凝乳酶对低脂干酪微观结构和功能特性的影响

顾朋，刘宁

(东北农业大学食品学院，哈尔滨150030)

凝乳酶对低脂干酪微观结构和功能特性的影响

顾朋，刘宁

(东北农业大学食品学院，哈尔滨150030)

研究了低脂干酪成熟过程中蛋白质水解程度对干酪本身的微观结构和功能特性的影响。以低脂乳为原料，添加不同剂量的凝乳酶制备低脂干酪，测定干酪不同成熟期的熔度及质量分数为12%的TCA-SN并观察干酪的微观结构。结果表明，在低脂干酪中添加双倍的凝乳酶时可以减少干酪的硬度、增加熔度和改善其感官状态；当添加3倍凝乳酶时将会导致产品比添加正常凝乳酶量时更有胶弹性。因此，添加双倍凝乳酶时能有效改善低脂干酪的质构、功能特性及感官状态。

低脂；干酪；功能特性；微观结构

0 引言

干酪是富含蛋白质和脂肪等营养素的乳制品，低脂干酪在干酪中占有很大比例。脂肪在干酪中承载着风味和令人满意的质构特性，随着干酪中脂肪质量分数的减少，蛋白质和水分质量分数相对增加，但低脂干酪与全脂干酪相比仍具有橡胶似的质地和不良风味，而且功能特性也将改变[1]。

在大多数成熟期较长的干酪中，凝乳酶在干酪质地和风味方面起着非常重要的作用，它的蛋白质水解作用能使干酪由最初的橡胶状转变为后期的光滑质地[2]。在干酪制备过程中仅有6%的凝乳酶留在凝块中，为了改进低脂干酪的质地和功能特性，应适当增加干酪成熟过程中的蛋白质水解。本研究通过改变不同凝乳酶添加量，观察凝乳酶对低脂干酪微观结构和功能特性的影响，为生产风味、质地和功能性与全脂干酪相似的低脂干酪提供参考。

1 实验

1.1 材料

原料乳，冻干发酵剂，凝乳酶（1∶10 000），硝酸钠，无水氯化钙。

1.2 仪器

干酪槽，压榨机，物性测试仪，超净工作台，微量凯氏定氮仪，鼓风电热恒温干燥箱，高压灭菌锅，pH计，电热恒温水浴锅，脂肪离心机，箱式电阻炉。

1.3 方法

（1）工艺流程（仿Gouda干酪）[3]。原料乳、低脂乳（0.6%）→过滤→杀菌（63℃，30 min）→冷却（至32℃）→添加氯化钙、硝酸钠（配成饱和溶液）→添加发酵剂（添加2%发酵剂发酵30 min）→添加凝乳酶（低脂乳中分别加入正常凝乳酶添加量的1倍、2倍和3倍）→凝块切割（切成10～15 mm3方块）→升温排乳清（排1/3乳清，第一次升温至34℃，搅拌15 min，再排出1/3乳清，然后升温到38℃，当pH值达到6.1～6.2时，排出全部乳清）→堆积（38℃，保温30 min）→入模成型→压榨→冷却（水温5-10℃，浸泡过夜）→盐渍（在15%～20%食盐水中浸泡36 h）→包装（装入透气性差的塑料袋中真空封口）→成熟（5℃相对湿度85%～95%）→成品。

（2）脂肪的测定（罗兹-哥特里法)、灰分的测定、水分的测定（直接干燥法）均参照文献[4]中的方法进行。12%三氯乙酸可溶性氮（12%TCA-SN）的测定、总氮（TN）的测定参照文献[5]中的方法进行。pH值的测定参照文献[6]中的方法进行。

（3）干酪微观结构的电镜分析[7]。取干酪样品，浸泡于质量分数为2.5%的戊二醛溶液中在4℃条件下固定过夜，用磷酸盐缓冲液清洗3次，每次10 min，将样品在液氮中迅速冷冻，然后捶击，使其自然断裂。分别用体积分数为50%，70%和90%的乙醇溶液脱水3次，每次10 min，以叔丁醇置换乙醇，然后进行临界点干燥，将凝块切成薄片粘台，采用离子溅射方法镀金，最后置于扫描电镜下观察。

