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Edam牦牛干酪成熟过程中品质变化及蛋白质降解

2023-02-07陈炼红

食品科学 2023年2期
关键词:干酪牦牛游离

王 泽,张 岩,陈炼红,

(1.西南民族大学食品科学与技术学院,四川 成都 610041;2.西南民族大学畜牧兽医学院,四川 成都 610041)

牦牛是中国青藏高原特有的家畜资源[1]。牦牛乳作为高寒牧区牧民的重要食物[2],与牛乳相比,不仅脂肪酸、蛋白质、乳糖等干物质含量更高,还具有耐缺氧、抗疲劳和抗氧化等功能特性[3]。当前牦牛乳的生产加工主要集中在曲拉、酥油和牦牛酸乳等传统制品[4],商业价值较低且不易贮藏,牦牛干酪作为高附加值的耐保存乳制品亟需进一步开发研究。牦牛干酪具有风味浓郁、出品率高与营养价值高等特点[5],近年来,人们对优质乳制品的需求不断增加,牦牛干酪具有广阔的市场前景。

Edam干酪又称红波奶酪,原产于荷兰[6],常以牛乳或水牛乳为原料[7],是经热水浸烫浸泡排出乳清,洗涤乳糖,于10~14 ℃发酵成熟的半硬质浸洗干酪。浸洗是Edam干酪独特的生产工艺,能够有效控制乳酸的产生,使干酪pH值保持在5.0~5.2范围内[8]。Edam干酪成熟周期通常为6~10 周[9],其口感细腻温和,略有咸味,内部呈淡黄色,微带弹性,初试干酪者容易接受。

干酪成熟过程主要包含蛋白降解、脂肪氧化和糖酵解3 种生化反应[10]。蛋白质水解是其中重要一环,蛋白质在凝乳酶、蛋白酶以及微生物酶的作用下逐渐降解成大肽、小肽以及氨基酸,从而形成干酪特有的组织形态和风味[11]。酪蛋白(casein,CN)富含人体所需的必需氨基酸[12],作为干酪骨架的主要结构,成熟过程中不断被降解,其氨基酸含量、疏水基团数量、二级结构等皆会发生变化,导致蛋白分子交联程度与交联方式发生改变,从而影响干酪的质地和功能特性。

探究成熟过程中牛乳Edam干酪的蛋白质降解已成为研究热点,Sabikhi等[13]发现Edam干酪成熟3 个月后α-CN和β-CN均被水解,但α-CN水解程度更高;Mlček等[14]采用近红外光谱法检测Edam干酪中游离氨基酸和可溶性氮(soluble nitrogen,SN)含量评估干酪成熟阶段;Aljewicz等[15]使用鼠李糖杆菌和嗜酸乳杆菌作为辅助发酵剂能够显著提升Edam干酪蛋白水解过程;Pachlová等[16]发现成熟时间与成熟温度能够显著影响Edam干酪中游离氨基酸含量,其中(10±2)℃的成熟效果最好。

目前,鲜见Edam牦牛干酪成熟期间品质及蛋白质降解的深入研究。因此,本实验以牦牛乳为原料制备Edam牦牛干酪,基于实验室现有最佳加工工艺,研究其在成熟过程中理化指标、物性指标、蛋白质和脂肪分解指标变化,分析CN结构与降解情况,探究各指标之间相关性。本研究可为Edam干酪品质评价和成熟机理提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

Edam牦牛干酪(实验室自制,得率19.41%);新鲜牦牛乳采自四川省红原县麦洼(乳密度1.033、蛋白质含量4.72%、脂肪含量6.54%)。

蛋白定量测定试剂盒、巯基测定试剂盒、蛋白质羰基含量测试盒、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)凝胶配制试剂盒 江苏省南京建成生物工程研究所;其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

