瑞士乳桿菌對契達干酪成熟期間品質的影響

陳 洋,何 寧,穆易君,劉青云,秦選吉,馬 云,邢 鋮,白麗娟

(錦州醫科大學食品科學與工程學院,遼寧錦州 121001)

干酪含有豐富的蛋白質、鈣、脂肪、磷和維生素等營養成分,是純天然高營養的健康食品。近年來,干酪在我國的消費量日漸增長,其中契達干酪由于其獨特的風味和質地,深受國人青睞,是我國目前進口最多的干酪品種之一[1]。契達干酪是以牛乳為原料,經過添加發酵劑、凝乳酶等工藝程序,在溫度8～10 ℃,相對濕度85%條件下，發酵成熟的天然硬質干酪。干酪成熟是指在一定條件下干酪中所含的脂肪、蛋白質及碳水化合物在微生物和酶的作下分解并發生一系列生化反應,形成干酪的特有風味、質地和組織狀態的過程[2]。

現在,判定干酪的成熟期常用的方法是檢測蛋白質、脂肪等理化指標,所需時間較長,費用也較高,因此,將電子鼻用于干酪成熟期的判定,可以快速、客觀、準確地控制產品質量[3]。瑞士乳桿菌是一種常見的乳酸菌,常用于乳制品發酵。用于干酪時,作為非發酵性乳酸菌,主要分解蛋白質,產生風味,在干酪生產中能夠加速干酪的成熟[4-5]。

本研究通過在契達干酪生產過程中添加瑞士乳桿菌作為非發酵劑乳酸菌,與未添加瑞士乳桿菌的干酪作對比,基于電子鼻技術、物性分析和理化檢驗等指標，考察瑞士乳桿菌在契達干酪成熟過程中對其品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

原料乳 購自錦州市鮮牛乳供應處(乳蛋白含量為(2.67±0.33) g/100 g,乳脂肪含量為(3.28±0.15) g/100 g；瑞士乳桿菌SMN2-1 分離自內蒙古呼和浩特牧民家庭自制奶豆腐,實驗室保存；嗜熱鏈球菌(1.6472)和德氏乳桿菌保加利亞亞種(1.2902) 購自中國微生物菌種保藏管理中心;凝乳酶 河南思遠生物科技有限公司。

SW-CJ-2FD型雙人單面凈化工作臺 上海蘇凈實業有限公司;DHP-9272型恒溫培養箱 上海一恒科技有限公司;立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海博訊實業有限公司醫療設備廠;PHS-3B 精密pH計 上海雷磁儀器廠;TMS-Pro物性分析儀 美國Food Technology Corporation公司;PEN3型便攜式電子鼻系統 德國Airsense公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 契達干酪的制作 實驗分為兩組,對照組只添加2%主發酵劑(嗜熱鏈球菌與德氏乳桿菌保加利亞亞種1∶1比例);實驗組添加2%的發酵劑(其中主發酵劑1%,瑞士乳桿菌1%)。兩組干酪同時制作,均采用相同鮮牛乳作為原料。具體工藝見圖1。

圖1 契達干酪制作工藝Fig.1 The manufacturing process of Cheddar cheese

1.2.2 理化成分檢測 總蛋白質含量測定根據GB5009.5-2010;水分含量測定根據GB 5009.3-2010;脂肪含量測定根據GB 5009.6-2003;pH的測定[6]:精確稱取10 g樣品(精確到小數點后四位),與40 mL蒸餾水混合均勻,濾紙過濾得濾液,用pH計測定。

1.2.3 感官評定 感官評定在錦州醫科大學實驗室進行,邀請從事乳品加工和檢驗相關專業的教師、實驗人員和研究生組成評定小組,男女比例1∶1,明確感官評定的指標及注意事項,對干酪的色澤,滋味氣味和組織狀態進行評價,評價過程每個人單獨進行。在干酪成熟第90 d取樣,評定前1 h從冰箱取出樣品,切成1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的小正方體,隨機放入三個編號小瓷盤中,評定員按編號順序評分,評價下一個樣品前用溫水漱口。取10名成員平均分作為結果。干酪感官評分標準詳見表1。

