金眉眉，劉少偉

(華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院，上海200237)

化學(xué)成分對車達(dá)再制干酪結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究

金眉眉，劉少偉

(華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院，上海200237)

應(yīng)用六種不同化學(xué)成分的干酪樣品研究化學(xué)成分對再制干酪結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響。通過TPA實(shí)驗(yàn)分析硬度、脆性、粘性、彈性、膠粘性、耐咀性、回復(fù)性等質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)，并根據(jù)多元回歸分析法建立干酪化學(xué)組分和粘彈性之間的關(guān)系的預(yù)測模型。結(jié)果表明，水作為增塑劑，脂肪作為潤滑劑，均增加了干酪的液體性質(zhì)。相反，蛋白質(zhì)使干酪的三維結(jié)構(gòu)更加牢固，從而使干酪更多的表現(xiàn)出固體性質(zhì)。

化學(xué)成分，質(zhì)地剖面分析，三維結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)水解

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

必佳濃味切達(dá)干酪 西諾迪斯食品(上海)有限公司，蛋白質(zhì)26.8%、脂肪33.6%;黃油 麥德龍超市，水分16.3%、脂肪81.2%;脫脂奶粉 上海光明乳業(yè)，蛋白質(zhì)55%、脂肪2%;多聚磷酸鈉 上海凌峰化學(xué)試劑有限公司，分析純。

85-2A磁力攪拌器 上海易友儀器有限公司;電熱恒溫水浴鍋 上海上醫(yī)儀器有限公司;CP213電子分析天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司;粉碎機(jī)上海標(biāo)本模型廠;POWERBC 600BC電泳儀 上海博彩;DYCZ-23A電泳槽 北京六一;電冰箱 松下;FE-20 pH計(jì) 梅特勒托利多儀器(上海)有限公司;H-1850離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀 英國 Stable Micro System公司。

1.2 再制干酪的制作

原料干酪的選擇→干酪粉碎→添加各種組分→熔融→倒入模具→在室溫下放置2h→4℃貯存。本文實(shí)驗(yàn)方案見表1，每組樣品做三次重復(fù)，取平均值。制作溫度為80℃。

表1 樣品的化學(xué)成分(g)

1.3 干酪中蛋白質(zhì)、水分與脂肪含量檢測

水分測試:參考EN ISO 1666:1997，在130℃下干燥，在干燥器中冷卻，稱培養(yǎng)皿與蓋子的質(zhì)量(m0)，稱取(3±0.25)g樣品，迅速轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中，迅速稱取樣品和培養(yǎng)皿的質(zhì)量(m1)。放入烘箱，130℃，1.5h，迅速蓋上蓋子，放入干燥器中冷卻至室溫，稱量質(zhì)量(m2)。總氮(TN)的測定:使用凱氏定氮法(AOAC 2001.14)，蛋白質(zhì)含量=6.38×TN。pH測定:稱取1g樣品，加10mL去離子水，用pH計(jì)測pH。脂肪含量的測定:索氏提取法。

1.4 蛋白質(zhì)電泳

干酪是一種高蛋白含量的發(fā)酵乳制品，蛋白質(zhì)含量約為25%～30%。在干酪的生產(chǎn)中，由于凝乳酶對κ-酪蛋白(κ-CN)的水解和乳清的排除，乳成分會發(fā)生很大變化，部分的乳清蛋白、乳糖、水溶性鹽類隨乳清排除掉，κ-CN在凝乳酶的作用下變成副κ-CN，因此干酪中的蛋白質(zhì)主要由 αs1，αs2，β，副-κ-CN及少量乳清蛋白組成。這些蛋白質(zhì)在干酪成熟期間發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)和生物學(xué)變化，使干酪表現(xiàn)出良好的風(fēng)味和質(zhì)地。本實(shí)驗(yàn)先取1g樣品溶解于8.66mol/L的尿素溶液中，在電泳前進(jìn)行高速離心，以除去樣品中的脂肪，進(jìn)樣5μL，電泳電壓分別為200、180V，將樣品條帶跑至分離膠的底部。

