高产EPS乳杆菌对半脂切达干酪质地改善的研究

张玲,李晓东c,刘璐,李明浩,任红晶,朱永明,毕伟伟

(东北农业大学 a.乳品科学教育部重点实验室；b.食品学院；c.食品安全与营养协同创新中心，哈尔滨 150030)

0 引 言

随着人们健康意识的增加，消费者开始选择低脂高蛋白食品，因此减脂干酪被大力开发，然而减脂干酪质地坚硬、风味差，而这又是决定干酪品质的重要因素。使减脂干酪的水分含量达到甚至高于全脂干酪的水分曾被认为是改善由脂肪降低而引起的质地缺陷问题的有效方法[1]。乳酸菌产生的胞外多糖(EPS)曾受到很多研究者的关注[2]，这是由于EPS能改善发酵乳制品的流变性、质地及适口性。因此，EPS具有较高的经济价值[3]。

在过去的研究中，通过对一株干酪乳杆菌KLDS1.0319进行诱变，筛选得到了一株高产及不产EPS干酪乳杆菌突变株。本文研究了高产EPS干酪乳杆菌对半脂切达干酪组分、质地、熔化特性及感官的影响，并以KLDS1.0319及不产EPS干酪乳杆菌制作的半脂切达干酪为对照组进行实验。

1 实 验

1.1 材料与试剂

主发酵剂：商业发酵菌种Lactococcus lactis subsp.Cremoris和Lactococcus lactis subsp.lactis混合菌种；辅助发酵剂：干酪乳杆菌KLDS1.0319(记为EPS+，EPS的最大产量为73.38 mg/L)，高产EPS干酪乳杆菌(记为EPS++，EPS的最大产量为232.07 mg/L)及不产EPS干酪乳杆菌(记为EPS-)均由EPS+菌株诱变得。

1.2 主要仪器

GL-20G-Ⅱ高速冷冻离心机，干酪槽，pH计，TA.XT plus型质构分析仪，DHP-9272型恒温培养箱，SYQ-DSX-280B手提式蒸汽灭菌锅等。

1.3 方法

1.3.1 EPS++菌株在半脂切达干酪制作中添加量的选择

(1)半脂切达干酪的制作。

原料乳→脱脂 (脂肪含量约为1.4%)→杀菌→冷却→接菌种→搅拌→静置发酵→添加凝乳酶→凝乳→切割→热烫排乳清→堆砌→破碎与加盐→成型压榨→包装、8℃成熟

(2)EPS++菌株不同添加量的干酪的感官评价。用于分析的干酪样品分割要均一一致，并在室温放置1 h，20名经培训的人员在通风良好无气味和噪音场所进行感官评价，用清水和无盐饼干做味觉清洗，对干酪的风味、质地、总体接受性分别打分，品尝评定采用1～5分制，分别对应很差、差、一般、好、很好[4]。

(3)EPS++菌株不同添加量的干酪的蛋白质水解。

pH值为4.6的可溶性氮(pH4.6-SN)测定：精确称取0.75 g干酪，加入50 mL(pH值为4.6)的醋酸盐缓冲液，将干酪充分磨碎后，将悬浮液离心20 min(4 000 r/min)，取一定量上清液于凯氏消化瓶，进行凯氏微量定氮，并以占干酪总氮量的百分数表示。

12%三氯乙酸可溶性氮(12%TCA-SN)测定：精确称取1.50 g干酪，加入50 mL质量分数为12%的TCA溶液，将干酪充分磨碎后，将悬浮液离心20 min(4 000 r/min)，取一定量上清液于凯氏消化瓶，进行凯氏微量定氮，并以占干酪总氮量的百分数表示[5]。

1.3.2 添加产EPS不同能力的半脂切达干酪的制作

方法同1.3.1(1)，其中用来制作全脂干酪的原料乳不脱脂，共五组干酪，分别是：FFC=只添加商业发酵剂(0.015%,wt/wt)的全脂空白组；HFC=只添加商业发酵剂 (质量分数0.015%)的半脂空白组；HFCEPS++=添加商业发酵剂(质量分数0.011%)及体积分数为2%EPS++菌株的半脂实验组；HFC-EPS+=添加商业发酵剂(质量分数0.011%)及体积分数2%EPS+菌株半脂实验组；HFC-EPS-=添加商业发酵剂 (质量分数0.011%)及体积分数2%EPS-菌株半脂实验组切达干酪。

