豆渣-牛乳双蛋白奶酪制备工艺优化及其品质特性

豆渣是大豆加工产生的主要副产物，我国每年鲜豆渣产量高达2 000 万t[1]，其富含20%植物蛋白及膳食纤维[2]，但高含水量（70%～80%）与易腐败特性严重制约其高值化利用[3-4]。为提高豆渣品质，需对豆渣进行改性，微波处理可提高持油性和膨胀性且无化学残留[5]，酶解改性豆渣可以有效提高可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）含量，提升营养价值[6]。现有研究虽证实豆渣-乳蛋白复配可改善氨基酸平衡[5]，但目前市场上双蛋白产品种类较少，不同来源蛋白质的营养组成存在差异，对于双蛋白加工过程中新物质生成和终产品风味需要进一步研究[7]。

本研究通过构建“双蛋白”协同强化体系，将微波-酶解改性豆渣与乳蛋白有效耦合，突破传统乳制品营养功能单一的技术瓶颈并创新优化一款豆渣-牛乳双蛋白地霉菌（soybean residue and bovine milk double protein mould-ripened，DP）奶酪工艺，探究豆渣改性工艺及双蛋白复配比例对产品特性的影响，并对成熟期DP 奶酪和白霉奶酪的特性进行测定和对比，以期为提升乳制品的营养均衡性与功能多样性提供新路径、为高附加值功能性乳制品的工业化生产提供理论支撑，同时为豆渣资源化利用开辟新途径。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

巴氏杀菌乳:辽宁辉山乳业有限公司；黄豆、白砂糖:广州福正东海食品有限责任公司；饱和CaCl2 溶液（食品级）:河南万邦实业有限公司；纤维素酶（50 000 U/g）:南宁庞博生物工程有限公司；木聚糖酶（100 000 U/g）:绵阳禾本生物工程有限公司；Clerici 凝乳酶:深圳市富晟生物科技有限公司；乳酸菌:黑龙江北纯农产品开发有限公司；白地霉菌:中国微生物菌种保藏中心；葡萄糖酸-δ-内酯（glucono-δ-lactone，GDL）:安琪酵母股份有限公司。

1.2 仪器与设备

质构仪（Milk Scan FT1）:丹麦FOSS 公司；气相色谱-质谱联用仪（7890A-5975A）:美国Agilent 公司；恒温水浴锅（BHS-6）:上海安亭科学仪器厂；恒温培养箱（DHP-9162）:宁波乐电仪器制造有限公司；奶酪模具:沈阳农业大学食品学院北215 微生物发酵实验室自制；超净工作台（HCB-1300V）:青岛海尔特种电器有限公司；电热鼓风干燥箱（DHG-9030A）:上海恒一精密仪器有限公司；紫外-可见分光光度计（UV-2100）:龙尼柯（上海）仪器有限公司；十万分之一天平（Secura225D-1CN）:美国Sartorius 公司；pH 计（PHS-3E）:上海佑科仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 DP 奶酪制备及成分测定

1.3.1.1 工艺流程

DP 奶酪制备工艺流程:原料预处理→制备发酵原液→预酸化→凝乳→静置→凝乳切割→排出乳清→盐渍→喷洒白地霉发酵液→发酵→4 ℃冷藏后熟。

白霉奶酪制备工艺流程:巴氏杀菌乳→预酸化→凝乳→静置→凝乳切割→排出乳清→盐渍→喷洒白地霉发酵液→发酵→4 ℃冷藏后熟。

1.3.1.2 操作要点

DP 奶酪制备操作要点:将大豆制备成豆渣并改性，巴氏杀菌牛乳中添加3.1% 豆渣并混匀，再添加2.2%白砂糖、0.9%乳酸菌主发酵剂（嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌同等比例）充分混匀；恒温水浴预酸化（37 ℃、1.5 h），终点pH 值控制在6.4～6.6；添加0.06%CaCl₂（促凝剂）和0.6% 葡萄糖酸-δ-内酯[8]，升温至64 ℃保温凝乳，参考Ioannidou 等[9]的方法，将奶酪均匀切割为1 cm3 正方体；室温静置15 min 促进乳清析出，模具梯度挤压20 h 将乳清完全排出；将压榨成型的奶酪用3.2% 食盐均匀盐渍24 h，表面喷洒0.65%白地霉次发酵剂，28 ℃恒湿（相对湿度85%）环境发酵20 h，后置于4 ℃环境成熟，制得DP 奶酪。

白霉奶酪制备操作要点:巴氏杀菌牛乳中添加1%乳酸菌主发酵剂（嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌同等比例）和2.2%白砂糖充分混匀；恒温水浴预酸化（37 ℃、1.5 h），终点pH 值控制在6.4～6.6；添加0.05% CaCl₂（促凝剂）搅拌均匀，再添加0.25%凝乳酶，搅拌均匀，37 ℃保温凝乳40～60 min；参考Ioannidou 等[9]的方法，将奶酪均匀切割为1 cm3 正方体；室温静置15 min 促进乳清析出，模具梯度挤压20 h 将乳清完全排出；将压榨成型的奶酪用1%～2%食盐均匀盐渍4～6 h，表面喷洒0.65% 白地霉次发酵剂，28 ℃恒湿（相对湿度85%）环境发酵20 h，后置于4 ℃环境成熟，制得白霉奶酪。

