酸度和钙质量分数对复原乳酶凝胶质地特性的影响

王伟军，张兰威，李延华

（哈尔滨工业大学 食品学院，哈尔滨 150090）

酸度和钙质量分数对复原乳酶凝胶质地特性的影响

王伟军，张兰威，李延华

（哈尔滨工业大学 食品学院，哈尔滨 150090）

考察了不同酸度、钙质量分数调节后复原乳酶凝胶的质地特性，并对其质地变量进行了主成分分析。结果表明，不同工艺处理样品间的差异可以清晰地表现在两个新变量中。酸度、钙质量分数调整可对凝胶的表观黏度和持水力产生很大影响。此外，通过对照分析可以发现，不同前处理的复原乳样品具有与原料乳相近的凝胶特性。

复原乳；酶凝胶；质地；持水力；黏度

0 引 言

乳清蛋白是干酪生产的副产物，干酪中如果有大量乳清蛋白会造成产品缺陷[1]。热处理、超滤及高压处理等技术可回收乳清蛋白[2-4]。研究也希望通过pH控制[5]和生产工艺优化[6，7]来解决这个问题。

另一方面，富含乳清蛋白干酪在一些软质成熟干酪品种中得到了应用[8]。复原乳制成的干酪富含乳清蛋白，使产品的感官品质与传统干酪发生很大改变[9-10]。

持水力特性是干酪加工中的一个重要参数，可影响产品质量、湿度和质地特性[11]。牛乳经加热后生产的酶凝胶会增加其储存模量和凝乳形成时间[12]。整合了乳清蛋白的干酪凝乳会提高产品产量，弱化凝乳结构[9]。评估复原乳酶凝胶的质地和持水力特性可为后续工艺的生产和产量的预测提供理论指导。

1 实 验

1.1 材料

高热全脂乳粉，低热脱脂乳粉，凝乳酶，原料乳。

1.2 仪器设备

质构仪，黏度仪，磁力搅拌加热器（HJ-3），电热恒温培养箱（DHP-9272），电热恒温水浴锅（HWS24），离心机。

1.3 方法

1.3.1 酶凝胶的制备

用Millipore超纯水制备质量浓度为120 g/L的复原乳，添加质量浓度为0.2 g/L的叠氮钠抑制微生物生长，低速搅拌30 min，分别量取80 mL分装于100 mL烧杯中。根据试验需要调整pH值、添加CaCl2或EDTA（见表1乳处理），用浓度为4 mol/L的HCl调节酸度，随后加入终浓度为0.2 mol/L的CaCl2或EDTA，混匀后于4℃隔夜平衡（12 h）。将平衡的样品于培养箱中30℃保温2 h后，加入凝乳酶，使其终溶液质量浓度为0.2 g/L。30℃培养4 h后冷却，于4℃平衡（2 h），待测。

新鲜原料乳添加质量浓度为0.2g/L的叠氮钠，按照Alloggio等[13]的方法进行杀菌，冷却后分别量取80 mL分装于100mL烧杯中，制备酶凝胶，方法同上。

表1 乳酸度和钙调整对搅拌前后酶凝胶质地的影响

1.3.2 质地TPA分析

将4℃的乳凝胶样品（搅拌前和搅拌后）置于直径40 mm的圆盘探头下进行凝胶质地下压分析。测试速度为1.0 mm/s，下压距离为10.0 mm。使用两次下压模式。记录如下质地参数：硬度、黏着性、弹性、内聚性、胶性、咀嚼性、回复性，相应定义如图1所示。

1.3.3 黏度测定

采用LVT黏度仪 （S62探头），根据Marshall和Rawson[14]的方法在4℃下测定经过均匀搅拌凝胶的黏度。

1.3.4 持水力（WHC）测定

取约40 mL经过均匀搅拌的凝胶，称重，置于离心管中4 500 g离心15 min（4℃），小心倾出乳清并称重，持水力为

持水力=[1-（乳清质量/样品总质量）]×100%。

1.3.5 数据分析

所有测定均重复3次，统计软件为PASWStatistics18.0。一维方差分析（ANOVA）的显著水平为0.05；主成分分析（PCA）选择特征值大于1的成分进行分析。

2 结果与讨论

2.1 凝胶质地分析

对原料乳和复原乳分别进行酸度和钙调整后，加入凝乳酶形成酶凝胶，表1为搅拌前后凝胶的质地变化。当pH值下调时，全脂乳中酶凝胶的硬度增加，内聚性降低。黏着性只在搅拌后的凝胶中呈现增加趋势；在脱脂乳中硬度、黏着性先增加后减少，而内聚性则正好相反。与未加入的样品相比，当乳中添加CaCl2时，能增加凝胶的硬度和减少凝胶的内聚性，除了当全脂乳酸度被调整到5.8时，凝胶的黏着性则表现不一。当乳中添加Ca2+螯合剂（EDTA）时，凝胶受到的影响较小，而且这种影响具有不确定性。