1.3.3 添加产EPS不同能力的半脂切达干酪的分析

(1)组成成分分析。干酪成熟第1天取样测定：蛋白质，GB 5009.5-2010； 总脂肪，GB 5413.3-2010；水分，GB 5009.3-2010；干物质，烘干法；pH值，将20g干酪研碎并搅匀于20 mL去离子水中用pH计测定；产量，压榨后干酪的量与原料奶的比率。

(2)质构分析。在平板上切割干酪成边长为20 mm的正方体，为了避免表面效应样品取干酪中间部位，进行分析前在4 °C下过夜储藏，当干酪成熟0，1，2，4，6月时进行质构测定。利用TA.XT plus物性测试仪，测前速度5.0 mm/s，测试速度1.0 mm/s，测后速度5.0 mm/s，压缩比30%，触发点值5 g，两次下压间隔时间5.0 s，负载类型Auto-20 g，探头类型P/0.5。每个样品做三组平行。

(3)熔化特性分析。参考Schreiber方法[6]略有改动，把干酪切成圆柱状(高5 mm，直径35 mm)置于有盖的玻璃培养皿中，在232°C烤箱中处理5 min，之后取出放置30 min至室温。每次在进行熔化实验前后后用记号笔在玻璃培养皿的背面沿着干酪样品的边缘做标记以便测直径，直径的测量要在5个不同的点取平均值。计算出直径的增加百分数，每个样品做三组平行试验。

感官分析方法同1.3.1(2)。

1.4 数据处理

文中数据均使用SPSS18.0软件进行统计分析，所用数据均为3次的平均数，误差项为标准误，单因素方差分析(ANOVA)中采用Duncan检验。

2 结果与讨论

2.1 EPS++菌株在半脂切达干酪中添加量的确定

2.1.1 EPS++添加量对半脂切达干酪感官影响分析

表1 EPS++添加量对半脂切达干酪感官评价

由表1可以看出，各半脂切达干酪的感官评价值都随着EPS++菌株添加量的增加呈现先增大后减小的趋势，当EPS++菌株添加量为1.5%～2.5%(体积分数)时，感官评定值差别不明显，而当EPS++菌株添加量为1%(体积分数)和3%(体积分数)时感官评定值相对较低，因此初步确定EPS++菌株较合适的添加量为1.5%～2.5%(体积分数)。

2.1.2 EPS++菌株添加量对半脂切达干酪蛋白质水解的影响

图1 EPS++添加量对干酪蛋白质水解的影响

由图1可以看出，随着EPS++菌株添加量增加可溶性氮质量分数增加。当EPS++菌株添加量为0.5%～1%(体积分数)时，由于菌株较少活力不高，蛋白质分解能力差，可溶性氮质量分数与其他添加量水平之间差异较为明显。当EPS++菌株添加量为2%～3%(体积分数)时，干酪的可溶性氮质量分数之间差异不明显，按着工业上经济最省原则结合感官评价结果，确定EPS++菌株最佳添加量为2%(体积分数)。

表2 全脂与半脂切达干酪组成成分及实际产率 %

2.2 添加产EPS不同能力菌株半脂切达干酪的分析

2.2.1 组成成分

5组干酪的组分质量分数如表2所示，当将原料乳中脂肪质量分数减少，半脂切达干酪中水分及蛋白质质量分数均增加，与全脂切达干酪相比，各半脂切达干酪的产率、FDM及MNFS质量分数均有所降低。由表2可知，在实验组半脂干酪中，在脂肪质量分数差别不明显的条件下，HFC-EPS++水分质量分数及干酪产率比HFC-EPS+及HFC-EPS-高，其中HFC-EPS++产率比HFC-EPS+及HFC-EPS-分别高0.71%和0.94%，这可能是由于EPS具有较强的持水能力，使得HFC-EPS++水分质量分数较高，从而干酪产率也高。HFC-EPS++的pH值与全脂干酪的相似且比HFC-EPS+及HFCEPS-低，这可能是由于EPS对菌体有保护作用，使得在较低pH条件下菌株还能继续产酸，另外，FFC和HFCEPS++中相对较高的MNFS质量分数对菌体的生长有促进作用也能使pH值降低。

