趙玉明,馬玲,謝海軍*
(1.山西省生物研究所,山西太原030006;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西太谷030801)
熱激處理菌種對(duì)奶酪品質(zhì)的影響
趙玉明1,馬玲2,謝海軍1*
(1.山西省生物研究所,山西太原030006;2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西太谷030801)
為研究熱激處理(63℃、20 min)發(fā)酵劑菌種(唾液鏈球菌嗜熱亞種和保加利亞乳桿菌德氏亞種混合菌種)對(duì)奶酪成熟過(guò)程中品質(zhì)特性的影響,對(duì)兩種不同菌種所制作奶酪基本組成及成熟過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)、感官、蛋白降解、風(fēng)味物質(zhì)等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明,熱激處理菌種對(duì)奶酪基本組成影響不大,但熱激處理菌種有利于奶酪成熟過(guò)程中蛋白質(zhì)的降解,進(jìn)而使奶酪的硬度和咀嚼性顯著降低,也促使奶酪在成熟120 d時(shí)形成了更多的醛類、酮類、酯類等主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì),同時(shí)奶酪的風(fēng)味和組織狀態(tài)的感官評(píng)價(jià)也較好。
奶酪;熱激處理;發(fā)酵劑菌種;蛋白降解;質(zhì)構(gòu);風(fēng)味
ZHAO Yuming1,MA Ling2,XIE Haijun1*
(1.Biology Institute of Shanxi,Taiyuan 030006,China;2.College of Food Science and Technology,Shanxi Agricultural University, Taigu 030801,China)
奶酪屬于優(yōu)質(zhì)發(fā)酵乳制品的一種,在其加工過(guò)程中一般要加入發(fā)酵劑,而發(fā)酵劑在制作過(guò)程中主要是產(chǎn)酸并促進(jìn)凝乳,而在成熟過(guò)程中主要是促進(jìn)蛋白質(zhì)降解及風(fēng)味的形成,大量的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵劑對(duì)奶酪成熟過(guò)程中的品質(zhì)特性有重要影響。MOREA M等[1]研究發(fā)現(xiàn),具有自溶特性的乳酸菌有利于奶酪中蛋白降解、氨基酸的生成及最終品質(zhì)形成,GIANNOGLOU M等[2]研究得出,嗜酸乳桿菌(Lactococcus lactis):嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)/保加利亞乳桿菌(Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus)=1∶1混合發(fā)酵劑經(jīng)超高壓處理(20℃、200MPa、20min)后制作的奶酪較對(duì)照加速了成熟過(guò)程中蛋白質(zhì)的降解。IRIGOYEN A等[3]報(bào)道添加副干酪乳桿菌(Lactobacillus paracasei)和植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)輔助發(fā)酵劑的羊奶奶酪更有利于游離氨基酸和風(fēng)味物質(zhì)生成。GARBOWSKA M等[4]發(fā)現(xiàn),添加由65℃、10 min和65℃、30 min處理的Lactococcus lactisssp.cremoris(乳酸乳球菌乳脂亞種)、Leuconostoc mesenteroidesssp.cremoris(腸膜明串珠菌乳脂亞種)、Lactococcus lactisssp.lactis biovar diacetylactis(乳酸乳球菌丁二酮亞種)、Lactococcus lactisssp.lactis(乳酸桿菌亞種)、Leuconostoc pseudomesenteroides(假腸膜明串珠菌)組成的輔助發(fā)酵劑加速了奶酪的成熟。謝愛英等[5]研究發(fā)現(xiàn),添加溶菌酶和超聲波復(fù)合處理發(fā)酵劑越多,由其制作的奶酪成熟過(guò)程中的游離氨基酸和生物胺的含量越高。
本研究在前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵劑(唾液鏈球菌嗜熱亞種和保加利亞乳桿菌德氏亞種)進(jìn)行熱激處理,并和未處理發(fā)酵劑混合后添加在奶酪中,對(duì)奶酪成熟過(guò)程中質(zhì)構(gòu)特性、蛋白降解、風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),為評(píng)價(jià)熱激處理后菌種對(duì)奶酪成熟過(guò)程中品質(zhì)的影響提供理論參考。
1.1 材料與試劑
新鮮牛乳:來(lái)源于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)牧站,標(biāo)準(zhǔn)化后C/F(酪蛋白∶脂肪)=0.76;唾液鏈球菌嗜熱亞種(Streptococcussalivariussubsp.thermophilus)CH9、保加利亞乳桿菌德氏亞種(Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus)LB:山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院;凝乳酶Stamix1150(11350RU/g):丹尼斯克(北京)有限公司。
