不同發酵劑對Edam干酪香氣成分及質構特性的影響

焦晶凱

(光明乳業股份有限公司乳業研究院，乳業生物技術國家重點實驗室，上海, 200436)

不同發酵劑對Edam干酪香氣成分及質構特性的影響

焦晶凱

(光明乳業股份有限公司乳業研究院，乳業生物技術國家重點實驗室，上海, 200436)

采用商業發酵劑和傳統篩選微生物組合發酵劑進行Edam干酪的制作，對干酪初始階段和成熟末期的干酪香氣和質構進行了測定。干酪香氣采用氣相色譜-質譜聯用儀(Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS)指紋圖譜測定干酪中的芳香物質，測定結果顯示:初始芳香物質種類較單一，包括稀丙醇、3-羥基-2-丁酮等，成熟末期包含3-甲基丁醇、正十二烷、乙偶姻、2,6-二甲基-4-庚醇等多種芳香成分，不同發酵劑對產品芳香物質組成影響較大。質構特性的研究表明，干酪成熟階段硬度增加、黏性和彈性明顯降低，不同發酵劑對硬度和黏性有一定影響。

Edam干酪；香氣特征；芳香物質；GC-MS

Edam干酪是一種荷蘭干酪，屬于典型的半硬質干酪，是世界上使用最廣泛的奶酪類型之一，在世界各地都有生產。Edam干酪最佳熟化時間是6～10周，某些情況下可以延長到1年以上。荷蘭干酪的硬度可以從超硬質到半軟質，風味質量由初始的清淡轉為濃郁，通常在10～14 ℃條件下成熟[1-4]。

固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)是當今色譜分析中使用極為廣泛的樣品前處理方法，這一技術將萃取、濃縮、解吸、進樣等功能集于一體，通過吸附、脫吸附技術，富集樣品中的揮發性和半揮發性成分，靈敏度高且操作簡單[5]。固相微萃取技術可方便地與氣相色譜-質譜聯用儀(Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS)聯用, 集采樣、萃取、濃縮、進樣為一體，大大提高了分析速度和分析方法的靈敏度[6]。目前這一技術已在食品、環保、藥物、生物醫學及天然產物分析等各方面得到應用，食品應用如水果[7]、酒[8]、干酪[9]等。

本研究采用氣相色譜-質譜聯用對不同發酵劑發酵Edam干酪進行了芳香成分分析，同時測定了質構參數的變化，通過以上分析，為后續篩選發酵優質Edam干酪菌種提供了理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

CHOOZITTMRM32菌種、凝乳酶Marzyme 150MG，Danisco公司；實驗室自篩選菌種組合發酵劑E(包含乳酸乳球菌乳脂亞種E11、乳酸乳球菌乳酸亞種C45和C24、植物乳桿菌G42)。

奶酪槽，英國Armfiled公司；均質機，丹麥APV公司；Inlab solids pro 三合一pH計探頭，瑞士METTLER 公司；離心機，美國Sorvall；TA-Hdi型質構分析儀，英國Stable Micro Systems公司；mb45水分測定儀，美國OHAUS； 7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)，美國安捷倫公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 Edam干酪的制作

分別使用丹尼斯克菌種CHOOZITTMRM32和實驗室自篩選菌種組合發酵劑E制作Edam干酪，菌種接種量為5 DCU/100L，凝乳酶Marzyme 150MG使用量為500I MCU，具體操作步驟如圖1所示。所得干酪置于10 ℃環境下成熟，得CHOOZITTMRM32商業發酵劑發酵初始階段Edam干酪A和成熟末期Edam干酪B樣品，實驗室自篩選菌種組合發酵劑E發酵初始階段Edam干酪A’和成熟末期Edam干酪B’樣品，備用。

圖1 Edam干酪制作流程圖Fig.1 Production flow chart of Edam cheese

1.2.2 理化指標的測定

pH值測定采用Inlab solids pro 三合一pH計插入干酪樣品直接測定。采用mb45水分測定儀測定干酪樣品水分含量。干酪的質構分析采用質構儀測定，測量方式為下壓，模式 measure force in compress，TPA，測試前速度1.00 mm/s；測試速度5.00 mm/s，測量后探頭回程速度5.00 mm/s；測試距離8 mm；探頭類型為P/5，每組奶酪用取樣器切割為規則長方體(2 cm×2 cm×2.5 cm)，每組樣品平行測定5次。