LRH-800-GSI人工气候培养箱 上海沪粤明科学仪器有限公司;PHS-3C精密pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司;MODEL手持式色度计 广东省深圳市威福光电科技有限公司;K-9840凯氏定氮仪 上海沛欧分析仪器有限公司;JOYN-SXT-6B粗脂肪自动测定仪上海乔跃仪器有限公司;TG16-WS低温高速离心机湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;V-100紫外分光光度计 翱艺仪器(上海)有限公司;TA.XT.Plus食品物性分析仪 英国Stable Micro System公司;DHR-3流变仪 美国TA公司;ALPHA 1-4 LSC1-4冷冻干燥机 德国Marin Christ公司;DYY-12电脑三恒多用电泳仪 北京市六一仪器厂;Nicolet 380傅里叶变换红外光谱仪 美国Thermo Electron公司。

1.3 方法

1.3.1 Edam牦牛干酪制备

根据课题组前期工艺优化研究基础,Edam牦牛干酪按如下流程制备:

原料乳→过滤→标准化→巴氏灭菌(63 ℃,30 min)→冷却(32 ℃)→添加发酵剂(0.006%)→调节pH值至5.6→添加氯化钙(0.01%)→添加凝乳酶→凝乳(32 ℃,30 min)→切割、热缩→排出乳清→浸洗(45 ℃)→排出乳清→压榨成型→盐渍(12%)→干燥→封蜡→成熟

1.3.2 成熟

将Edam牦牛干酪置于13 ℃、相对湿度85%的人工气候箱中进行发酵成熟,分别在成熟第0、20、40、60、80天取样测定。

1.3.3 感官评价实验

参考GB 5420—2021《干酪》[17]中感官要求制定Edam牦牛干酪感官评价标准,如表1所示。

表1 Edam牦牛干酪感官评价标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of Edam yak cheese

1.3.4 理化指标测定

根据GB 5009.3—2016《食品中水分的测定》[18]中直接干燥法测定水分含量;根据GB 5009.237—2016《食品pH值的测定》[19]测定pH值;根据Delgado等[20]的方法测定亮度值(L*)、红度值(a*)和黄度值(b*)。

1.3.5 物性指标测定

1.3.5.1 质构测定

参考姜纳川等[10]的方法并加以修改。将样品分为5 cm×5 cm×3 cm块,使用食品物性分析仪进行测定。测定参数:负载类型为Auto-5 g;测试速率1 mm/s;压紧距离10 mm;保持时间0 s;探头恢复速率1 mm/s;探测类型为p-0.5。

1.3.5.2 流变学特性测定

根据Ma Xixiu等[21]的方法并加以修改。将干酪样品切成直径为2 cm、厚度为0.3 cm的圆形切片。使用流变仪,选用20 mm的不锈钢平板探头进行测定。进行小幅振荡动态剪切变温扫描时,升温(或降温)范围设定为25~80 ℃,升温(或降温)速率5 ℃/min,测试拉力0.05%,频率0.1 Hz。

1.3.6 蛋白质分解指标测定

根据GB 5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》[22]中凯氏定氮法测定总蛋白含量,根据Mane等[23]的方法测定pH 4.6条件下干酪中SN含量(pH 4.6-SN),根据高代微等[24]的方法测定12%三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)条件下干酪中SN含量(12% TCA-SN)。

1.3.7 脂肪分解指标测定

根据GB 5009.6—2016《食品中脂肪的测定》[25]中索氏抽提法测定脂肪含量;根据GB/T 5530—2005《酸值和酸度测定》[26]中热乙醇法测定游离脂肪酸含量;根据李昂等[27]的方法测定硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)值。

1.3.8 CN结构分析

1.3.8.1 CN提取与纯度分析

根据王玲[28]的方法从Edam牦牛干酪中提取CN样品。称取一定质量CN冻干粉溶解于100 倍稀释的醋酸盐缓冲液中,采用蛋白定量测定试剂盒测定CN的纯度。

1.3.8.2 SDS-PAGE实验

根据王蔚新[29]的方法测定。

1.3.8.3 傅里叶变换红外光谱扫描

根据周颖喆[30]的方法并加以修改。采用透射红外光谱附件,使用傅里叶变换红外光谱仪进行分析。背景扫描后,将CN样品平铺在样品的ZnSe芯片上。扫描范围4000~650 cm-1,分辨率4 cm-1。

