蓝纹牦牛干酪成熟特性及其风味分析

杨万龄, 沈兴旺, 崔凤怡, 王光强, 宋 馨, 杨昳津,熊智强, 张 汇, 艾连中, 夏永军,*

(1.上海开放大学 公共管理学院, 上海 200433; 2.上海理工大学 健康科学与工程学院/上海食品微生物工程技术研究中心, 上海 200093)

牦牛(Bosgrunniens)主要分布于青海、西藏以及川南等高海拔地区。牦牛因其独特的高原生存环境和地域适应性,产奶量远低于奶牛,但奶的品质却优于其他品种。牦牛乳中蛋白质含量显著高于荷斯坦牛、黄牛等品种,且脂肪含量较高,这使得牦牛乳的干物质含量较高[1];此外,牦牛乳中含有丰富的活性肽、维生素、钙、锌等营养成分,尤其是维生素C[2]。牦牛乳还具有良好的抗疲劳、调节免疫以及缓解骨质疏松等功能特性,这与牦牛乳中含有丰富的共轭亚油酸、低聚糖、活性肽等成分有关[3-4]。

牦牛乳丰富的营养特性使其在乳制品加工方面具有良好的优势,主要用来加工鲜奶、酸奶、酥油、奶茶、奶皮、奶渣等乳制品。牦牛乳干物质含量较高,酪蛋白含量丰富,使其在酸奶等乳制品中有着良好的应用前景。然而,由于脂肪含量较高,牦牛发酵乳制品存在质地较硬、膻味较重等问题。为提高产品品质,许多学者通过采用复合菌种、复配乳等多种方法对牦牛发酵乳品质进行改善[5]。目前,我国对牦牛乳的产品深加工研究整体落后于牛乳,大多是传统牦牛乳制品的延伸,并没有很好地展现出牦牛乳的特色以及经济价值。

蓝纹干酪又称青纹干酪,是以娄地青霉(Penicilliumroqueforti)为次级发酵剂的霉菌内部成熟的一种干酪,因其里面有美丽的蓝色或绿色的大理石花纹而享有盛誉,有着悠久的食用历史。意大利北部伦巴底的古冈左拉干酪(Gorgonzola cheese)是第一个文献记录的蓝纹干酪(公元879年)。蓝纹干酪的主要特点是在成熟过程中,娄地青霉通过β-氧化途径水解脂肪生成甲基酮,使干酪形成强烈的风味[6]。研究表明,甲基酮是蓝纹干酪最突出的挥发性风味成分,其相对含量占总体风味成分的50%～70%[2]。一般来说,甲基酮的主要风味特征是果香味、霉变味和花香味等,其中2-庚酮会使干酪风味表现出明显的辛辣味[7-8]。由于娄地青霉的存在,蓝纹干酪中蛋白和脂肪的降解比其他干酪更为剧烈和彻底。

牦牛乳中钙离子和非脂乳固体含量均高于荷斯坦牛乳,使其在原制干酪加工以及得率方面可能具有更好的优势[9]。Zhang等[10]研究表明,牦牛乳中酪蛋白胶束较小,在凝乳酶作用下能够快速形成酪蛋白凝胶,具有较高的弹性模量,能够形成更加均匀的凝胶。目前对牦牛干酪的研究较少,主要是研究乳酸菌等细菌发酵剂制备的半硬质或硬质切达干酪,考察发酵剂、制备工艺对成熟过程中干酪蛋白降解、风味等成熟特性的影响,而对娄地青霉等霉菌成熟的蓝纹牦牛干酪研究未见报道,霉菌发酵剂对牦牛乳中蛋白质的降解以及干酪风味形成的影响仍不清晰[11]。与细菌成熟牦牛干酪相比,娄地青霉能否有效缩短蓝纹牦牛干酪的成熟时间,娄地青霉对牦牛中蛋白质的降解特性有何不同,是否会显著影响牦牛干酪的特征风味。基于这些问题,本研究拟考察娄地青霉对牦牛干酪蛋白质降解以及风味物质合成的影响,利用统计学分析阐明蓝纹牦牛干酪的成熟特性,希望为新型牦牛干酪的开发以及牦牛乳的高值化加工奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干酪发酵剂[娄地青霉发酵剂(PV LYO 10 D)和凝乳酶 (Marzyme 150 MG)],丹尼斯克中国有限公司;新鲜牦牛乳采购自青海地区,由高原之宝公司提供;氯化钙、氯化钠、硫酸、磷钨酸、无水硫酸钠、氢氧化钾、NH4HCO3、甲醇、甲酸等均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;2-甲基-3-庚酮(色谱纯),上海源叶生物科技有限公司;萃取头(50/30 μm DVB/CAR/PDMS),赛默飞世尔科技公司;氨基酸混合标准溶液(Type AN-2、Type B),日本Wako公司。