1.5 質(zhì)地剖面分析

質(zhì)地剖面分析TPA(texture profile analysis)，又被稱為兩次咀嚼測試。主要是通過模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動，對樣品進(jìn)行兩次壓縮，測試與微機(jī)連接，通過界面輸出質(zhì)地測試曲線，從中可以分析質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)，如硬度、脆性、粘性、內(nèi)聚性、彈性、膠粘性、耐咀性、回復(fù)性。該測定對綜合評價(jià)食品的質(zhì)地特性非常有價(jià)值，已成為食品行業(yè)中多類產(chǎn)品質(zhì)地特性的通用測試方法。實(shí)驗(yàn)選用圓柱形探頭，探頭速度為2mm/s，下壓程度為75%，樣品切割為高10mm，長10mm，寬10mm的立方體。測試樣從冰箱拿出來在室溫下放置1h后再測，測定重復(fù)三次，取平均值。

1.6 干酪油脂析出性的測定

通過傳統(tǒng)的脂肪滲漏法經(jīng)改良用于油脂析出性的測定。用特制打孔器取直徑1.00cm的干酪樣品，其纖維方向垂直于干酪的直徑;將樣品放置于預(yù)先鋪有濾紙的 9cm培養(yǎng)皿內(nèi)，在室溫下回復(fù)溫度30min，然后將其放入預(yù)熱至100℃的烘箱中，加熱1h取出，在室溫下回復(fù)30min，油圈形成，用游標(biāo)卡尺測定油圈直徑，測3個(gè)值，精確到0.01cm，計(jì)算平均值，表示干酪的油脂析出性，油圈直徑越大，表明干酪的油脂析出性越大，反之，油脂析出性越小。

1.7 干酪融化性的測定

用特制打孔器取直徑1.00cm的干酪樣品，其纖維方向垂直于干酪的直徑;將樣品放置于預(yù)先鋪有濾紙的9cm培養(yǎng)皿內(nèi)，在室溫下回復(fù)溫度30min，然后將其放入預(yù)熱至100℃的烘箱中，加熱1h，取出，在室溫下回復(fù)30min，用游標(biāo)卡尺測定融化干酪坍塌高度，融化性用干酪加熱后的高度與加熱前的高度的差值a，高度精確到0.01cm，測定3次后計(jì)算平均值，然后求出a值。a值越大，表明溶化性越大，反之越小。

1.8 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)方差分析處理用一般的線性模型(Minitab13.0)，用多重比較實(shí)驗(yàn)來看其中是否有很大的差異，用多元回歸分析來確定化學(xué)組分對干酪結(jié)構(gòu)的影響。然后采用以下三種方法(最佳子集回歸、預(yù)選和后向消元)處理數(shù)據(jù)獲得方程［9］。采用回歸分析法決定表面彈性和再制干酪的粘彈性之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)成分分析結(jié)果

六組樣品的化學(xué)成分含量和pH見表2。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著水分含量的增加，pH也隨之增加，這與Lee等［10］所得出的結(jié)論是一致的。

表2 樣品的化學(xué)成分含量及pH

2.2 SDS-PAGE結(jié)果分析

SDS-PAGE實(shí)驗(yàn)主要是利用蛋白質(zhì)分子量大小不同，其電泳遷移率也不相同的原理，對照Mark，可以讀出不同條帶的蛋白分子量，從而確定蛋白種類。各個(gè)樣品的電泳結(jié)果見圖1。由圖1中可以看出，各個(gè)樣品的條帶沒有明顯差異，都是較典型的干酪電泳結(jié)果圖。但是γ-CN的條帶從1到6逐漸減淡，表明γ-CN含量1號樣品最多，且依次遞減，6號樣品含量最少。但是β-CN卻相反，從1到6逐漸增加，表明隨著蛋白質(zhì)含量的增加，干酪中β-CN含量也隨著增加。其他各種酪蛋白的含量沒有很顯著的差異。由結(jié)果可以推測，再制干酪中各種化學(xué)成分比例不一樣，會對干酪的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生較大的影響，而蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與再制干酪的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如硬度、彈性、粘性等是密切相關(guān)的，所以再制干酪不同的化學(xué)成分比可以產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)性質(zhì)的干酪。如果干酪中蛋白質(zhì)矩陣結(jié)構(gòu)越緊密，干酪的各種結(jié)構(gòu)性質(zhì)的值越高，反之，結(jié)構(gòu)越松散，各種結(jié)構(gòu)性質(zhì)值越低。再制干酪中蛋白質(zhì)的具體分析可以使用RP-HPLC進(jìn)行進(jìn)一步分析。