1.2 儀器與設(shè)備
SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺(tái):蘇州凈化設(shè)備有限公司;H.H.S21-6電熱恒溫水浴鍋:上海醫(yī)療器械五廠;HPP-9272恒溫培養(yǎng)箱:北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司;TDL-離心機(jī):上海安亭科學(xué)儀器廠;DZQ400-2D單室真空包裝機(jī):溫州市鼎力包裝機(jī)械制造有限公司;TCP2色差儀:北京新奧伊克光電技術(shù)有限公司;TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀:美國(guó)Food Technology Corporation公司;Thermo Trace DSQ II氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS):美國(guó)Thermo公司。
1.3 試驗(yàn)方法
1.3.1 奶酪制作
原料乳(標(biāo)準(zhǔn)化)→巴氏殺菌(63℃、30min)→冷卻(至36℃)→加發(fā)酵劑→加凝乳酶(添加由2%食鹽水配成的1%凝乳酶溶液)→凝乳→切割→加熱收縮(溫度由36℃緩慢升至38℃)→排乳清(pH值6.3)→堆釀→加鹽(加鹽量為1.8%)→壓榨→真空包裝→成熟(4℃)
對(duì)CH9∶LB=1∶1組成的混合發(fā)酵劑63℃加熱20 min處理后記為HS,未處理發(fā)酵劑記為CS,添加1%CS發(fā)酵劑制作的奶酪記為CS,添加1.5%由HS和CS按照60∶40混合發(fā)酵劑制作的奶酪記為HCS。
1.3.2 測(cè)定方法
(1)蛋白質(zhì)含量采用凱式定氮法測(cè)定;脂肪含量按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定方法》測(cè)定;水分含量按GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測(cè)定方法》測(cè)定;鹽含量采用硝酸銀滴定法;pH值測(cè)定參考GIANNOGLOU M等[2]的方法。
(2)奶酪質(zhì)構(gòu)的測(cè)定[2,4]
將奶酪切成直徑3 cm、高度3.5 cm的圓柱體,在20℃條件下放置2 h,然后利用TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行質(zhì)地剖面分析(texture profile analysis,TPA)模式測(cè)定,采用直徑10 mm的圓柱形探頭,形變量取50%,運(yùn)行速度1 mm/s,力量感應(yīng)元量程500 N,起始力0.2 N。
(3)感官評(píng)定[6]
將奶酪切成2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm的片,并在室溫條件下回復(fù)10 min,然后由10名專業(yè)人員按照及其不喜歡1分,中等程度喜歡7分,非常喜歡9分進(jìn)行評(píng)價(jià),取平均值計(jì)算結(jié)果。
(4)蛋白降解測(cè)定
pH4.6-可溶性氮(soluble nitrogen,SN)、12%三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)-SN測(cè)定[7-8]:取奶酪0.75 g、1.5 g分別加入50mL醋酸鹽緩沖溶液(pH4.6)、45mL12%的TCA溶液,充分研磨后,4 000 r/min離心20 min,取上清液定量的移入凱氏消化瓶,進(jìn)行半微量凱氏定氮,并以占奶酪總氮量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)表示。
5%磷鎢酸(phosphotungstic acid,PTA)-SN[9]:參照參考文獻(xiàn)[9]的方法,10 g奶酪加入50 mL純凈水40℃條件下勻漿1 h,然后在4℃條件下,3 000×g離心30 min,上清液濾紙過(guò)濾,取其10 mL過(guò)濾液加入3.95 mol/L硫酸7 mL和330 g/L磷酸3 mL,充分混合后4℃放置過(guò)夜,濾紙過(guò)濾,凱氏定氮法測(cè)定上清液中氮含量,并以占奶酪總氮量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)表示。
(5)風(fēng)味物質(zhì)檢測(cè)[10-11]
將3g奶酪放入10mL萃取瓶中,在80℃萃取、吸附30min,然后進(jìn)行GC-MS檢測(cè),不分流方式進(jìn)樣,進(jìn)樣口溫度維持在250℃。色譜柱采用HP-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm),以氦氣為載氣,1mL/min流速。程序升溫條件:40℃保持10min,5℃/min的速率升溫至110℃并保持10 min,10℃/min的升溫速率升至240℃并保持10 min,以電子轟擊方式,能量為70 eV進(jìn)行MS運(yùn)行,壓力為1 650 V,數(shù)據(jù)以40~450 amu的掃描范圍進(jìn)行收集,通過(guò)比較揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)譜與計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)中的進(jìn)行對(duì)照,對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定性、半定量分析。