1.2 仪器与设备

VAT-70型干酪槽,德国KLT公司;FOSS 8400型全自动凯氏定氮仪,瑞典FOSS型分析仪器有限公司;3-18K型冷冻离心机,德国Sigma公司;WNB7-45型快速升温水浴锅,德国Memmert有限公司;L-8900型全自动氨基酸分析仪,日本Hitachi有限公司;7890B-7000D型气相色谱-质谱联用仪,美国安捷伦公司。

1.3 实验方法

1.3.1蓝纹牦牛干酪制备工艺流程

蓝纹牦牛干酪制备工艺流程如图1。将新鲜牦牛乳进行巴氏杀菌(65 ℃,30 min),冷却至32 ℃,添加乳酸菌发酵剂(添加量为0.03 g/L),32 ℃发酵120 min。发酵结束后乳酸调节pH值至6.1,添加CaCl2(添加量为0.1 g/L)、凝乳酶(添加量为0.2 g/L),待凝乳后用切刀切割成1 cm3的块状,静置3～5 min,搅拌排除乳清。加入食用盐(添加量为2%)、娄地青霉,入模成型(16 ℃,12 h),卸模,放入培养箱,进入后期成熟。成熟温度控制程序:1～4 d,26 ℃;5～11 d,14 ℃;12～46 d,10 ℃。

图1 蓝纹牦牛干酪制备工艺流程Fig.1 Preparation process of blue style-yak milk cheese

取样设置:分别在干酪成熟的不同阶段取样,取样时间分别为成熟1、4、7、11、18、25、32、39、46 d。样品取出后迅速分装(约50 g/份),并放置于 -80 ℃ 冰箱备用。

1.3.2牦牛干酪理化指标的测定

1.3.2.1 牦牛干酪蛋白降解特性分析

1) pH 4.6-可溶性氮指标的测定。pH 4.6-可溶性氮(pH 4.6-SN)指标代表干酪蛋白水解广度,表征干酪中的多肽含量,主要基于酪蛋白等电点析出原理测定。检测方法依据Leclercq-Perlat等[12]的方法并略加修改。准确称取5 g牦牛干酪样品,研磨 1 min 后加入45 mL质量分数为0.9%的NaCl溶液中混匀。采用HCl(2 mol/L)调整pH值至4.6,25 ℃水浴1 h,8 000 r/min离心20 min。用滤纸过滤取上清液,得到pH 4.6-SN溶液。用凯氏定氮仪测定溶液含氮量,pH4.6-SN计算方法见式(1)。

(1)

式(1)中,ρpH4.6表示pH值为4.6的溶液上清液含氮量,mg/100 mL;ρ总氮表示干酪总含氮量,mg/100 mL。

2) 12%三氯乙酸-可溶性氮指标的测定。12%三氯乙酸-可溶性氮(12% TCA-SN)指标代表干酪蛋白水解深度,表征干酪中的小分子肽(2～20个氨基酸残基)、短肽等含量。精确量取pH 4.6-SN溶液10 mL,加入等体积的质量分数为24%的三氯乙酸(TCA)溶液,充分混匀,25 ℃水浴1 h,8 000 r/min离心20 min。用滤纸过滤取上清液,得到12% TCA-SN溶液。用凯氏定氮仪测定溶液含氮量,12%TCA-SN计算方法见式(2)。

(2)

