李紅娟,李夢凡,袁玉京,陳紫陽,朱廣潮,李 丹,李洪波,于景華,*
(1.天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,食品營養(yǎng)與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300457;2.妙可藍(lán)多(天津)食品科技有限公司,天津 300462)
再制干酪是混合一種或多種天然干酪、乳化鹽以及其他物質(zhì),通過加熱、攪拌和乳化制成的一種均質(zhì)干酪[1]。再制干酪的傳統(tǒng)制作方法是在粉碎的天然干酪中添加檸檬酸鹽和磷酸鹽,在80 ℃以上的條件下持續(xù)攪拌以形成均勻的熔融體。冷卻后,這個熔融體在室溫下會更穩(wěn)定,保質(zhì)期更長,而且質(zhì)地和感官與天然干酪不同,這使再制干酪的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大[2]。
再制干酪制作過程中最重要的部分是在一定溫度下持續(xù)攪拌,直至形成均勻的熔融物,即再制干酪加工中的乳化過程。在乳化過程中再制干酪的質(zhì)量顯著提高,尤其是黏度和機(jī)械性能。再制干酪在加熱融化時產(chǎn)生的類似奶油黏稠、潤滑、均勻的質(zhì)地且黏度上升的現(xiàn)象被稱作奶油化反應(yīng)。奶油化反應(yīng)在再制干酪制作中至關(guān)重要,因?yàn)樗鼤绊懼厩虻拇笮『偷鞍踪|(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3]。研究發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和脂肪球的變化有助于增強(qiáng)再制干酪的黏度和硬度[4]。Lee等[5]研究了典型的再制干酪和無脂再制干酪制作過程中的黏度變化,研究發(fā)現(xiàn)奶油化反應(yīng)(黏度增加)主要是基于蛋白質(zhì)之間的相互作用,脂肪含量對其影響不大。Fu Wei等[6]研究發(fā)現(xiàn)再制干酪制作過程中,在固定攪拌時間下,攪拌速度越快,脂肪球越小,干酪硬度越高;而攪拌時間越長,蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)越細(xì)膩。顧敏鋒[7]研究了70、80、90 ℃下不同乳化時間對再制干酪質(zhì)構(gòu)和流變的影響,發(fā)現(xiàn)在不同溫度和攪拌時間下樣品的質(zhì)構(gòu)變化相似,攪拌時間對產(chǎn)品流變學(xué)性質(zhì)的影響可能由奶油化反應(yīng)造成。Lenze等[8]研究了再制干酪加工過程中,蛋白質(zhì)和脂肪含量、脂肪球大小對奶油化反應(yīng)的影響,表明奶油化反應(yīng)的曲線(黏度和時間的關(guān)系)有4 個階段:起始階段、第1指數(shù)階段、平臺階段和第2指數(shù)階段。蛋白質(zhì)含量的增加會加速奶油化反應(yīng),脂肪含量為15%~20%時奶油化反應(yīng)的曲線才會出現(xiàn),脂肪球的體積減小會縮短曲線的起始階段和平臺階段。
再制干酪制作過程中,乳化鹽通過鈣螯合從凝乳酶酪蛋白中去除鈣離子,增加酪蛋白與其他蛋白質(zhì)分子的相互作用,形成緊密的結(jié)構(gòu)使脂肪球包裹其中,為再制干酪提供了硬度和稠密度[9]。再制干酪中,脂肪球大小、分布和數(shù)量會直接影響產(chǎn)品的物理特性。研究發(fā)現(xiàn),脂肪均質(zhì)程度較高的干酪具有較低的斷裂性,生產(chǎn)出的干酪硬度高[10]。乳化溫度也很重要,一方面高溫能使乳化鹽溶解更充分,促進(jìn)酪蛋白吸水膨脹,另一方面能起到滅菌的作用[11]。在工業(yè)生產(chǎn)中由于生產(chǎn)設(shè)備、加熱方式(間接加熱和直接蒸汽噴射)和攪拌類型等不同,再制干酪的乳化溫度一般為70~90 ℃,時間3~7 min[12-13]。因此,根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn),為了延長干酪乳化過程并盡量與工業(yè)生產(chǎn)中干酪乳化溫度保持一致,故選用80 ℃和85 ℃為本實(shí)驗(yàn)的乳化溫度。