1.3.8.4 总巯基含量与羰基含量测定

按照试剂盒说明,采用巯基测定试剂盒测定总巯基含量,采用蛋白质羰基含量测试盒测定羰基含量。

1.3.8.5 表面疏水性测定

根据耿玮蔚等[31]的方法并加以修改。取一定质量CN样品溶于SDS溶液中,静置30 min,在pH 8.0缓冲液中透析。取透析液0.5 mL,加入10 mL CHCl3,混匀。在CHCl3层中加入0.0024%亚甲基蓝溶液,混匀,2500 r/min离心15 min。取底层SDS和亚甲基蓝的混合物,在655 nm波长处测定吸光度。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 Edam牦牛干酪成熟过程中感官评价分析

由图1可知,Edam牦牛干酪成熟过程中感官评分呈先显著下降后显著上升的趋势(P<0.05)。第0天时,干酪无其他明显风味,颗粒较粗糙;成熟20 d时口感最差,发酵香气不足;成熟40 d时,感官接受度有所提高,初具干酪发酵香气;成熟80 d时,干酪出现明显香气,口感细腻,这是因为酶逐渐渗入,干酪成熟使大分子肽逐渐分解为小分子肽,小分子肽继而分解为氨基酸以及副产物,脂肪在酶的作用下逐渐分解为脂肪酸,脂肪酸与干酪原有的醇类物质作用生成酯,产生芳香气味,改善干酪的感官品质[32]。

图1 Edam牦牛干酪成熟过程各阶段感官评分Fig.1 Sensory score of Edam yak cheese during ripening process

2.2 Edam牦牛干酪成熟过程中理化指标分析

2.2.1 Edam牦牛干酪成熟过程中水分含量变化

由图2可知,Edam牦牛干酪的水分含量随成熟时间延长而降低。成熟初期含水量相对较高,所以成熟0~60 d水分流失较快,此时各阶段水分含量差异显著(P<0.05);成熟60 d后,蛋白质及脂肪分解基本完成,干酪结构趋于稳定,水分流失逐渐缓和。这与Sabikhi等[13]的结果一致,均为成熟初期奶酪水分含量显著降低。水分含量降低的原因是干酪早期网状结构空隙小,随着成熟时间的延长,CN分解导致网状结构的空隙逐渐变大,水分从空隙中脱落。另外,蛋白质和脂肪分解时常伴有水的生成,抵消了一部分流失的水,所以成熟时间越久,水分含量降低越缓慢。

图2 不同成熟阶段Edam牦牛干酪的水分含量Fig.2 Water content of Edam yak cheese during ripening stages

2.2.2 Edam牦牛干酪成熟过程中pH值变化

由图3可知,随着成熟时间的延长,Edam牦牛干酪的pH值呈逐渐下降趋势,由最初的5.85下降到4.96,属于Edam干酪的正常pH值。Hoffmann等[33]测得成熟6 周的Edam干酪pH值为5.40,与本实验结果相近。成熟0~20 d,pH值显著下降(P<0.05),这是因为在干酪成熟过程中,乳糖被发酵剂乳酸菌降解产生乳酸[34],蛋白被蛋白酶水解产生小分子肽等碱性物质,且成熟早期乳糖分解作用较强,从而导致pH值迅速下降。在后熟阶段,由于乳糖不断被消耗,酸性物质的生成会逐渐减少,碱性物质不断积累,因此干酪在后熟阶段的下降趋势减缓。

