干酪可以按其水分含量为标准分为硬质、半硬质、软质和再制干酪四种，也可依其成熟的特征或干物质中的脂肪含量来分类。
目前一般的分类是基于干酪硬度与成熟特征。
见表1.
表1.主要的干酪品种
Table1Principalcheesevarieties
干酪类型
与成熟有关的微生物
MNFM（%）
（水分含量）
主要品种
原产地
天然干酪
软质干酪
不成熟
61-69
（40-60）
农家干酪（cottagecheese）
稀奶油干酪（creamcheese）
里科塔干酪（ricottacheese）
美国
细菌成熟
比利时干酪（limburgcheese）
莫兹瑞拉干酪（mozzarellacheese）
比利时
意大利
霉菌成熟
法国浓味干酪（camembertcheese）
布尔干酪（briecheese）
法国
半硬质干酪
细菌成熟
54-63
（38-45）
砖状干酪（brickcheese）
修道院干酪（trappistcheese）
德国
霉菌成熟
法国羊奶干酪（roquefortcheese）
青纹干酪（bluecheese）
丹麦、法国
硬质干酪
细菌成熟
49-56
（30-40）
哥达干酪（goudacheese）
荷兰硬质干酪（edamcheese）
荷兰
细菌成熟
（丙酸菌）
埃门塔尔干酪（emmenthalcheese）
瑞士干酪（swisscheese）
瑞士、丹麦
特硬干酪
细菌成熟
＜41
（30-35）
帕尔门逊干酪（parmesancheese）
罗马诺干酪（romanocheese）
意大利
再制干酪
（40以下）
Processedcheese（加工干酪），Meltedcheese（融化干酪），
Cheesefood（干酪食品）
1.1.4干酪的营养价值
干酪的营养价值极高，除了蛋白质和脂肪被浓缩近10倍外，还含有丰富的有机酸、氨基酸、多种矿物元素、维生素、糖类、生物素等营养成分。
其丰富的钙、磷除了有助于骨骼和牙齿外，在生理代谢方面也有重要作用。
干酪蛋白质在发酵成熟过程中，经过凝乳酶、发酵剂、微生物的共同作用，逐步被分解形成月示、胨、多肽、小肽、氨基酸、有机酸、醇、醛、酯、游离脂肪酸及无机化合物等小分子物质以及大量的维生素，消化率高达96-98%，生物学价值极高，其次干酪中还含有大量的必需氨基酸，与其它动物蛋白相比质优而量多[2]，是公认的营养和多功能保健食品，其食用方便，符合当今食品消费趋势，是乳制品中生产和消费量持续增长的少数几种乳制品之一[11]。
1.2Mozzarella干酪概述
1.2.1Mozzarella干酪及其特点
帕斯特费拉特干酪源于意大利南部的一些小型牧场，它的生产过程中增加了一个独特的加工步骤，那就是将凝乳在热水或乳清中拉伸。
这样的处理赋予成品干酪特有的纤维结构、融化性和拉丝性[12,13]。
Mozzarella和意大利波罗伏洛干酪是这一类型干酪中最主要的品种。
传统的Mozzarella干酪是水牛乳或奶牛和水牛的混合乳制作的。
根据干酪水分含量和干物质中脂肪的含量（FDM）的差异，Mozzarella干酪分属不同的品种，分别用于Tablecheese（鲜食干酪）、Pizzacheese（比萨配料干酪）和加工Processedcheese（再制干酪）的原料。
Mozzarella干酪作为Pizza的主要配料，随着Pizza的流行而闻名于世，并被越来越多的消费者所接受。
一般的，Mozzarella干酪属于半硬质干酪，水分含量为47~48%，其成熟期是45~50d。
美国是世界上干酪产量最大的国家，其Mozzarella干酪的产量仅次于Cheddar干酪（契达干酪），占天然干酪的32.8%[14]。
全脂Mozzarella和部分脱脂（Partskim）Mozzarella干酪水分含量高（＞52％），品质柔软，经常作为鲜食干酪来消费；因为其较差的切割性和凝聚性以及有限的货架期，这些Mozzarella干酪很少被用作比萨（Pizza）的配料成分。
