分步酶解法制備酶改性切達干酪粉

白鴿，張莉，周璐，張貴斌，楊貞耐b，2

(1.吉林大學a.軍需科技學院；b.生物與農業工程學院,長春 130022；2.吉林省農科院農產品加工研究中心,國家乳品加工技術研發分中心,長春 130033;3.長春新高食品有限公司，長春 130103)

分步酶解法制備酶改性切達干酪粉

白鴿1a，張莉1b,2，周璐1a，張貴斌3，楊貞耐1ab，2

(1.吉林大學a.軍需科技學院；b.生物與農業工程學院,長春 130022；2.吉林省農科院農產品加工研究中心,國家乳品加工技術研發分中心,長春 130033;3.長春新高食品有限公司，長春 130103)

介紹了一種分步酶解法制備酶改性干酪粉(EMC)的方法。第一步，用不同的蛋白酶與肽酶混合酶對切達干酪漿進行蛋白水解，篩選出最佳水解產物。第二步，用不同的脂肪酶對最佳水解產物進行脂肪水解。將得到的酶解液噴霧干燥獲得兩種粉末狀的EMC產品A和B，并與商品切達EMC進行比較分析。本研究獲得的兩種EMC產品的總游離氨基酸及總游離脂肪酸質量分數均比商品EMC高，各種游離氨基酸質量分數也普遍高于商品EMC。EMC產品A感官指標得分較高，不同鏈長的脂肪酸比例與商品EMC接近。

酶改性干酪；蛋白水解；脂肪水解；噴霧干燥

0 引言

酶改性干酪(EMC)是不同成熟期的干酪或者酪蛋白、乳清粉、脫脂乳粉、黃油等的摻合物，經過酶解得到的一類干酪風味濃縮產品。EMC具有風味度高、風味范圍廣、成本低及貨架期長等特點[1]。EMC作為良好的風味添加物，在食品中僅需添加少量(質量分數0.1%)即可達到增強風味的效果，適合于制作低脂食品，近年來需求量也逐漸增加[2]。

本研究介紹了一種分步酶解法制備酶改性切達干酪的方法。首先，用蛋白酶與肽酶的混合酶對切達干酪漿進行蛋白水解，然后用脂肪酶對獲得的最佳蛋白水解產物進行脂肪水解。將最終獲得的酶解產物噴霧干燥成粉末狀的EMC產品，并與商品EMC進行比較分析。

1 材料和方法

1.1 材料

原料乳為新鮮無抗奶(pH值為6.7，脂肪3.0%～3.3%，蛋白2.8%～2.9%)。

發酵劑為乳酸乳球菌乳酸亞種XZ3303和乳酸乳球菌乳脂亞種QH27-1。

凝乳酶（Stanmix 1150）；商品酶；Accelerzyme NP50.000(中性蛋白酶)；ValidaseFPⅡ(蛋白酶系統，兼具蛋白酶和肽酶活性)；Accelerzyme CPG(肽酶)，Validase Lipase AN(脂肪酶)；Validase Lipase MJ(脂肪酶)。

黃油為無鹽黃油。

1.2 儀器設備

全自動凱式定氮儀(Kjeltec 2300)，牛奶成分分析儀(Lacto Star)，干酪槽及干酪制作相關設備(自制)，高速冷凍離心機(Evolution RC)，全溫振蕩培養箱(HZQ-Q)，膠體磨(JM-L50)，高壓均質機(SHP-60-60)，高速萬能粉碎機(FW100)，噴霧干燥機(SP-1500)。

1.3 切達干酪漿制備

取60 kg新鮮牛奶，按照Cheddar干酪工藝流程制備凝乳，使用發酵劑XZ3303和QH27-1，按1:1添加，添加量為2%(質量分數)，凝乳酶添加量為0.003%(質量分數)。經排乳清，凝塊壓榨過夜后打碎成小顆粒，按以下比例與黃油、水、乳化鹽等混合均勻：5.3 kg干酪顆粒，1.21 kg黃油，85 g磷酸氫二鈉，42.5 g磷酸三鈉，51.4 g檸檬酸三鈉及4.4 kg水[3]。混合物用膠體磨磨細后勻漿，分裝于密閉容器中，在80℃下保溫20 min后于4℃中保存待用。