1.3.1.3 豆渣制备及膳食纤维成分测定

分级并筛选大豆原料，与去离子水按质量比1∶4混合，室温条件下浸泡10 h；将泡发大豆与去离子水按质量比1∶6 进行湿法研磨，所得浆液经双层纱布过滤分离得到豆渣。随后将豆渣平铺于托盘中，置于65 ℃电热鼓风干燥箱内进行初步干燥，干燥期间每小时翻料1 次，直至豆渣呈松散颗粒状后终止干燥。根据GB 5009.88—2023《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》测定豆渣膳食纤维含量。

1.3.1.4 豆渣改性

酶解改性制备豆渣:豆渣过80 目筛后以料液比1∶20 （g/mL）与水混合，用0.1 mol/L HCl 溶液调整pH值为5.0，添加1.5%复合酶（纤维素酶∶木聚糖酶=1∶1，质量比）在55 ℃进行2 h 酶解强化，沸水浴5 min，再加入4 倍体积95% 乙醇溶液醇沉2 h，最后3 500 r/min离心12 min 干燥沉淀并二次过筛，得到DZ1 豆渣[10]。

微波改性制备豆渣:豆渣先过80 目筛后以料液比1∶20 （g/mL）与水混合，再微波改性（700 W、5 min），最后同DZ1 制备方法进行醇沉-离心-干燥-过筛，得到DZ2 豆渣。

微波-酶解联合改性制备豆渣:豆渣先按DZ2 制备方法进行过筛-加水-微波改性，再将改性后豆渣同制备DZ1 方法进行醇沉-离心-干燥-过筛，得到DZ3 豆渣。

1.3.1.5 白地霉发酵剂制备

将冷冻甘油管保藏的白地霉菌株接种至马铃薯葡萄糖琼脂培养基（potato dextrose agar，PDB）于恒温培养箱内振荡培养（30 ℃、200 r/min）24 h，以2% 接种量传至PDB 培养（30 ℃、180 r/min、48 h）至菌种活力稳定。确定菌种生长规律，将活化后菌液以2% 接种量接种于10 mL 的PDB 试管培养基，于30 ℃、180 r/min摇床培养48 h，每4 h 取1 支试管低温离心（4 ℃、4 000 r/min、10 min），并加入5 mL pH6.8 磷酸缓冲盐溶液润洗菌泥，通过测定OD600 nm，连续记录48 h 确定生长规律；再传代培养1 次，选择其对数期菌液制备白地霉发酵液，将第3 代菌液用无菌水离心（3 000 r/min、3 min）洗涤重复3 次，进行梯度稀释，测定每个梯度OD600 nm。根据白地霉菌落数-OD600 nm 标准曲线，用无菌水配制浓度为10⁸ CFU/mL 的白地霉发酵剂。

1.3.2 奶酪凝乳工艺优化

1.3.2.1 蛋白凝固方式及添加量的确定

其他工艺参数不变，分别添加凝乳酶（0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）和GDL（0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%）作为凝固剂，测定凝乳性能及凝乳效果。

1.3.2.2 改性豆渣添加量的确定

其他工艺参数不变，分别添加0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%的改性豆渣，在65 ℃下进行凝乳后，测定凝乳性能、评定凝乳效果。

1.3.2.3 乳酸菌添加量的确定

其他工艺参数不变，分别添加0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%的乳酸菌，在65 ℃下进行凝乳后，测定凝乳性能、评定凝乳效果。

1.3.2.4 预酸化时间的确定

其他工艺参数不变，分别进行发酵预酸化0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，在65 ℃下进行凝乳后，测定凝乳性能、评定凝乳效果。

1.3.2.5 CaCl2 添加量的确定

其他工艺参数不变，分别添加0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的CaCl2，在65 ℃下进行凝乳后，测定凝乳性能、评定凝乳效果。

1.3.2.6 凝乳温度的确定

其他工艺参数不变，分别设定凝乳温度为35、45、55、65、75、85 ℃，测定凝乳性能、评定凝乳效果。

1.3.2.7 响应面优化凝乳工艺

根据单因素试验结果，确定改性豆渣添加量、乳酸菌添加量、GDL 添加量和凝乳温度中对凝乳影响较大且实际加工中关键可控因素的较优参数，利用Design-Expert 12 软件中的响应面试验设计法，以凝乳效果得分为评价指标，对凝乳工艺进行优化。响应面试验因素与水平编码值见表1。

1.3.3 奶酪发酵工艺优化

1.3.3.1 白地霉喷洒量的确定

其他工艺参数不变，在发酵阶段控制白砂糖添加量2%、食盐添加量3%，分别设定白地霉喷洒量为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%，观察记录不同奶酪表面的霉菌生长情况并评定发酵效果。

1.3.3.2 白砂糖添加量的确定

其他工艺参数不变，分别设定白砂糖添加量1%、2%、3%、4%、5%，观察记录不同奶酪表面的霉菌生长情况并评定发酵效果。

1.3.3.3 食盐添加量的确定

其他工艺参数不变，在喷洒白地霉前分别以待发酵凝乳质量的1%、2%、3%、4%、5% 的食盐添加量进行盐渍30 min，观察记录不同奶酪表面的霉菌生长情况并评定发酵效果。

1.3.3.4 发酵时间的确定

其他工艺参数不变，在发酵阶段控制白地霉喷洒量2%、白砂糖添加量2%、3%，28 ℃环境下分别发酵8、12、16、20、24、28 h，观察记录不同奶酪表面的霉菌生长情况并评定发酵效果。