图3 不同成熟阶段Edam牦牛干酪的pH值Fig.3 pH of Edam yak cheese at different ripening stages

2.2.3 Edam牦牛干酪成熟过程中色度变化

干酪的成熟过程中,脂肪含量对色度有重要影响[35]。由表2可知,随着成熟时间延长,Edam牦牛干酪的L*值呈下降趋势,下降率为12.44%。成熟过程中菌体分泌的脂肪酶不断分解脂肪,随着脂肪减少,L*值不断下降。随着成熟时间延长,干酪的a*值不断增加,其中成熟20~60 d上升显著(P<0.05)。这是由于成熟前期,干酪中的红绿色素被脂类物质包裹,所以干酪颜色偏绿,随着成熟时间的延长,脂类物质不断被凝乳酶和乳酸菌分泌的脂肪酶分解,干酪中的红绿色素被释放出来,使干酪逐渐呈现出应有的色泽。此外,随着成熟时间变化,干酪的b*值在各阶段显著上升(P<0.05),由最初的13.15上升至19.45,上升率为47.91%。随着成熟的进行,蛋白质不断被乳酸菌和凝乳酶分解,部分CN的网状结构被破坏,镶嵌在CN网状结构中的脂肪逐渐暴露,使干酪中游离的黄色素增多,干酪表观色泽越来越黄。

表2 不同成熟阶段Edam牦牛干酪的色度值Table 2 Color parameters of Edam yak cheese at different ripening stages

2.3 Edam牦牛干酪成熟过程中物性指标分析

2.3.1 质构特性分析

由表3可知,随着成熟时间延长,Edam牦牛干酪的硬度、弹性和胶黏性均呈上升趋势。干酪在成熟80 d内硬度由971.83 g上升到4326.01 g。水分的流失导致硬度不断增加,后期上升幅度较缓和,这是由于蛋白质和脂肪分解产生了一部分水,减缓了硬度增加的速率。干酪的弹性在成熟80 d内逐渐增加,弹性增长归因于蛋白分子内破裂的非共价相互作用的复杂变化;干酪成熟过程中蛋白质和脂肪的分解,使各组分作用力趋于稳定和平衡,主要表现为弹性增加以及内部组织分布更加均匀等。成熟过程中,干酪的凝聚性整体呈下降趋势,80 d内下降率达85.71%。Moreira等[36]对奶酪成熟过程中凝聚性下降进行了分析,发现此现象与化学键间的相互结合有关,随蛋白质水解程度的增加,蛋白质与水相互作用增加,破坏原有化学键,使得凝聚性下降。成熟过程中,干酪的胶黏性在成熟20 d后显著上升(P<0.05)。这是因为干酪成熟过程中蛋白质的分解使亲水基团增加,脂肪降解为游离脂肪酸,导致干酪胶黏性不断上升。

表3 不同成熟阶段Edam牦牛干酪质构特性Table 3 Texture characteristics of Edam yak cheese at different maturity stages

2.3.2 流变学特性分析

由图4可知,Edam牦牛干酪在成熟过程中,随着温度的升高,发酵各阶段干酪的储能模量和损耗模量均呈下降趋势,且趋势相似。这说明受热过程中凝乳颗粒的弹性和黏性一直降低,可能与脂肪粒液化发生形变、CN收缩使蛋白质结合减弱有关。而随着发酵时间的延长,干酪的储能模量和损耗模量都增加,表明干酪的弹性和黏性都变高,这与质构分析结果一致。此外,整个升温过程中储能模量一直大于损耗模量,损耗角正切值始终小于1,说明各成熟阶段干酪都以弹性形变为主,主要表现出固态物体的性质。

图4 Edam牦牛干酪成熟过程中储能模量(a)、损耗模量(b)和损耗角正切值(c)的变化Fig.4 Changes in storage modulus (a),loss modulus (b) and tanδ (c)during ripening of Edam yak cheese

2.4 Edam牦牛干酪成熟过程中蛋白质分解指标分析

2.4.1 Edam牦牛干酪成熟过程中总氮含量分析

由图5可知,随着成熟时间的延长,总蛋白质含量逐渐增加,各阶段干酪的总氮含量差异显著(P<0.05)。CN是干酪骨架的主要支撑,水分和脂肪存在于蛋白骨架间的空隙中。CN结构的稳定主要由蛋白质之间以及蛋白质与钙离子间的各种分子间作用力维持,水分和脂肪分子中形成的分子间作用力相对较弱,水分流动性强[37]。因此,在成熟过程中由于水分流失导致蛋白质含量逐渐上升。