曲線參數及其定義：

(1)硬度：最大力值以N(g)表示，表示干酪對變形的抵抗能力。

(2)黏性：表示咀嚼時對上顎、牙齒、舌頭等接觸面黏性。

3)彈性：表示收到徹底擠壓后恢復形變的能力。

1.2.3 SPME

每個樣品稱取3.000 g，溶解于10.00 mL超純水中，置于20 mL頂空瓶中密封，待測。使用CTC三位一體自動進樣器，萃取頭為50/30 μm DVB/CAR on PDMS。條件：溫度50 ℃；加熱時間15 min、萃取時間30 min；振蕩速度250 r/min；解析時間3 min；GC循環時間60 min。

1.2.4 氣相色譜-質譜分析

使用7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)，選用DB-WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱進行分析。條件：進樣溫度260 ℃；無分流；載氣類型為氦氣(99.999%)；1 mL/min的流量速度；柱溫選擇40 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至250 ℃，保持5 min；接口溫度為280 ℃；離子源溫度為260 ℃；四級桿溫度為150 ℃；電離方式是EI+、70 ev；檢測器電壓為1 929 V；全掃描方式；溶劑延遲無；質量范圍20～400。

1.2.5 數據分析

奶酪的硬度、黏性、彈性數據利用TA-Hdi 型質構分析儀自帶軟件Exponent進行處理獲得。數據結果利用統計分析軟件SPSS進行方差分析。GC-MS數據采集使用NIST 2011譜庫。

2 結果與分析

2.1 Edam干酪的理化指標

根據圖1所示Edam干酪制作流程，我們分別得到了4組干酪，即Edam干酪A 、A’、B和B’，如表1所示，分別代表了不同發酵劑不同成熟時期的干酪，pH值為5.16～5.35，水分從36.20%～50.90%。在Edam干酪制作初期不同發酵劑發酵干酪pH有顯著差異，而二者在自身成熟過程中pH均沒有顯著變化。商業發酵劑和自篩發酵劑E制作Edam水分含量有所不同，且商業發酵劑在成熟過程中水分變化不大，而自篩發酵劑E制作Edam在成熟過程中水分變化顯著。說明不同發酵劑對Edam的理化性質影響較大。

表1 制作Edam干酪理化指標結果

注：a,b不同字母代表差異性顯著；Edam干酪A：CHOOZITTM RM32商業發酵劑發酵初始階段干酪；Edam干酪B：CHOOZITTM RM32商業發酵劑發酵成熟末期干酪；Edam干酪A’：實驗室自篩選菌種組合發酵劑E發酵初始階段干酪；Edam干酪B’：實驗室自篩選菌種組合發酵劑E發酵成熟末期干酪。

2.2 Edam干酪的質構特性

由表2質構分析可以看出，兩種發酵劑在制作干酪初始階段硬度無顯著差異，隨著時間的延長硬度均在不斷增加，成熟后自篩發酵劑E制作Edam奶酪硬度顯著高于商業發酵劑制作干酪；黏性方面，在奶酪制作初期，商業發酵劑制作干酪黏性高于自篩發酵劑E發酵干酪，而成熟后期二者黏性相仿，且黏性均顯著降低；彈性方面，二者無顯著差異，隨著時間延長，彈性明顯降低。

表2 不同Edam干酪的質構特性

注：a,b不同字母代表差異性顯著；Edam干酪A：CHOOZITTM RM32商業發酵劑發酵初始階段干酪；Edam干酪B：CHOOZITTM RM32商業發酵劑發酵成熟末期干酪；Edam干酪A’：實驗室自篩選菌種組合發酵劑E發酵初始階段干酪；Edam干酪B’： 實驗室自篩選菌種組合發酵劑E發酵成熟末期干酪。

2.3 不同發酵劑發酵干酪初始階段芳香成分分析

由圖2可以看出，Edam干酪發酵初始風味物質主要有烯丙醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二醇和乙酰胺，商業發酵劑發酵干酪與自篩發酵劑E發酵干酪對比除存在各芳香成分量上的差異外，異戊醇是二者的重要差異芳香物質，在商業發酵劑中無此物質存在，異戊醇主要有蘋果白蘭地香氣和辛辣味，這賦予了自選發酵劑E發酵干酪特殊的芳香氣味。

圖2 Edam干酪成熟初始階段芳香物質組成Fig.2 Volatile compounds identified in Edam cheese first fermentation stage