1.3.3.5 响应面法优化发酵工艺

根据单因素试验结果，选取白地霉喷洒量、白砂糖添加量、食盐添加量和发酵时间的较优参数，以发酵效果得分为评价指标，利用Design-Expert 12 软件中的响应面试验设计法，对发酵工艺进行优化。响应面试验因素与水平见表2。

1.3.4 工艺优化指标检测及感官评价方法

1.3.4.1 豆渣持水力（water holding capacity，WHC）测定参考向沁雪等[11]的方法，取1.00 g 豆渣样品加入20 mL 蒸馏水，室温静置24 h，再经3 500 r/min 离心20 min弃上层残液，称量沉渣质量。根据式（1）计算持水力。

式中:W 为持水力，g/g；m0 为豆渣样品质量，g；m1为沉渣质量，g。

1.3.4.2 豆渣持油力（oil holding capacity，OHC）测定

参考Ji 等[12]的方法，取1.00 g 豆渣样品加入20 mL大豆油，室温静置24 h，再3 500 r/min 离心20 min 弃上层残液，称量沉渣质量。根据式（2）计算持油力。

式中:O 为持油力，g/g；m0 为豆渣样品质量，g；m1为沉渣质量，g。

1.3.4.3 豆渣膨胀力（swelling capacity，SC）测定

参考牛希等[13]的方法，记录豆渣样品质量为1.00 g时的体积，在量筒中添加25 mL 蒸馏水，室温下静置24 h，记录豆渣吸水后的膨胀体积。根据式（3）计算膨胀力。

式中:S 为膨胀力，mL/g；V0 为1.00 g 样品的体积，mL；V1 为膨胀后体积，mL；m0 为豆渣样品质量，g。

1.3.4.4 豆渣阳离子交换能力（cation exchange capacity，CEC）测定

参考向沁雪等[11]的方法，取豆渣样品 1.00 g，加入30 mL 的 0.01 mol/L HCl 溶液，4 ℃下静置 24 h，使用足量蒸馏水反复洗涤样品至pH 值到达中性后进行干燥。准确称取100 mg 样品用0.02 mol/L KOH 溶液滴定。根据式（4）计算阳离子交换能力，以每克物质中可交换的阳离子位点相当于的毫当量OH-表示。

式中:C 为阳离子交换能力，meq OH-/g；c 为KOH溶液的浓度，mol/L；V 为滴定所耗KOH 溶液体积，mL；m0 为豆渣样品的质量，g。

1.3.4.5 豆渣葡萄糖吸附能力（glucose adsorption capacity，GAC）测定

参考Zhang 等[14]的方法，取豆渣样品1.00 g，加入25 mL 浓度为10 mmol/L 的葡萄糖溶液，37 ℃下水浴振荡6 h，最后3 500 r/min 离心20 min，吸取上清液，采用3，5 -二硝基水杨酸法测定上清液中葡萄糖含量。根据式（5）计算豆渣的葡萄糖吸附能力。

式中:G 为葡萄糖吸附能力，mg/g；c0 为吸附前葡萄糖质量浓度，mg/mL；c1 为吸附后上清液中葡萄糖质量浓度，mg/mL；V 为吸附液体积，mL；m0 为豆渣样品的质量，g。

1.3.4.6 豆渣中挥发性风味化合物测定

使用顶空-固相微萃取法提取豆渣中的挥发性风味物质，内标物为2-甲基-3-庚酮（8.16 μg/mg），样品平衡温度60 ℃、时间60 min；采用气相色谱法-质谱法联用（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）测定挥发性风味物质，将质谱数据库检测结果（NIST 数据库）与标准结果比对并进行定性分析，将内标物和被测化合物的峰面积进行对比计算被测化合物的含量[15]。

1.3.4.7 质构特性测定

取边长约2.0 cm 的正方体奶酪，前、中、后探头速度分别为2.0、2.0、3.0 mm/s，压缩形变30%，定点负载0.15 N，探头类型TA38，记录全质构测试（texture profile analysis，TPA）曲线第一循环硬度值及涂抹做功结果（受力曲线与X 轴形成的峰面积）平行测定3 次，取平均值。

1.3.4.8 凝乳时间测定

GDL 与无菌水以质量比1∶10 溶解，室温静置30 min。将溶液缓慢倒入混合乳后恒温凝乳开始计时，直至混合乳清澈、凝块不粘切割刀并且可自然脱离器具，凝乳结束暂停计时[16]。

1.3.4.9 乳清OD500 nm 值的测定

参考吴槟等[17]的方法取凝乳后乳清，用紫外-可见分光光度计测定500 nm 处吸光度。

1.3.4.10 凝乳得率测定

称取混合原料质量、发酵剂质量与奶酪质量，根据式（6）计算凝乳得率。

式中:X 为凝乳得率，%；m2 为凝乳质量，g；m1 为混合原料质量，g；ms 为发酵剂质量，g。

1.3.4.11 奶酪凝乳和发酵效果评价

样品随机编码，邀请6 名受过专业训练的人员，对奶酪的凝乳和发酵效果进行评分。根据加权系数法[18]，参考Zhang 等[14]的评价方法制定凝乳效果评价标准和发酵效果评价标准，具体如表3、表4 所示。