相比之下，低水分（Low-moisture）和部分脱脂（Low-moisturePartskim）的Mozzarella干酪水分含量低（一般为47~48％），货架期长，质地较硬，切割性好，因此主要被用作比萨和相关食品的配料[15]。
1.2.2Mozzarella干酪的加工工艺
传统的低水分Mozzarella干酪的生产工艺如下所示。
一般来说，这种干酪的发酵剂由Streptococcussalivariussubsp.Thermophilus（唾液链球菌嗜热亚种）和Lactobacillusdelbrueckilsubsp.Bulgaricus（保加利亚乳杆菌德氏亚种）或Lactobacillushelveticus（瑞士乳酸杆菌）所组成[3,16]。
原料乳过滤→标准化→巴氏杀菌（63℃）→冷却（37℃）→添加发酵剂→发酵→添加凝乳酶→凝乳→切割→排乳清→粉碎→堆叠→热烫（42℃）→拉伸→冷却→盐渍→真空包装→成熟
随着干酪新技术的发展和应用，传统生产工艺得到不断改善，现在Mozzarella干酪多采用新工艺来生产。
Mozzarella干酪的无盐渍新工艺[13]为：
原料乳过滤→标准化→巴氏杀菌（63℃，30min）→冷却（至36℃）→加发酵剂→加凝乳酶→凝乳→切割→加热收缩→排乳清→堆酿→加盐揉合→热烫、拉伸（58℃）→冷却→真空包装→成熟
1.2.3Mozzarella干酪的品质及评价方法
Mozzarella干酪作为食品的重要配料，有其特定的理化特性和功能特性，这些特性无论作为比萨配料或鲜食干酪来讲，都是十分重要的。
这些特性包括：
未融化干酪的物理特性，如硬度、弹性、凝聚性、切条性以及融化干酪的功能特性，如融化性，拉伸性，油脂析出性，起泡性、褐变性等。
未融化干酪的物理特性：
硬度（Hardness）：
切碎干酪时所消耗的机械能的大小。
用质构仪测量干酪的质构时，表示第一次压缩所消耗的最大机械力。
弹性（Springness）：
纤维状干酪切条抵抗持久变形的能力。
用质构仪测量干酪的质构时，表示从第一次压缩结束至第二次压缩之前复原期间，干酪所恢复的高度。
凝聚性（Cohesiveness）：
用质构仪测量干酪质构时，两次压缩形成的曲线所围波峰面积之比。
切条性（Shreddability）：
干酪被切条或切片后，不容易再次粘结的能力。
融化干酪的功能特性：
融化性（Meltability）：
切碎或切条后的干酪颗粒在加热的条件下，形成一种均匀的、持续融化的能力。
这种能力是低水分Mozzarella干酪作为比萨配料所必需的。
拉伸性（Stretchability）：
也称拉丝性，指融化后的干酪在张力作用下被拉长成纤维状的线条，拉长而不断裂的能力。
油脂析出（FreeOil）：
液体脂肪从融化的干酪中分离出来形成油滴，明显地出现在干酪表面的能力。
如果油脂析出不充分，则干酪表面缺乏光泽度，表观粗糙，在焙烤时，发生褐变或焦化，假如油脂析出过多，则给人造成比萨中脂肪含量高，油腻的印象。
褐变（Browning）：
在高温焙烤时，在干酪表面形成许多深浅不同的色泽，范围从浅棕色或金棕色到黑色。
如果褐变严重，将会影响比萨的外观。
当用在皮萨饼或其它制品中时，干酪需先进行切丁或切成大小尺寸相同的颗粒从而有利于销售和融化。
因此，切条性和切割以后的抗结块性是所有干酪质量的决定因素。
Chenetal报道Mozzarella干酪的耐嚼性、凝聚性、黏弹性等在11种干酪中都居于前三位；通过拉力测定试验或感官评定所得的关于干酪流变学性质的结果之间有很大的相关性。
尽管这些功能特性被认为是独立的属性，但事实上它们之间的相互联系并没有明确的划分界限。
1.3本研究的目的和意义
干酪素有“乳制品之王”的美称，是世界乳制品贸易最大的乳制品之一，世界范围内的产量稳中有升，乳制品发达国家干酪产量基本持平，消费热点已在许多后期形成干酪消费习惯的国家和地区形成，亚洲是一个迅速增长的新兴市场。
现阶段，中国已形成了较大的潜在市场。