1.4 酶解處理及噴霧干燥

采用分步酶解法制備EMC，如圖1所示。

第一步，采用蛋白酶與肽酶混合酶對切達干酪漿進行蛋白水解(酶解溫度45℃，酶解時間24 h，280 r/min)，酶解結束后，于80℃保溫20 min滅酶。篩選出水溶性氮質量分數接近商品EMC(選用Kilcawley等[4-5]實驗中的商品EMC 4A為對照商品EMC，水溶性氮接近55%)的酶解產物，進行感官評定，選出一個最佳蛋白水解產物。

第二步，將篩選出的最佳蛋白水解產物，分別用脂肪酶ValidaseLipase AN和ValidaseLipase MJ進行酶解(酶解溫度45℃，酶解時間24 h，280 r/min)。兩種脂肪酶的添加量按ADV(Acid Degree Value，酸度值)接近商品EMC進行添加。酶解結束后于80℃滅酶20 min。在第二步的酶解產物中加入質量分數為20%的麥芽糊精(用作噴霧干燥填充料)，勻漿均質之后噴霧干燥為粉末(噴霧干燥條件為：進口溫度160℃，出口溫度76℃，壓力0.3 MPa，進料速度400 mL/h)，得到EMC產品A和B。

1.5 蛋白水解及脂肪降解分析方法

蛋白水解分析指標包括總氮(TN)、水溶性氮(WSN)[6]、5%磷鎢酸可溶性氮(5%PTA-N)[7]以及游離氨基酸(FAA，按照GB/T 18246-2000測定)。

脂肪降解分析指標包括ADV[8]、游離脂肪酸(FFA)[9]。

1.6 感官評定

由10人分別對實驗得到的EMC產品進行感官評定。香氣的感官評定總分40分，包括：香氣強度0～20分，烘烤味0～10分，奶香味0～10分，哈喇味-0～-10分；口感的感官評定總分30分，包括：濃厚感0～10分，奶香味0～10分，烘烤味0～10分，酸敗味-0～-10分，苦味-0～-10分；色澤總分15分：淡黃色0～15分；外觀總分15分：顆粒均勻0～15分[10]。

1.7 統計學處理

實驗數據采用Excel數據分析軟件進行分析。

2 結果與討論

2.1 切達干酪漿的蛋白酶解處理

切達干酪漿的蛋白水解及產物分析結果如表1所示。表1中，試驗組5和8酶解產物的WSN占總氮量的質量分數分別為55.62%和51.69%，接近商品EMC(接近55%)。經感官評定，試驗組5得分較高(評定結果未列出)，因此選擇試驗組5用于下一步的脂肪酶解。

表1 切達干酪漿的蛋白酶解結果

2.2 EMC產品分析

對上述實驗組5經蛋白酶處理的干酪漿進一步使用兩種脂肪酶進行脂肪酶解處理，酶解產物噴霧干燥后獲得的兩種EMC產品A和B以及商品EMC的組成成分分析結果如表2所示。

EMC的A和B兩種產品的脂肪質量分數、ADV值及總FFA質量分數存在顯著差異(P＜0.05)。這是由于EMC產品A和B制備過程所用脂肪酶的水解活性及水解特異性的不同造成的。

與商品EMC相比，自制EMC的蛋白質和脂肪質量分數比商品EMC低，這是由于本研究為了減少EMC在噴霧干燥過程中的損失及提高產品的溶解速度，在噴霧干燥前添加了20%的麥芽糊精所致。自制EMC的總FFA及總FAA質量分數比商品EMC高，可能是由于本研究所用的蛋白酶和脂肪酶活性和特異性較高所致。

表2 EMC產品A和B及商品EMC的組成和蛋白水解結果

2.2.1 游離氨基酸

EMC的A和B及商品EMC的游離氨基酸質量分數如圖2所示。由于EMC的A和B制備過程中使用了相同的蛋白酶和肽酶，因此自制EMC A和B之間的游離氨基酸含量差異不明顯。與商品EMC比較，在17種游離氨基酸中，自制EMC的Ala質量分數明顯低于商品EMC，Glu、Gly和Val質量分數與商品EMC接近，其他游離氨基酸如Tyr和Pro質量分數顯著高于商品EMC，且游離氨基酸種類比商品EMC多，這是由于自制EMC和商品EMC制備過程中使用的蛋白酶不同造成的。在自制EMC與商品EMC中，Glu、Leu、Lys的質量分數比較高，這也與天然切達干酪相似[4]。

