pH值对再制干酪功能特性的影响

尹长林,刘佳,赵征

(天津科技大学食品工程与生物技术学院,天津,300457)

再制干酪,是对天然干酪再次加工所得的产品。即通过向天然干酪中添加乳化盐以及水、脂肪、乳清粉 (降低产品成本)、色素等,在加热搅拌的条件下制得的干酪产品。在加工过程中,通过直接或间接加热起到了对干酪及添加物再次杀菌的作用,故再制干酪产品具有较长的保藏期[1]。

pH值是影响再制干酪功能特性的一个非常重要的因素。所有再制干酪的 pH值均在 5.2～6.0之间。早在 1932年,有关各种不同 pH值下的再制干酪结构就已经有了报道[2]。pH值影响影响水和乳化的过程,pH值越高,越利于水和乳化。所以对于需要水和乳化程度较大的涂抹型再制干酪,pH值应控制在 5.6～5.9;对于切片、切块再制干酪,pH值应控制在 5.4～5.7[3]。本实验通过添加柠檬酸来调节再制干酪产品的 pH值,分析确定了再制干酪加工的最适 pH值。

1 材料与方法

1.1 原材料

自制新鲜凝块。采用Mozzarella生产工艺;柠檬酸钠,天津市化学试剂三厂;焦磷酸钠,天津市化学试剂三厂;奶油,产自新西兰;乳清粉,产自新西兰;柠檬酸,天津市北方天医化学试剂厂。

1.2 仪器设备

GSL-3反应釜,威海行雨有限公司;TA.XT Plus物性仪,英国 Stable Micro System公司;DV-Ⅲ流变仪,美国 Brookfield公司;JS M6380LV扫描电子显微镜,日本电子株式会社;冷冻干燥机,北京四环科学仪器厂;数显 pH计,上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 新鲜凝块为原料的涂抹型再制干酪加工工艺

新鲜凝块 →迅速冷冻→解冻 →切割成块(2.5～3 cm方块)→加热融化 (120 r/min,75℃,25 min)→添加乳化盐 →添加水分 →添加其他辅料 →用柠檬酸调节产品的最终 pH值 (柠檬酸的加入量分别为 0%、0.25%、0.50%、0.75%、1.0%)→趁热包装→快速冷却 (30 min内,冷至 8～12℃))→成品

成品 1为添加 0%柠檬酸的产品测得其 pH值为5.95;成品 2为添加 0.25%柠檬酸的产品测得其 pH值为 5.86;成品 3为添加 0.50%柠檬酸的产品测得其 pH值为 5.70;成品 4为添加 0.75%柠檬酸的产品测得其 pH值为 5.50;成品 5为添加 1.0%柠檬酸的产品测得其 pH值为 5.38

(注:鉴于本实验室条件,新鲜凝块的制作需要 1 d,故新鲜凝块无法及时进行再制干酪的制作,只能等到第 2天进行加工。为了保证加工凝块的 pH值与原有新鲜凝块一致,故将新鲜凝块迅速冷冻储藏,待加工时再解冻。)

1.3.2 分析方法

融化性测定方法 (管式融化测定方法):从 5个成品中各取 20g干酪样品放入 38×200 mm的玻璃管中。将管水平放入 100℃的烘箱中保持 10 min,取出融化管,为防止干酪继续流动,在室温下保持 30 min后,测量融化管内干酪流动的长度,干酪的流动长度代表干酪的融化性。做 3次重复试验[4]。

表观黏度测定方法:将 4℃下储藏 24 h的 5种不同水分添加量的涂抹型再制干酪样品放入沸水浴中保持 10 min至完全融化。取出后立即放入 80℃水浴中恒温,用 DV-Ⅲ流变仪测定表观黏度,选用 RV-7号转子,测定涂抹型再制干酪在 180 r/min的条件下的表观黏度[5]。

物性参数设定:测前速度 2.0 mm/s;测试速度1.0 mm/s;测后速度 1.0 mm/s;测试距离 10 mm;时间 5 s;触发力 5 g;探头类型 P/0.5[6]。

微观结构测定方法:取待测干酪样品切成薄薄小片,表面平整。将小片干酪浸泡于 2.5%的戊二醛溶液中,于 4℃固定 3 h以上。用 pH值为 7.2的磷酸缓冲液清洗 3次,每次 10 min。分别用 30%、50%、70%、90%、100%乙醇梯度脱水 10 min。将样品在冷冻干燥器下迅速冷冻,然后捶击,使之自然断裂,取小块样品粘台。采用离子溅射方法喷金,喷金时间50s,然后置于扫描电镜下观察[7]。

pH值的测定:取 10 g与 10 mL脱除 CO2的蒸馏水在研钵中混合,测定 pH值[8]。

2 结果与讨论

2.1 不同 pH值的再制干酪产品的融化性

由图1可以看出,当再制干酪产品的 pH为 5.38时所得到的产品的融化性最强,但此融化状态不同于其他的融化状态,因为它在融化后呈现一种絮状,而且脂肪和蛋白明显分离。从各个不同的 pH值产品融化后的流动长度看,pH值对再制干酪产品的融化性的影响没有呈现一定的规律性。

图1 不同 pH值的再制干酪融化性比较

2.2 不同 pH值的再制干酪产品的表观黏度

图2 不同 pH值的再制干酪表观黏度比较

由图2可以看出,随着再制干酪产品 pH的升高,表观黏度也呈现增加的趋势。pH 5.38时,表观黏度,这一点从生产中也可以得出,因为此 pH值条件下生产的再制干酪不粘锅。之后随着 pH值升高到 5.5,表观黏度有一个比较剧烈的升高,再升高 pH值表观黏度的升高比较缓和。

