发酵剂对干酪品质影响的研究进展

2022-12-06王湘竹姚天臻马克清

现代食品 2022年3期

◎ 王湘竹，姚天臻，马克清

（1.临夏州燎原乳业有限公司，甘肃临夏 731800；2.燎原乳业股份有限公司，甘肃合作 747000）

干酪生产中所用发酵剂以乳酸菌为主，可分为嗜热型、嗜温型和混合型。许多学者证实嗜温型和混合型在感官鉴定上优于嗜热型发酵剂[1-2]。影响干酪品质的因素主要有原料乳的质量、发挥作用的发酵剂的种类及其加入量、凝乳酶的种类、该类型干酪主要成分和所选择工艺等。尤其是发酵剂的使用对干酪理化和感观及产率有很大影响[3]。REHMAN等[4]研究表明，发酵剂的类型比工艺更能影响干酪风味的形成。GONZÁLEZ等[5]认为，筛选发酵剂生产的干酪具有芳香气味，并且感官评价高于商业发酵剂，但对干酪理化特性和蛋白质降解作用影响不大。

干酪成熟过程缓慢且复杂，在其成熟过程中伴随着由酶催化引起的变化，如蛋白质降解、脂肪水解、乳糖代谢等。酶主要有原料乳中胞浆素和酸性蛋白酶，残留凝乳酶及来自发酵剂和非发酵剂细菌的蛋白酶、肽酶和脂酶等。其中，胞浆素和酸性蛋白酶是pH敏感性酶，而大部分凝乳酶则随乳清的析出而排出。因此，在干酪成熟过程中发挥主要作用的酶应该是发酵剂和非发酵剂自溶产生的酶。

1 发酵剂对蛋白质降解的影响

蛋白质水解在干酪成熟过程中对干酪的品质有重要的影响，该反应主要是由酶催化引起。在干酪成熟过程中，酪蛋白在乳酸菌胞内酶和胞外酶的作用下降解。研究表明凝乳酶只能将乳蛋白分解至多肽，而乳酸菌蛋白分解酶可将乳蛋白和肽类分解为氨基酸，氨基酸降解可生成多种风味化合物，因此对干酪的风味和硬度的形成至关重要。

1.1 对风味的影响

干酪风味主要来自蛋白质的降解，其降解过程主要为蛋白质水解为肽，肽再水解为氨基酸，氨基酸进一步降解为风味物质。其中，氨基酸降解是干酪中风味物质形成的关键。干酪成熟期间，如果蛋白质降解适中，制成的干酪口味及质地均较佳；如果降解速度过慢，不易形成干酪质地和特有的风味；如降解过快，则易产生小分子的苦味肽，使其品质下降[1]。这个过程的快慢主要取决于发酵剂中微生物自溶速度及释放出的酶的类型，且在干酪成熟过程中，发酵剂自溶速率和自溶度与蛋白水解呈正相关。

干酪成熟期间发酵剂控制不当也会使干酪产生苦味、青草味等异常风味，尤其是苦味，它是影响干酪品质的重要因素。苦味主要是酪蛋白过度降解或中间产物未被充分降解，从而导致大量苦味肽累积造成的，从本质上说，是成熟过程中酶的活性受到抑制或促进而导致的[6]。此外，发酵剂添加量不当，也会影响干酪品质。研究证实，若添加量太多，易使干酪产生苦味、酸味，且凝块组织松散、易碎，影响其品质，产率也会降低；若添加量太少，凝块较软，不易碎，乳清析出较慢，凝乳时间也会变长[7]。提高发酵剂的含量，酸化加快，as-酪蛋白的水解速度也加快。总体来说，发酵剂的添加量主要视菌种活力和形态而定。

1.2 发酵剂种类对干酪质地的影响

质地是反映干酪成熟期间生化及理化变化的重要指标之一，受发酵剂类型的影响，即使成熟时间相同，干酪所表现的质构特征也有所不同。BØRSTING等[8]分别用德氏乳杆菌乳酸亚种、乳酸乳球菌乳酸亚种及乳酸乳球菌乳脂亚种混合物制作低脂切达干酪，研究表明用混合发酵剂加工的产品中游离氨基酸含量较高，干酪的断裂应力也较高，单菌种发酵剂正好相反。若用单菌菌种发酵剂替代混合发酵剂可降低干酪的苦味，但却导致了干酪质地变脆。

