壓榨工藝對干酪品質的影響*

范金波，夏琳婧，周素珍，呂長鑫，馮敘橋

1(渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州，121013)

2(中國農業大學，食品科學與營養工程學院，北京，100083)

壓榨作為半硬質和硬質干酪生產工藝中的步驟之一，對于干酪的品質形成至關重要。但即使在干酪制作技術十分成熟的西方國家，對于干酪壓榨工藝的研究也十分稀少，且大部分研究數據都是生產實踐中經驗所得，并不完善，也缺乏系統性。國內對于壓榨工藝的研究也幾乎是一片空白，至多采用感官評價的方法初步研究了壓榨時間對消費者喜好度的影響。壓榨過程雖然簡單，但對于干酪品質的影響卻很大。

本文在傳統硬質干酪生產加工研究的基礎上，采用近年來新興的技術手段，就壓榨工藝對干酪品質的影響進行深入研究，探索其影響過程和作用機理，以期為建立我國硬質干酪工業化生產工藝體系提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料乳:新鮮無抗牛乳，來自北京三元食品股份有限公司干酪加工專用原料乳。菌種:R704直投式菌種(CHR Hansen，H?rsholm Denmark)。凝乳酶:Stamix 1150(CHR Hansen，H?rsholm Denmark)，活性成分是小牛皺胃酶(EC 3.4.23.1)和牛胃蛋白酶(EC 3.4.23.4)，總酶活力為120 000 U/g。實驗所用試劑，購自北京化學試劑有限公司。

電熱恒溫水浴鍋(DK-8B)，上海精宏實驗設備有限公司;凱氏定氮儀(KDY-9830)，北京思貝得研究所;流變儀(AR-1500ex)，美國 TA Inst ruments;質構儀(TMS-Pro)，美國 FTC公司;激光共聚焦顯微鏡(TCS-SP2-AOBS)，德國Leica公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 干酪制作工藝流程

干酪制作方法，參考Cheddar干酪標準加工工藝并略有修改［1］:對原料乳進行標準化處理，使蛋白/脂肪為0.8;巴氏殺菌63℃，30 min;殺菌后冷卻至32℃，每升牛乳中加入0.1 g發酵劑菌株R704(約1010CFU/L);經過30 min發酵后，每升中加入0.05 g凝乳酶(6 000 IU)，繼續恒溫培養45～60 min等待牛乳凝結;待凝膠形成后，用薄刀片劃開凝塊，用刀面與劃縫垂直向上挑起，等到刀片上不再沾有顆粒，且凝膠能從劃縫處自然撕裂時，用不銹鋼橫縱切刀將凝塊切割成1 cm×1 cm×1 cm方塊，靜置5min后進行熱煮程序。切割后的小凝塊與乳清在干酪槽中進行勻速升溫熱煮5 min/℃，緩慢上升至38℃。待pH降至6.1～6.2，開始堆疊，每15 min翻轉1次排乳清。待乳粒緩慢收縮，pH值降到5.4～5.5時，將大凝塊切成拇指樣大小，加入食用鹽(0.3 g/100 mL原料乳)，并混合均勻，裝入不銹鋼模具內并采用壓力設備進行壓榨。不銹鋼模具的底面積為8 cm×10 cm底面和四壁上均密布小孔以便乳清排出，定義壓榨壓強為施加壓力與干酪底面積(即模具底面積)之比。制好的成品真空包裝后，4℃保存。

1.2.2 干酪水分含量的測定

水分采用干燥法測定［2］。

1.2.3 干酪蛋白質含量的測定

蛋白采用凱氏定氮法測定［3］。

1.2.4 干酪脂肪含量的測定

脂肪含量采用羅茲-哥特里法測定［4］。

1.2.5 干酪質構特性的測定

干酪質構測定采用二次壓力測定法:樣品在室溫下(20±2℃)預置30 min，用干酪取樣器自干酪中心取樣，樣品形狀為1 cm×1 cm×1 cm的正方體。用直徑50 mm的探頭垂直2次循環，壓縮變形為50%，探頭垂直下降速率為24 mm/min。每1個樣品重復6個平行樣。結果采用一級機械性能硬度(firmness)、彈性(springiness)，和二級性能咀嚼性(chewiness，硬度×內聚性×彈性)表示。