1.3.5 奶酪品质特性研究

1.3.5.1 蛋白质水解程度测定

取0.75 g 和1.50 g 奶酪分别与25 mL pH4.6 醋酸盐缓冲液和25 mL 12%三氯乙酸（trichloroa cetic acid，TCA）缓冲液研磨，冲洗离心（3 000 r/min、20 min），取10 mL 上清液消化后定氮，分别测定pH4.6 和12%TCA 处理后的可溶性氮（soluble nitrogen，SN）含量，参考Wojciechowski 等[19]的方法，蛋白质水解程度以SN占总氮（total nitrogen，TN）的百分比表示。氮含量测定采用凯氏定氮法。

1.3.5.2 电子舌测定

取5.0 g 奶酪于100 mL 蒸馏水中均质，离心（3 000 r/min、20 min）滤出上清液。测定时活化校准传感器，按全味电极位置安装，选择测试程序，缓冲液与样品液交替检测，全味测后测甜味[20]，甜味测定流程与信号分析方法同全味测定。

1.3.5.3 奶酪挥发性风味物质测定

将萃取时样品平衡条件调整为50 ℃、30 min[21]，其余操作同1.3.4.6。

1.3.5.4 微生物含量测定

取研磨后1.0 g 奶酪分散于9 mL 无菌水中，采用十倍稀释法，梯度稀释至10⁻⁵。根据GB 5420—2021《食品安全国家标准 干酪》要求，对经试验确定最优工艺的DP 奶酪的微生物菌落总数、霉菌数、乳酸菌总数、大肠菌群数、沙门氏菌数、金黄色葡萄球菌数及单核细胞增生李斯特氏菌数进行测定，具体检测方法参考GB 4789.15—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》、GB 4789.35—2023《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》、GB 4789.4—2024《食品安全国家标准 食品微生物学检验沙门氏菌检验》、GB 4789.10—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 金黄色葡萄球菌检验》及GB 4789.30—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 单核细胞增生李斯特氏菌检验》。

1.4 统计分析

试验均设置3 次生物学重复，结果以平均值±标准差表示。基于SPSS 27 统计分析平台，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）结合Waller-Duncan 法进行组间差异显著性检验（α=0.05）。使用Origin 2021、Excel 构建可视化图表。

2 结果与分析

2.1 豆渣改性方法对奶酪质构和风味的影响

豆渣膳食纤维（okara dietary fiber，ODF）中SDF 的固有含量较低（初始值2.39%），直接影响其加工性能[11]。本文分析微波改性、复合酶解和微波-酶解联合改性对ODF 构成及理化特性的影响，结果如表5 和表6 所示。

由表5 可知，不同改性方法均对ODF 的SDF 及IDF 含量产生不同程度的影响。酶解通过对豆渣膳食纤维结晶区的氢键进行破坏，可对结晶区的水溶性组分进行释放，从而提高SDF 的含量[22]；而微波通过“空化效应”破坏膳食纤维分子连接键可能使部分IDF 转化为SDF。TDF 与SDF 经3 种方法进行改性后均有显著提升，但IDF 均显著降低。由结果可得出，3 种改性方法均可以使ODF 的IDF 转化为SDF，并且微波-酶解联合改性的DZ3 组的SDF 远高于其他两组，微波-酶解联合改性可以更有效地使不溶性半纤维素、纤维素转化为可溶性小分子，从而提高豆渣的水溶性，此结果进一步证明了联合法对豆渣改性的优势[23]。

WHC 与SC 是有效衡量ODF 保水能力的重要指标，其中WHC 可表示膳食纤维通过物理方式对水进行截留而阻止水渗出的能力，SC 可以表示膳食纤维遇水膨胀、失水收缩的能力，这对于产品质地具有较大影响，持水力高、膨胀力好的豆渣可能对膳食纤维留存度更高。OHC 表示膳食纤维结合油脂的能力，OHC 较高的豆渣样品能够在奶酪的加工中对油脂进行截留，从而提高各类脂肪酸含量。CEC 主要表示膳食纤维中羧基和羟基侧链基团与阳离子进行可逆交换能力，这种交换可调节pH 值、渗透压影响机体肠道消化吸收能力[24]。由表6 可知，3 种改性方法对豆渣WHC、OHC、SC、CES 和GEC 均有显著提高，酶解法优于微波改性法的效果，而微波-酶解联合改性法效果最佳。

针对豆渣原料加工食品存在豆腥味突出的缺陷，测定3 种改性方法对豆渣挥发性风味化合物的影响，结果见图1。

由图1 可知，相较于单一酶解或微波处理，微波-酶解协同改性可显著降低豆渣中己醛和2-正戊基呋喃等豆腥味物质含量且降幅大于60%。

综上，对于DP 奶酪工艺，微波-酶解联合改性处理的DZ3 可使SDF 含量提升至14.42%，WHC（7.23 g/g）、SC（4.22 mL/g）、OHC（2.86 g/g）、GAC（275.14 mg/g）及CEC（0.22 meq OH-/g）等理化指标均实现最优提升，相较其他两种改性方法更适合作为预处理后豆渣原料进行发酵型奶酪生产。

2.2 不同因素对凝乳特性的影响

试验探究不同蛋白凝固方式（凝乳酶和GDL）、改性豆渣添加量、乳酸菌接种量、预酸化时间、CaCl₂浓度及凝乳温度对DP 奶酪凝乳特性的影响，结果见表7、图2。

由表7 和图2 可知，GDL 相较传统凝乳酶在凝乳效率与结构特性上表现更优，其凝乳速率较传统凝乳酶提升40%，凝乳时间缩短至6～9 min，但GDL 需较高凝乳温度（图2f），因此选择GDL 0.6%、0.9%、1.2% 和凝乳温度55、65、75 ℃进行后续优化试验。