表3 樣品TPA分析結(jié)果

圖1 樣品的電泳分析圖

2.3 質(zhì)構(gòu)(TPA)結(jié)果分析

再制干酪典型的壓力-距離曲線見圖2。各項(xiàng)結(jié)構(gòu)性質(zhì)結(jié)果見表3。

圖2 再制干酪典型的壓力-距離曲線

結(jié)果顯示，除了(A2/A1)外，其他質(zhì)構(gòu)特性都有較顯著的變化(P＜0.05)。這是因?yàn)榈谝淮蜗聣簳r(shí)的(A1)和第二次下壓時(shí)的(A2)差別比較大［4］。樣品1的硬度、彈性、膠粘性、咀嚼性都是最高的，而導(dǎo)致這一結(jié)果的原因，我們認(rèn)為是水分的減少和蛋白質(zhì)含量的增加，由此可以推斷，蛋白質(zhì)含量越高，水分含量越少，干酪的硬度和咀嚼性越高。相反的，樣品6的粘附性和彈力是最高的，這是由于樣品6中的脂肪和水分比較高，而蛋白質(zhì)含量卻比較低。Fox等報(bào)道，增加再制干酪的水分，可以增加粘附性［11］。更早之前，Stampanoni和Noble也發(fā)現(xiàn)，干酪模擬物中脂肪含量越高，其粘附性也越大［12］。由掃描電鏡圖中可以看出脂肪含量比較高，粘附性比較高的再制干酪中的蛋白質(zhì)矩陣結(jié)構(gòu)都是比較松散的［13］。如果蛋白質(zhì)的矩陣結(jié)構(gòu)比較緊密，那么干酪的粘附性也會變小。除了脂肪以外，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量較低的時(shí)候，水分也可以使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變松散，也可以增加再制干酪的粘附性。因此，可以得出結(jié)論，在低蛋白含量的產(chǎn)品中，增加水分或脂肪含量，可以增加產(chǎn)品的粘附性和彈性。

本文運(yùn)用多重回歸分析法來處理數(shù)據(jù)，找出再制干酪中的化學(xué)成分和它的結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系。采用Minitab進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到一系列的回歸方程模型，它的影響因子有較顯著的變化性(P=0.01)，得到以下方程:

其中，Xw、Xf、Xp分別表示水分、脂肪、蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，a、b、c、d是方程的各項(xiàng)系數(shù)，具體數(shù)據(jù)見表4。根據(jù)回歸分析，可以看出當(dāng)水分含量增加時(shí)，除了粘附性和彈性，其他性質(zhì)都減小。Marshall報(bào)道，再制干酪模擬物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)隨著水分含量的增加而減?。?4］。Green［15］和 Pereira［16］也發(fā)現(xiàn) Young的再制干酪模擬物的模數(shù)隨著水分的增加而減小。除了Young的模型，Pereira也報(bào)道過相同的結(jié)論［16］。再制干酪的結(jié)構(gòu)性質(zhì)隨著水分的增加而減小，那是因?yàn)樗肿鳛橐环N增塑劑使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)更加松散［11］。因此，增加水分含量可以使再制干酪變得更加柔軟。

表4 各個(gè)結(jié)構(gòu)性質(zhì)與化學(xué)成分的回歸方程系數(shù)