目前再制干酪的生產(chǎn)工藝較為簡單,但是配方中或是工藝參數(shù)上的微小偏差也會導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生不理想的質(zhì)地或感官性狀,從而造成巨大的利潤損失。再制干酪的乳化過程研究不充分會使最終產(chǎn)品品質(zhì)不可控。而在實(shí)際生產(chǎn)中,生產(chǎn)廠家為了減少生產(chǎn)的時間并增加產(chǎn)量,往往會增大攪拌速度,最大程度降低乳化時間,這就使再制干酪的黏度和質(zhì)地不穩(wěn)定,從而影響再制干酪生產(chǎn)無法標(biāo)準(zhǔn)化并造成制造成本的增加。因此,研究乳化過程對再制干酪質(zhì)地和微觀結(jié)構(gòu)的影響在工業(yè)上有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)利益。盡管現(xiàn)在已經(jīng)有很多關(guān)于再制干酪乳化時間工藝的研究,但是大多數(shù)都集中在干酪生產(chǎn)后的特性上,缺少干酪生產(chǎn)過程中的觀察。
因此,本研究旨在探究再制干酪各乳化階段相應(yīng)指標(biāo)的變化,包括再制干酪的融化性、油脂析出性、質(zhì)構(gòu)、流變以及微觀結(jié)構(gòu)的變化,探究再制干酪在乳化過程中的結(jié)構(gòu)變化。
切達(dá)干酪、凝乳酶酪蛋白、膜分離酪蛋白 新西蘭恒天然合作集團(tuán)有限公司;黃油 內(nèi)蒙古華琳食品有限責(zé)任公司;檸檬酸鈉、焦磷酸鈉(均為食品級) 河南省睢縣優(yōu)寶嘉食品有限公司。
GZX-9240MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;SU1510掃描電子顯微鏡 日本日立公司;TAXT Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司;HAAKE MARS 60動態(tài)流變儀 德國哈克公司;ZJR-5真空均質(zhì)乳化機(jī) 江蘇省無錫意凱自動化技術(shù)有限公司;FJ200-SH數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī) 上海標(biāo)本模型廠;Lab-1B-50E真空冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。
1.3.1 再制干酪的制備
根據(jù)課題組前期研究[14],再制干酪的實(shí)驗(yàn)配料質(zhì)量設(shè)定為2 kg,其中切達(dá)干酪30%(以實(shí)驗(yàn)配料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì),下同)、黃油16%、凝乳酶酪蛋白10.3%、膜分離酪蛋白1.7%、檸檬酸鈉2.6%、焦磷酸鈉0.4%。
按上述配方稱取原料后,首先將檸檬酸鈉和焦磷酸鈉用蒸餾水溶解,然后加入已提前預(yù)熱變?yōu)橐簯B(tài)的黃油,用數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī)在10000 r/min條件下均質(zhì)處理30 s。將切達(dá)干酪提前切碎,與預(yù)混料、凝乳酶酪蛋白和膜分離酪蛋白一起加入到已經(jīng)預(yù)熱到80 ℃和85 ℃的乳化機(jī)中,真空度設(shè)置為0.06 MPa,并在300 r/min速率下分別攪拌5、10、15、20、30 min。將樣品放入模具中,待冷卻到室溫后,置于4 ℃冰箱中保存[15]。80 ℃下乳化5、10、15、20 min和30 min的干酪分別標(biāo)記為A1、A2、A3、A4和A5,85 ℃下乳化5、10、15、20 min和30 min的干酪分別標(biāo)記為B1、B2、B3、B4和B5。
1.3.2 干酪融化性的測定
參考Rame等[16]的方法,使用電熱鼓風(fēng)干燥箱對干酪樣品進(jìn)行融化性測定。將干酪樣品切成直徑15 mm、厚7 mm的圓柱狀,放在鋪有濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中,室溫下放置30 min。將其放入(100±3)℃干燥機(jī)內(nèi),加熱30 min后取出,在室溫下靜置15 min,分別從4 個方向測定融化干酪直徑。