（4）熔度的测定[8]。称取大约3 g的干酪于试管中，然后用薄铝纸封口，并在铝纸上扎小孔，以便使热气在加热的过程中释放出来。在5℃的冰箱中垂直放置30 min，然后在100℃的温度下水平放置90 min。用毫米刻度尺测量从试管底部到干酪融化的停留点之间的长度。

2 结果与讨论

2.1 乳成分的测定结果

表1为原料乳的理化特性。由表1可以看出，当原料乳中的脂肪质量分数减少时，水分和蛋白质的相对质量分数会显著增加，但是pH值却没有明显变化。

表1 原料乳的理化特性%

表2为干酪的理化特性。由表2可以看出，低脂干酪与全脂干酪相比，具有较高的水分和蛋白质质量分数。当干酪的脂肪质量分数从26%降到7%时，pH值明显升高，是因为低脂干酪含有相对较高的蛋白质量分数，在干酪成熟过程中，氨基酸代谢产生NH3；随着凝乳酶添加量的增多，低脂干酪的pH值也随之增加，这归因于低脂干酪在成熟过程中蛋白水解的增加，从而加速氨基酸的代谢；干酪中脂肪质量分数的减少导致低脂干酪中灰分的质量分数增加，这是因为干酪中蛋白质和水分的相对质量分数增加，使得磷酸钙和一些可溶性矿物质如钙离子，纳离子和钾离子的总量增加。但是LFC-3与LFC-2相比，灰分的质量分数会减少，是因为它含有较少的水分。

表2 干酪的理化特性%

2.2 不同凝乳酶添加量对干酪12%TCA-SN的影响

蛋白质水解是干酪成熟过程中最基本也是最复杂的化学变化，蛋白质的水解程度直接关系着干酪成熟中质构的变化和风味的形成。因此，干酪成熟中，蛋白质降解产物分析是干酪成熟的指标。不同的干酪中，蛋白质水解程度也不同，干酪的蛋白水解产物包括一些大分子多聚蛋白质，小分子多聚蛋白质和游离氨基酸及它的降解物。质量分数12%的TCA溶液，可以沉淀几乎所有的缩氨酸，除一些短链的缩氨酸外。一般认为，质量分数12%的TCA-SN表示蛋白质水解的深度，是干酪风味的主要标志。由图1可以看出，低脂干酪的12%TCA-SN与全脂干酪相比有明显增加，且随着凝乳酶添加量的增加，12%TCA-SN也随之增加，这是因为蛋白质水解程度升高。所以，当凝乳酶添加量达到3倍时，干酪的风味值最大。

图1 凝乳酶添加量对12%TCA-SN的影响

2.3 不同凝乳酶添加量对干酪产率的影响

从图2可以看出，当干酪中的脂肪质量分数减少时，产率明显下降。这是因为乳脂肪作为原料乳中的主要成分，在干酪制备过程中，能与酪蛋白分子紧密结合。当乳脂肪减少时，尽管干酪中的脂肪质量分数被水分所代替，但是用低脂乳制备干酪时产率的降低还是不可避免，这是因为脂肪的减少量和水分的增加量并不相同，所以原料乳中酪蛋白和脂肪的总量是决定干酪产率的主要成分。当凝乳酶添加量增加时，干酪的产率会下降，这是过度的蛋白质水解所引起的。

2.4 不同凝乳酶添加量对干酪微观结构的影响

通过扫描电镜可以真实的观测到干酪的微观结构，干酪的微观结构决定了质地性质。天然凝乳干酪主要是一种钙磷酸盐和副酪蛋白组织，它含有重叠和交错连接的部分熔融的副酪蛋白聚合体。它们组织的整体性主要通过分子内和分子间聚合体的疏水性引力和静电引力来保持。组织内部的一些颗粒包含孔，脂肪球和水分等。