游離氨基酸與干酪風味的形成密切相關，例如：風味成分中的一些揮發性的含硫化合物，如甲硫醇，3-甲硫基-1-丙醇(烘烤的馬鈴薯味)，二甲基硫化物及二甲基三硫化合物都是由蛋氨酸轉化而來[12]。谷氨酸可以強化風味，也可以掩埋其它的不良風味，如干酪成熟過程中產生的苦味[4,11]。本研究獲得的自制EMC，雖然谷氨酸的質量分數較高，但是谷氨酸占游離氨基酸總量的質量分數(EMCA和B分別為11.52%和8.63%)明顯低于商品EMC(18.93%)，在實際生產中可以通過添加谷氨酸改善EMC的風味。

2.2.2 游離脂肪酸

EMC A、B及商品EMC的游離脂肪酸分析結果如圖3和圖4所示。由圖3可以看出，由于3種EMC產品所用的脂肪酶不同，其游離脂肪酸差異較大。與商品EMC相比，EMC A的C14: 0、C16:0、C18:0、C18:1含量明顯較高，而其它游離脂肪酸質量分數較低；EMC B的C4:0、C10:0、C12:0、C14:0、C16:0質量分數高于商品EMC，其他游離脂肪酸質量分數低于商品EMC。在三種EMC產品中，EMC A與商品EMC的主要游離脂肪酸種類相同，均為C14:0、C16:0、C18:0及C18:1，這也與天然切達干酪中的主要游離脂肪酸種類相同[5]。

由圖4可以看出，3種EMC產品的長鏈脂肪酸含量比例最高，其次為中鏈，短鏈脂肪酸質量分數最低，這也與Kilcawley等的結果一致[3]。但是EMC B的中鏈和長鏈脂肪酸比例與其他兩種EMC差異較大。EMC A的各種鏈長脂肪酸比例與商品EMC接近，也與天然干酪接近，但短鏈脂肪酸比例稍低[5]。據報道，揮發性短鏈脂肪酸是EMC香氣和風味的重要組成成分[6,13]。在EMC的制備過程中發現，噴霧干燥前的酶解液香氣比EMC產品的香氣濃烈，這是由于揮發性風味物質在噴霧干燥過程中大量損失造成的，同時導致EMC產品的短鏈脂肪酸質量分數降低。因此若在噴霧干燥前在酶解液中添加短鏈脂肪酸，可以改善EMC的風味。

表3 EMC A和B的感官評定結果

2.2.3感官評定

EMC A和B的感官評定結果如表3所示。由表3可以看出，EMC A的香氣強度、哈喇味及苦味得分低于EMC B，色澤、外觀得分及感官評定總分比EMC B高，可能是由于EMC B的脂肪及游離脂肪酸含量比EMC A高造成的。在干酪的揮發性風味成分中，脂肪酸可導致干酪的哈喇味[13]；脂肪與EMC的刺激性風味及苦味呈正相關[14]。此外，實驗中發現EMC B在噴霧干燥時比EMC A更容易焦化，并且更易黏結，也使其色澤和外觀得分低于EMC A。

3 結論

本研究采用分步酶解法制備了酶改性切達干酪粉產品A和B。兩種自制EMC產品的蛋白質和脂肪質量分數均低于商品EMC，而總游離氨基酸和總游離脂肪酸含量高于商品EMC。自制EMC產品的Ala質量分數明顯低于商品EMC，Glu、Gly和Val質量分數與商品EMC接近，其他游離氨基酸質量分數顯著高于商品EMC。

EMC A的感官得分高于EMC B，并且EMC A的主要游離脂肪酸種類及不同鏈長脂肪酸比例與商品EMC接近，EMC A適用于商業化開發。

[1]KILCAWLEY K N,WILKINSON M G,FOX P F.Enzyme-Modified Cheese[J].International Dairy Journal,1998,8(1):1-10.

[2]WILKINSON M G,DOOLAN I A,KILCAWLEY K N.Cheese Enzyme-Modified Cheese[J].2011:799-804.