1.2.6 干酪流變特性的測定

樣品取出后室溫下平衡30 min，從干酪中心取樣，樣品直徑為40 mm，厚度為2 mm，置于流變儀托盤上，降低探頭至干酪表面。經過反復探索，設定溫度掃描設置程序參數如下:剪應變0.005，角頻率1 Hz，升溫速率為3℃/min，升溫范圍為20 ～80 ℃［5］。

1.2.7 干酪微觀結構的測定

用激光共聚焦顯微鏡進行干酪微觀結構的測定［6］。將 1.0 g/L 的快綠水溶液 100 μL 加入到0.2 g/L的尼羅紅聚乙二醇溶液100 mL中，即為混合熒光染料。使用不銹鋼刀片以防止切面變形，從干酪塊上切下5 mm×5 mm×2 mm的薄片放在載玻片上。用膠頭滴管吸染料滴2～3滴到樣品上，在暗處充分浸染10 min。染色過程在4℃下進行。染色完成后用純水從樣品一角沖洗3遍，加上蓋玻片，倒置放在顯微鏡下，用63倍油鏡觀察。尼羅紅和快綠的激發波長分別為488 nm和633 nm。設定尼羅紅發射波濾波片的范圍在550～620 nm，快綠660～710 nm。調整到視野清晰后，采圖。

1.3 實驗設計

1.3.1 壓榨工藝對干酪組成成分的影響

設定壓榨壓強為98，221，343 kPa，分別在4、16 ℃下壓榨，在壓榨時間為0，0.5，1，2，4，8，16 h取樣，貯存在4℃冷庫，第1，2，3天分別測定各條件下的干酪水分含量、脂肪含量、蛋白質含量值。

1.3.2 壓榨時間對干酪品質的影響

在工藝條件完全不變的情況下，固定壓榨壓強為221 kPa，壓榨溫度為16℃，設定壓榨時間為0，4，8，16 h，制得干酪樣品，測定其質構特性、流變特性和微觀結構。

1.3.3 壓榨壓強對干酪品質的影響

在工藝條件完全不變的情況下，固定壓榨時間為8 h，壓榨溫度為16℃，設定壓榨壓強為0，98，221，343 kPa，制得干酪樣品，測定其質構特性、流變特性和微觀結構。

2 結果與分析

2.1 壓榨工藝對干酪組成成分的影響

2.1.1 壓榨工藝對干酪水分含量的影響

圖1所示為在不同壓榨壓強和溫度下，所獲得干酪的水分含量隨壓榨時間變化的趨勢圖。從圖中可以看出，在壓榨初期的0.5 h內，水分含量由55.9%下降到50%左右，其中，16℃下221 kPa和343 kPa壓榨的干酪下降幅度最大，而后水分排出速率持續變緩。16℃下，在壓強較小(98 kPa)或較大(343 kPa)時，干酪塊水分含量均在4 h達到穩定，壓強適中(221 kPa)時，則在8 h達到穩定，與繼續延長壓榨時間至16 h后的水分含量無顯著性差異(P＞0.05)。可見壓強較小時水分排出有限，排水過程停止較早;而壓強較大時，排水效率較高，排水過程完成較快。此外，從圖中還可得知，在其他條件不變的情況下，4℃的壓榨條件下排出水分較16℃的顯著減少(P＜0.05)。這是由于，低溫下干酪表皮更容易形成，從而阻止了水分的充分排出［7］。

圖1 不同壓榨條件下干酪的水分含量Fig.1 Moisture content of cheeses made with different pressing parameters

2.1.2 壓榨工藝對干酪脂肪含量的影響

圖2所示為在不同壓榨壓強和溫度下，所獲得干酪的脂肪含量隨壓榨時間變化的趨勢圖。在壓榨初期的0.5 h內，干酪中脂肪含量顯著增加(P＜0.05)。這是由于這段時間內水分含量迅速下降，導致脂肪含量相對升高。而后因水分排出速率持續變緩，脂肪含量上升速率也變緩。此外，從圖中還可得知，在其他條件不變的情況下，由于4℃下干酪的表皮閉合較早，其脂肪含量顯著低于16℃(P＜0.05)。