2.2.2 质构

图2为对不同成熟期、批次干酪质构的测定结果。

硬度：由图2(a)可知，除HFC-EPS++与FFC硬度值相差不大外，所有其它组半脂干酪硬度较大，且在成熟期间HFC-EPS++硬度降低明显，这主要是由于菌株产生的EPS具有较强的持水能力，使得HFC-EPS++中水分质量分数及MNFS较高，也可能由于干酪中较强的蛋白质水解作用，使得HFC-EPS++中完整的酪蛋白质量分数较少。另外，干酪基质中EPS的存在填充了蛋白质基质的空隙，从而引起蛋白质网状结构改变并增加蛋白质之间的相互作用[7]，然而，HFC-EPS-由于缺少脂肪球空隙较小使得结构较为紧密，硬度值较大。

弹性：由图2(b)可知，脂肪的减少增加了半脂切达干酪的弹性。在成熟期间，HFC-EPS++的弹性急剧下降且与FFC相近，而对照组半脂干酪弹性虽也有下降，但趋势缓慢，这可能与HFC-EPS++中较高的水分质量分数有关，也可能是由于副κ-酪蛋白分子的水解作用，这对干酪的弹性起主要作用，在干酪体系中EPS的存在可能也是个缓和的因素。

黏着性：由图2(c)可知，在成熟第1个月期间，除HFC外，其他各组干酪的黏着性均降低，成熟4个月后，HFC-EPS++黏性显著增加，明显高于其他两组半脂切达干酪且与FFC相近，这与以前的研究相一致[8]，由于EPS的存在使得水相的流变性增加，又由于EPS在干酪中持水能力较强，通过与氢键结合，水-蛋白质体系相互作用增加，成熟期间蛋白质水解增加，黏着性也增加。

图2 半脂与全脂切达干酪成熟期间质构变化

凝聚性：由图2(d)可知，与全脂干酪相比，脂肪质量分数降低导致所有半脂切达干酪的凝聚性增加。在干酪成熟期间，HFC-EPS++凝聚性比HFC-EPS+及HFC-EPS-低，这可能与蛋白质基质的特性及脂肪的分布有关，蛋白质水解作用会使蛋白质基质结构的完整性破坏，导致凝聚性降低[9]。此外，HFC-EPS++在成熟期间较低的pH值可能也导致凝聚性进一步降低，因为干酪凝块pH值减小与酪蛋白逐渐降解有关。

2.2.3 熔化性

图3为半脂与全脂切达干酪成熟期间使用Schreiber方法测熔化性直径增加的百分数。由图3可以看出，随着成熟时间的延长，各组干酪的直径增加百分数均增加，这是由于副酪蛋白基质的降解使干酪中达到钙平衡[10]，导致干酪在成熟过程酪蛋白基质变软弹性小，容易熔化。FFC直径增加百分数比半脂组切达干酪(除HFC-EPS++外)高，但FFC和HFC-EPS++之间没有明显差异，也是由于半脂切达干酪较高的蛋白质质量分数而使蛋白质基质密度增加，熔化性也与半脂切达干酪(除HFC-EPS++外)中较低的MNFS质量分数有关。此外，HFC-EPS++中的EPS能结合并保留较多的水分这使得其有较强的熔化特性。

图3 用Schreiber方法测熔化性直径增加的百分数

2.2.4 感官评价

表3为全脂与半脂切达干酪成熟6个月的感官评价结果。由表3可以看出，成熟6个月后，HFC-EPS++风味及总体接受性得分最高，并且质地得分仅次于FFC，这与HFC-EPS++中较高的水分质量分数及较大程度蛋白水解有关，另外，这一结果也与Agrawal等人[11]报道的EPS能减少干酪的苦味有关。

表3 成熟6个月的感官评价结果 分

3 结 论

通过使用高产及不产EPS干酪乳杆菌，研究了高产EPS乳杆菌作为辅助发酵剂对半脂切达干酪质地的改善作用。确定EPS++菌株在半脂切达干酪中的添加量为2%(体积分数)，并将EPS+和EPS-菌株以此添加量做对照组干酪进行研究。结果表明，与不做任何处理的半脂切达干酪相比，HFC-EPS++的质地、熔化性及感官特性均有明显改善，接近全脂对照组切达干酪，主要是由于EPS++菌株产生的EPS能结合较多的自由水。可见，高产EPS乳杆菌在改善乳制品质地、适口性等方面有潜在应用价值，还应该进一步研究菌株产生的EPS的性质及其改善干酪特性的机制。

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