凝乳酶對低脂干酪微觀結構和功能特性的影響

顧朋，劉寧

(東北農業大學食品學院，哈爾濱150030)

凝乳酶對低脂干酪微觀結構和功能特性的影響

顧朋，劉寧

(東北農業大學食品學院，哈爾濱150030)

研究了低脂干酪成熟過程中蛋白質水解程度對干酪本身的微觀結構和功能特性的影響。以低脂乳為原料，添加不同劑量的凝乳酶制備低脂干酪，測定干酪不同成熟期的熔度及質量分數為12%的TCA-SN并觀察干酪的微觀結構。結果表明，在低脂干酪中添加雙倍的凝乳酶時可以減少干酪的硬度、增加熔度和改善其感官狀態；當添加3倍凝乳酶時將會導致產品比添加正常凝乳酶量時更有膠彈性。因此，添加雙倍凝乳酶時能有效改善低脂干酪的質構、功能特性及感官狀態。

低脂；干酪；功能特性；微觀結構

0 引言

干酪是富含蛋白質和脂肪等營養素的乳制品，低脂干酪在干酪中占有很大比例。脂肪在干酪中承載著風味和令人滿意的質構特性，隨著干酪中脂肪質量分數的減少，蛋白質和水分質量分數相對增加，但低脂干酪與全脂干酪相比仍具有橡膠似的質地和不良風味，而且功能特性也將改變[1]。

在大多數成熟期較長的干酪中，凝乳酶在干酪質地和風味方面起著非常重要的作用，它的蛋白質水解作用能使干酪由最初的橡膠狀轉變為后期的光滑質地[2]。在干酪制備過程中僅有6%的凝乳酶留在凝塊中，為了改進低脂干酪的質地和功能特性，應適當增加干酪成熟過程中的蛋白質水解。本研究通過改變不同凝乳酶添加量，觀察凝乳酶對低脂干酪微觀結構和功能特性的影響，為生產風味、質地和功能性與全脂干酪相似的低脂干酪提供參考。

1 實驗

1.1 材料

原料乳，凍干發酵劑，凝乳酶（1∶10 000），硝酸鈉，無水氯化鈣。

1.2 儀器

干酪槽，壓榨機，物性測試儀，超凈工作臺，微量凱氏定氮儀，鼓風電熱恒溫干燥箱，高壓滅菌鍋，pH計，電熱恒溫水浴鍋，脂肪離心機，箱式電阻爐。

1.3 方法

（1）工藝流程（仿Gouda干酪）[3]。原料乳、低脂乳（0.6%）→過濾→殺菌（63℃，30 min）→冷卻（至32℃）→添加氯化鈣、硝酸鈉（配成飽和溶液）→添加發酵劑（添加2%發酵劑發酵30 min）→添加凝乳酶（低脂乳中分別加入正常凝乳酶添加量的1倍、2倍和3倍）→凝塊切割（切成10～15 mm3方塊）→升溫排乳清（排1/3乳清，第一次升溫至34℃，攪拌15 min，再排出1/3乳清，然后升溫到38℃，當pH值達到6.1～6.2時，排出全部乳清）→堆積（38℃，保溫30 min）→入模成型→壓榨→冷卻（水溫5-10℃，浸泡過夜）→鹽漬（在15%～20%食鹽水中浸泡36 h）→包裝（裝入透氣性差的塑料袋中真空封口）→成熟（5℃相對濕度85%～95%）→成品。

（2）脂肪的測定（羅茲-哥特里法)、灰分的測定、水分的測定（直接干燥法）均參照文獻[4]中的方法進行。12%三氯乙酸可溶性氮（12%TCA-SN）的測定、總氮（TN）的測定參照文獻[5]中的方法進行。pH值的測定參照文獻[6]中的方法進行。