1.3.3 干酪油脂析出性的測定
處理步驟同1.3.2節(jié),干酪在(100±3)℃干燥機(jī)內(nèi)加熱30 min后取出。室溫下靜置30 min后,析出的油滲透在濾紙上形成油圈,分別從4 個方向測定油圈直徑,表示再制干酪的油脂析出性。油圈直徑越大,表明干酪的油脂析出性越大,反之,表示油脂析出性越小。
1.3.4 干酪質(zhì)構(gòu)特性的測定
使用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)儀對干酪樣品進(jìn)行質(zhì)構(gòu)特性分析。將4 ℃貯存的干酪樣品切成1.5 cm的正方體,質(zhì)構(gòu)儀的參數(shù)設(shè)定為:測試前探頭下降速率為5.0 mm/s,測試速率為1.0 mm/s,測試后探頭回程速率為5.0 mm/s,下壓變形40%,觸發(fā)力值20 g,探頭類型P/35[17]。
1.3.5 干酪流變學(xué)特性的測定
用HAAKE MARS 60動態(tài)流變儀對不同乳化階段干酪樣品進(jìn)行頻率掃描。將干酪樣品切成直徑24 mm、厚度2.4 mm的薄片,選擇直徑為25 mm的平板探頭,平板與底面的距離為1 mm。然后將樣品置于流變儀的托盤中央,進(jìn)行頻率掃描,應(yīng)變振幅設(shè)定為0.5%,頻率從0.1 Hz增加到10 Hz[18-19]。使用HAAKE-RheoWin軟件計(jì)算儲能模量(G’)和損耗模量(G”)。所有實(shí)驗(yàn)均在25 ℃下進(jìn)行。
1.3.6 干酪的微觀結(jié)構(gòu)測定
用滅菌刀片將干酪切成(1 mm×1 mm×1 mm)薄片,浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%的戊二醛溶液中,置于4 ℃冰箱中固定4 h。之后用磷酸鹽緩沖液(0.1 mol/L,pH 7.2)清洗3 次,每次約15 min。再用體積分?jǐn)?shù)為30%、50%、70%、90%、100%的乙醇溶液進(jìn)行梯度脫水,每次15 min;然后使用三氯甲烷對干酪樣品浸泡脫脂3 次,每次15 min。脫脂后用100%乙醇溶液清洗3 次,每次15 min,使樣品呈脫水狀態(tài)。最后,將處理好的樣品放置在-40 ℃冰箱預(yù)冷凍2 h,取出放入真空冷凍干燥機(jī)中干燥36 h。采用離子濺射的方式對干燥后的樣品進(jìn)行鍍金,置于掃描電子顯微鏡下掃描,以1500 倍和3000 倍的放大率觀察樣品[20]。
干酪功能特性有助于改善食品的口味和外觀[12]。融化性是干酪發(fā)生流動和擴(kuò)散的能力,再制干酪乳化過程中,酪蛋白的相互作用增加,使酪蛋白凝膠的均勻性和強(qiáng)度增加。在分散良好的蛋白質(zhì)凝膠中,交聯(lián)蛋白質(zhì)之間的分子鍵可以在高溫下斷裂并重新形成蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò),使干酪具有高度可熔性。因此酪蛋白分子之間的相互作用會影響干酪的融化性和流動性[21]。
由圖1可知,80 ℃和85 ℃下各組樣品的融化性有一定差異。80 ℃干酪樣品在整個乳化過程中融化性從3.93 cm減小到2.98 cm,85 ℃干酪樣品的融化性從3.59 cm減小到2.90 cm。一些研究發(fā)現(xiàn),如果乳化時間進(jìn)一步延長,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)會變大、緊湊且形成顆粒狀,即奶油化反應(yīng)過度,使干酪的融化性減小[13]。故乳化時間短,樣品乳化不徹底,因而形成的產(chǎn)品質(zhì)地不均勻,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不緊致、不完整,容易變形,這使干酪融化性偏高;而長時間乳化形成的干酪質(zhì)地會更加均勻,內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整,不容易被破壞,融化性下降[5]。乳化5 min時,80 ℃和85 ℃下干酪的融化性相差較大,可能是由于乳化初期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)剛被破壞而新的結(jié)構(gòu)未形成,而高溫下干酪的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞得更快。