由图2c 和图2d 可知，不同乳酸菌添加量和预酸化时间对凝乳效果均有明显影响。乳酸菌添加量为0.9%时效果最优，当预酸化时间为1.5 h 时，奶酪的凝乳效果最好，随着预酸化时间的延长，乳清OD500 nm 值呈现先下降而后上升的趋势，且在预酸化1.5 h 时达到最小值。奶酪产率呈现先上升而后下降的趋势，且同样在预酸化1.5 h 时达到最大值。在预酸化环节乳酸菌为凝乳酶提供酸性环境，将混合乳中乳糖转化为乳酸[25]。根据实际工艺和成本考虑，将预酸化时间定为1.5 h，选择较适宜的乳酸菌添加量0.6%、0.9%、1.2%进行后续凝乳优化试验。

CaCl2 对凝乳有促进作用，在添加量为0.02%～0.06%，乳清OD500 nm 值降低，奶酪产率上升；当CaCl2添加量大于0.06%后，乳清OD500 nm 值逐步上升，DP 奶酪产率则下降，产品酸涩味加重，并且质地逐渐粗糙，黏度、硬度增大，可能由于Ca2+对蛋白质粒子中H+或盐中Na+的置换作用，使肽链之间相互连接形成了钙桥，增加蛋白质凝结速率，提高大豆蛋白-乳蛋白网络结构的稳定性，因此根据原料乳确定0.06% 为CaCl2的最适添加量（图2e）。

2.3 凝乳工艺优化

基于单因素试验结果，由Design-Expert 12 设计的凝乳工艺优化响应面试验设计方案及结果如表8 所示。

对影响凝乳效果得分的4 个主要因素的中心组合试验结果进行二次多项式回归拟合，得到方程Y=92.47+1.28A+1.61B+0.99C-1.12D-2.42AB+0.96AC-0.29AD-1.04BC-2.13BD-4.46CD-8.8A2-9.34B2-8.15C2-8.27D2。

凝乳效果得分回归模型方差分析结果如表9 所示。

由表9 可知，回归模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著（P=0.113 1＞0.05），证明该模型拟合程度较好，试验值与预测值比较接近，符合对凝乳效果评分进行分析和预测的模型标准。本模型回归系数R2=0.976 9，调节后R2=0.953 8，表明95.38%的凝乳效果评分数据可用该模型解释，说明方程可靠性较高。通过分析方差数据可以看出，改性豆渣添加量、凝乳温度、GDL 添加量对凝乳效果评分具有显著影响（P＜0.05），各因素对响应值影响强弱的关系为B 乳酸菌添加量＞A 改性豆渣添加量＞D 凝乳温度＞C GDL 添加量。AB、CD 交互作用对凝乳效果得分具有极显著影响（P＜0.01）。

各因素之间交互作用对DP 奶酪凝乳效果评分影响的响应曲面图如图3 所示。

响应面的曲面陡峭程度越大，代表各因素互作对凝乳效果得分影响越显著。由图3 可知，各组合的交互作用均对DP 奶酪凝乳效果评分影响明显。通过回归方程对DP 奶酪的最优凝乳工艺参数预测，得出制备DP 奶酪最佳凝乳工艺条件为改性豆渣添加量3.07%、乳酸菌添加量0.93%、GDL 添加量0.61%、凝乳温度63.96 ℃。为验证该优化工艺条件可靠性，根据实际试验情况修正为改性豆渣添加量3.1%、乳酸菌添加量0.93%、GDL 添加量0.61%、凝乳温度64 ℃，进行3 次验证试验，得到平均凝乳效果评分93.83±1.07，与预测值凝乳效果得分92.68，相差5% 内，证明该预测模型有效。

2.4 发酵工艺优化结果

2.4.1 不同发酵参数对发酵工艺的影响

不同白地霉喷洒量、白砂糖添加量、食盐添加量和发酵时间对双蛋白奶酪发酵品质的影响如图4～图7 所示。

由图4～图7 可知，白地霉喷洒量、白砂糖添加量、食盐添加量和发酵时间对DP 奶酪发酵效果均有明显影响。初步确定发酵工艺条件为白地霉喷洒量0.6%、白砂糖添加量2%、食盐添加量3%，并在28 ℃条件下发酵20 h。在此工艺参数下加工的DP 奶酪，表面霉菌生长状态最佳，组织均匀细腻，风味良好。

2.4.2 发酵工艺参数的响应面分析法优化

基于单因素试验结果，由Design-Expert 12 设计的响应面试验设计方案及结果如表10 所示。

对影响发酵效果评分的4 个主要因素的中心组合试验结果进行二次多项式回归拟合，得到方程Y=91.17+3.67E+2.03F+2.19G+1.72H+4.13EF+0.38EG-4.92EH+1.71FG-1.92FH+3.25GH-8.6E2-10.27F2-8.94G2-9.06H2。