图5 Edam牦牛干酪成熟过程中总氮含量的变化Fig.5 Changes in total nitrogen content during ripening of Edam yak cheese

2.4.2 Edam牦牛干酪成熟过程中pH 4.6-SN含量分析

pH 4.6-SN含量为干酪中游离大分子肽、小分子肽和游离氨基酸的总量,其中大部分为凝乳酶产生的SN组分,代表蛋白质水解的广度。由图6可知,随着成熟时间的延长,不同阶段干酪中pH 4.6-SN含量差异显著(P<0.05),从2.62%增加到18.11%。成熟过程中,蛋白质在凝乳酶和其余蛋白酶的作用下水解成不同分子质量的肽,使SN不断累积。

图6 Edam牦牛干酪成熟过程中pH 4.6-SN含量的变化Fig.6 Changes in pH 4.6-soluble nitrogen content in Edam yak cheese during maturation

2.4.3 Edam牦牛干酪成熟过程中12% TCA-SN含量分析

12% TCA-SN含量代表小分子肽(2~20 个残基)和游离氨基酸的含量,主要由发酵剂和非发酵剂乳酸菌蛋白酶和肽酶产生[38],代表蛋白质水解的深度。由图7可知,随着成熟时间的延长,各阶段干酪的12% TCA-SN含量差异显著(P<0.05),由3.45%上升至13.70%。这是由于细胞成熟后,肽酶从凋亡的细胞体中释放出来,大分子肽在肽酶和残余凝乳酶作用下降解为小肽和游离氨基酸,导致12% TCA-SN含量逐渐增加。Zaravela等[39]将山羊乳制备的奶酪进行发酵成熟,成熟过程中12% TCASN含量也呈上升趋势,但成熟60 d时仅达到5.91%,明显低于牦牛干酪。

图7 Edam牦牛干酪成熟过程中12% TCA-SN含量的变化Fig.7 Changes in 12% TCA-soluble nitrogen content in Edam yak cheese during maturation

2.5 Edam牦牛干酪成熟过程中脂肪分解指标分析

2.5.1 Edam牦牛干酪成熟过程中脂肪含量分析

由图8可知,随着成熟时间的延长,Edam牦牛干酪的脂肪含量呈先上升后下降趋势。由于脂肪酶的存在,干酪成熟过程中脂肪处于分解状态。成熟初期,由于干酪水分流失较快,脂肪分解速率远小于水分流失速率,所以脂肪占比逐渐上升;后期水分含量趋于稳定,随着干酪中微生物的不断增长,脂肪酶的含量也逐渐增多,脂肪分解加快,因此出现脂肪含量下降的现象。

图8 Edam牦牛干酪成熟过程中脂肪含量的变化Fig.8 Changes in fat content of Edam yak cheese during maturation

2.5.2 Edam牦牛干酪成熟过程中游离脂肪酸含量分析

由图9可知,随着成熟时间的延长,Edam牦牛干酪中游离脂肪酸含量逐渐上升,说明脂肪的水解在持续进行。成熟0~20 d内游离脂肪酸含量上升速率最快,后期速率减缓。这可能与脂肪酶活力有关,前期水分含量较高,脂肪酶不断将脂肪分解产生游离脂肪酸,后期水分含量降低,氧化速率增加缓慢。赵征等[40]测得牛乳干酪在10 ℃成熟90 d的游离脂肪酸含量为19.79%,低于本研究结果,这可能与牦牛乳高脂肪含量以及成熟温度有关。

图9 Edam牦牛干酪成熟过程中游离脂肪酸含量的变化Fig.9 Changes in free fatty acid content in Edam yak cheese during ripening

