熱激處理菌種對奶酪品質(zhì)的影響

趙玉明，馬玲，謝海軍*

（1.山西省生物研究所，山西太原030006；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801）

熱激處理菌種對奶酪品質(zhì)的影響

趙玉明1，馬玲2，謝海軍1*

（1.山西省生物研究所，山西太原030006；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西太谷030801）

為研究熱激處理（63℃、20 min）發(fā)酵劑菌種（唾液鏈球菌嗜熱亞種和保加利亞乳桿菌德氏亞種混合菌種）對奶酪成熟過程中品質(zhì)特性的影響，對兩種不同菌種所制作奶酪基本組成及成熟過程中的質(zhì)構(gòu)、感官、蛋白降解、風(fēng)味物質(zhì)等指標(biāo)進行了測定。結(jié)果表明，熱激處理菌種對奶酪基本組成影響不大，但熱激處理菌種有利于奶酪成熟過程中蛋白質(zhì)的降解，進而使奶酪的硬度和咀嚼性顯著降低，也促使奶酪在成熟120 d時形成了更多的醛類、酮類、酯類等主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，同時奶酪的風(fēng)味和組織狀態(tài)的感官評價也較好。

奶酪；熱激處理；發(fā)酵劑菌種；蛋白降解；質(zhì)構(gòu)；風(fēng)味

ZHAO Yuming1,MA Ling2,XIE Haijun1*
(1.Biology Institute of Shanxi,Taiyuan 030006,China;2.College of Food Science and Technology,Shanxi Agricultural University, Taigu 030801,China)

奶酪屬于優(yōu)質(zhì)發(fā)酵乳制品的一種，在其加工過程中一般要加入發(fā)酵劑，而發(fā)酵劑在制作過程中主要是產(chǎn)酸并促進凝乳，而在成熟過程中主要是促進蛋白質(zhì)降解及風(fēng)味的形成，大量的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵劑對奶酪成熟過程中的品質(zhì)特性有重要影響。MOREA M等[1]研究發(fā)現(xiàn)，具有自溶特性的乳酸菌有利于奶酪中蛋白降解、氨基酸的生成及最終品質(zhì)形成，GIANNOGLOU M等[2]研究得出，嗜酸乳桿菌（Lactococcus lactis）：嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）/保加利亞乳桿菌（Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus）=1∶1混合發(fā)酵劑經(jīng)超高壓處理（20℃、200MPa、20min）后制作的奶酪較對照加速了成熟過程中蛋白質(zhì)的降解。IRIGOYEN A等[3]報道添加副干酪乳桿菌（Lactobacillus paracasei）和植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）輔助發(fā)酵劑的羊奶奶酪更有利于游離氨基酸和風(fēng)味物質(zhì)生成。GARBOWSKA M等[4]發(fā)現(xiàn)，添加由65℃、10 min和65℃、30 min處理的Lactococcus lactisssp.cremoris（乳酸乳球菌乳脂亞種）、Leuconostoc mesenteroidesssp.cremoris（腸膜明串珠菌乳脂亞種）、Lactococcus lactisssp.lactis biovar diacetylactis（乳酸乳球菌丁二酮亞種）、Lactococcus lactisssp.lactis（乳酸桿菌亞種）、Leuconostoc pseudomesenteroides（假腸膜明串珠菌）組成的輔助發(fā)酵劑加速了奶酪的成熟。謝愛英等[5]研究發(fā)現(xiàn)，添加溶菌酶和超聲波復(fù)合處理發(fā)酵劑越多，由其制作的奶酪成熟過程中的游離氨基酸和生物胺的含量越高。

