pH值對再制干酪功能特性的影響

尹長林,劉佳,趙征

(天津科技大學食品工程與生物技術學院,天津,300457)

再制干酪,是對天然干酪再次加工所得的產品。即通過向天然干酪中添加乳化鹽以及水、脂肪、乳清粉 (降低產品成本)、色素等,在加熱攪拌的條件下制得的干酪產品。在加工過程中,通過直接或間接加熱起到了對干酪及添加物再次殺菌的作用,故再制干酪產品具有較長的保藏期[1]。

pH值是影響再制干酪功能特性的一個非常重要的因素。所有再制干酪的 pH值均在 5.2～6.0之間。早在 1932年,有關各種不同 pH值下的再制干酪結構就已經有了報道[2]。pH值影響影響水和乳化的過程,pH值越高,越利于水和乳化。所以對于需要水和乳化程度較大的涂抹型再制干酪,pH值應控制在 5.6～5.9;對于切片、切塊再制干酪,pH值應控制在 5.4～5.7[3]。本實驗通過添加檸檬酸來調節再制干酪產品的 pH值,分析確定了再制干酪加工的最適 pH值。

1 材料與方法

1.1 原材料

自制新鮮凝塊。采用Mozzarella生產工藝;檸檬酸鈉,天津市化學試劑三廠;焦磷酸鈉,天津市化學試劑三廠;奶油,產自新西蘭;乳清粉,產自新西蘭;檸檬酸,天津市北方天醫化學試劑廠。

1.2 儀器設備

GSL-3反應釜,威海行雨有限公司;TA.XT Plus物性儀,英國 Stable Micro System公司;DV-Ⅲ流變儀,美國 Brookfield公司;JS M6380LV掃描電子顯微鏡,日本電子株式會社;冷凍干燥機,北京四環科學儀器廠;數顯 pH計,上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 新鮮凝塊為原料的涂抹型再制干酪加工工藝

新鮮凝塊 →迅速冷凍→解凍 →切割成塊(2.5～3 cm方塊)→加熱融化 (120 r/min,75℃,25 min)→添加乳化鹽 →添加水分 →添加其他輔料 →用檸檬酸調節產品的最終 pH值 (檸檬酸的加入量分別為 0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.0%)→趁熱包裝→快速冷卻 (30 min內,冷至 8～12℃))→成品

成品 1為添加 0%檸檬酸的產品測得其 pH值為5.95;成品 2為添加 0.25%檸檬酸的產品測得其 pH值為 5.86;成品 3為添加 0.50%檸檬酸的產品測得其 pH值為 5.70;成品 4為添加 0.75%檸檬酸的產品測得其 pH值為 5.50;成品 5為添加 1.0%檸檬酸的產品測得其 pH值為 5.38

(注:鑒于本實驗室條件,新鮮凝塊的制作需要 1 d,故新鮮凝塊無法及時進行再制干酪的制作,只能等到第 2天進行加工。為了保證加工凝塊的 pH值與原有新鮮凝塊一致,故將新鮮凝塊迅速冷凍儲藏,待加工時再解凍。)

1.3.2 分析方法

融化性測定方法 (管式融化測定方法):從 5個成品中各取 20g干酪樣品放入 38×200 mm的玻璃管中。將管水平放入 100℃的烘箱中保持 10 min,取出融化管,為防止干酪繼續流動,在室溫下保持 30 min后,測量融化管內干酪流動的長度,干酪的流動長度代表干酪的融化性。做 3次重復試驗[4]。

表觀黏度測定方法:將 4℃下儲藏 24 h的 5種不同水分添加量的涂抹型再制干酪樣品放入沸水浴中保持 10 min至完全融化。取出后立即放入 80℃水浴中恒溫,用 DV-Ⅲ流變儀測定表觀黏度,選用 RV-7號轉子,測定涂抹型再制干酪在 180 r/min的條件下的表觀黏度[5]。