随着中国乳业的发展和产品结构的调整，干酪的生产已成为必然趋势，特别是“洋快餐”在中国的迅速发展以及“奥运会”和“世博会”的即将召开，中国对Mozzarella（莫兹瑞拉）干酪的需求量将快速增长。
Mozzarella干酪属于意大利PastaFilata（帕斯特·费拉塔）干酪，其酶凝过程和形成的凝乳与其它干酪非常相似，但在后期加工过程中有特殊的热烫拉伸工艺,形成特有的纤维状结构[15]。
在Mozzarella干酪的加工过程中,通过工艺参数控制凝乳的脱水收缩以及成品干酪的含水率，不仅直接关系到干酪的产率，而且影响干酪中微生物和酶的活性，进而影响干酪成熟过程中的生物化学变化，对成品干酪的稳定性、功能特性和质量有重要的影响。
干酪的出品率是衡量其生产的主要经济指标。
传统的干酪生产主要用凝乳酶来凝乳，不但生产成本较高，而且出品率相当低。
因此，提高干酪的出品率已经引起人们的广泛关注。
本试验在国内外Mozzarella干酪生产加工研究的基础上，采用优化的无盐渍新工艺[2],制备出不同含脂率及不同均质条件下的Mozzarella干酪，主要讨论了不同含脂率、均质温度、压力对Mozzarella干酪出品率和感官评定的影响。
为建立我国Mozzarella干酪工业化生产工艺体系和选取优化加工工艺找到适合国人口味的干酪提供一些依据。
2材料与方法
2.1试验材料
2.1.1原料乳
新鲜无抗牛乳，购于山西农业大学牧站，比重1.030，干物质11.05%，蛋白含量3.03%，酪蛋白含量2.27%
2.1.2供试菌种
唾液链球菌嗜热亚种（Streptococcussalivariussubsp.thermophilus）CH9和保加利亚德氏乳杆菌（Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus）LB两株菌，并经过充分活化，作为供试菌株。
2.1.3皱胃酶
Stamix1150,CHRHANSEN生产，活力为35000单位/g。
2.1.4主要试剂
异戊醇；浓硫酸；0.01M盐酸标准溶液；戊二醛缓冲溶液；
2.1.5主要仪器与设备
自制干酪槽（加工量为2升）,干酪刀，干酪模具，干酪专用打孔器
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质构仪StevensQts25MaterialsEvalutionSystem美国
盖勃乳脂计黑龙江龙泽科技发展有限公司
高压均质机SHP-60-60上海科学技术大学机电厂
乳脂分离机黑龙江东宁银河贸易有限责任公司
2.2试验方法
本试验采用Mozzarella干酪干盐法新工艺
先将牛乳标准化，使其C/F等于0.76,然后过滤打入干酪槽内，进行63℃×30min的低温巴氏杀菌。
然后，将乳冷却至36℃，接种乳酸菌发酵剂，接种量为0.5%（2.3×106cfu），其中球菌∶杆菌为1∶1，预酸化30min，使其酸度达21°T（酸度不够用0.05NHCL调整）后，维持乳温36℃，加入有2%食盐水溶解的1%凝乳酶溶液（3mL/1L牛乳），搅拌均匀，静置35min左右，待凝乳达一定硬度后，用干酪刀切割成1.7cm的小方块，静置3～4min,然后边升温便缓慢搅拌，使温度在15min内上升到38℃，待乳清pH达6.3时，开始排除乳清，乳清分两次排出。
然后将干酪凝块堆叠在干酪槽的中部，每隔15min将凝块上下翻转一次，当凝块的pH达到5.25时，将凝块切碎，加入食盐（按其重量的1.8%添加），盐分两次加入，充分翻转，然后投入63℃左右8%的食盐水溶液中热烫、拉伸，使其中心温度达58℃，保持2～3min，当凝块形成拉丝状结构后，装入模具，用杀菌的冰水进行冷却，然后进行真空包装，在4℃的条件下进行成熟。
2.3测定项目及方法
2.3.1牛乳中含脂率的测定
用盖勃法测定：