本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)發(fā)酵劑（唾液鏈球菌嗜熱亞種和保加利亞乳桿菌德氏亞種）進行熱激處理，并和未處理發(fā)酵劑混合后添加在奶酪中，對奶酪成熟過程中質(zhì)構(gòu)特性、蛋白降解、風(fēng)味物質(zhì)進行評價，為評價熱激處理后菌種對奶酪成熟過程中品質(zhì)的影響提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛乳：來源于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)牧站，標(biāo)準(zhǔn)化后C/F（酪蛋白∶脂肪）=0.76；唾液鏈球菌嗜熱亞種（Streptococcussalivariussubsp.thermophilus）CH9、保加利亞乳桿菌德氏亞種（Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus）LB：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院；凝乳酶Stamix1150（11350RU/g）：丹尼斯克（北京）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SW-CJ-2FD雙人單面凈化工作臺：蘇州凈化設(shè)備有限公司；H.H.S21-6電熱恒溫水浴鍋：上海醫(yī)療器械五廠；HPP-9272恒溫培養(yǎng)箱：北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；TDL-離心機：上海安亭科學(xué)儀器廠；DZQ400-2D單室真空包裝機：溫州市鼎力包裝機械制造有限公司；TCP2色差儀：北京新奧伊克光電技術(shù)有限公司；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀：美國Food Technology Corporation公司；Thermo Trace DSQ II氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）：美國Thermo公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 奶酪制作

原料乳（標(biāo)準(zhǔn)化）→巴氏殺菌（63℃、30min）→冷卻（至36℃）→加發(fā)酵劑→加凝乳酶（添加由2%食鹽水配成的1%凝乳酶溶液）→凝乳→切割→加熱收縮（溫度由36℃緩慢升至38℃）→排乳清（pH值6.3）→堆釀→加鹽（加鹽量為1.8%）→壓榨→真空包裝→成熟（4℃）

對CH9∶LB=1∶1組成的混合發(fā)酵劑63℃加熱20 min處理后記為HS，未處理發(fā)酵劑記為CS，添加1%CS發(fā)酵劑制作的奶酪記為CS，添加1.5%由HS和CS按照60∶40混合發(fā)酵劑制作的奶酪記為HCS。

1.3.2 測定方法

（1）蛋白質(zhì)含量采用凱式定氮法測定；脂肪含量按GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定方法》測定；水分含量按GB/T 5009.3—2003《食品中水分的測定方法》測定；鹽含量采用硝酸銀滴定法；pH值測定參考GIANNOGLOU M等[2]的方法。

（2）奶酪質(zhì)構(gòu)的測定[2，4]

將奶酪切成直徑3 cm、高度3.5 cm的圓柱體，在20℃條件下放置2 h，然后利用TMS-Pro型質(zhì)構(gòu)儀進行質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式測定，采用直徑10 mm的圓柱形探頭，形變量取50%，運行速度1 mm/s，力量感應(yīng)元量程500 N，起始力0.2 N。

（3）感官評定[6]

將奶酪切成2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm的片，并在室溫條件下回復(fù)10 min，然后由10名專業(yè)人員按照及其不喜歡1分，中等程度喜歡7分，非常喜歡9分進行評價，取平均值計算結(jié)果。

（4）蛋白降解測定

pH4.6-可溶性氮（soluble nitrogen，SN）、12%三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）-SN測定[7-8]：取奶酪0.75 g、1.5 g分別加入50mL醋酸鹽緩沖溶液（pH4.6）、45mL12%的TCA溶液，充分研磨后，4 000 r/min離心20 min，取上清液定量的移入凱氏消化瓶，進行半微量凱氏定氮，并以占奶酪總氮量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示。

5%磷鎢酸（phosphotungstic acid，PTA）-SN[9]：參照參考文獻[9]的方法，10 g奶酪加入50 mL純凈水40℃條件下勻漿1 h，然后在4℃條件下，3 000×g離心30 min，上清液濾紙過濾，取其10 mL過濾液加入3.95 mol/L硫酸7 mL和330 g/L磷酸3 mL，充分混合后4℃放置過夜，濾紙過濾，凱氏定氮法測定上清液中氮含量，并以占奶酪總氮量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示。

（5）風(fēng)味物質(zhì)檢測[10-11]

將3g奶酪放入10mL萃取瓶中，在80℃萃取、吸附30min，然后進行GC-MS檢測，不分流方式進樣，進樣口溫度維持在250℃。色譜柱采用HP-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm），以氦氣為載氣，1mL/min流速。程序升溫條件：40℃保持10min，5℃/min的速率升溫至110℃并保持10 min，10℃/min的升溫速率升至240℃并保持10 min，以電子轟擊方式，能量為70 eV進行MS運行，壓力為1 650 V，數(shù)據(jù)以40～450 amu的掃描范圍進行收集，通過比較揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的質(zhì)譜與計算機標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫中的進行對照，對揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行定性、半定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 理化成分分析