蛋白質(zhì)、脂肪和水是天然干酪中最主要的3 種物質(zhì)。再制干酪加工時,會將天然干酪中這3 種物質(zhì)原來的結(jié)構(gòu)打破并重新形成一個新的體系。天然干酪中,大多數(shù)脂肪會分解成小脂肪球嵌在蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,這種結(jié)構(gòu)使油脂不易從干酪中析出[12]。但經(jīng)過高溫后,脂肪和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)被破壞,脂肪極易析出。由圖1可知,80 ℃和85 ℃下在乳化反應(yīng)的初期,干酪的油脂析出性極大。但是隨著乳化程度的提高,干酪的油脂析出性整體呈顯著下降趨勢(P<0.05)。這是因?yàn)殡S著進(jìn)一步乳化反應(yīng)的進(jìn)行,新的結(jié)構(gòu)體系逐漸形成,酪蛋白之間的結(jié)合更緊密,所以脂肪會聚集且不易游離出來。而85 ℃干酪的油脂析出性顯著高于80 ℃,這可能是由于在更高的溫度下,自由水損失得更多,蛋白質(zhì)之間的作用減弱,從而導(dǎo)致干酪中鑲嵌在酪蛋白中的脂肪更易滲出。
圖1 各實(shí)驗(yàn)組干酪樣品的融化性和油脂析出性Fig.1 Meltability and fat precipitation of processed cheese samples
由表1可知,干酪的5 種質(zhì)構(gòu)特性均隨著乳化時間的延長整體呈增大趨勢,其中各組樣品的硬度有一定差異,85 ℃干酪的膠著性和咀嚼性顯著增大(P<0.05),尤其是硬度在80 ℃從379.82 g增加到1336.67 g,在85 ℃從556.54 g增加到1524.48 g。85 ℃下干酪的硬度、膠著性和咀嚼性均大于80 ℃,說明高溫更易使融化后的干酪形成穩(wěn)定的蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[7]。干酪的彈性變化很小,各組樣品均無顯著差異(P>0.05)。干酪的黏聚性隨著乳化時間的延長而增大,這是由于乳化程度的增加,干酪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊致。干酪咀嚼性在80 ℃由167.41 g增加到626.25 g,在85 ℃由218.03 g增加到816.76 g。再制干酪的主要結(jié)構(gòu)支撐是干酪中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和包裹其中的脂肪,它們的結(jié)構(gòu)變化會密切影響干酪的質(zhì)構(gòu)性質(zhì)[18]。這些結(jié)果說明,隨著乳化程度的提高,干酪內(nèi)部的脂肪-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用增強(qiáng),已經(jīng)被破壞的蛋白質(zhì)基質(zhì)形成了新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[3]。
表1 各實(shí)驗(yàn)組干酪樣品的質(zhì)構(gòu)特性Table 1 Texture characteristics of processed cheese samples
干酪是黏彈性材料,干酪流變學(xué)包括了原料受擠壓和拉伸時產(chǎn)生的流動和變性[22-23]。干酪的物理和化學(xué)性質(zhì),如顏色、質(zhì)地、融化性、延伸性等,主要由酪蛋白分子的相互作用決定[24];而干酪的流變學(xué)性質(zhì)由干酪的組成、微觀結(jié)構(gòu)和組分的物理化學(xué)性質(zhì)以及宏觀結(jié)構(gòu)等方面共同決定[25]。乳化程度不同的再制干酪流變學(xué)性質(zhì)不同。