式(2)中,ρ12%TCA表示12%TCA溶液上清液含氮量,mg/100 mL;ρ总氮表示干酪总含氮量,mg/100 mL。

3) 5%磷钨酸-可溶性氮指标的测定。5%磷钨酸-可溶性氮(5% PTA-SN)指标代表干酪蛋白质的二次水解程度,表征在发酵剂肽酶的作用下生成的游离氨基酸含量。精确量取pH 4.6-SN溶液5 mL,加入3.5 mL浓度为3.95 mol/L的H2SO4和1.5 mL质量分数为33.3%的磷钨酸溶液(PTA),混合均匀后静置,4 ℃过夜,8 000 r/min离心20 min,得到5%PTA-SN溶液。取上清液,用凯氏定氮仪测定溶液含氮量,5%PTA-SN计算方法见式(3)。

(3)

式(3)中,ρ5%PTA-SN,表示5%PTA-SN溶液上清液含氮量,mg/100 mL;ρ总氮表示干酪总含氮量,mg/100 mL。

1.3.2.2 游离氨基酸的测定

取1 mL的5% PTA-SN溶液,用40%氢氧化钠溶液调节pH值为1.7～2.2,经0.22 μm滤膜过滤后上机(全自动氨基酸分析仪)分析。

1.3.2.3 干酪水分含量的测定

根据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》测量干酪水分含量,每个样品重复测定3次。

1.3.2.4 干酪pH值的测定

取10 g研磨均匀的干酪样品于小烧杯中,加入10 mL去离子水,充分搅拌,摇匀后用pH计测量读数,每个样品重复测定3次。

1.3.3牦牛干酪风味物质的测定

1.3.3.1 样品预处理

萃取头为50/30 μm DVB/CAR/PDMS (1 cm),经过250 ℃老化1 h后使用。精确称量1 g研磨的干酪样品,加入1 μL质量浓度为2.5 μg/mL的2-甲基-3-庚酮(内标)后迅速搅拌,放入20 mL的顶空进样瓶中,50 ℃水浴孵育,插入萃取头吸附40 min。

1.3.3.2 GC-MS分析条件

选用DB-Wax毛细管柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm)。 程序升温条件: 50 ℃保持2 min,以5 ℃/min升温至140 ℃,保持2 min;以4 ℃/min升温至200 ℃,保持2 min;以10 ℃/min升温至230 ℃,保持1 min。以氦气为载气,流速为 1 mL/min。采用EI离子源,电子能量为70 eV,离子源温度为230 ℃,质量扫描范围为30～500 u。扫描方式:全扫描,调谐文件为标准调谐。GC-MS测定的挥发性物质数据根据NIST 11谱库检索。采用相同的升温程序,以正烷烃C6-C25为标准,按式(4)计算化合物的保留指数。

法律是为全人类谋福祉的工具，这既是法律的最终目的，又体现了法律以人为本的立法宗旨，工作环境权的相关法律所体现的精神是“高标”的法律精神。与工作环境相关的法律，国外的诸如国际劳工组织的《职业安全卫生与工作环境公约》、美国的《职业安全卫生法》、瑞典的《工作环境法》、日本《的劳动安全卫生法》等等，国内诸如《劳动法》《劳动合同法》《安全生产法》《职业病防治法》等。具体到教师职业而言，涉及教师工作环境权的法律包括《教育法》《教师法》中某些条款，但都不完善。

(4)

式(4)中,LRI为保留指数;Rt为保留时间,min;n和n+1为正构烷烃在未知物流出前后两个阶段中所含有的碳原子数。采用内标法计算各挥发性物质的相对含量。

1.4 数据处理

所有实验均进行3次平行测定,测定结果以平均值±标准偏差表示,用Origin软件进行图形分析,用SPSS 19.0对实验结果进行统计,采用ANOVA程序中的Duncan法进行显著性检验,P<0.05表示差异显著。采用内标法对挥发性物质进行半定量分析。不同成熟时间样品之间风味物质显著性差异分析采用单因素方差分析,多重检验校正为FDR,Post-hoc检验方法为Tukey-kramer,置信度设置为0.95。

2 结果与分析

2.1 蓝纹牦牛干酪成熟过程中外观、水分与pH值的变化

牦牛乳固形物含量高,具有丰富的营养。肉眼观察显示娄地青霉能够在牦牛乳凝乳块上良好生长。蓝纹牦牛干酪成熟过程外观如图2。由图2可见,成熟3 d干酪表面就被娄地青霉完全覆盖,成熟46 d后,干酪内部整体呈现乳黄色,内部间隙中娄地青霉生长良好,呈大理石蓝色花纹,说明娄地青霉在牦牛乳基质上生长良好。