酶凝胶的质地是一个复杂的体系。人们开发出不同的参数来表征食品质地的不同参数。正如图1所示。硬度为第一循环中最大力值H，直接表征样品的质地强度。黏着性为第一循环中的负峰面积，即样品与探头表面间引力大小的特性，其值越大则说明样品越可能黏附在上行的探头下。该值取决于探头下压程度，因为探头上的样品质量也会被记为粘着性结果，因此在测量时应该尽量避免；同时也应该保证探头在不同测量时的一致性。回复性用于表征样品回复形变的能力。内聚性反映了样品在机械作用下抵抗崩解的情况。拉伸强度就是内聚性的一个表现。如果样品的黏着能力低于样品的内聚能力，那么探头就可能是干净的，即样品还凝聚在一起。弹性代表在第一循环结束和第二循环开始这段时间样品恢复的相对高度。胶性被定义为硬度和内聚性的乘积。用于具有较低硬度和较高内聚性的半固体样品的描述。咀嚼性被定义为胶性与弹性的乘积，也就是硬度、内聚性与弹性的乘积。因此，其数值受到这些参数变化的影响。咀嚼性与韧性、嫩度一样，都是用于测量咀嚼固体食品所需能量的指标。

显然，通过对样品不同质地参数的对比，能够找出不同处理之间的差异，但是这会很困难。主成分分析通过降维处理能够很好的解决这个问题。主成分是原变量的线性组合，是对原变量信息的一种改组，主成分不增加总信息量，也不减少总信息量。图2为搅拌后凝胶的主成分剖面图。通过将7个质地参数降维成2个新变量，即PC1和PC2（累积的解释方差为97.17%），不同处理样品间的差异可以清晰地表现在这两个新变量中。样品W-Cl和W在剖面图中具有独特的位置，表明其凝乳具有与众不同的质地特性，这是由于这两种酶凝处理未能发生凝固造成的。此外，样品W-Ca，W6.2-Ca，W6.2-Cl，W5.8，W5.8-Ca，W5.8-Cl，S与加热的原料乳样品（HM-70℃/30 s和HM-80℃/30 s）具有近似的质地特性。样品S-Ca，S6.2-Cl与原料乳样品（RM）具有相似的质地特征。

图3为未搅拌凝胶的主成分剖面图 （两个新变量累积的解释方差为84.96%）。与图2相比，咀嚼性和胶性之间具有更小的相似性。根据经典的定义，针对同一样品不能同时测定咀嚼性和胶性。然而由于乳凝胶的特殊性，特别是未搅拌凝胶，测定两个参数具有实际意义。对于不同的处理样品，搅拌前后凝胶质地从整体上看具有差异性，说明搅拌工艺会改变产品的质地特征[15]。

在干酪加工中，静压是比搅拌更常见的排乳清方式。在这种方式中，通过pH处理和钙浓度调节显然不能达到与原料乳或者加热原料乳凝胶相近似的质地（图3）。但是在舍弃某些质地特性后，如PC2（15.37%）。样品W-Ca，W6.2-Ca，S6.2，S5.8，S5.8-Cl与原料乳样品相近。

2.2 表观黏度分析

图4为不同处理乳样品的黏度。其他条件一致时，如果pH值下调，脱脂乳酶凝胶的黏度增加；而全脂乳酶凝胶除添加钙的样品之外都呈现增加的趋势，表明加酸的同时加入钙会降低酶凝胶的黏度。当乳中添加CaCl2时，与未加入的样品相比能成倍地增加凝胶的黏度，尽管增加的幅度会随pH值的降低而变小。当乳中加入螯合剂EDTA时，与未加入的样品相比，除了S5.8与S5.8-Cl有差异外没有发现统计学上的差异 （P＞0.05）。 就凝胶的黏度而言，样品S-Ca，S6.2-Ca，S5.8-Ca与原料乳相近，而加热会极大地降低原料乳酶凝胶的黏度。

2.3 持水力分析

图5为不同处理乳样品的持水力。其他条件一致时，脱脂乳酶凝胶的持水力呈现明显降低的趋势，而全脂乳酶凝胶呈现不规则的增加趋势，样品W和WCl在实验条件下未发生凝乳，故无法测定其持水力值。当乳中添加CaCl2时，与未加入的样品相比脱脂乳凝胶的持水力降低；另外，全脂乳凝胶的除W-Ca样品外均呈现降低的趋势，而且样品W-Ca的持水力普遍高于其他全脂乳样品。当乳中加入螯合剂时，与未加入的样品相比没有发现统计学上的差异（P＞0.05）。对与原料乳而言，加热与否都具有良好的持水力。

3 结 论

（1）在干酪加工中，如果以静压作为排乳清的方式，复原乳经过pH值处理和钙浓度调节不能达到与原料乳或者加热原料乳凝胶相近似的质地。而搅拌酶凝胶 中 样 品W-Ca，W6.2-Ca，W6.2-Cl，W5.8，W5.8-Ca，W5.8-Cl，S与加热的原料乳样品具有近似的质地特性。

（2）加热会极大地降低原料乳酶凝胶的黏度，而复原乳样品S-Ca，S6.2-Ca，S5.8-Ca的黏度与原料乳相近。

（3）原料乳凝胶无论加热与否都具有良好的持水力，复原乳中除个别处理外也都具有良好的持水力。

[1]HORTON B S.Whatever Happened to the Ultrafiltration of Milk[J].Australian Journal of Dairy Technology,1997,52：47-49.