再制干酪生產(chǎn)過程中,通過加熱和攪拌,天然干酪中酪蛋白網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性開始下降,即開始融化。脂肪是干酪中唯一的物理融化成分,隨著乳化程度的加深脂肪球受熱融化,流動性增強(qiáng)[26]。由圖2、3可知,80 ℃和85 ℃下,干酪的G’均大于G”,且在0.1~10 Hz內(nèi)G’和G”都隨著頻率的升高呈上升趨勢,說明這些再制干酪均為典型的弱性膠體[27],干酪的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出一定的剛性。由圖2可知,掃描頻率為0.1 Hz和10 Hz時,80 ℃下乳化不同時間干酪樣品的G’從大到小均為A5>A4>A3>A2>A1,掃描頻率從0.1 Hz到10 Hz,A1~A5干酪樣品G’分別增加了2.89、2.36、2.38、1.85、1.77 倍;頻率掃描為0.1 Hz和10 Hz時,干酪G”從大到小的順序也為A5>A4>A3>A2>A1,從0.1 Hz到10 Hz干酪A1~A5的G”分別增加了2.59、1.99、2.00、1.87、1.83 倍。結(jié)合圖3可知,85 ℃干酪G’和G”的變化趨勢與80 ℃相似。有研究指出,G’與材料的硬度和彈性特性有關(guān)[28]。這表明隨著乳化時間的延長,干酪樣品的抗壓能力增強(qiáng),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增加。這是由于酪蛋白在干酪的蛋白質(zhì)基質(zhì)中占主導(dǎo)地位,酪蛋白與酪蛋白和酪蛋白與其他蛋白質(zhì)之間的鉸鏈越多,形成的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[29]。隨著乳化程度提高,干酪中水分減少,這使干酪中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,故蛋白質(zhì)之間的鉸鏈數(shù)量增加。A2和A3干酪G’和G”的增大幅度相似,這可能是因?yàn)殡S著乳化程度的加深,干酪蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中空隙減少,脂肪球直徑減小,使流動性減弱。
圖2 80℃下干酪樣品G’和G”的頻率掃描曲線Fig.2 Frequency-dependent G’,and G” of processed cheese samples with emulsification at 80℃
圖3 85℃下干酪樣品G’和G”的頻率掃描曲線Fig.3 Frequency-dependent G’ and G” of processed cheesesamples with emulsification at 85℃
再制干酪是一種穩(wěn)定的水包油乳液。再制干酪生產(chǎn)中,通過乳化鹽和熱剪切作用,破壞了天然干酪中的磷酸鈣復(fù)合物,而磷酸鈣復(fù)合物存在于酪蛋白磷酸鈣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,因此天然干酪的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受到破壞。部分分散的磷酸鈣復(fù)合物通過疏水鍵與脂肪結(jié)合,在再制干酪冷卻后部分分散的酪蛋白結(jié)構(gòu)形成“絮狀物”,這些“絮狀物”繼續(xù)反應(yīng)并最終形成結(jié)構(gòu)致密且均一的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此,再制干酪的結(jié)構(gòu)是酪蛋白相互結(jié)合聚集,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),脂肪球填充在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間,形成致密的組織狀態(tài)[12,30-31]。Heertje[32]的研究表明,再制干酪生產(chǎn)的過程中,乳化鹽和干酪間的相互作用是在乳化過程中逐漸發(fā)生,并隨著乳化時間延長,脂肪球體積減小,干酪的組織狀態(tài)變得細(xì)膩光滑,這與本實(shí)驗(yàn)觀察到的結(jié)果一致。