隨著脂肪含量的增加，所有的結(jié)構(gòu)特征值都隨著減少。減少脂肪含量可以增加樣品的硬度，脂肪還可以減少再制干酪的最大應(yīng)力。然而，在小變形的情況下，Marshall認(rèn)為脂肪可以作為補(bǔ)強(qiáng)劑，增強(qiáng)樣品的結(jié)構(gòu)特征［14］。相反地，Eymery和Pangborn發(fā)現(xiàn)在大變形情況下，增加脂肪的含量增加了奶酪模擬物的機(jī)械特征［17］。根據(jù)目前的研究，不論在大變形(硬度、彈性、膠黏性)還是小變形(可變形性)下，脂肪都不起補(bǔ)強(qiáng)劑的作用，僅作為潤滑劑減少再制干酪的結(jié)構(gòu)特性。

表5 樣品脂溶性結(jié)果

表6 樣品融化性結(jié)果

增加蛋白質(zhì)的含量使上述的各種結(jié)構(gòu)性質(zhì)都升高，這與Marshall的觀點(diǎn)［14］類似。相反地，Joshi認(rèn)為樣品的粘附性、粘聚性、拉絲性沒有很大的變化［18］。增加蛋白質(zhì)的含量可以使蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的作用力加強(qiáng)，從而使結(jié)構(gòu)更加緊密，樣品更難變形。

pH與水分(x)有著緊密的聯(lián)系(r=0.990)，方差膨脹因子高于10。隨著水分的增加，pH也增加。根據(jù)回歸分析，可以得到回歸方程:

2.4 干酪油脂析出性

脂肪是干酪的一種重要的組成成分，是干酪結(jié)構(gòu)組成中的重要部分，不同結(jié)構(gòu)的干酪，其脂溶性也有很大差異，本實(shí)驗(yàn)中各樣品的脂溶性結(jié)果見表5。

由表5可以看出，樣品的油脂與干酪中的脂肪含量有著正相關(guān)的聯(lián)系，對照表2中脂肪含量的結(jié)果，可以看出干酪中脂肪含量越高，蛋白質(zhì)含量越少，樣品的油圈直徑越大，其脂溶性越強(qiáng)。樣品的油脂析出性還與樣品的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)，干酪中脂肪的含量較高，再制干酪是將天然干酪融化后重新制作而成的，即要將天然干酪原來的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，組成新的結(jié)構(gòu)。由上述結(jié)構(gòu)中可以看出，不同化學(xué)成分的再制干酪，對它的結(jié)構(gòu)性質(zhì)也有很大影響，干酪的結(jié)構(gòu)越緊密，脂肪分子的擴(kuò)散就越困難，實(shí)驗(yàn)中的油圈直徑越小，干酪的油脂析出性也就越低。

2.5 干酪融化性

再制干酪的化學(xué)成分對干酪的融化性影響較大，其結(jié)果見表6。表6顯示，樣品的融化性與干酪的化學(xué)成分有著很大的聯(lián)系。融化性是影響干酪品質(zhì)的一個(gè)非常重要的性質(zhì)，確定化學(xué)成分對干酪融化性的影響具有非常大的意義。根據(jù)表中的結(jié)果，a值越大，表明干酪的融化性越大。干酪的融化性隨著脂肪和水分含量的增加而增加，隨著蛋白質(zhì)含量的增加而減小。由此可以得出，高蛋白質(zhì)含量可以減小再制干酪的融化性，高水分和脂肪可以增加再制干酪的融化性。

3 結(jié)論

再制干酪的結(jié)構(gòu)性質(zhì)中，除了粘附性和彈力以外都是隨著水分、脂肪含量、蛋白質(zhì)含量的增加而減小的。當(dāng)干酪中蛋白質(zhì)含量比較小時(shí)，高水分和脂肪含量可以增加粘附性和彈力。并且，再制干酪的脂肪析出性也是隨著水分和脂肪的升高而升高，蛋白質(zhì)含量越高，脂肪析出性越弱。再制干酪的融化性質(zhì)也與化學(xué)成分有著密切的聯(lián)系，水分和脂肪含量越高，再制干酪的融化性越大，反之，水分和脂肪含量越低，蛋白質(zhì)含量越高，再制干酪的融化性越小。