表1 感官評定評分標準Table 1 Standard for evaluation of sensory

1.2.4 電子鼻檢測 在干酪成熟期間的第0、15、30、45、60 d時,分別取用密封袋封口的樣品10 g,采用頂空吸氣法將進樣針頭插入密封袋,進行電子鼻檢測。測定條件設置如下:清洗傳感器時間120 s、歸零傳感器時間5 s、準備樣品時間5 s、進樣流量200 mL/min,檢測時間150 s。每次完成檢測后系統自動進行清零和標準化,然后再進行第2次檢測分析。通過電子鼻自帶Winmuster分析軟件對采集到的數據進行分析。按照上述方法,每組實驗重復3次[6]。

1.2.5 物性分析儀檢測 在干酪成熟期間的第0、15、30、45、60 d時,分別取樣測定契達干酪的質構,比較添加瑞士乳桿菌對干酪結構的影響。具體做法如下:將干酪成品切割成2 cm×2 cm×2 cm的正方體,分別裝入50 mL燒杯中,在室溫(約23 ℃)條件下密封保存30 min待檢,采用TA.XT Plus物性分析儀對契達干酪進行分析[7]。具體參數設置如下:壓力25 N,形變量50%,探頭上升高度20 mm,測前、測試、測后速度分別為 5.0、1.0、5.0 mm/s,觸發力為0.20 N,探頭類型為p/50。測定室溫(23±2) ℃,測定三次取平均值。

1.2.6 數據處理 采用SPSS 16.0軟件進行數據統計處理,結合自帶Winmuster進行主成分分析法(principal component analysis,PCA)和線性判別分析法(linear discrimination analysis,LDA)。

2 結果與分析

2.1 契達干酪理化成分檢測

表2 契達干酪第90 d的理化成分(n=3,x±s)Table 2 Composition of Cheddar cheese on 90 d(n=3,x±s)

2.2 契達干酪的感官評定

干酪成熟90 d時感官評價結果見表3。由表3可知，實驗組干酪感官評分顯著高于對照組干酪,說明實驗組干酪組織狀態和風味評價要略優于對照組干酪。實驗組干酪色澤誘人,風味更加獨特,口感更佳,香味也比對照組干酪更加濃郁。綜合上述，說明添加瑞士乳桿菌SMN2-1能夠促進干酪的成熟,同時也能改善干酪的風味。

表3 兩組干酪的感官評定(n=3,x±s)Table 3 Sensory evaluation of the two groups of cheese(n=3,x±s)

2.3 電子鼻檢測分析

2.3.1 氣味對比分析 采用電子鼻對成熟期間的契達干酪每隔14 d進行氣味檢測,共檢測90 d。通過對比分析不同時間的契達干酪氣味發現對照組和樣品組風味變化明顯,但是趨勢相同,因此選擇第0 d和第90 d的干酪進行氣味對比分析。

通過圖2可以看出第0 d的對照組和樣品組均呈現的特點是7號傳感器(硫化氫類)(G/G0最高為1.508)和2號傳感器(氮氧化合物類)信號(G/G0最高為1.268)稍高,其它八個傳感器信號均在1.0附近,相差不大。第90 d的契達干酪各個傳感器信號比第0 d均增加幾十倍,其中最顯著的7號傳感器(G/G0最高為95.725)增加最顯著。從氣味成分看,第90 d的契達干酪風味主要由硫化氫(7)、氮氧化合物(2)、有機芳香硫化物(9)、醇類(8)和甲烷(6)等氣味構成,這些氣味主要來源于乳蛋白質在乳酸菌產生的蛋白酶和肽酶的作用下分解成多肽,進一步分解為氨基酸和小分子;乳糖在乳酸菌作用下先生成乳酸,進一步產生醇類,這些揮發性小分子共同形成了成熟干酪特有的風味。薩如拉等研究結果也得出類似結論[12]。

圖2 電子鼻檢測第0 d和第90 d的契達干酪的響應雷達圖Fig.2 Polar plot of different sensors of Cheddar cheese on 0 d and 90 d注：1.芳香苯類；2.氮氧化合物；3.氨類；4.氫氣；5.烷烴；6.甲烷；7.硫化氫；8.醇類；9.有機芳香硫化物；10.芳香烷烴。