（3）干酪微觀結構的電鏡分析[7]。取干酪樣品，浸泡于質量分數為2.5%的戊二醛溶液中在4℃條件下固定過夜，用磷酸鹽緩沖液清洗3次，每次10 min，將樣品在液氮中迅速冷凍，然后捶擊，使其自然斷裂。分別用體積分數為50%，70%和90%的乙醇溶液脫水3次，每次10 min，以叔丁醇置換乙醇，然后進行臨界點干燥，將凝塊切成薄片粘臺，采用離子濺射方法鍍金，最后置于掃描電鏡下觀察。

（4）熔度的測定[8]。稱取大約3 g的干酪于試管中，然后用薄鋁紙封口，并在鋁紙上扎小孔，以便使熱氣在加熱的過程中釋放出來。在5℃的冰箱中垂直放置30 min，然后在100℃的溫度下水平放置90 min。用毫米刻度尺測量從試管底部到干酪融化的停留點之間的長度。

2 結果與討論

2.1 乳成分的測定結果

表1為原料乳的理化特性。由表1可以看出，當原料乳中的脂肪質量分數減少時，水分和蛋白質的相對質量分數會顯著增加，但是pH值卻沒有明顯變化。

表1 原料乳的理化特性%

表2為干酪的理化特性。由表2可以看出，低脂干酪與全脂干酪相比，具有較高的水分和蛋白質質量分數。當干酪的脂肪質量分數從26%降到7%時，pH值明顯升高，是因為低脂干酪含有相對較高的蛋白質量分數，在干酪成熟過程中，氨基酸代謝產生NH3；隨著凝乳酶添加量的增多，低脂干酪的pH值也隨之增加，這歸因于低脂干酪在成熟過程中蛋白水解的增加，從而加速氨基酸的代謝；干酪中脂肪質量分數的減少導致低脂干酪中灰分的質量分數增加，這是因為干酪中蛋白質和水分的相對質量分數增加，使得磷酸鈣和一些可溶性礦物質如鈣離子，納離子和鉀離子的總量增加。但是LFC-3與LFC-2相比，灰分的質量分數會減少，是因為它含有較少的水分。

表2 干酪的理化特性%

2.2 不同凝乳酶添加量對干酪12%TCA-SN的影響

蛋白質水解是干酪成熟過程中最基本也是最復雜的化學變化，蛋白質的水解程度直接關系著干酪成熟中質構的變化和風味的形成。因此，干酪成熟中，蛋白質降解產物分析是干酪成熟的指標。不同的干酪中，蛋白質水解程度也不同，干酪的蛋白水解產物包括一些大分子多聚蛋白質，小分子多聚蛋白質和游離氨基酸及它的降解物。質量分數12%的TCA溶液，可以沉淀幾乎所有的縮氨酸，除一些短鏈的縮氨酸外。一般認為，質量分數12%的TCA-SN表示蛋白質水解的深度，是干酪風味的主要標志。由圖1可以看出，低脂干酪的12%TCA-SN與全脂干酪相比有明顯增加，且隨著凝乳酶添加量的增加，12%TCA-SN也隨之增加，這是因為蛋白質水解程度升高。所以，當凝乳酶添加量達到3倍時，干酪的風味值最大。

圖1 凝乳酶添加量對12%TCA-SN的影響

2.3 不同凝乳酶添加量對干酪產率的影響

從圖2可以看出，當干酪中的脂肪質量分數減少時，產率明顯下降。這是因為乳脂肪作為原料乳中的主要成分，在干酪制備過程中，能與酪蛋白分子緊密結合。當乳脂肪減少時，盡管干酪中的脂肪質量分數被水分所代替，但是用低脂乳制備干酪時產率的降低還是不可避免，這是因為脂肪的減少量和水分的增加量并不相同，所以原料乳中酪蛋白和脂肪的總量是決定干酪產率的主要成分。當凝乳酶添加量增加時，干酪的產率會下降，這是過度的蛋白質水解所引起的。

2.4 不同凝乳酶添加量對干酪微觀結構的影響

通過掃描電鏡可以真實的觀測到干酪的微觀結構，干酪的微觀結構決定了質地性質。天然凝乳干酪主要是一種鈣磷酸鹽和副酪蛋白組織，它含有重疊和交錯連接的部分熔融的副酪蛋白聚合體。它們組織的整體性主要通過分子內和分子間聚合體的疏水性引力和靜電引力來保持。組織內部的一些顆粒包含孔，脂肪球和水分等。