图2 蓝纹牦牛干酪外观及切面形貌Fig.2 Appearance and cross-sectional morphology of blue style-yak milk cheese

图3 蓝纹牦牛干酪水分含量和pH值的变化Fig.3 Changes in moisture and pH of blue style-yak milk cheese

2.2 蓝纹牦牛干酪成熟过程中蛋白质降解指标变化

干酪成熟过程中蛋白质降解程度可用水溶性氮(ASN)含量占总氮(TN)的质量比来表示。蛋白质降解程度是评估干酪成熟最重要的指标之一,蓝纹牦牛干酪成熟过程中蛋白质降解指标的变化情况见图4。由图4可知,牦牛干酪在成熟初期蛋白降解迅速,随后上升趋势变缓。成熟4 d时,12% TCA-SN为5.17%,到成熟末期(46 d)时达到28.56% [图4(a)];而pH 4.6-SN由10.96%上升到39.09% [图4(b)];5% PTA-SN在1 d时含量极低,随着成熟时间延长持续升高,到成熟46 d达到9.75% [图4(c)]。Masotti等[14]研究表明,Strachitunt干酪(一种意大利蓝纹牛乳干酪)成熟 75 d后,TCA-SN、PTA-SN分别仅有11.59%、3.47%,低于蓝纹牦牛干酪,说明娄地青霉对牦牛乳蛋白的降解程度更好,有利于干酪的快速成熟,这也有利于提高原制干酪的安全性,避免环境微生物污染[15]。一般来说,pH 4.6-SN和12% TCA-SN分别代表蛋白水解的广度及深度。5% PTA-SN代表蛋白质的二次水解程度,5% PTA-SN是发酵剂肽酶的作用结果。本研究结果表明,蓝纹牦牛干酪在乳酸菌和娄地青霉的作用下蛋白质迅速降解,形成大量的多肽、氨基酸等,由此改善了干酪的质地与口感[16]。

*表示组间数据差异显著(P<0.05),**表示组间数据差异较显著(P<0.01),***表示组间数据差异极显著(P<0.001)。图4 蓝纹牦牛干酪成熟过程中蛋白质降解分析Fig.4 Analysis of protein degradation during maturation of blue style-yak milk cheese

由图4(d)可知,蓝纹牦牛干酪成熟过程中共检测到19种游离氨基酸,其中谷氨酸(Glu)含量最高,其次为亮氨酸和缬氨酸。3种氨基酸质量的总和超过总游离氨基酸质量的50%,且其含量随着成熟时间的延长呈递增趋势,其中,Glu含量从 2.93 mg/g(4 d)增加至5.26 mg/g(46 d)。牦牛干酪成熟后总游离氨基酸含量显著高于成熟初期,这与5% PTA-SN测定结果一致[图4(e)],表明蓝纹牦牛干酪富含游离氨基酸,具有丰富的营养。按照氨基酸的呈味特性,对测定的游离氨基酸进行分类,结果显示,蓝纹牦牛干酪成熟末期鲜味氨基酸的含量显著升高,而甜味、苦味以及苦略甜三类氨基酸含量显著降低[图4(f)]。与Danish蓝纹干酪相比,蓝纹牦牛干酪中鲜味氨基酸,如Glu含量占总氨基酸比例更高,而成熟过程中苦味氨基酸如Leu含量没有大量生成[17]。与蓝纹牛乳干酪相比,蓝纹牦牛干酪中游离氨基酸含量更高,含量较高的氨基酸均为Glu、Leu等[18]。游离氨基酸含量的分布与酪蛋白的水解路径密切相关,包括蛋白酶、多肽酶以及氨肽酶等多种酶解作用。Leu、Phe和Val是由αs1酪蛋白占主导地位水解产生,而具有甜味的脯氨酸(Pro)与β酪蛋白水解有关[19]。本研究利用娄地青霉制备的蓝纹牦牛干酪游离氨基酸含量高于蓝纹牛乳干酪,具有更加丰富的营养特性。