2.1 理化成分分析
表1 兩種奶酪基本組成Table 1 Basic compositions of two types of cheeses
由表1可知,HCS奶酪的水分、脂肪含量高于CS奶酪,而蛋白質(zhì)含量和出品率卻低于CS奶酪,但是兩種奶酪的水分、蛋白質(zhì)、脂肪含量、出品率之間差異均不顯著(P>0.05),這一結(jié)果與GARBOWSKA M等[4]的相似。含鹽量對(duì)奶酪中的微生物生長(zhǎng)及酶的活性有重要的影響,進(jìn)而間接影響奶酪成熟過(guò)程中蛋白質(zhì)的降解、氨基酸的代謝及風(fēng)味物質(zhì)的形成,兩種奶酪的含鹽量差別很小。
2.2 pH、蛋白降解
由表2可知,兩種奶酪成熟過(guò)程中(120d)pH變化較小,CS奶酪由5.36降至5.12,而HCS整個(gè)成熟過(guò)程中pH略高于CS,由5.47降至5.19,二者差異不顯著(P>0.05)。兩種奶酪中的pH4.6-SN/總氮(total nitrogen,TN)、12%TCA-SN/TN、5%PTA-SN/TN都隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,且HCS奶酪增加幅度高于CS,尤其在成熟90d后,但是彼此之間差異不顯著(P>0.05),可能與所添加的熱處理菌種的量較少有關(guān),也可能與菌種本身的蛋白降解特性有關(guān)。與GARBOWSKAM發(fā)現(xiàn)65℃、30min處理L.lactisssp.cremoris、L.mesenteroides ssp.cremoris、L.lactisssp.lactis biovar diacetylactis、L.lactis ssp.lactis、L.pseudomesenteroides等混合發(fā)酵劑制作的奶酪成熟9周后的12%TCA-N/TN和氨基酸態(tài)氮較對(duì)照和65℃、10 min處理組更高的結(jié)果一致[4]。ARD? Y[12]等研究得出67 ℃,10 s處理瑞士乳桿菌更有利于低脂契達(dá)奶酪的蛋白分解和風(fēng)味形成。NATEGHI L[13]等報(bào)道熱激處理乳酸菌可以降低乳酸菌的發(fā)酵特性而保留其蛋白水解活性。熱激處理、冷凍處理或其他的物理處理發(fā)酵劑后盡管其發(fā)酵特性大大降低,但增加了其蛋白分解的活性,因而在加快奶酪的成熟、提高奶酪的風(fēng)味及組織結(jié)構(gòu)方面有重要作用。
2.3 奶酪的質(zhì)構(gòu)分析
表2 兩種奶酪成熟過(guò)程中pH、蛋白降解情況Table 2 pH and protein degradation for two types of cheeses during maturation
圖1 兩種奶酪成熟過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)特性Fig.1 Texture characteristics analysis of two types of cheeses during maturation process
由圖1可知,兩種奶酪的硬度都隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而降低,成熟60d后HCS奶酪的硬度顯著低于CS(P<0.05)。兩種奶酪的彈性值在成熟30 d后都上升,成熟90 d后差異顯著(P<0.05)。咀嚼性和內(nèi)聚性都隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而呈下降趨勢(shì),成熟30 d后HCS奶酪的咀嚼性顯著低于CS奶酪(P<0.05),而內(nèi)聚性彼此間差異不顯著(P>0.05)。熱激處理發(fā)酵劑菌種盡管使其發(fā)酵特性下降,但致使部分發(fā)酵劑細(xì)胞內(nèi)的酶更容易釋放出來(lái),進(jìn)而加速蛋白質(zhì)的降解,從而引起了奶酪質(zhì)構(gòu)特性的改變。與GARBOWSKAM等[4]的研究65℃、30 min和65℃、10 min處理發(fā)酵劑后所制作低脂奶酪的硬度顯著低于對(duì)照的結(jié)果相一致。EXTERKATE F等[14-16]也報(bào)道,嗜溫發(fā)酵劑(mesophilic starter cultures),嗜溫型乳球菌發(fā)酵劑(mesophilic culturesofLactococcusspp.)和72℃、20 s熱處理瑞士乳桿菌(Lactobacillus helveticus)組成的混合發(fā)酵劑不僅縮短了奶酪的成熟期,而且提高了奶酪的感官和質(zhì)構(gòu)特性。
2.4 奶酪的感官評(píng)價(jià)
兩種奶酪成熟120 d后的感官評(píng)價(jià)見表3。
表3 兩種奶酪成熟120 d時(shí)的感官評(píng)價(jià)Table 3 Sensory evaluation of two types of cheeses after maturation for 120 d