結(jié)合前文研究,從微觀結(jié)構(gòu)上來說,80 ℃和85 ℃加熱溫度下干酪微觀結(jié)構(gòu)在脂肪球大小和分布上有一定區(qū)別,但是其結(jié)構(gòu)隨時間的變化趨勢基本一致。此部分重點(diǎn)考察不同乳化時間對干酪微觀結(jié)構(gòu)的影響,因此重點(diǎn)對80 ℃再制干酪的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析說明。如圖4所示,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表面的凹痕是再制干酪中脂肪球的標(biāo)志。脂肪球分布不均,干酪凹痕的大小也不同。由圖4A1、A2、B1、B2可知,在乳化初期時天然干酪結(jié)構(gòu)剛被破壞,新的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)還未形成,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)之間形成的孔洞即脂肪球大小不一且分布不均勻,此時奶油化反應(yīng)不足。由圖4A1還可發(fā)現(xiàn),脂肪球通常由一層薄薄的蛋白質(zhì)(酪蛋白)包圍,因此,即使彼此非常接近的脂肪球也不會合并,這與前人研究一致[3]。隨著乳化程度的加深(圖4A3、B3),酪蛋白形成了一個連續(xù)的網(wǎng)絡(luò),脂肪則鑲嵌在其中,酪蛋白基質(zhì)也開始變得光滑,脂肪球的數(shù)量和尺寸開始明顯減少且分布變得均勻,干酪已形成均勻致密且連續(xù)性良好的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由圖4A4、A5、B4、B5可知,A4、A5干酪樣品微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)無規(guī)律的蜂窩狀,酪蛋白基質(zhì)變得粗糙,即奶油化反應(yīng)過度。
圖4 80℃再制干酪乳化過程的微觀結(jié)構(gòu)Fig.4 Microstructure of processed cheese during emulsifciation at 80℃
A1、A2和A3干酪對比可知,脂肪球的尺寸減小并不是漸進(jìn)的,脂肪球的大小會在一段時間內(nèi)幾乎不變,而在乳化10~15 min時尺寸才明顯減小。因此,脂肪球的尺寸是在奶油化反應(yīng)的后期才開始明顯減小,這與Vollmer等[3]的結(jié)論相同。小脂肪球具有更高的硬度,隨著乳化程度的提高,干酪的硬度隨之增大[33]。而脂肪球?qū)Ω衫业目谖?、外觀、硬度等有重要影響,由此可見乳化程度對再制干酪的重要性,因此干酪制造商可根據(jù)不同產(chǎn)品的需求調(diào)整干酪的乳化程度。
80 ℃和85 ℃下干酪的外觀并沒有明顯區(qū)別,此部分重點(diǎn)考察不同乳化時間對干酪外觀的影響,因此重點(diǎn)對80 ℃再制干酪進(jìn)行分析說明。由圖5可知,干酪乳化3 min時,干酪原料已經(jīng)溶解,油層浮于蛋白質(zhì)層上,干酪內(nèi)舊的結(jié)構(gòu)被破壞新的結(jié)構(gòu)還未形成。乳化5~10 min時,干酪呈淡黃色,組織疏松,室溫下放置干酪嚴(yán)重塌陷,表面可見油脂。乳化初期,酪蛋白在游離水和油中開始水合和膨脹,隨著乳化的進(jìn)行游離液體開始減少,酪蛋白基質(zhì)開始變得連續(xù),但干酪熔融物的黏度仍較低。乳化20 min和30 min時,干酪顏色發(fā)白,質(zhì)地干燥、堅(jiān)硬、無彈性。乳化時間過長和過短都無法達(dá)到最佳的干酪質(zhì)地,較短乳化時間使新的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)未構(gòu)建好,脂肪球未完全被蛋白質(zhì)包裹,即奶油化反應(yīng)不充分;較長乳化時間會使再制干酪的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)變得細(xì)小,蛋白質(zhì)基質(zhì)粗糙,從而引起黏度增加,即奶油化反應(yīng)過度。