发酵效果得分回归模型方差分析结果如表11所示。

由表10 回归模型的方差分析可知，回归模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著（P=0.070＞0.05），证明该模型拟合程度较好，试验值与预测值比较接近，符合对发酵效果评分进行分析和预测的模型标准。本模型回归系数R2=0.968 4，调节后R2=0.936 8，表明93.68% 的发酵效果评分数据可用该模型解释，说明方程可靠性较高。通过分析方差数据可以看出，食盐添加量、白地霉喷洒量、白砂糖添加量对发酵效果评分具有极显著影响（P＜0.01），发酵时间对发酵效果评分具有显著影响（P＜0.05），各因素对响应值影响强弱的关系为E 白地霉喷洒量＞F 食盐添加量＞G 白砂糖添加量＞H 发酵时间。EF、EH、GH 交互作用对发酵效果评分具有极显著的影响（P＜0.01）。

各因素之间交互作用对DP 奶酪发酵效果评分影响的响应曲面图如图8 所示。

由图8 可知，各组合的交互作用均对DP 奶酪发酵效果评分影响明显。通过回归方程对DP 奶酪的最优发酵工艺参数预测，得出制备DP 奶酪最佳发酵工艺条件为白地霉喷洒量0.65%、白砂糖添加量2.16%、食盐添加量3.15%、发酵时间20.16 h。为验证该优化工艺条件可靠性，根据实际试验情况修正为白地霉喷洒量0.65%、白砂糖添加量2.2%、食盐添加量3.2%、发酵时间20 h，进行3 次验证试验，得到平均发酵效果评分92.33±1.25，与预测值发酵效果评分91.97，相差5%以内，证明该预测模型有效。

2.5 奶酪成熟期品质特性

2.5.1 理化性质

将制得的DP 奶酪和白霉奶酪进行30 d 的理化性质检测，结果见表12、表13。

由表12～表13 可知，DP 奶酪的蛋白质、脂肪含量在30 d 内变化量比白霉奶酪小，表明其营养保留更完整、口味和风味也更稳定。成熟0～20 d 内硬度逐渐减小，20 d 后趋于稳定，水分含量也有所增加，因此DP奶酪具有良好的涂抹性。

2.5.2 蛋白质水解程度变化

奶酪成熟期蛋白质水解情况见图9。

pH4.6 醋酸盐缓冲液测定的水溶性氮主要是在凝乳酶的作用下生成的产物，可反映蛋白的降解情况，可作为奶酪成熟度判断指标之一。12% TCA 测定的SN主要为发酵剂降解蛋白的产物，可有效反映奶酪成熟过程中蛋白质的水解程度，主要测定原料中蛋白质降解后的短肽链和氨基酸。由图9 可知，两种奶酪的pH4.6-SN 和12% TCA-SN 占TN 比例在30 d 成熟期内不断上升，表明水解度增加，且DP 奶酪水解度高于白霉奶酪；pH4.6-SN 始终高于12%TCA-SN，成熟后期蛋白降解更明显，DP 奶酪的这两项指标始终高于白霉奶酪表明添加豆渣可以提高白霉奶酪在成熟期内蛋白质的水解程度。

2.5.3 电子舌风味测定

奶酪成熟期电子舌雷达图见图10。

由图10 可知，随着成熟时间延长，两种奶酪酸味明显降低，鲜味及咸味逐渐增大，其他风味变化不明显。

2.5.4 挥发性组分测定结果

本试验对最优工艺制备的DP 奶酪的挥发性组分进行定性和定量分析，挥发性组分分类见图11。

由图11 可知，在成熟第30 天时，通过检测挥发性组分并分类，最终在DP 奶酪中鉴定出35 种风味化合物，主要包括醇类6 种、醛类6 种、酮类5 种、酯类8 种、酸类7 种、其他类3 种（呋喃类、哌嗪类、酚类）；白霉奶酪鉴定出31 种，主要包括醇类4 种、醛类5 种、酮类5 种、酯类7 种、酸类7 种、其他类3 种（烷类、酚类），表明成熟期内两种奶酪的挥发性特征风味具有一定差异性，证实DP 奶酪可形成不同的奶酪风味。

2.5.5 微生物含量检测

成熟60 d 的DP 奶酪微生物限量检测结果包括微生物菌落总数、霉菌数、乳酸菌总数、大肠菌群数、沙门氏菌数、金黄色葡萄球菌数及单核细胞增生李斯特氏菌数，均在标准限量内，符合GB 5420—2021 的要求。大肠菌群、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特氏菌均未检出，感官评价结果表明其风味和质地无明显变化，判断DP 奶酪的贮藏期可超过60 d。因试验条件有限，货架期应进一步试验确定。

3 结论

本研究通过微波-酶解联合改性豆渣、双蛋白复配定向调控技术，成功构建新型功能性奶酪体系。结果表明，微波-酶解联合改性使豆渣SDF 含量提升至14.42%，可优化蛋白网络形成能力，3%改性豆渣添加量可使凝乳硬度（445.00 g）与产率（25.45%）达最优平衡；确定DP 奶酪最佳凝乳工艺为改性豆渣添加量3.1%、乳酸菌添加量0.93%、GDL 添加量0.61%、凝乳温度64 ℃；发酵工艺为白地霉喷洒量0.65%、白砂糖添加量2.2%、食盐添加量3.2%、28 ℃发酵20 h。双蛋白与牛乳奶酪成熟期在质构、微生物、蛋白质水解、风味及挥发性成分上有差异。双蛋白奶酪较普通白霉奶酪的硬度更大、水解程度更高、风味化合物更多。两者均可在成熟期内形成典型质地，酸味降低、鲜咸味增加。该研究为豆渣资源高值化利用开辟新路径，同时为开发长货架期功能性乳制品提供理论支撑与技术范式。

参考文献：

[1] 李建科,孟永宏,刘柳,等. 我国食品工业副产物资源化利用现状[J]. 食品科学技术学报,2021,39(6): 1-13.LI Jianke,MENG Yonghong,LIU Liu,et al. Utilization of food industry by-products in China[J]. Journal of Food Science and Technology,2021,39(6): 1-13.