圖2 凝乳酶添加量對干酪產率的影響

圖3為成熟期2個月的FFC。由圖3可以看出，蛋白質分子之間存在著很多空隙，因為這些空隙被脂肪球占據著。而低脂干酪的微觀結構則明顯不同于全脂干酪，由于脂肪球數量的減少而導致蛋白質分子變得更為緊密，這也解釋了為什么盡管低脂干酪中含有相對高的含水量，而質地仍然堅硬。圖4表明，LFC-1中的蛋白質分子較穩定，反映出干酪具有較強的彈性。由圖5可以看出，LFC-2的顯微照片顯示出較多的融合物和不光滑層，這反映了LFC-2在成熟期發生了較高的蛋白質水解作用，大量的蛋白質分解使得LFC-2與LFC-1相比具有較柔軟的質地；而圖6中的LFC-3的微觀結構卻呈現出粗糙的、更緊密的蛋白質網狀結構，以致LFC-3的質地呈現出橡膠狀。

圖3 成熟期2個月的FFC

圖4 成熟期2個月的LFC-1

圖5 成熟期2個月的LFC-2

圖6 成熟期2個月的LFC-3

2.5 不同凝乳酶添加量對干酪熔度的影響

熔度是指當干酪的溫度升高時所體現出的流動性。圖7為凝乳酶添加量對熔度的影響。由圖7可以看出，全脂干酪的熔度最高。而當凝乳酶添加量是正常添加量的2倍時，熔度比另兩種低脂干酪高，這是因為LFC-2的蛋白質水解能力比LFC-1強，較高的蛋白質分解能力使干酪質構更柔軟，而且更容易融化。盡管LFC-3的蛋白質水解能力最強，但是緊密地結構使蛋白質分子不易移動，所以LFC-3的熔度最低。

圖7 凝乳酶添加量對熔度的影響

3 結論

通過以上研究可以看出，脂肪質量分數和凝乳酶添加量對干酪的微觀結構，產率和功能特性有很大影響。當干酪中脂肪質量分數減少時，會導致產品硬度增加，微觀結構更緊密，熔度降低，感官評價也會降低。但是在低脂干酪中添加2倍凝乳酶時，增加了干酪成熟期的蛋白質水解，改善感官評價并提高熔度。凝乳酶添加量增加到3倍時，干酪質地變硬，可能是由凝膠形成過程中酪蛋白膠粒聚集所引起的。所以當添加正常凝乳酶量的2倍時，可以有效改善低脂干酪的質構、功能特性和感官性。

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[3] 于麗斌.高達干酪的生產工藝及控制要點[J].中國乳品工業,2006，34（4）：56-59.

[4] 徐安邦，張水華.食品分析[M].北京：中國輕工業出版社，1994.

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[6] 鄭小平，郭本恒，陳有容.從質構角度考察干酪凝乳工藝參數[J].乳業科學與技術，2003(2)：54-56.

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Effect of low fat cheese with different concentrations of rennet on microstructure and functionality

GU Peng，LIU Ning
(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030，China)

To study the effect of low fat cheese with different degrees of proteolysis on microstructure and functionality in this paper.Low fat milk was used as material,and different concentrations of rennet were adopted respectively to produce low fat cheese.melt ability,12%TCASN were measured and microstructure of cheeses in ripening period were observed.The results showed that with doubling the rennet concentration reduced values of instrumental hardness parameters,increased the melt ability and improved the sensory impression of texture;increased the rennet concentration 3-fold the normal usage produced a product slightly more elastic than the low fat cheese with normal concentration of rennet.In conclusion,increase the rennet concentration to 2-fold the normal usage was useful for improving the textural,functional and sensory properties of low fat cheese.

low fat;cheese;functionality;microstructure

TS252.53

A

1001-2230（2011）02-0034-03

2010-03-20

顧朋(1982-)，女，碩士，研究方向為營養學與保健食品。通訊作者：劉寧