2.3 不同 pH值的再制干酪产品的物性

由图3可看出,随着再制干酪产品的最终 pH值的升高,再制干酪最终产品的硬度呈降低的趋势,而且当 pH值在 5.38～5.7范围内升高时,硬度变化比较平缓,而低于 5.7时硬度发生了急剧的变化,可见pH值 5.7是再制干酪硬度变化的一个分界点。

图3 不同 pH对再制干酪硬度的影响

由图4可以看出,随着再制干酪产品的最终 pH值的升高,产品的黏着性呈现一种先减小后增加的趋势,低 pH值时黏着性明显高于高 pH值产品的黏着性,pH值 5.7是黏着性变化的转折点。

图4 不同 pH对再制干酪黏着性的影响

从图5可见,随着 pH值的变化,再制干酪最终产品的弹性虽然没有呈现一定的规律性,但是如果以pH值 5.7为界观察左右两侧的变化情况可以得出,在较低 pH下,随着再制干酪最终产品 pH值的升高其弹性也随之升高;在较高 pH,随着再制干酪最终产品 pH值的升高其弹性先增加后减小。

由图6可以看出,随着再制干酪最终产品 pH值的升高,再制干酪产品的黏聚性呈现一种先减小后增加的趋势,而转折点恰为 pH值 5.7。

图5 不同 pH对再制干酪弹性的影响

图6 不同 pH对再制干酪黏聚性的影响

由图7看出咀嚼性呈现下降的趋势,说明随着pH值的升高,产品越易被咀嚼吞咽。

图7 不同 pH对再制干酪咀嚼性的影响

由图8看出,随着再制干酪最终产品 pH值的升高,产品的恢复性基本呈现一种上升的趋势。

图8 不同 pH对再制干酪恢复性的影响

2.4 不同 pH值的再制干酪产品的微观结构图

图9 不同 pH值再制干酪产品的微观结构图

由图9(a)可以看出,pH值 5.38的涂抹再制干酪呈现了一个扭曲的结构,产品结构质地疏松且有不规则空洞,且脂肪球直径较大。pH值 5.38时接近酪蛋白等电点,酪蛋白出现聚合状态,使酪蛋白很紧密的交联在一起。大体积的酪蛋白聚合体的形成主要归因于 pH值接近酪蛋白等电点时电荷间的相互吸引作用。在极低 pH值的干酪中,由于体系接近等电点,CN分子间的静电斥力发生急剧的下降,加强了CN分子之间的结合。同时也对产品的品质产生不利的影响[9]。本研究对 pH值 5.38时的再制干酪感官分析表明,pH值在这一范围时,质地呈现沙粒状,没有完全乳化,且经冷冻干燥后易碎。

由图9(b)可以看出,pH值增加到 5.7时,再制干酪形成了一个均匀、密实的网络结构,大量的蛋白相互交联,脂肪球和蛋白网络明显形成。当 pH值接近等电点时,蛋白的水和程度减弱,使蛋白间的有效空隙大为减少,这种结构的变化使持水性大为降低。当 pH值逐渐升高而远离了蛋白质的等电点,蛋白质有效电荷增加,蛋白结构松弛,从而提高蛋白的持水性。在这一 pH值时交联的多样性致使其形成了一个均匀的、三维的蛋白网络结构和脂肪有规律的分布,使产品具有坚实的硬度和黏度[10-11]。

由图9(c)pH 5.95的涂抹再制干酪微观结构图看出,当 pH 5.95时,相互交联的蛋白质矩阵有被破坏的趋势。pH值的增加导致蛋白的溶解性增加,使得能相互交联的蛋白浓度降低以致形成了一个无序的结构。从分子力学角度分析这一变化的主要原因是 pH值过高时,由于蛋白质的负电荷增加,静电引力作用减少。排斥作用增加,则导致蛋白质肽链间形成相互疏远且交联的结构。随着 pH值的增加,静电作用减少,蛋白间会有其他分子间作用力以氢键和疏水作用为主,形成较差的网络结构可能是由于用于补偿减少的静电作用的其他作用力较低,而且蛋白质在高 pH值时吸水能力增加的缘故[12]。

总之,pH值微小的变化就会影响再制干酪的结构。pH值的变化引起蛋白溶解性的变化,蛋白质热至凝胶 (如再制干酪)的乳化能力、酪蛋白分子相互交联作用、表观黏度都受 pH值的影响。生产过程中,再制干酪的 pH值应控制在 5.6～6.0,产品会形成规则的三维空间网络结构,脂肪球乳化性较好,并且均匀的镶嵌在蛋白质之间,也起到了阻碍蛋白质相互聚集,增加了蛋白质的持水能力的作用。

3 结论

pH值是再制干酪生产中的重要影响因素。不同pH值的再制干酪产品,所表现出的融化性差别较大,其中 pH 5.5的再制干酪产品几乎不具有融化性。随着 pH值的升高,再制干酪产品的表观黏度也随之升高,其中在 5.7～5.86范围内表观黏度升高较缓和。从各个物性参数可以看出,pH 5.7的点是多个物性参数变化的转折点,可以推测此点可能是涂抹型再制干酪和切片再制干酪分界点。在各质构参数中,硬度和咀嚼性随着 pH值的升高而降低,pH值对弹性的影响显著 (P＜0.05)。从不同 pH值的再制干酪微观结构图中可以看出,pH值过低导致再制干酪产品成砂状,易碎,涂抹性差,而 pH值较高时,再制干酪中蛋白质的结构遭到了一定的破坏。本实验证明再制干酪的 pH值在 5.7左右时制得的再制干酪产品较好。

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