[2] SPIESS R,JESKE S,ARCARI M,et al. From insoluble to soluble:An overview of processing methods for dietary fibers in okara[J].Trends in Food Science ＆ Technology,2025,156: 104861.

[3] XIE L,LU L,ZHAO L Z,et al. Improvement of okara noodle quality by modifying the soluble/insoluble dietary fibre ratio[J]. Food Chemistry,2025,464: 141566.

[4] YE Y,CHEN F,LU Z Y,et al. Effects of ultrasonic modification on physicochemical and structural properties of pomelo peel soluble dietary fiber extracted by alkali[J]. Scientific Reports,2025,15:19224.

[5] 胡筱,潘浪,朱平平,等. 超声波改性对葵花粕膳食纤维性质与结构的影响[J]. 中国食品学报,2019,19(11): 88-99.HU Xiao,PAN Lang,ZHU Pingping,et al. Effects of ultrasonic modification on the properties and structure of dietary fiber in sunflower meal[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2019,19(11): 88-99.

[6] 孙玉敏. 酶解法改性制备豆渣水溶性膳食纤维的方法探讨[J].生物技术世界,2015,12(10): 56.SUN Yumin. Discussion on the method of preparing water-soluble dietary fiber from soybean dregs by enzymatic modification[J]. Biotech World,2015,12(10): 56.

[7] 王罗,魏威,孙露,等. 双蛋白营养特性及其在饮料中的开发应用研究进展[J]. 食品工业,2021,42(11): 263-266.WANG Luo,WEI Wei,SUN Lu,et al. Research progress on nutritional characteristics of dual-protein and its development and application in beverage[J]. The Food Industry,2021,42(11): 263-266.

[8] 童敏. 葡萄糖酸-δ-内酯的开发应用[J]. 广州食品工业科技,1991,7(4): 42,45.TONG Min. Development and application of glucono-δ-lactone[J].Modern Food Science and Technology,1991,7(4): 42,45.

[9] IOANNIDOU M D,MAGGIRA M,SAMOURIS G. Physicochemical characteristics,fatty acids profile and lipid oxidation during ripening of graviera cheese produced with raw and pasteurized milk[J]. Foods,2022,11(14): 2138.

[10] 张建勋,谢萱,田婷婷,等. 改性方法对豆渣不溶性膳食纤维结构、理化性质及功能特性的影响[J]. 食品工业科技,2025,46(10): 154-162.ZHANG Jianxun,XIE Xuan,TIAN Tingting,et al. Effect on the structure,physicochemical properties and functional properties of insoluble dietary fiber from soybean residue by modification methods[J]. Science and Technology of Food Industry,2025,46(10): 154-162.

[11] 向沁雪,张倩倩,李伟,等. 豆渣改性及其理化特性研究[J]. 湖北民族大学学报(自然科学版),2021,39(2): 155-161,167.XIANG Qinxue,ZHANG Qianqian,LI Wei,et al. Study on modification and physicochemical properties of soybean dregs[J]. Journal of Hubei Minzu University (Natural Science Edition),2021,39(2):155-161,167.

[12] JI Y H,MAO K M,GAO J,et al. Pear pomace soluble dietary fiber ameliorates the negative effects of high-fat diet in mice by regulating the gut microbiota and associated metabolites[J]. Frontiers in Nutrition,2022,9: 1025511.

[13] 牛希,史乾坤,赵城彬,等. 超声改性对燕麦膳食纤维理化性质及结构的影响[J]. 食品科学,2020,41(23): 130-136.NIU Xi,SHI Qiankun,ZHAO Chengbin,et al. Effect of ultrasonic modification on physicochemical properties and structure of oat dietary fiber[J]. Food Science,2020,41(23): 130-136.

[14] ZHANG H F,LI Y,CAO C X,et al. Enzymatic modification of potato residue fiber improves cholesterol and sugar absorption[J].American Journal of Potato Research,2023,100(4): 305-313.

[15] 秦锡雨,李美丹,穆佳妮,等. 均匀设计优化酿酒酵母液态发酵豆渣工艺及其风味分析[J]. 中国酿造,2022,41(10): 68-75.QIN Xiyu,LI Meidan,MU Jiani,et al. Optimization of liquid-state fermentation process of soybean residue by Saccharomyces cerevisiae and its flavor analysis[J]. China Brewing,2022,41(10): 68-75.

[16] 万俊,蒋爱民,曲直,等. 响应面法优化双蛋白干酪加工工艺[J].现代食品科,2012,28(8): 1013-1017.WAN Jun,JIANG Aimin,QU Zhi,et al. Optimization of processing technology of double protein cheese by response surface methodology[J]. Modern Food Science and Technology,2012,28(8): 1013-1017.

[17] 吴槟,李伟. 酸化法对农家干酪品质和乳清OD 值的影响[J]. 中国乳品工业,2015,43(6): 28-32.WU Bing,LI Wei. Study of quality and OD of direct-acidified Cottage cheese[J]. China Dairy Industry,2015,43(6): 28-32.