2.5.3 Edam牦牛干酪成熟过程中TBA值分析

TBA可以将脂质过氧化降解产物丙二醛着色,通过检测丙二醛相对含量的变化,可反映出干酪中脂肪过氧化的情况。由图10可知,随着成熟时间的延长,干酪的TBA值呈逐渐上升趋势,由最初的0.0169 mg/kg上升至0.1621 mg/kg。因此干酪在成熟过程中,伴有脂肪过氧化现象,但过氧化程度不大,对干酪的品质影响较小。

图10 Edam牦牛干酪成熟过程中TBA值的变化Fig.10 Changes in TBA value in Edam yak cheese during ripening

2.6 Edam牦牛干酪成熟过程中CN结构分析

2.6.1 CN纯度分析

CN和乳清蛋白是牦牛乳中的主要蛋白,大部分乳清蛋白在干酪制作过程中被排除,CN得以保留成为干酪的主要基质,干酪成熟过程中,CN的结构变化会导致干酪的质地改变,而高纯度的CN是准确探究其结构的前提。由表4可知,从Edam牦牛干酪中提取的CN纯度相对较高,可以作为后续CN结构研究的实验材料。

表4 不同Edam牦牛干酪成熟阶段CN纯度的变化Table 4 Changes in CN purity in Edam yak cheese at different maturation stages

2.6.2 SDS-PAGE分析

由图11可知,电泳图谱共有8 条清晰电泳带。参考Ianni等[41]的文献,得到电泳带从上向下依次是αs2-CN、αs1-CN、β-CN、κ-CN和4 种CN水解副产物。αs1-CN和αs2-CN是凝胶中的主要电泳带,说明在CN中αs-CN的含量最高。随着成熟时间的延长,电泳带颜色变浅、变窄,说明在干酪成熟过程中,CN一直处于分解的状态,80 d时变化明显,表明α-CN、β-CN和κ-CN等大分子蛋白已被降解为小分子肽和游离氨基酸。

图11 Edam牦牛干酪成熟过程中SDS-PAGE图谱Fig.11 SDS-PAGE patterns of casein components in Edam yak cheese during ripening

2.6.3 傅里叶变换红外光谱分析

由图12可知,CN二级结构中β-转角含量最多,其次为无规卷曲、β-折叠、α-螺旋。随着成熟时间的延长,α-螺旋和β-折叠逐渐减少,而无归卷曲逐渐增多,说明CN的二级结构逐渐由有序向无序转变。干酪在成熟过程中大分子肽逐渐被分解为小分子肽,蛋白质由稳定向不稳定发展。α-螺旋向无规卷曲的转化受pH值的影响,随着pH值逐渐降低,α-螺旋内氢键遭到破坏,无法形成螺旋结构,逐渐向无规卷曲转化。β-折叠是两条肽链之间通过氢键维持的一种结构,成熟过程中维持β-折叠稳定性的氢键断裂,导致β-转角的含量在成熟40 d后逐渐增加。

图12 Edam牦牛干酪成熟过程中蛋白质二级结构的变化Fig.12 Changes in protein secondary structure of Edam yak cheese during ripening

2.6.4 总巯基含量和羰基含量测定分析

总巯基含量反映蛋白质降解的程度。羰基含量越高,蛋白质氧化程度越高[42]。由图13可知,随着干酪成熟时间的延长,CN中总巯基含量一直呈显著下降趋势(P<0.05),由最初的0.0416 mmol/g下降至0.0306 mmol/g。干酪成熟过程中,CN的巯基由于氧化脱氢生成二硫键,导致巯基含量不断减少。由图14可知,随着干酪成熟时间的延长,CN中羰基含量呈显著上升趋势(P<0.05),由最初的1.12 nmol/mg上升至2.48 nmol/mg。羰基含量增加表明醛类、酮类、有机酸等小分子羰基化合物在积累,脂质氧化程度增加。CN的巯基含量减少而羰基含量增加,导致干酪抗氧化能力逐渐减弱。

图13 Edam牦牛干酪成熟过程中总巯基含量的变化Fig.13 Changes in total sulfhydryl content in Edam yak cheese during ripening

图14 Edam牦牛干酪成熟过程中羰基含量的变化Fig.14 Changes in carbonyl content in Edam yak cheese during ripening