水分作為一種增塑劑可以減少再制干酪的結(jié)構(gòu)和粘彈性質(zhì)，蛋白質(zhì)能使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，可以增加產(chǎn)品的硬度和彈性。脂肪在再制干酪的大小變形中起著潤滑劑的作用，可以使再制干酪的質(zhì)地變得更加柔軟。

由TPA實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果，對區(qū)分再制干酪的結(jié)構(gòu)特性變化有很大的幫助，用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件建立化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)性質(zhì)之間關(guān)系的預(yù)測模型。通過這些預(yù)測模型，可以看出再制干酪最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與化學(xué)成分之間的密切聯(lián)系，可以很好地運(yùn)用到產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)中去。

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Effect of chemical composition on cheddar processed cheese texture property

JIN Mei-mei，LIU Shao-wei
(School of Biological Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China)

Six different chemical composition samples were used to study the relationship between chemical composition and texture property of cheddar processed cheese.The samples were analyzed by TPA(texture profile analysis)test to determine texture parameters such as hardness，fragility，stickiness，springiness， adhesiveness，chewiness，resilience.Regression models were suggested in order to describe the effect of chemical composition on texture properties.Water as plasticizer and fat as lubricant increased the flow behavior index.While，increasing of the protein content made the sample more solid.

chemical composition;texture profile analysis;three dimensional structure;proteolysis

TS252.53

A

1002-0306(2011)09-0116-05

再制干酪的制作需要破壞天然干酪中的副酪蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通常用加熱和機(jī)械作用使其融化，加入乳化鹽能使干酪均勻融化，并且能夠固定水、乳化脂肪［1］。在冷卻過程中，脂肪的凝固作用、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)作用、分散的脂肪顆粒和副酪蛋白分子之間的作用，使再制干酪重新形成了新的三維矩陣。制作過程中的不同參數(shù)均會影響干酪熔融時(shí)的流變學(xué)性質(zhì)和最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)［2］。這些參數(shù)通常包括干酪的化學(xué)組成成分(蛋白質(zhì)、水分、脂肪等)，加工條件(溫度、攪拌速度、持續(xù)時(shí)間)，還有pH對再制干酪的結(jié)構(gòu)特性影響也較大［3］。已經(jīng)有人研究過高達(dá)塊狀再制干酪中化學(xué)成分對結(jié)構(gòu)特征的影響以及與表面彈性的聯(lián)系［4］，還有切割和滲透測試［5］，研究不同因素對彈性影響通常使用動態(tài)流變的方法［6］。Pereira［6］、Sutheerawattananonda［7］和Lee［8］等人研究了水分含量對車達(dá)再制干酪、再制干酪模擬物、涂抹型再制干酪粘彈性的影響;Subramanian等人［7］研究了脂肪和蛋白質(zhì)含量對粘彈性的影響，其中只有Lee［8］等人研究了振蕩實(shí)驗(yàn)對涂抹型產(chǎn)品，特別是奶酪類似物的影響。其他人研究過塊狀再制干酪的粘彈性。然而，研究奶酪制作過程中原料配比對奶酪組織結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化影響還很少。因此，本文主要研究車達(dá)塊狀再制奶酪中水分、脂肪和蛋白質(zhì)含量不同對干酪結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響，利用質(zhì)構(gòu)儀分析干酪的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，并利用回歸分析法預(yù)測干酪中各種具體的化學(xué)成分與彈性之間的關(guān)系方程，這將對再制干酪的生產(chǎn)加工有非常大的實(shí)際意義。

2010-07-30

金眉眉(1986-)，女，碩士研究生，研究方向:再制干酪加工工藝研究。

上海市浦江人才計(jì)劃項(xiàng)目(09PJ1403700);華東理工大學(xué)啟動項(xiàng)目(YF0142122)。