物性參數設定:測前速度 2.0 mm/s;測試速度1.0 mm/s;測后速度 1.0 mm/s;測試距離 10 mm;時間 5 s;觸發力 5 g;探頭類型 P/0.5[6]。

微觀結構測定方法:取待測干酪樣品切成薄薄小片,表面平整。將小片干酪浸泡于 2.5%的戊二醛溶液中,于 4℃固定 3 h以上。用 pH值為 7.2的磷酸緩沖液清洗 3次,每次 10 min。分別用 30%、50%、70%、90%、100%乙醇梯度脫水 10 min。將樣品在冷凍干燥器下迅速冷凍,然后捶擊,使之自然斷裂,取小塊樣品粘臺。采用離子濺射方法噴金,噴金時間50s,然后置于掃描電鏡下觀察[7]。

pH值的測定:取 10 g與 10 mL脫除 CO2的蒸餾水在研缽中混合,測定 pH值[8]。

2 結果與討論

2.1 不同 pH值的再制干酪產品的融化性

由圖1可以看出,當再制干酪產品的 pH為 5.38時所得到的產品的融化性最強,但此融化狀態不同于其他的融化狀態,因為它在融化后呈現一種絮狀,而且脂肪和蛋白明顯分離。從各個不同的 pH值產品融化后的流動長度看,pH值對再制干酪產品的融化性的影響沒有呈現一定的規律性。

圖1 不同 pH值的再制干酪融化性比較

2.2 不同 pH值的再制干酪產品的表觀黏度

圖2 不同 pH值的再制干酪表觀黏度比較

由圖2可以看出,隨著再制干酪產品 pH的升高,表觀黏度也呈現增加的趨勢。pH 5.38時,表觀黏度,這一點從生產中也可以得出,因為此 pH值條件下生產的再制干酪不粘鍋。之后隨著 pH值升高到 5.5,表觀黏度有一個比較劇烈的升高,再升高 pH值表觀黏度的升高比較緩和。

2.3 不同 pH值的再制干酪產品的物性

由圖3可看出,隨著再制干酪產品的最終 pH值的升高,再制干酪最終產品的硬度呈降低的趨勢,而且當 pH值在 5.38～5.7范圍內升高時,硬度變化比較平緩,而低于 5.7時硬度發生了急劇的變化,可見pH值 5.7是再制干酪硬度變化的一個分界點。

圖3 不同 pH對再制干酪硬度的影響

由圖4可以看出,隨著再制干酪產品的最終 pH值的升高,產品的黏著性呈現一種先減小后增加的趨勢,低 pH值時黏著性明顯高于高 pH值產品的黏著性,pH值 5.7是黏著性變化的轉折點。

圖4 不同 pH對再制干酪黏著性的影響

從圖5可見,隨著 pH值的變化,再制干酪最終產品的彈性雖然沒有呈現一定的規律性,但是如果以pH值 5.7為界觀察左右兩側的變化情況可以得出,在較低 pH下,隨著再制干酪最終產品 pH值的升高其彈性也隨之升高;在較高 pH,隨著再制干酪最終產品 pH值的升高其彈性先增加后減小。