2.3 蓝纹牦牛干酪风味物质分析

2.3.1风味物质总体变化分析

风味是干酪品质的关键构成因子。蓝纹牦牛干酪中挥发性物质测定结果如表1。由表1可知,采用GC-MS法共检测出53种挥发性物质,其中醇类14种,有机酸类9种,酯类14种,醛类3种,酮类有13种。图5为蓝纹牦牛干酪成熟过程中风味物质含量的变化。图5结果显示,与成熟 1 d 相比,成熟25 d和46 d样品的风味物质总含量显著增加,成熟中后期的成熟温度较低,因此,25 d和 46 d 干酪样品的风味物质总量并没有显著差异 [图5(a)]。成熟25 d样品中有机酸类风味物质含量显著高于 46 d 样品;酯类风味物质含量在两组间没有显著性差异,然而,成熟46 d样品中酮类化合物的含量显著高于25 d样品[图5(b)]。这说明成熟末期 (46 d) 牦牛干酪的风味物质组成与成熟中期 (25 d) 存在一定差异,尤其是有机酸、醛类以及酮类风味物质,这其中娄地青霉可能起着重要的作用。娄地青霉在干酪成熟过程中能够分泌多种脂肪酶,促进脂肪降解来源的风味物质合成[20]。

表1 蓝纹牦牛干酪风味物质变化

不同小写字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。图5 蓝纹牦牛干酪成熟过程中风味物质总体变化Fig.5 Overall changes in flavor substance of blue style-yak milk cheese

2.3.2蓝纹牦牛干酪成熟过程中风味成分变化分析

干酪成熟过程存在非常复杂的微生物催化以及化学性反应,氨基酸、脂肪酸以及糖类代谢产物在微生物等的作用下产生多种多样的风味物质。成熟中的干酪成分变化是一个动态过程,随着时间的延长,干酪中蛋白质和脂肪的降解产物迅速增加,而乳糖等糖类成分含量迅速减少,这也会影响干酪整体风味特征的变化。图6为牦牛干酪在成熟1、25 d以及46 d风味成分的变化情况。OPLS-DA分析结果显示,3组干酪样品的风味物质组成有显著差异,能够得到良好的区分[图6(a)]。进一步通过堆叠图分析显示,与成熟1 d样品相比,成熟25、46 d 两组样品的风味物质组成有着显著的差异,其中化合物et3(辛酸甲酯)、ke4(2-壬酮)以及ke2(2-庚酮)在牦牛干酪成熟过程中相对含量最高,占比达到50%左右[图6(b)]。气泡丰度图分析也有类似的结果,酮类化合物和酯类化合物在牦牛干酪成熟中后期(25、46 d)占比最高,对整体风味特征有着明显的影响。醇类化合物al2(甲醇)、al4(3-甲基-1-丁醇)等化合物在成熟初期(1 d)相对含量最高,而随着成熟时间延长,相对含量迅速下降;有机酸类化合物ac1(丁酸)、ac4(己酸)、ac5(辛酸)等组分在成熟中期(25 d)相对含量最高,成熟末期(46 d)相对含量迅速降低,而酮类化合物相对含量迅速升高[图6(c)]。蓝纹牦牛干酪成熟过程中有机酸类物质降低、甲基酮与甲酯类化合物含量升高,使得干酪的风味特征发生明显改变;而在Strachitunt干酪中短链有机酸类风味物质含量占比最高,其次为酯类和甲基酮类化合物[14]。风味物质的变化对蓝纹牦牛干酪的风味特征有显著影响。丁酸、己酸、辛酸等有机酸类化合物具有刺激性的气味,如酸味、脂肪味、奶酪味以及肥皂味等风味特征;2-壬酮、2-庚酮等甲基酮类化合物具有果味、甜味、奶酪味等风味特征。这说明酪蛋白、乳脂肪等成分的降解产物在娄地青霉作用下,经过β-氧化等反应转化为酮类、酯类成分,从而赋予牦牛干酪特有的风味[6]。蓝纹牦牛干酪成熟后期短链脂肪酸含量减少能够降低干酪的辛辣刺激风味,而甲基酮类物质的升高使得蓝纹牦牛干酪的风味特征明显区别于细菌成熟的牦牛硬质干酪[21]。