表1 兩種奶酪基本組成Table 1 Basic compositions of two types of cheeses

由表1可知，HCS奶酪的水分、脂肪含量高于CS奶酪，而蛋白質(zhì)含量和出品率卻低于CS奶酪，但是兩種奶酪的水分、蛋白質(zhì)、脂肪含量、出品率之間差異均不顯著（P＞0.05），這一結(jié)果與GARBOWSKA M等[4]的相似。含鹽量對奶酪中的微生物生長及酶的活性有重要的影響，進而間接影響奶酪成熟過程中蛋白質(zhì)的降解、氨基酸的代謝及風(fēng)味物質(zhì)的形成，兩種奶酪的含鹽量差別很小。

2.2 pH、蛋白降解

由表2可知，兩種奶酪成熟過程中（120d）pH變化較小，CS奶酪由5.36降至5.12，而HCS整個成熟過程中pH略高于CS，由5.47降至5.19，二者差異不顯著（P＞0.05）。兩種奶酪中的pH4.6-SN/總氮（total nitrogen，TN）、12%TCA-SN/TN、5%PTA-SN/TN都隨成熟時間的延長而增加，且HCS奶酪增加幅度高于CS，尤其在成熟90d后，但是彼此之間差異不顯著（P＞0.05），可能與所添加的熱處理菌種的量較少有關(guān)，也可能與菌種本身的蛋白降解特性有關(guān)。與GARBOWSKAM發(fā)現(xiàn)65℃、30min處理L.lactisssp.cremoris、L.mesenteroides ssp.cremoris、L.lactisssp.lactis biovar diacetylactis、L.lactis ssp.lactis、L.pseudomesenteroides等混合發(fā)酵劑制作的奶酪成熟9周后的12%TCA-N/TN和氨基酸態(tài)氮較對照和65℃、10 min處理組更高的結(jié)果一致[4]。ARD? Y[12]等研究得出67 ℃，10 s處理瑞士乳桿菌更有利于低脂契達奶酪的蛋白分解和風(fēng)味形成。NATEGHI L[13]等報道熱激處理乳酸菌可以降低乳酸菌的發(fā)酵特性而保留其蛋白水解活性。熱激處理、冷凍處理或其他的物理處理發(fā)酵劑后盡管其發(fā)酵特性大大降低，但增加了其蛋白分解的活性，因而在加快奶酪的成熟、提高奶酪的風(fēng)味及組織結(jié)構(gòu)方面有重要作用。

2.3 奶酪的質(zhì)構(gòu)分析

表2 兩種奶酪成熟過程中pH、蛋白降解情況Table 2 pH and protein degradation for two types of cheeses during maturation

圖1 兩種奶酪成熟過程中的質(zhì)構(gòu)特性Fig.1 Texture characteristics analysis of two types of cheeses during maturation process

由圖1可知，兩種奶酪的硬度都隨著成熟時間的延長而降低，成熟60d后HCS奶酪的硬度顯著低于CS（P＜0.05）。兩種奶酪的彈性值在成熟30 d后都上升，成熟90 d后差異顯著（P＜0.05）。咀嚼性和內(nèi)聚性都隨著成熟時間的延長而呈下降趨勢，成熟30 d后HCS奶酪的咀嚼性顯著低于CS奶酪（P＜0.05），而內(nèi)聚性彼此間差異不顯著（P＞0.05）。熱激處理發(fā)酵劑菌種盡管使其發(fā)酵特性下降，但致使部分發(fā)酵劑細(xì)胞內(nèi)的酶更容易釋放出來，進而加速蛋白質(zhì)的降解，從而引起了奶酪質(zhì)構(gòu)特性的改變。與GARBOWSKAM等[4]的研究65℃、30 min和65℃、10 min處理發(fā)酵劑后所制作低脂奶酪的硬度顯著低于對照的結(jié)果相一致。EXTERKATE F等[14-16]也報道，嗜溫發(fā)酵劑（mesophilic starter cultures），嗜溫型乳球菌發(fā)酵劑（mesophilic culturesofLactococcusspp.）和72℃、20 s熱處理瑞士乳桿菌（Lactobacillus helveticus）組成的混合發(fā)酵劑不僅縮短了奶酪的成熟期，而且提高了奶酪的感官和質(zhì)構(gòu)特性。