[3]KILCAWLEY K N,WILKINSON M G,FOX P F.A Novel Two-Stage Process for the Production of Enzyme-Modified Cheese[J].Food Research International,2006,39(5):619-627.

[4]KILCAWLEY K N,WILKINSON M G,FOX P F.A Survey of the Composition and Proteolytic Indices of Commercial Enzyme-Modified Cheddar Cheese[J].International Dairy Journal,2000,10(3):181-190.

[5]KILCAWLEY K N,WILKINSON M G,FOX P F.A Survey of Lipolytic and Glycolytic End-Products in Commercial Cheddar Enzyme-Modified Cheese[J].Journal of Dairy Science,2001,84(1): 66-73.

[6]FOLKERTSMA B,FOX P F.Use of the Cd-Ninhydrin Reagent to Assess Proteolysis in Cheese During Ripening[J].J.Dairy Res,1992, 59(2):217-224.

[7]TAVARIA F K,FRANCO I,JAVIER CARBALLO F,et al.Amino Acid and Soluble Nitrogen Evolution Throughout Ripening of Serra Da Estrela Cheese[J].International Dairy Journal,2003,13(7):537-545.

[8]CASE R A,BRADLEY JR R L,WILLIAMS R R.Chemical and Physical Methods[J].1985.

[9]SIHUFE G A,ZORRILLA S E,MERCANTI D J,et al.The Influence of Ripening Temperature and Sampling Site On the LipolysisinReggianitoArgentinoCheese[J].FoodResearch International,2007,40(10):1220-1226.

[10]MUIR D D,HUNTER E A,BANKS J M,et al.Sensory properties of Cheddar cheese:changes during maturation[J].Food Research International,1996,28,561-568.

[11]KILARA A.Enzyme-Modified Lipid Food Ingredients.[J].Process Biochemistry,1985,20(2):35-45.

[12]苗君蒞，莫蓓紅，高紅艷，等.植物乳桿菌SP-3對干酪揮發性風味物質的影響[J].中國乳品工業,2010(003):31-33.

[13]DELAHUNTY C M,DRAKE M A.Sensory Character of Cheese and its Evaluation[J].Cheese:chemistry,physics and microbiology, 2004,1:455-487.

[14]BERTAUD S H,KILCAWLEY K N,WILKINSON M G,et al. SensoryandCompositionalRelationshipsBetweenCommercial Cheddar-flavored Enzyme-modified Cheeses and Natural Cheddar [J].Journal of Food Science,2000,65(9):1076-1082.

Stepwise enzymatic method for the production of enzyme-modified Cheddar cheese powder

BAI Ge1a,ZHANG Li1b,2,ZHANG Gui-bin3,YANG Zhen-nai1ab,2
(1.Jilin University,a.College of Quartermaster Technology；b.College of Biological and Agricultural Engineering, Changchun 130022,China;2.Center of Agro-food Technology,Northeast Agricultural Research Center of China,Jilin Academy of Agricultural Sciences,National R&D Center for Milk Processing,Changchun 130033,China;3. Changchun Xingao Food Co.,Ltd,Changchun 130103,China)

A stepwise enzymatic method to prepare enzyme-modified cheese powder(EMC)was developed.First,a range of protein hydrolysates was produced from the fresh made Cheddar cheese slurry using different combination of proteinase and peptidase.One protein hydrolysate was selected and subsequently further hydrolysed to a set degree of lipolysis.The final hydrolysates were spray dried to obtain two EMC powder products(EMC A and B)，which were compared to a commercial Cheddar-type EMC.The results showed that the levels of total free amino acids and total free fatty acids of the EMCs were significantly higher than the commercial Cheddar-type EMC.Contents of most of the free amino acids in the EMCs were higher than the commercial Cheddar-type EMC.The content of short-chain,mediumchain,long-chain fatty acids in EMC A was close to the commercial Cheddar-type EMC.

Enzyme modified cheese;proteolysis;lipolysis;spray drying

TS252.53

A

1001-2230（2012）01-0014-04

2011-09-21

現代農業產業技術體系建設專項資金資助(CARS-37)；吉林省科技廳科技成果轉化項目(2011-2013)。

白鴿(1986－)，女，碩士研究生，研究方向為食品科學。

楊貞耐