由表3可知,CS和HCS奶酪在外觀和總體可接受度方面差異不顯著(P>0.05),但是在組織狀態(tài)和風(fēng)味方面HCS顯著好于CS(P<0.05),這與兩種奶酪的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果一致,同時(shí)也與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)。
2.5 奶酪的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)
通過(guò)GC-MS對(duì)兩種奶酪的揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析,得到總離子流色譜圖見圖2,各組分鑒定結(jié)果見表4。
圖2 兩種奶酪成熟120 d時(shí)揮發(fā)性風(fēng)味化合物GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile compounds analysis by GC-MS in two types of cheeses after maturation for 120 d
由表4可知,兩種奶酪中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類和吲哚,這些化合物是奶酪中常見的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。醇類可能來(lái)源于醛類的還原,也可能是乳糖或氨基酸代謝的產(chǎn)物,2-呋喃甲醇、2-丁醇和戊醇在CS奶酪中的含量高于HCS。醛可由不飽和脂肪酸自氧化后形成[17],也可能通過(guò)α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨反應(yīng)形成,己醛、庚醛和2-壬醛是α-亞油酸氧化的產(chǎn)物,己醛有未成熟水果的味道,而壬醛具有玫瑰的香味[18],庚醛、辛醛、癸醛、苯甲醛、2-戊烯醛、2,4-二烯醛含量高會(huì)形成不良風(fēng)味[19-21]。醛類是相對(duì)不穩(wěn)定的物質(zhì),在奶酪成熟的環(huán)境下容易被還原成醇類或被氧化成酸類,其中在兩種奶酪中都檢測(cè)到了苯甲醛,HCS中的醛類含量高于CS。酮類和酯類化合物被認(rèn)為是奶酪中主要的風(fēng)味物質(zhì),且其風(fēng)味閾值都相對(duì)較低,其中2-戊酮、丁酸乙酯等被認(rèn)為奶酪中主要的特征成分。酮類物質(zhì)一般在奶酪樣品中的含量較高,2,3-丁二酮、3-羥基-2-丁酮和2-丁酮主要是微生物通過(guò)代謝檸檬酸和雙乙酰而形成,2-丁酮被認(rèn)為具有奶油和酯香的味道,2,3-丁二酮具有黃油、奶酪和焦糖的味道,3-羥基-2-丁酮?jiǎng)t呈現(xiàn)奶香味和脂肪味[21-23]。在CS中未檢測(cè)到苯甲酮和2-十三酮,其他酮類在HCS奶酪中高于CS,而酯類在HCS奶酪中較CS中高。盡管加熱處理滅活了部分發(fā)酵劑菌體細(xì)胞,但是其菌體細(xì)胞內(nèi)的酶及細(xì)胞代謝的產(chǎn)物有利于奶酪成熟過(guò)程中風(fēng)味物質(zhì)形成的反應(yīng),因而其酯類、酮類等對(duì)奶酪風(fēng)味有重要意義的風(fēng)味物質(zhì)含量在HCS奶酪中較高。而酸類的含量在CS中高于HSC,主要與CS中的發(fā)酵劑菌種與HCS相比較多活菌數(shù)及相應(yīng)代謝有關(guān)。作為不良風(fēng)味物質(zhì)中的吲哚在CS中含量較高,而在HCS中未檢測(cè)到,但是2-甲基吲哚的含量在HCS中含量高于CS。
表4 兩種奶酪成熟120天時(shí)的揮發(fā)性化合物含量Table 4 Volatile flavor compounds contents of two types of cheeses after maturation for 120 d
熱激處理(65℃、20 min)唾液鏈球菌嗜熱亞種和保加利亞乳桿菌德氏亞種混合菌種對(duì)奶酪基本組成成分影響不大,但對(duì)奶酪成熟過(guò)程中的蛋白降解、質(zhì)構(gòu)特性及風(fēng)味物質(zhì)的形成影響較大。促進(jìn)了奶酪硬度、咀嚼性的顯著下降,彈性的增加。成熟90 d后,HCS奶酪蛋白降解增加的幅度大于CS,但差異不顯著(P>0.05)。成熟120 d后HCS奶酪中的醛類、酮類、酯類含量高于CS,HCS奶酪風(fēng)味和組織狀態(tài)的感官評(píng)價(jià)顯著高于CS(P<0.05)??傊瑹峒ぬ幚戆l(fā)酵劑菌種有利于奶酪成熟過(guò)程中的蛋白質(zhì)分解,從而利于奶酪良好質(zhì)構(gòu)的形成和風(fēng)味物質(zhì)的生成。
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TS252.1
0254-5071(2017)05-0036-05
10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.008
2017-02-26
山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20090321107)
趙玉明(1965-),男,副研究員,本科,研究方向?yàn)樯锛夹g(shù)、食品加工。
*通訊作者:謝海軍(1962-),男,副研究員,碩士,研究方向?yàn)槭称芳庸ぁ?/p>