加入10mL浓硫酸，注意乳脂计口不要沾上浓硫酸；准确吸取11mL试样并沿着乳脂计管内壁缓慢注入，使试样与浓硫酸不要混合，以防试样碳化；然后准确加入1mL异戊醇（沿内壁），加上干燥胶塞，使之缓慢振荡，慢慢反应，使试样呈均匀的棕色液体；静置数分钟后，瓶口向下，置65-70℃水浴中5分钟（注意水面应高出乳脂计中的脂肪层），取出后放入乳脂离心机中以1000r/min的转速离心5分钟，再置65-70℃水浴中，5分钟后取出立即读数；将乳脂计中的脂肪柱下弯月面放在与眼睛同一水平面上，观察时可移动皮塞，使弯月面的下端与某一大格刻度相吻合，读取脂肪柱的读数。
2.3.2出品率的计算
Mozzarella干酪产率的计算：
干酪的产量有多种表示方法，常根据特定的需要应用不同的公式进行计算。
干酪加工厂可以通过不同的干酪计算方法，在保证干酪质量的前提下，尽量提高干酪的含水量，以获得更多的经济效益。
Mozzarella干酪的实际产率：
×100%=
干酪的实际产率=
干酪的重量
乳的重量+发酵剂重量+盐的重量
干酪的实际产率可用于固定乳成分的情况下，同种干酪之间的比较，可以反映干酪之间水分含量和乳成分的回收率的差异。
2.3.3感官评定
采用15分制的评分方法，评定项目为：
未融化干酪的特性:
滋味和气味、组织结构、弹性，权重分别为1，1，1.5；融化干酪的特性：
融化性、油脂析出性，权重分别为0.5和1，其中除滋味和气味、组织结构凭主观评判外，期于均以客观测定值为指标，选取9名经过训练的人员进行感官评定[16]。
2.4试验设计
本试验首先采用无盐渍新工艺制造Mozzarella干酪，避免了传统盐渍工艺的营养物质流失太多的缺点。
本试验以C:
F、均质压力和均质温度为试验因子，研究其对Mozzarella干酪出品率和感官评定的影响，利用三因素二次旋转设计，主要以出品率和感官评分为指标（Y值）。
3结果与分析
按三因子二次通用旋转组合设计进行试验（袁志发，2000）。
选择三因素C:
F、均质压力、均质温度为关键控制点，进行试验。
试验的编码值和因素水平表如表2所示，以未融化干酪的出品率和感官评分为指标（Y值）进行试验。
按照陈茂学（1988）生物统计软件中的三因子二次通用旋转设计部分，将Y值输入计算机运行得到统计结果，进行分析。
表2三因子二次通用旋转组合设计因素水平编码表
Table2Thefactorlevelofthreefactorsquadraticdesign
Xj
X1
X2
X3
C:
F
均质压力（MPa）
均质温度（℃）
-r
-1.682
-1.682
-1.682
0.7
0
63
-1
-1
-1
-1
0.9
2
65
0
0
0
0
1.2
6
69
1
1
1
1
1.5
10
73
+r
1.682
1.682
1.682
1.7
12
75
表3三因子二次通用旋转组合设计试验结果
Table3Theresultofthreefactorsquadraticdesign
试验号
X1
X2
X3
测试项目（成熟30天）
出品率%
感官评分
1
1
1
1
9.82
9.82
2
1
1
-1
9.74
10.02
3
1
-1
1
9.46
10.23
4
1
-1
-1
9.38
11.45
5
-1
1
1
9.36
12.26
6
-1
1
-1
9.30
10.69
7
-1
-1
1
9.12
13.20
8
-1
-1
-1
9.05
13.23
9
1.682
0
0
9.94
9.28
10
-1.682
0
0
9.10
13.15
11
0
1.682
0
9.80
10.28
12
0
-1.682
0
9.14
11.37
13
0
0
1.682
9.47
11.28
14
0
0
-1.682
9.42
12.46
15
0
0
0
9.76
10.28
16
0
0
0
9.36
11.02
17
0
0
0
9.67
10.89
18
0
0
0
9.47
10.27
19
0
0
0
9.72
10.64
20
0
0
0
9.44
10.49
3.1干酪产率显著性检验结果与分析