圖2 不同壓榨條件下干酪的脂肪含量Fig.2 Fat content of cheeses made with different pressing parameters

2.1.3 壓榨工藝對干酪蛋白的影響

圖3所示為在不同壓榨壓強和溫度下，所獲得干酪的蛋白含量隨壓榨時間變化的趨勢圖。在壓榨初期的0.5 h內，各條件下干酪中蛋白含量都顯著增加(P＜0.05)。這是由于這段時間內水分含量迅速下降，導致蛋白含量相對升高，而后因水分排出速率持續變緩，蛋白含量上升速率也變緩。16℃下，在壓強較小(98 kPa)或較大(343 kPa)時，干酪塊蛋白含量均在4 h達到穩定，壓強適中(221 kPa)時，則在8 h達到穩定，與繼續延長壓榨時間至16 h后的蛋白含量無顯著性差異(P＞0.05)。這與水分含量的減少過程和脂肪含量的增加過程相一致。此外，在其他條件不變的情況下，由于4℃下干酪的表皮閉合較早，其蛋白含量顯著低于16℃(P＜0.05)，低壓強98 kPa壓榨時甚至在2h已達到穩定，之后延長壓榨時間蛋白含量均無顯著性差異(P＞0.05)。

圖3 不同壓榨條件下干酪的蛋白含量Fig.3 Protein content of cheeses made with different pressing parameters

2.2 壓榨工藝對干酪質構特性的影響

2.2.1 壓榨時間對干酪質構特性的影響

從圖4中可以看出，隨著壓榨時間的延長，干酪的硬度增大(P＜0.05)，達7.78 N;咀嚼性增強(P＜0.05)，達2.01 N。壓榨過程初期，由于水分快速排出導致硬度和咀嚼性增大，隨著壓榨進行，雖然水分排出速度減緩，但干酪塊保持內部形狀的結合力增強，使得硬度繼續增大，同時使得干酪被咀嚼至下咽所需做的功增加。干酪彈性在4 h時與壓榨前相當，而4 h后，彈性減小。

圖4 不同壓榨時間的干酪質構特性Fig.4 Textural properties of cheeses made with different pressing time

2.2.2 壓榨壓強對干酪質構特性的影響

如圖5所示，隨著壓榨壓強的增大，蛋白網絡在壓強作用更加致密緊實，干酪的硬度顯著增加(P＜0.05)，從1.71 N增大至7.13 N。同時，咀嚼性隨著壓強增大不斷增大(P＜0.05)，從 0.60 N升至2.05 N。此外，壓強越大，干酪彈性越小(P＜0.05)，表明干酪發生形變后不易恢復。

圖5 不同壓榨壓強的干酪質構特性Fig.5 Textural properties of cheese made with different pressing pressures

2.3 壓榨工藝對干酪流變特性的影響

2.3.1 壓榨時間對干酪流變特性的影響

從圖6和7中可以觀察到，加熱過程中，彈性模量G'隨溫度升高而下降。在相同的測定溫度下，隨著壓榨時間的增加，干酪G'也增加，彈性模量增大。干酪是一種典型的膠狀食品，彈性模量表征了干酪體系網狀結構的固體特征。由此說明，長時間壓榨的干酪蛋白質網絡結構更加致密，因而表現為其彈性模量較高，這也與其質構特性變化規律相一致。tanδ值隨溫度升高先增加后減小，在最高點處所對應的溫度即為熔化溫度，也稱軟化點。從圖中可以看到，隨著壓榨時間的增加，熔化溫度先升高后減小，16 h的熔化溫度反而比8 h更低，熔化性更好。熔化前，二者的流體特性相差不大，而在熔化后，16 h干酪樣品的內部結合力仍比8 h更強。

圖6 不同壓榨時間的干酪彈性模量Fig.6 Elasticity modulus of cheese made with different pressing time