图6 蓝纹牦牛干酪成熟过程中风味物质组成分析Fig.6 Analysis of flavor composition of blue style-yak milk cheese

2.3.3蓝纹牦牛干酪成熟过程中风味物质差异分析

对牦牛干酪中醇、酸、酯以及酮等主要风味物质进行了差异分析,结果如图7。在醇类化合物中,牦牛干酪成熟初期(1 d)大部分醇类化合物含量较低,含量最高的3种分别为al2、al4和al7(2-庚醇),其中al4含量最高,达到9.59 μg/g;随着成熟时间的延长,醇类化合物的含量逐渐上升,尤其是al2、al1(2-戊醇)和al7等化合物。醇类化合物al5(2-辛醇)在成熟中期(25 d)含量迅速增加(10.26 μg/g),然而在成熟末期(46 d)含量迅速下降(0.29 μg/g)[图7(a)]。醇类化合物阈值较高,使得其对牦牛干酪风味贡献可能较小,然而醇类化合物可与脂肪酸进一步生成风味酯。醇类物质的生成与脂肪酸、氨基酸的代谢相关,如氨基酸经转氨反应生成α-酮酸,α-酮酸进一步降解生成醛,醛还原为醇。

NA表示组间差异不显著;**表示组间差异较显著(P<0.01),***表示组间差异极显著(P<0.001)。图7 蓝纹牦牛干酪成熟过程中风味物质组成显著性分析Fig.7 Analysis of difference of flavor components in blue style-yak milk cheese

图7(b)显示,牦牛干酪成熟初期有机酸类化合物含量均较低,然而在成熟中期(25 d)所有有机酸类化合物含量均显著升高,其中ac4、ac5、ac1以及ac6(正癸酸)等4种有机酸含量最高。在成熟末期(46 d)有机酸类化合物的含量显著下降,相对含量最高的依次为ac4、ac5、ac1,其中ac4由45.38 μg/g(25 d)下降至10.47 μg/g(46 d),下降了76.93%,有效地降低了蓝纹牦牛干酪的刺激性风味;在Strachitunt蓝纹干酪中,ac1(丁酸)、ac4(己酸)含量最高,对干酪的刺激性风味贡献较大[14]。蓝纹牦牛干酪成熟过程中发酵剂所产生的脂肪酶会水解乳脂肪,生成大量短链脂肪酸(C2-C12),而到成熟后期,脂肪酸经过β-氧化等系列生化反应生成大量酮类化合物,导致有机酸类化合物含量显著下降。酸类化合物香气阈值低,且具有各自显著的特征风味,对干酪风味贡献较大[22]。此外,短链脂肪酸还是酮、醇、酯等挥发性风味物质的前体。酸类物质主要由脂类水解、乳糖代谢以及蛋白质分解所形成的脂肪酸、氨基酸、乳酸等进一步代谢生成。

图7(c)显示,牦牛干酪中酯类化合物主要有et3、et13(癸酸乙酯)、et1(丁酸甲酯)、et6(癸酸甲酯)等。大部分酯类化合物在成熟中后期含量显著上升,其中et3含量最高,且在成熟中后期含量较稳定,质量比达到235.12 μg/g左右。酯类化合物是干酪中重要的呈香物质,大部分来自酸和醇的酯化反应。牦牛干酪成熟中后期产生了多种甲酯类化合物,这可能与前体物甲醇的合成有关,这与蓝纹牛奶干酪具有一定差异[23]。酯类化合物具有果香和花香,更重要的是,在蓝纹干酪中酯类化合物还能够显著减弱酸类化合物所带来的酸败味与刺激风味,平衡干酪的整体风味[24]。