2.3.2 主成分分析(PCA) 為了確定契達干酪成熟期間風味變化情況,采用主成分分析(PCA)對實驗組和對照組契達干酪在0～90 d的揮發性成分進行分析。如圖3所示,每個橢圓代表契達干酪對照組和實驗組分別在成熟期不同階段的同一時間數據采集點。通過PCA分析可知第一主成分區分貢獻率為93.48%,第二主成分區分貢獻率為4.11%,兩個主成分貢獻率的和為97.59%,超過95%,所以這兩個主成分已經代表了樣品的主要信息特征[7]。從PCA主成分圖像看,電子鼻能夠區分不同成熟度的契達干酪,而且對照組和實驗組分別位于每個橢圓形的兩邊,數據點不能完全重合,說明添加瑞士乳桿菌能夠影響契達干酪蛋白質的分解和風味的形成,這可能是由于瑞士乳桿菌能夠產生更多的蛋白酶和肽酶,促進了干酪蛋白質和多肽的分解,從而加速干酪的成熟,改善干酪的風味。

圖3 契達干酪成熟期間電子鼻檢測的PCA分析Fig.3 PCA analysis for Cheddar cheese during cheese ripening

2.3.3 線性判別分析(LDA) 線性判別分析(LDA)主要利用了電子鼻所有傳感器的信號,注重采集揮發性成分響應值在空間的分布狀態及彼此之間的距離分析,以提高其分類的準確性,LDA可將組間的差距顯著的表現出來。采用契達干酪樣品在成熟期間的0～90 d進行測定,并進行LDA分析。從圖4可知,第一主成分區分貢獻率為97.59%,第二主成分區分貢獻率為2.01%,總區分貢獻率達99.60%,大于99%,所以這兩個主成分代表了樣品的主要信息特征。從LDA主成分圖像看,隨著干酪的成熟,實驗樣品和對照樣品在成熟的不同時間氣味變化都非常明顯,通過氣味能夠區分不同成熟度的干酪。

圖4 契達干酪成熟期間電子鼻檢測的LDA分析 Fig.4 LDA analysis for Cheddar cheese during cheese ripening

2.4 物性分析儀檢測分析

干酪的硬度、彈性、咀嚼性和內聚性與干酪的風味和口感有著重要的聯系。應用物性分析儀對兩組干酪樣品在成熟期內進行檢測和分析結果如圖5所示,在90 d的成熟期內,契達干酪的硬度呈現持續下降的趨勢,且實驗組在成熟初期硬度下降的速度快于對照組,90 d后兩者硬度相差不大。在內聚性方面,兩組均呈現下降趨勢,但是實驗組下降的速度低于對照組,表明實驗組干酪中蛋白結構更加致密,抗壓能力和維持干酪完整性的能力更強。可能是由于添加瑞士乳桿菌SMN2-1使蛋白質水解到適當的程度,將干酪中的較大的網絡結構破壞,形成了具有更多連接鍵的更小網絡結構,有利于干酪保持一定的硬度和內聚性[6]。

圖5 契達干酪的硬度、內聚性、咀嚼性和彈性分析(n=3,M±SD)Fig.5 Texture analysis of Cheddar cheese on hardness,cohesiveness,chewiness and elasticity(n=3,M±SD)

在彈性方面,實驗組干酪明顯優于對照組干酪,呈上升趨勢,因為干酪成熟過程中,水分被酪蛋白吸收,酪蛋白網狀結構發生膨脹,干酪彈性增強。實驗組干酪的咀嚼性在成熟期內無顯著變化,保持干酪原來的口感,而對照組干酪咀嚼性卻明顯下降。綜上所述,添加瑞士乳桿菌的實驗組干酪在硬度和內聚性方面有所下降,而在咀嚼性和彈性方面有所增加,改善了契達干酪的口感,但對質地沒有不利影響。

3 結論

將瑞士乳桿菌SMN2-1添加到契達干酪的生產中,在90 d的成熟期間,進行了感官評定、理化指標和pH檢測,通過電子鼻監測添加瑞士乳桿菌SMN2-1的契達干酪與對照組的氣味變化;通過物性分析儀檢測了硬度、彈性、內聚性和咀嚼性等指標,證明了添加瑞士乳桿菌不改變契達干酪的主要化學組成和咀嚼性,但能夠促進干酪成熟期間的風味形成,降低契達干酪的硬度和內聚性,提高其彈性,改善契達干酪的口感。綜上所述,添加瑞士乳桿菌SMN2-1作為非發酵性乳酸菌在契達干酪生產中,可以促進契達干酪的成熟,改善其風味,對干酪的組織狀態無不利影響。

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