由圖6可以看出,隨著再制干酪最終產品 pH值的升高,再制干酪產品的黏聚性呈現一種先減小后增加的趨勢,而轉折點恰為 pH值 5.7。

圖5 不同 pH對再制干酪彈性的影響

圖6 不同 pH對再制干酪黏聚性的影響

由圖7看出咀嚼性呈現下降的趨勢,說明隨著pH值的升高,產品越易被咀嚼吞咽。

圖7 不同 pH對再制干酪咀嚼性的影響

由圖8看出,隨著再制干酪最終產品 pH值的升高,產品的恢復性基本呈現一種上升的趨勢。

圖8 不同 pH對再制干酪恢復性的影響

2.4 不同 pH值的再制干酪產品的微觀結構圖

圖9 不同 pH值再制干酪產品的微觀結構圖

由圖9(a)可以看出,pH值 5.38的涂抹再制干酪呈現了一個扭曲的結構,產品結構質地疏松且有不規則空洞,且脂肪球直徑較大。pH值 5.38時接近酪蛋白等電點,酪蛋白出現聚合狀態,使酪蛋白很緊密的交聯在一起。大體積的酪蛋白聚合體的形成主要歸因于 pH值接近酪蛋白等電點時電荷間的相互吸引作用。在極低 pH值的干酪中,由于體系接近等電點,CN分子間的靜電斥力發生急劇的下降,加強了CN分子之間的結合。同時也對產品的品質產生不利的影響[9]。本研究對 pH值 5.38時的再制干酪感官分析表明,pH值在這一范圍時,質地呈現沙粒狀,沒有完全乳化,且經冷凍干燥后易碎。

由圖9(b)可以看出,pH值增加到 5.7時,再制干酪形成了一個均勻、密實的網絡結構,大量的蛋白相互交聯,脂肪球和蛋白網絡明顯形成。當 pH值接近等電點時,蛋白的水和程度減弱,使蛋白間的有效空隙大為減少,這種結構的變化使持水性大為降低。當 pH值逐漸升高而遠離了蛋白質的等電點,蛋白質有效電荷增加,蛋白結構松弛,從而提高蛋白的持水性。在這一 pH值時交聯的多樣性致使其形成了一個均勻的、三維的蛋白網絡結構和脂肪有規律的分布,使產品具有堅實的硬度和黏度[10-11]。

由圖9(c)pH 5.95的涂抹再制干酪微觀結構圖看出,當 pH 5.95時,相互交聯的蛋白質矩陣有被破壞的趨勢。pH值的增加導致蛋白的溶解性增加,使得能相互交聯的蛋白濃度降低以致形成了一個無序的結構。從分子力學角度分析這一變化的主要原因是 pH值過高時,由于蛋白質的負電荷增加,靜電引力作用減少。排斥作用增加,則導致蛋白質肽鏈間形成相互疏遠且交聯的結構。隨著 pH值的增加,靜電作用減少,蛋白間會有其他分子間作用力以氫鍵和疏水作用為主,形成較差的網絡結構可能是由于用于補償減少的靜電作用的其他作用力較低,而且蛋白質在高 pH值時吸水能力增加的緣故[12]。

總之,pH值微小的變化就會影響再制干酪的結構。pH值的變化引起蛋白溶解性的變化,蛋白質熱至凝膠 (如再制干酪)的乳化能力、酪蛋白分子相互交聯作用、表觀黏度都受 pH值的影響。生產過程中,再制干酪的 pH值應控制在 5.6～6.0,產品會形成規則的三維空間網絡結構,脂肪球乳化性較好,并且均勻的鑲嵌在蛋白質之間,也起到了阻礙蛋白質相互聚集,增加了蛋白質的持水能力的作用。

3 結論

pH值是再制干酪生產中的重要影響因素。不同pH值的再制干酪產品,所表現出的融化性差別較大,其中 pH 5.5的再制干酪產品幾乎不具有融化性。隨著 pH值的升高,再制干酪產品的表觀黏度也隨之升高,其中在 5.7～5.86范圍內表觀黏度升高較緩和。從各個物性參數可以看出,pH 5.7的點是多個物性參數變化的轉折點,可以推測此點可能是涂抹型再制干酪和切片再制干酪分界點。在各質構參數中,硬度和咀嚼性隨著 pH值的升高而降低,pH值對彈性的影響顯著 (P＜0.05)。從不同 pH值的再制干酪微觀結構圖中可以看出,pH值過低導致再制干酪產品成砂狀,易碎,涂抹性差,而 pH值較高時,再制干酪中蛋白質的結構遭到了一定的破壞。本實驗證明再制干酪的 pH值在 5.7左右時制得的再制干酪產品較好。

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