图7(d)显示,牦牛干酪成熟初期产生的酮类化合物非常少,主要有ke2、ke4、ke1(2-戊酮)等。在成熟中后期酮类化合物的合成显著增强,ke4、ke2、ke1、ke6(丙酮)等酮类化合物的含量显著提高,其中ke4含量最高,质量比达到235.28 μg/g,其次为ke2,这两种酮类化合物的含量在干酪成熟中后期无显著差异。然而,ke1、ke6、ke5(2-十一烷酮)、ke3(2-辛酮)等化合物在成熟末期含量要显著高于成熟中期。甲基酮类化合物的阈值较低,多通过脂肪酸氧化、脱羧而来,在干酪风味形成的过程中发挥着至关重要的作用[25]。2-壬酮、2-庚酮等甲基酮类化合物来源于亚油酸等不饱和脂肪酸的氧化反应,其形成与娄地青霉菌有很大的关系,能够赋予牦牛干酪以花香、果香、草药香以及霉腐香气,对干酪风味形成具有积极作用,是蓝纹干酪等霉菌成熟干酪具有的独特风味物质[26-27]。2-戊酮具有果香以及轻微的乳样香气,也是牦牛干酪成熟后期的主要风味物质[28]。这与Wolf等[23]的研究结果类似,奇数碳(C3-C9)的甲基酮类化合物是Argentinean蓝纹干酪中的主要酮类物质,其含量与组成对蓝纹干酪独特的风味有着重要的作用。

图7(e)、(f)展示了牦牛干酪在成熟过程中风味物质的变化以及贡献。结果显示,与成熟前期相比,牦牛干酪成熟末期酮类化合物的合成大幅度提升,而成熟中期是有机酸类化合物合成的活跃时期,相对含量最高的et3、ke4、ke2、ke1等化合物主要在成熟中后期合成。发酵剂种类以及原料乳营养组成会显著影响干酪的风味特征。牛婕等[29]研究表明,牦牛干酪成熟90 d后主要以酸和醇类物质为主,仅检测出2-庚酮等4种酮类化合物,总含量不到风味物质含量的10%。张心予等[21]研究表明,牦牛半硬质干酪主要特征风味物质为丁酸丁酯、丁酸、2-丁酮以及1-丁醇等化合物。霍尚蕾等[30]对细菌成熟180 d牦牛干酪风味进行研究也表明,酯类和部分甲基酮类化合物是特征挥发性物质。这表明,与细菌成熟干酪相比,娄地青霉对蓝纹牦牛干酪的风味物质组成影响非常明显,且蓝纹牦牛干酪的风味特征与牦牛硬质干酪具有显著差异[31]。Ben等[32]对6种市售蓝纹干酪的风味物质进行了对比分析,结果表明不同地域的蓝纹干酪风味物质组成有一定差异,但是主要以酮类、酯类和醇类化合物为主,其中酮类化合物含量最高,含量排序依次为2-庚酮、2-戊酮、2-丁酮,而这与蓝纹牦牛干酪的主要酮类化合物有所不同。娄地青霉的加入显著提高了牦牛干酪中甲酯类、甲基酮类风味物质的合成能力,使得其整体风味特征与其他干酪有着显著的区别。此外,牦牛乳营养组分含量与普通牛乳有较大差异,尤其是乳脂肪含量,因此在成熟过程中对风味也有着重要的影响。

3 结 论

牦牛乳是一种具有优良营养特性的特色乳品种,虽然产量较低,但是其丰富的营养以及多种功能特性对丰富我国乳品市场有着重要的作用。牦牛乳的高干物质含量和高钙含量尤其适合制备干酪产品,然而目前对牦牛干酪的研究较少。因此,本研究以娄地青霉为发酵剂,开发了蓝纹牦牛干酪,并对其成熟特性以及特征风味物质进行研究。蓝纹牦牛干酪成熟过程中蛋白质降解程度较高,能够形成大量多肽以及氨基酸;此外,蓝纹牦牛干酪的风味物质组成具有显著特征,2-壬酮、2-庚酮、2-戊酮、辛酸甲酯、己酸等风味化合物是牦牛干酪的主要风味物质。在蓝纹牦牛干酪成熟过程中,甲基酮类物质含量显著增加,酯类物质含量相对稳定,而脂肪酸类物质含量在成熟末期显著降低。本研究表明,娄地青霉非常适合制备牦牛干酪产品,有着成熟周期短、营养价值丰富等特点。娄地青霉发酵剂能够快速促进牦牛干酪的成熟,并且在成熟过程中能够迅速形成生长优势。蓝纹牦牛干酪在风味特征、蛋白降解等成熟特性方面与牦牛硬质干酪以及牛奶蓝纹干酪有着显著区别。本研究旨在为牦牛乳的精深加工奠定技术基础。