圖5 80℃再制干酪乳化過程中不同階段的照片F(xiàn)ig.5 Photographs of processed cheese at different stages of emulsification at 80℃
乳化15 min時,干酪為淡黃色,組織致密,硬度適中,表面光滑無顆粒且十分黏稠,說明脂肪已并入蛋白質(zhì)基質(zhì),并形成了均勻的干酪產(chǎn)物。一般來說,食物呈現(xiàn)黃色與其脂肪含量高有關(guān),但是再制干酪的最終顏色不僅取決于脂肪含量,還取決于分散在蛋白質(zhì)基質(zhì)中脂肪顆粒的大小。相關(guān)研究表明,脂肪粒徑越小,產(chǎn)品越白[34]。故乳化15 min時,干酪具有優(yōu)良的質(zhì)地,此時奶油化反應(yīng)適中。而乳化20~30 min,干酪奶油化反應(yīng)過度,影響產(chǎn)品感官評價。乳化過程中,在高溫和持續(xù)的攪拌下,酪蛋白從干酪基質(zhì)中分離,脂肪球最初在酪蛋白基質(zhì)中分布不均勻且尺寸較大,但隨著時間推移,脂肪球的尺寸減小但數(shù)量增加。脂肪球通常由一層酪蛋白包圍,隨著奶油化反應(yīng)的進(jìn)行,大量直徑較小的脂肪球使脂肪球表面有更多部位與蛋白質(zhì)相互作用。所以,在奶油化反應(yīng)過程中蛋白質(zhì)與脂肪之間的相互作用加強(qiáng)[12,34]。
80 ℃和85 ℃下,對再制干酪從乳化開始到結(jié)束的功能特性(融化性和油脂析出性)、質(zhì)構(gòu)特性、流變以及微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行研究。通過對干酪的功能特性進(jìn)行測定,研究發(fā)現(xiàn)無論是在80 ℃還是85 ℃,干酪的融化性和油脂析出性都隨著乳化程度的增強(qiáng)呈逐漸減小趨勢,且乳化過程中85 ℃再制干酪的油脂析出性顯著高于80 ℃再制干酪(P<0.05)。干酪質(zhì)構(gòu)特性的研究發(fā)現(xiàn),干酪5 種質(zhì)構(gòu)特性均隨著乳化時間的延長整體呈增大趨勢。干酪的流變學(xué)結(jié)果顯示,80 ℃和85 ℃下相同乳化程度下干酪的G’均大于G”,且0.1~10 Hz內(nèi)G’和G”都隨頻率的升高呈上升趨勢,這表明隨著乳化程度的加深,蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性增強(qiáng)。通過對干酪不同乳化階段的照片分析,奶油化反應(yīng)初期,新的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)還未形成,油層浮于蛋白質(zhì)層的上方;隨著奶油化反應(yīng)加深,干酪硬度增加、顏色逐漸發(fā)白、質(zhì)地干燥,蛋白質(zhì)與脂肪的相互作用加強(qiáng)。通過對干酪微觀結(jié)構(gòu)的觀察,發(fā)現(xiàn)在乳化初期脂肪球分布不均勻且尺寸較大,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松;隨著乳化程度的增強(qiáng),脂肪鑲嵌在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中,脂肪球分布均勻,干酪結(jié)構(gòu)逐漸變得致密;如果乳化時間過長,干酪的微觀結(jié)構(gòu)會變成蜂窩狀,蛋白質(zhì)基質(zhì)變得粗糙,即奶油化反應(yīng)過度,會使產(chǎn)品具有不良質(zhì)地。脂肪球尺寸的減小并不是漸進(jìn)式,而是在乳化10~15 min時(即乳化反應(yīng)后期)顯著減小。再制干酪生產(chǎn)過程中,奶油化反應(yīng)會影響脂肪球的大小、分布和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而影響最終產(chǎn)品的硬度。脂肪球尺寸、分布以及數(shù)量對干酪的外觀、硬度等有重要影響,因此干酪制造商可根據(jù)不同干酪產(chǎn)品的需求調(diào)整干酪的乳化程度,為日后乳品企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),研發(fā)新產(chǎn)品,提高競爭力提供了一定參考價值。