圖7 不同壓榨時間的干酪熔化特性Fig.7 Melting characteristics of cheese made with different pressing time

2.3.2 壓榨壓強對干酪流變特性的影響

在相同的測定溫度下，隨著壓榨壓強的增加，干酪彈性模量G'也增大，干酪的固體特性增加，這是由于結構更加致密引起的。在圖8和圖9中還可以看到，除未壓榨的樣品在熔化溫度時tanδ能夠達到1(即彈性本質與黏性本質相當)外，其他樣品均tanδ＜1，即以彈性本質為主。且在98 kPa壓強下的樣品熔化溫度最低，熔化性最好。盡管壓榨前的干酪所含水分較多，但其熔化性卻不及98 kPa下的干酪，可見水分含量并不是決定干酪熔化性的唯一因素。有研究證實，干酪中蛋白、脂肪存在的狀態也會對其產生影響［4］。

2.4 壓榨工藝對干酪微觀結構的影響

2.4.1 壓榨時間對干酪微觀結構的影響

圖8 不同壓榨壓強的干酪彈性模量Fig.8 Elasticity modulus of cheeses made with different pressing pressures

圖9 不同壓榨壓強的干酪熔化特性Fig.9 Melting characteristics of cheeses made with different pressing pressures

由圖10可以看出，隨著壓榨時間的延長，蛋白密度不斷增大，蛋白網絡中填充的水分逐漸減少。與此同時，脂肪球聚集變大，并發生形變。在壓榨4 h時，干酪內部已形成脂肪槽。而后由于干酪塊隨著外界溫度降低，脂肪流動性減弱，蛋白基質不斷緊實，脂肪塊鑲在其中被一起壓緊。在壓榨16 h時，脂肪不規則度又有所增大。

2.4.2 壓榨壓強對干酪微觀結構的影響

由圖11可以看出，隨著壓榨壓強的增大，脂肪球不斷聚集，在壓榨前，脂肪顆粒為完整的球形，分布較為分散，且尺寸較小，直徑在10 μm左右。甚至可以看到，這些本身尺寸較小的脂肪球是由大量更小的微球構成的。在壓榨后，壓力作用使得蛋白質本身對分散在蛋白質線性結構間乳漿通道中的脂肪球施加壓力，使脂肪球被壓擠破裂連在一起形成油塊，包裹在蛋白質網絡中。聚集后的脂肪球形狀規則度下降，尺寸增大直徑達到20～30 μm，在壓榨壓強343 kPa下達到最大積聚形成超大脂肪球，直徑達50 μm。從蛋白結構來看，98 kPa壓強下較為松散，當壓強增大至221 kPa時，蛋白網絡更加致密。另外可以看到，343 kPa下干酪中含有較多水分，這是由于高壓強下蛋白結構發生重排，使得截持水從網絡中逸出，轉化為自由水，這一方面為超大脂肪球的聚集提供了有利條件，另一方面也使得蛋白線性分子間作用力加強，由此引發了干酪塊的其他特性如前述質構和流變等特性的變化。

圖10 不同壓榨時間下的干酪微觀結構Fig.10 Microstructure of cheeses made with different pressing time

3 結論

本文研究了壓榨工藝對于干酪基本成分、質構、流變及微觀結構的影響，結論如下:

(1)對干酪成分的影響方面:隨著壓榨時間的延長和壓榨壓強的增大，干酪的水分含量逐漸減少，脂肪和蛋白含量逐漸升高。

(2)對干酪質構的影響方面:壓榨時間的延長和壓榨壓強的增大，能夠促使水分排出，同時蛋白網絡更加致密，從而導致干酪的硬度和咀嚼度顯著增加，彈性顯著下降。

(3)對干酪流變特性的影響方面:干酪的彈性模量隨著壓榨時間的延長、壓榨壓強的增大而增大，同時也更趨近于固體性質。

(4)對干酪微觀結構的影響方面:壓榨時間增加促使干酪蛋白質變得更加致密，壓榨壓強增大則使得脂肪球破裂并聚集。

圖11 不同壓榨壓強下的干酪微觀結構Fig.11 Microstructure of cheeses made with different pressing pressures

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