[2]HINRICHS J.Incorporation of Whey Proteins in Cheese[J].International Dairy Journal,2001,11：495-503.

[3]HUPPERTZ T,FOX P F,KELLY A L.Effects of High Pressure Treatment on the Yield of Cheese Curd from Bovine Milk[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2004,5：1-8.

[4]ATASOY A F,YETISMEYEN A,TURKOGLU H,et al.Effects of Heat Treatment and Starter Culture on the Properties of Traditional Urfa Cheeses（a white-brined Turkish Cheese）Produced from Bovine Milk[J].Food Control,2008,19：278-285.

[5]BRANDSMA R L,RIZVI S S H.Depletion of Whey Proteins and Calcium by Microfiltration of Acidified Skim Milk for Cheesemaking[J].Journal of Dairy Science,1999,82：2063-2069.

[6]BRANDSMA R L,RIZVI S S H.Effect of Manufacturing Treatments on the Rheological Character of Mozzarella Cheese Made from Microfiltration Retentate Depleted of Whey Proteins[J].International Journal of Food Science&Technology,2001,36：601-610.

[7]NEOCLEOUS M,BARBANO D M,RUDAN M A.Impact of Low Concentration Factor Microfiltration on the Composition and Aging of Cheddar Cheese[J].Journal of Dairy Science,2002,85：2425-2437.

[8]ARDISSON-KORAT A V，RIZVI S S H.Vatless Manufacturing of Low-Moisture Part-Skim Mozzarella Cheese from Highly Concentrated Skim Milk[J].Journal of Dairy Science,2004,87：3601-3613.

[9]SINGH H,WAUNGANA A.Influence of Heat Treatment of Milk on Cheesemaking Properties[J].International Dairy Journal,2001,11：543-551.

[10]KETHIREDDIPALLI P,HILL A R,DALGLEISH D G.Protein Interactions in Heat-Treated Milk and Effect on Rennet Coagulation[J].International Dairy Journal,2010,20：838-843.

[11]PANDEY P K,RAMASWAMY H S,ST-GELAIS D.Water-Holding Capacity and Gel Strength of Rennet Curd as Affected by High-Pressure Treatment of Milk[J].Food Research International,2000,33：655-663.

[12]GUINEE T P,O'CALLAGHAN D J,PUDJA P D,et al.Rennet Coagulation Properties of Retentates Obtained by Ultrafiltration of Skim Milks Heated to Different Temperatures[J].International Dairy Journal,1996,6：581-596.

[13]ALLOGGIO V,CAPONIO F,PASQUALONE A,et al.Effect of Heat Treatment on the Rennet Clotting Time of Goat and Cow Milk[J].Food Chemistry,2000,70：51-55.

[14]MARSHALL V M,RAWSON H L.Effects of Exopolysaccharide-Producing Strains of Thermophilic Lactic Acid Bacteria on the Texture of Stirred Yoghurt[J].International Journal of Food Science&Technology,1999,34：137-143.

[15]SHAKEEL-UR-REHMAN,DRAKE M A，FARKYE N Y.Differences between Cheddar Cheese Manufactured by the Milled-Curd and Stirred-Curd Methods Using Different Commercial Starters[J].Journal of Dairy Science,2008,91：76-84.

Effects of pH and Calcium on the textural properties of rennet gels produced by reconstituted milk

WANG Wei-jun,ZHANG Lan-wei,LI Yan-hua
（School of Food Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Heilongjiang,Harbin,150090）

Whey protein is of the nutritional value.The nutritional value and yield of products could increase when whey protein is integrated into cheese.The textural properties of rennet gel produced from the reconstituted whole and skim milk powder after pre-treatments by adjusting calcium concentration and pH were investigated.With the principle component analysis for textural variables,the differences in the new components were clearly observed among the pre-treatments.These pre-treatments showed great effects on the viscosity and waterholding capacity of rennet gel.In addition,it was also found that some pre-treatments displayed similar properties to what were found in the gel made from raw milk.

Reconstituted milk,Rennet gel,Texture,Water-holding capacity,Viscosity

TS252.1

A

1001-2230（2011）07-0018-04

2011-04-22

国家“十一五”科技支撑计划重大项目（2006BAD04A09）。

王伟军（1979-），男，博士研究生，研究方向为食品科学。

张兰威