图2 凝乳酶添加量对干酪产率的影响

图3为成熟期2个月的FFC。由图3可以看出，蛋白质分子之间存在着很多空隙，因为这些空隙被脂肪球占据着。而低脂干酪的微观结构则明显不同于全脂干酪，由于脂肪球数量的减少而导致蛋白质分子变得更为紧密，这也解释了为什么尽管低脂干酪中含有相对高的含水量，而质地仍然坚硬。图4表明，LFC-1中的蛋白质分子较稳定，反映出干酪具有较强的弹性。由图5可以看出，LFC-2的显微照片显示出较多的融合物和不光滑层，这反映了LFC-2在成熟期发生了较高的蛋白质水解作用，大量的蛋白质分解使得LFC-2与LFC-1相比具有较柔软的质地；而图6中的LFC-3的微观结构却呈现出粗糙的、更紧密的蛋白质网状结构，以致LFC-3的质地呈现出橡胶状。

图3 成熟期2个月的FFC

图4 成熟期2个月的LFC-1

图5 成熟期2个月的LFC-2

图6 成熟期2个月的LFC-3

2.5 不同凝乳酶添加量对干酪熔度的影响

熔度是指当干酪的温度升高时所体现出的流动性。图7为凝乳酶添加量对熔度的影响。由图7可以看出，全脂干酪的熔度最高。而当凝乳酶添加量是正常添加量的2倍时，熔度比另两种低脂干酪高，这是因为LFC-2的蛋白质水解能力比LFC-1强，较高的蛋白质分解能力使干酪质构更柔软，而且更容易融化。尽管LFC-3的蛋白质水解能力最强，但是紧密地结构使蛋白质分子不易移动，所以LFC-3的熔度最低。

图7 凝乳酶添加量对熔度的影响

3 结论

通过以上研究可以看出，脂肪质量分数和凝乳酶添加量对干酪的微观结构，产率和功能特性有很大影响。当干酪中脂肪质量分数减少时，会导致产品硬度增加，微观结构更紧密，熔度降低，感官评价也会降低。但是在低脂干酪中添加2倍凝乳酶时，增加了干酪成熟期的蛋白质水解，改善感官评价并提高熔度。凝乳酶添加量增加到3倍时，干酪质地变硬，可能是由凝胶形成过程中酪蛋白胶粒聚集所引起的。所以当添加正常凝乳酶量的2倍时，可以有效改善低脂干酪的质构、功能特性和感官性。

[1] 郑建仙.低能量食品[M].北京：中国轻工业出版社，2001.

[2] JOHNSON M E,CHEN C M,JAEGGI J J.Effect of Rennet Coagulation Time on Composition，Yield and Quality of Reduced-fat Cheddar cheese[J].Journal of Dairy Science,2001,84:1027-1033.

[3] 于丽斌.高达干酪的生产工艺及控制要点[J].中国乳品工业,2006，34（4）：56-59.

[4] 徐安邦，张水华.食品分析[M].北京：中国轻工业出版社，1994.

[5] 郑冬梅.豆乳干酪成熟过程中蛋白水解的研究[J].食品科学，2004，25（10）：101-102.

[6] 郑小平，郭本恒，陈有容.从质构角度考察干酪凝乳工艺参数[J].乳业科学与技术，2003(2)：54-56.

[7] DRAKE M A,HERRETT W,BOYLSTON T D,et al.Lecithin Improves Texture of Reduced Fat Cheeses[J].Journal of Food Science,1996,61:639–642.

[8] KOCA N,METIN M.Textural,Melting and Sensory Properties of Low-Fat Fresh Kashar Cheese Produced by Using Fat Replacers[J].Journal of Dairy Science,2004,14:365-373.

Effect of low fat cheese with different concentrations of rennet on microstructure and functionality

GU Peng，LIU Ning
(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030，China)

To study the effect of low fat cheese with different degrees of proteolysis on microstructure and functionality in this paper.Low fat milk was used as material,and different concentrations of rennet were adopted respectively to produce low fat cheese.melt ability,12%TCASN were measured and microstructure of cheeses in ripening period were observed.The results showed that with doubling the rennet concentration reduced values of instrumental hardness parameters,increased the melt ability and improved the sensory impression of texture;increased the rennet concentration 3-fold the normal usage produced a product slightly more elastic than the low fat cheese with normal concentration of rennet.In conclusion,increase the rennet concentration to 2-fold the normal usage was useful for improving the textural,functional and sensory properties of low fat cheese.

low fat;cheese;functionality;microstructure

TS252.53

A

1001-2230（2011）02-0034-03

2010-03-20

顾朋(1982-)，女，硕士，研究方向为营养学与保健食品。通讯作者：刘宁