1.3 发酵剂对干酪流变学特性的影响

干酪质地受流变学影响比较大，二者关系密切。通过蠕变试验对mozzarella干酪的流变学特性进行定量分析，结果表明，混合菌种发酵剂（嗜热链球菌和瑞士乳杆菌）制作干酪的熔融性要高于单一菌种发酵剂（嗜热链球菌）制作的干酪[9]。

2 发酵剂对干酪脂肪水解影响

脂肪的分解在大多数干酪产品中具有一定的局限性，但这个过程对干酪品质的影响却很重要。干酪微生物群落中的乳酸菌、丙酸菌、非乳酸菌发酵剂（NSLAB）、表面微生物、酵母菌和霉菌均可产生脂酶。在干酪成熟过程中，酯酶可分解和氧化其中的脂肪，形成游离脂肪酸、醛类、醇类等一系列具有特殊气味的化合物，从而形成干酪特有的发酵风味，尤其是短链脂肪酸有强烈的特征性风味。

3 发酵剂对干酪糖酵解的影响

干酪成熟时的糖酵解主要是在发酵剂的作用下，将原料中的乳糖，经糖酵解或异戊二糖途径转化为乳酸的过程。这个过程产生的乳酸直接影响干酪的风味。若生产程中的发酵剂可以迅速耗尽凝乳中残留的乳糖，就可以避免糖酵解过程的发生，避免产生异味，维持干酪的品质。

乳糖代谢的主要作用是决定干酪的pH值和调节其他的生化反应。在干酪生产中乳酸菌发酵剂代谢产生乳酸，形成低酸性环境，具有以下作用。①影响凝乳酶的活性，为凝乳创造良好条件。②抑制杂菌生长，有利于形成品质良好的干酪，同时也有利于保藏。③通过影响酪蛋白的持水性影响干酪的硬度，促进乳清排出和干酪凝块的收缩。④乳酸不仅可以直接影响干酪的风味，其代谢产物也可影响干酪的风味。⑤控制成熟酶的效果。

4 干酪中微生物对其品质的影响

干酪中的微生物可分为发酵菌群和次级菌群两大类。发酵剂菌群大部分是生产过程中额外添加的发酵剂菌种，还有一部分是原料奶中本身存在的发酵剂菌种。次级菌群即NSLAB，存在于大多数干酪中，主要是通过环境及制作干酪的材料（包括发酵剂）带到干酪中，种类繁多，且大多是未知菌群，通常异型发酵乳酸杆菌占主导地位。在干酪成熟过程中，干酪中微生物数处于动态变化之中，成熟前期发挥作用的主要是起发酵剂作用的乳酸菌，成熟后期发挥作用的则是一些NSLAB，整个成熟过程的变化速率取决于发酵剂乳酸菌起始数量和非发酵剂微生物类型。

干酪中活菌数受pH值、乳糖含量、盐浓度及脂肪含量的影响。在干酪成熟过程中，盐含量从外到内逐渐减小。在高的渗透压环境下，细菌细胞收缩，细菌的形态改变，影响活菌数。脂肪含量的改变会导致不同种类的细菌数发生变化，但不会改变干酪中起主导作用的细菌类型。刘会平等[10]通过对比Mozzarella干酪和模拟干酪成熟过程中菌群的变化规律，结果表明发酵剂乳酸菌是Mozzarella干酪成熟过程中的主要菌群，而非发酵剂乳酸菌的作用不大。此外发酵剂对干酪水分、乳糖含量影响很大，且在干酪成熟过程中占有相对优势的菌株在其繁殖过程中可产生较多的胞外多糖，该物质不仅可以改善干酪黏性，还可以产生较多的香味物质。

NSLAB在干酪的制作过程中不能产酸或产生很少量的酸，但在成熟过程中，这些菌群与干酪独特的风味和质构有关，存在非发酵剂微生物的干酪风味物质浓度更高。