[18] PLUTA-KUBICA A,NAJGEBAUER-LEJKO D,DOMAGAŁA J,et al. The effect of cow breed and wild garlic leaves (Allium ursinum L.) on the sensory quality,volatile compounds,and physical properties of unripened soft rennet-curd cheese[J]. Foods,2022,11(24):3948.

[19] WOJCIECHOWSKI K L,BARBANO D M. Modification of the Kjeldahl noncasein nitrogen method to include bovine milk concentrates and milks from other species[J]. Journal of Dairy Science,2015,98(11): 7510-7526.

[20] 王童. 红曲Camembert 干酪加工及品质特性研究[D]. 北京: 中国农业科学院,2019.WANG Tong. Research on processing and quality characteristics in red Camembert-type cheese[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences,2019.

[21] LEE-RANGEL H A,MENDOZA-MARTINEZ G D,DIAZ DE LEÓN-MARTÍNEZ L,et al. Application of an electronic nose and HS-SPME/GC-MS to determine volatile organic compounds in fresh Mexican cheese[J]. Foods,2022,11(13): 1887.

[22] 周丽珍,孙海燕,刘冬,等. 改性方法对豆渣膳食纤维的结构影响研究[J]. 食品科技,2011,36(1): 143-147.ZHOU Lizhen,SUN Haiyan,LIU Dong,et al. Influence of modification methods on the structure of dietary fiber from soybean residue[J]. Food Science and Technology,2011,36(1): 143-147.

[23] 王凌翌,周利琴,刘志国,等. 联合酶法提取豆渣蛋白肽和可溶性膳食纤维[J]. 中国油脂,2021,46(6): 114-118.WANG Lingyi,ZHOU Liqin,LIU Zhiguo,et al. Extraction of protein peptides and soluble dietary fiber from soybean dregs by combined enzymatic method[J]. China Oils and Fats,2021,46(6): 114-118.

[24] 付慧珍,李国豪,陈佳雨,等. 提取方法对刺梨果渣可溶性膳食纤维理化性质及功能的影响[J]. 食品与发酵工业,2023,49(22):223-230.FU Huizhen,LI Guohao,CHEN Jiayu,et al. Effect of extraction methods on physicochemical and functional properties of soluble dietary fibers from Rosa roxburghii Tratt. pomace[J]. Food and Fermentation Industries,2023,49(22): 223-230.

[25] AYIVI R D,IBRAHIM S A. Lactic acid bacteria: An essential probiotic and starter culture for the production of yoghurt[J]. International Journal of Food Science ＆ Technology,2022,57(11): 7008-7025.

Process Optimization and Quality Characteristics of Double Protein Cheese with Soybean Residue and Bovine Milk

FANG Xiruo1，WU Rina1，2，3，JI Yang4，JIANG Shanshan1，HE Jiayu1，WU Junrui1，2，3，SHI Haisu1，2，3 *

（1. Food Science College，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，Liaoning，China；2. Liaoning Engineering Research Center of Food Fermentation Technology，Shenyang 110866，Liaoning，China；3. Shenyang Key Laboratory of Microbial Fermentation Technology Innovation，Shenyang 110866，Liaoning，China；4. Polytechnic Institute，Zhejiang University，Hangzhou 310011，Zhejiang，China）

Abstract: Double protein cheese with soybean residue and bovine milk uses soybean residue as the source of plant protein，which solves the problem of waste of soybean residue resources. By using soybean residue and bovine milk as raw materials，based on single factor experiments，the production process conditions of functional cheese rich in double protein were optimized by employing response surface methodology，with flavor composition，texture，coagulation performance，and fermentation effect as the evaluation indicators. The results showed that the content of soluble dietary fiber（SDF） in soybean residue increased to 14.42%. The coagulation process parameters were as follows: The addition amount of modified soybean residue was 3.1%；the addition amount of lactic acid bacteria was 0.93%；the coagulation temperature was 64 ℃；the addition amount of glucono-δ-lactone （GDL） was 0.61%. The fermentation process parameters were as follows: The spraying amount of Geotrichum candidum was 0.65%；the addition amount of white sugar was 2.2%；the salting amount was 3.2%；the fermentation time was 20 h at 28 ℃. Compared to white mold cheese，double protein cheese had higher fat and protein content，richer taste，higher moisture content，better spreadability，higher degree of protein hydrolysis，and greater changes in salty and savory flavor during the ripening process.

Key words: soybean residue；double protein compound；cheese；process optimization；quality characteristic

DOI: 10.12161/j.issn.1005-6521.2026.06.014

基金项目: 国家自然科学基金项目（31801567）；辽宁省科技计划联合计划面上项目（2024-MSLH-413）

作者简介: 方睎偌（2002—），女（汉），在读硕士研究生，研究方向:食品生物技术。

*通信作者: 史海粟，男，副教授，博士，研究方向:食品生物技术。

引文格式：

方睎偌，乌日娜，季玚，等. 豆渣-牛乳双蛋白奶酪制备工艺优化及其品质特性[J]. 食品研究与开发，2026，47（6）：105-119.

FANG Xiruo，WU Rina，JI Yang，et al. Process Optimization and Quality Characteristics of Double Protein Cheese with Soybean Residue and Bovine Milk[J]. Food Research and Development，2026，47（6）：105-119.

责任编辑：冯娜

收稿日期：2025-08-05