将所得数据经多元回归分析，得出以干酪实际产率为因变量，三因素为自变量的回归方程：
Y=9.5722+0.2184X1+0.1699X2+0.0274X3+0.0287X1X2+0.0038X1X3-0.0013X2X3-
0.0322X12-0.0499X22-0.0588X32
经两次F检验，得失拟检验F1=2.3201＜F0.05（5,5）=5.05,说明在本试验条件下，所考虑的因素中没有未知的因子对Mozzarella干酪产率产生影响，本回归模型足以反映试验中干酪产率的变化；拟和检验F2=7.4164**＞F0.01（9,10）=4.94差异达到显著水平，且复相关系数R=0.9326，说明此回归方程在试验点上有意义。
Mozzarella干酪的产率与C:
F、均质压力、均质温度之间存在相关关系。
各偏回归系数的F检验见表4。
由于数据进行了中心标准化，消除了量纲上的差异，直接可以按回归系数的绝对值的大小来分析各个因子对Mozzarella干酪产率影响的重要程度。
从表4可知，三个一次项的回归系数绝对值的大小依次为B1、B2、B3，说明在所选定的三个因素中，C:
F对出品率的影响最大，其次是均质压力，而均质温度的影响最小。
从交互项的回归系数可知，它们之间的交互作用不明显，可忽略，因此在交互作用分析中不予考虑。
表4Mozzarella干酪出品率多元回归分析系数检验表
Table4Coffienttestofregressmultianalysisinyieldratio
回归系数及显著性
Regressioncoefficientandsignificance
F值
Fvalue
回归系数及显著性
Regressioncoefficientandsignificance
F值
Fvalue
B1
0.2184
37.8634**
B23
-0.0013
0.0073
B2
0.1699
22.9070**
B11
-0.0322
0.8708
B3
0.0274
0.5956
B22
-0.0499
2.0875
B12
0.0287
0.3843
B33
-0.0588
2.8921
B13
0.0038
0.0065
F0.05（1,10）=4.96F0.01（1,10）=10.04
*表示在5%水平上差异显著，**表示在1%水平上差异极显著。
出品率值单因子效应分析
采用降维分析方法，把其他两因子固定在0水平，分别描述单个因子变动对干酪出品率的影响。
C:
F、均质压力、均质温度的单因子效应方程如下：
Y1=9.5722+0.2184X1-0.0322X12
Y2=9.5722+0.1699X2-0.0499X22
Y3=9.5722+0.0274X3-0.0588X32
根据此方程，分别得到C:
F、均质压力、均质温度的单因子效应曲线见图1。
图1Mozzarella干酪产率单因子效应曲线
Fig.1Thecurveofsinglefactoreffectinyieldratio
由图1可知，Y1和Y2在编码范围内都随编码值的增加而增加。
Y3的单因子效应曲线在编码值（-1.682~0）范围内随着编码值的增加而增加，而在编码值（0~1.682）范围内随着编码值的增加而下降。
但Y3在编码范围内变化不大。
将单因子方程对本身求一阶导数，得到单因子的边际效应方程。
单因子的边际效应方程反映Y值随各因子投入水平而变化的速率。
三因素的边际效应方程如下：
dY/dX1=0.2184-0.0645X1
dY/dX2=0.1699-0.0998X2
dY/dX3=0.0274-0.1175X3
根据此方程制成的边际效应曲线如图2所示。
图2.Mozzarella干酪产率单因子边际效应曲线
Fig.2Theboundryeffectcurveofsinglefactorinyieldrati
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