2.4 不同發酵劑發酵干酪成熟末期芳香成分分析

Edam奶酪成熟后期共有68種芳香物質成分達到檢測限。商業發酵劑發酵干酪成熟后期主要前10種芳香物質包括己醛、乙偶姻、2-戊酮、2-庚酮、甲苯、正十三烷、2,6-二甲基-4-庚醇、2,5-二羥基苯、正十二烷和3-甲基-1-丁醇；自篩發酵劑E發酵干酪成熟后期主要前10種芳香物質包括3-甲基-1-丁醛、3-甲基-1-丁醇、正十二烷、乙偶姻、2,6-二甲基-4-庚醇、2-戊酮、苯甲醛、乙苯、甲苯和正十三烷。可以看出有7種芳香物質在兩種發酵劑發酵Edam干酪中均占主位。己醛和3-甲基-1-丁醛分別是兩種發酵劑發酵干酪成熟末期首要芳香物質。

圖3 Edam干酪成熟后期優勢芳香物質組成Fig.3 Dominant volatile compounds identified in Edam cheese latest fermentation stage

圖3為主要芳香成分在兩種發酵劑制作Edam干酪中的組成成分，可以看出自篩發酵劑E和商業發酵劑制作的干酪在芳香物質組成方面存在明顯不同，除己醛在商業發酵劑制作干酪中具有顯著優勢外，其余優勢芳香成分在自篩發酵劑E制作干酪中含量均高于商業發酵劑制作干酪。

圖4為兩種不同發酵劑發酵成熟Edam芳香物質雷達圖(A)和物質組成分析圖(B)，(Class1表示自選發酵劑E發酵成熟后期芳香物質分組、Class2表示商業發酵劑發酵成熟后期芳香物質分組)，可以看出兩種芳香物質組成有較大差別，此外，自篩發酵劑E發酵干酪中還檢測出1,2,4-三甲基苯、丙烯酸-2-乙基己酯、長葉烯、環己酮、3-甲基十三烷，丁酸、鄰苯二甲酸二丁酯、戊醇、2,6,10-三甲基十二烷、1-乙基-2,3二甲基苯，而商業發酵劑中未檢測出。

圖4 不同發酵劑發酵成熟Edam芳香物質雷達圖(A)和物質組成分析圖(B)Fig.4 Dominant volatile compounds Radar diagram (A) and SIMCA analysis of different Edam cheese latest fermentation stage

3 結論

質構特性和芳香成分是評價干酪品質的重要特征，本研究采用兩種發酵劑進行Edam干酪發酵，兩種發酵劑微生物種類和配比均有所差異。結果表明隨著干酪的成熟硬度逐漸增大，黏性和彈性顯著降低，隨著干酪的成熟，蛋白質的網絡結構逐漸被降解并與其他物質發生熔融交聯，這是導致硬度增加、黏性降低的重要原因之一[10]。干酪發酵初期的主要風味物質有烯丙醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二醇和乙酰胺，隨著干酪的成熟，檢測到風味物質越來越豐富，這也就促成了干酪特征風味的形成，包括3-甲基-1-丁醇、正十二烷、乙偶姻等68種芳香成分。不同發酵劑造成了Edam干酪不同質構特性和芳香成分，硬度在兩種成熟末期干酪方面存在顯著差異。不同發酵劑對Edam芳香成分的影響更為顯著，首先在發酵初期，異戊醇的存在便賦予了自篩發酵劑E發酵干酪特殊的風味，隨著時間的延長，自篩發酵劑E發酵干酪檢測出了更多的風味物質，并且大多數風味物質含量大于商業發酵劑發酵干酪。由此可以看出微生物是影響干酪風味質地重要因素之一，值得更深入的探討與研究。

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Effects of different fermentation agent on volatile aroma compounds and texture properties of Edam cheeses

JIAO Jing-kai

(State Key Laboratory of Dairy Biotechnology, Dairy Research Institute, Bright Dairy & Food Co.,Ltd., Shanghai 200436，China)

Two fermentation agents, which were commercial fermentation agent and traditional screened isolates combination agent, were used to make Edam cheese in this paper. Volatile aroma compounds and texture properties of Edam cheese in first and latest fermentation stage were detected. GC-MS method was used to detect volatile aroma compounds and Texture analyzer was used to detect texture properties. The results showed that there were Allyl aclcohol, 3-hydroxy-2-Butanone etc. in first fermentation stage. There were more volatile aroma compounds were detected in latest fermentation stage, such as 3-methyl Butanal, Dodecane and Acetoin. Hardness was increased and adhesiveness and springiness were decreased. Different fermentation agent had big influence on volatile aroma compounds and texture properties of Edam cheeses.

edam cheese; aroma characteristics; volatile compounds; GC-MS

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201704019

碩士研究生。

上海市閔行區領軍人才項目(201443)

2016-10-19，改回日期：2016-11-28