2.4 奶酪的感官評價

兩種奶酪成熟120 d后的感官評價見表3。

表3 兩種奶酪成熟120 d時的感官評價Table 3 Sensory evaluation of two types of cheeses after maturation for 120 d

由表3可知，CS和HCS奶酪在外觀和總體可接受度方面差異不顯著（P＞0.05），但是在組織狀態(tài)和風(fēng)味方面HCS顯著好于CS（P＜0.05），這與兩種奶酪的質(zhì)構(gòu)分析結(jié)果一致，同時也與揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測結(jié)果對應(yīng)。

2.5 奶酪的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

通過GC-MS對兩種奶酪的揮發(fā)性化合物進行分析，得到總離子流色譜圖見圖2，各組分鑒定結(jié)果見表4。

圖2 兩種奶酪成熟120 d時揮發(fā)性風(fēng)味化合物GC-MS分析總離子流色譜圖Fig.2 Total ion chromatogram of volatile compounds analysis by GC-MS in two types of cheeses after maturation for 120 d

由表4可知，兩種奶酪中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)包括醇類、醛類、酮類、酸類、酯類和吲哚，這些化合物是奶酪中常見的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。醇類可能來源于醛類的還原，也可能是乳糖或氨基酸代謝的產(chǎn)物，2-呋喃甲醇、2-丁醇和戊醇在CS奶酪中的含量高于HCS。醛可由不飽和脂肪酸自氧化后形成[17]，也可能通過α-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨反應(yīng)形成，己醛、庚醛和2-壬醛是α-亞油酸氧化的產(chǎn)物，己醛有未成熟水果的味道，而壬醛具有玫瑰的香味[18]，庚醛、辛醛、癸醛、苯甲醛、2-戊烯醛、2,4-二烯醛含量高會形成不良風(fēng)味[19-21]。醛類是相對不穩(wěn)定的物質(zhì)，在奶酪成熟的環(huán)境下容易被還原成醇類或被氧化成酸類，其中在兩種奶酪中都檢測到了苯甲醛，HCS中的醛類含量高于CS。酮類和酯類化合物被認(rèn)為是奶酪中主要的風(fēng)味物質(zhì)，且其風(fēng)味閾值都相對較低，其中2-戊酮、丁酸乙酯等被認(rèn)為奶酪中主要的特征成分。酮類物質(zhì)一般在奶酪樣品中的含量較高，2,3-丁二酮、3-羥基-2-丁酮和2-丁酮主要是微生物通過代謝檸檬酸和雙乙酰而形成，2-丁酮被認(rèn)為具有奶油和酯香的味道，2,3-丁二酮具有黃油、奶酪和焦糖的味道，3-羥基-2-丁酮則呈現(xiàn)奶香味和脂肪味[21-23]。在CS中未檢測到苯甲酮和2-十三酮，其他酮類在HCS奶酪中高于CS，而酯類在HCS奶酪中較CS中高。盡管加熱處理滅活了部分發(fā)酵劑菌體細(xì)胞，但是其菌體細(xì)胞內(nèi)的酶及細(xì)胞代謝的產(chǎn)物有利于奶酪成熟過程中風(fēng)味物質(zhì)形成的反應(yīng)，因而其酯類、酮類等對奶酪風(fēng)味有重要意義的風(fēng)味物質(zhì)含量在HCS奶酪中較高。而酸類的含量在CS中高于HSC，主要與CS中的發(fā)酵劑菌種與HCS相比較多活菌數(shù)及相應(yīng)代謝有關(guān)。作為不良風(fēng)味物質(zhì)中的吲哚在CS中含量較高，而在HCS中未檢測到，但是2-甲基吲哚的含量在HCS中含量高于CS。