2.6.5 表面疏水性测定分析

表面疏水性直接影响着蛋白质的结构稳定性、空间构象和功能特性[43]。由图15可知,随着干酪成熟时间的延长,CN表面疏水性逐渐增强,吸光度从2.60增加到3.46。CN在其多肽链中有相当一部分非极性区域,这是因为干酪成熟过程中的氧化反应导致蛋白质分子空间结构的改变,三级结构的开放和更多疏水区域的暴露,导致蛋白质疏水性增加,保水性下降。

图15 Edam牦牛干酪成熟过程中表面疏水性的变化Fig.15 Changes in surface hydrophobicity of Edam yak cheese during ripening

2.7 成熟时间与各指标相关性分析

由图16所示,成熟时间与a*值、b*值、胶黏性、总氮含量、pH 4.6-SN含量、12% TCA-SN含量、TBA值、羰基含量、表面疏水性呈极显著正相关(P<0.01);成熟时间与硬度、弹性、游离脂肪酸含量、β-转角含量、无规卷曲含量呈显著正相关(P<0.05);此外,成熟时间与水分含量、pH值、L*值、凝聚性、α-螺旋含量、β-折叠含量、总巯基含量呈显著负相关(P<0.05);其中,成熟时间与总氮含量、pH 4.6-SN含量、12% TCA-SN含量的相关系数分别为0.973、0.989、0.995,说明成熟时间对蛋白的水解有着重要影响。此外,硬度、弹性、凝聚性、胶黏性与pH 4.6-SN含量、12% TCA-SN含量均存在显著相关性(P<0.05),说明蛋白质的降解能够显著影响干酪质构特性。综上,成熟时间对干酪的色度、质构、脂肪氧化、蛋白质的降解与结构均有显著影响。

图16 成熟时间与各指标之间的相关性热图Fig.16 Heat map of correlation between maturity time and quality indices

3 结论

研究了Edam牦牛干酪在0~80 d成熟过程中的品质变化,结果表明:感官评分呈先下降后上升趋势,在40 d时有所改观;水分含量呈下降趋势;pH值由5.85降到4.96;色度指标中,L*值呈下降趋势,a*和b*值呈上升趋势;干酪的硬度、弹性、胶黏性呈上升趋势,凝聚性整体呈下降趋势;储能模量与损耗模量上升,干酪弹性和黏性上升,干酪以弹性形变为主;总氮含量、pH 4.6-SN含量、12% TCA-SN含量都有不同程度的升高,蛋白质不断降解为小肽和游离氨基酸;脂肪含量呈先上升后下降趋势;游离脂肪酸含量和TBA值持续上升,脂肪有一定程度氧化,但未对干酪品质产生明显影响。

对成熟过程中CN结构变化的测定结果表明:CN的主要组分为αs1-CN、αs2-CN、β-CN、κ-CN和4 种CN水解副产物,且一直处于分解状态;成熟80 d时,α-CN、β-CN和κ-CN等大分子蛋白已被降解为小分子肽和游离氨基酸;成熟过程中CN二级结构不断变化,β-折叠、α-螺旋逐渐向无规卷曲转化,说明蛋白质的二级结构逐渐由有序向无序转变;蛋白质不断降解,氧化性增强,表面疏水性逐渐上升,保水性逐渐下降。

综上所述,随着成熟时间的延长,干酪中水分、pH值不断降低,蛋白质不断降解,有效改善干酪的质构、流变学特性与色泽,从而形成成熟干酪特有的组织状态和风味。结合感官评价、质构特性与蛋白质降解情况,Edam牦牛干酪适宜成熟时间为60~80 d,此期间干酪内部呈现淡黄色,富有成熟Edam干酪的香气,具有微弹性,软硬适中,小分子肽和游离氨基酸含量丰富,易于消化吸收,具有较高营养价值。本研究为青藏高原开发新型牦牛乳制品提供了一定理论依据,为后续CN的相关研究提供参考。

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