表4 兩種奶酪成熟120天時的揮發(fā)性化合物含量Table 4 Volatile flavor compounds contents of two types of cheeses after maturation for 120 d

3 結(jié)論

熱激處理（65℃、20 min）唾液鏈球菌嗜熱亞種和保加利亞乳桿菌德氏亞種混合菌種對奶酪基本組成成分影響不大，但對奶酪成熟過程中的蛋白降解、質(zhì)構(gòu)特性及風(fēng)味物質(zhì)的形成影響較大。促進了奶酪硬度、咀嚼性的顯著下降，彈性的增加。成熟90 d后，HCS奶酪蛋白降解增加的幅度大于CS，但差異不顯著（P＞0.05）。成熟120 d后HCS奶酪中的醛類、酮類、酯類含量高于CS，HCS奶酪風(fēng)味和組織狀態(tài)的感官評價顯著高于CS（P＜0.05）。總之，熱激處理發(fā)酵劑菌種有利于奶酪成熟過程中的蛋白質(zhì)分解，從而利于奶酪良好質(zhì)構(gòu)的形成和風(fēng)味物質(zhì)的生成。

[1]MOREAM,MATARANTEA,DICR,etal.Contributionofautochthonous non-starter lactobacilli to proteolysis in Caciocavallo Pugliese cheese[J]. Int Dairy J,2007,17(5):525-534.

[2]GIANNOGLOU M,KARRA Z,PLATAKOU E,et al.Effect of high pressure treatment applied on starter culture or on semi-ripened cheese in the quality and ripening of cheese in brine[J].Inn Food Sci Emerg Technol,2016,38,312-320.

[3]IRIGOYEN A,ORTIGOSA M,JUANSARAS M,et al.Influence of an adjunct culture ofLactobacilluson the free amino acids and volatile compounds in a Roncal-type ewe's-milk cheese[J].Food Chem,2007, 100(1):71-80.

[4]GARBOWSKA M,PLUTA A,BERTHOLD-PLUTA A.Changes during ripening of reduced-fat Dutch-type cheeses produced with low temperature and long time(LTLT)heat-treated adjunct starter culture[J].LWTFood Sci Technol,2016,69:287-294.

[5]謝愛英，陳祎，黨亞麗，等.處理發(fā)酵劑對促熟奶酪中生物胺和游離氨基酸的影響[J].食品科學(xué)，2014，35（15）：188-192.

[6]NEPOMUCENO R S C,COSTA R G B.Exopolysaccharide-producing culture in the manufacture of Prato cheese[J].LWT-Food Sci Technol, 2016,72:383-389.

[7]ANDREATTA E,FERNANDES A M,SANTOS M V,et al.Effects of milk somatic cell count on physical and chemical characteristics of mozzarella cheese[J].Aust J Dairy Technol,2007,62(3):166-170.

[8]ZOIDOU E,PLAKAS N,GIANNOPOULOU D,et al.Effect of supplementation of brine with calcium on the Feta cheese ripening[J].Int J Dairy Technol,2015,68(3):420-426.

[9]NEGA A,MOATSOU G.Proteolysis and related enzymatic activities in ten Greek cheese varieties[J].Dairy Sci Technol,2012,92(1):57-73.

[10]HAYALOGLUAAA,YASAR K,TOLU C,et al.Characterizing volatile compounds and proteolysis inGokceada artisanalgoat cheese[J].Small Ruminant Res,2013,113:187-194.

[11]HAYALOGLU A A,TOLU C,YASAR K,et al.Volatiles and sensory evaluation of goat milk cheese Gokceada as affected by goat breeds (Gokceada and Turkish Saanen)and starter culture systems during ripening[J].J Dairy Sci,2013,96(5):2765-2780.

[12]ARD? Y,LARSSON P,LINDMARK-M?NSSON H,et al.Studies of peptidolysis during early maturation and its influence on low-fat cheese quality[J].Milchwissenschaft-milk Science International,1989,44(8): 485-489.

[13]NATEGHI,L.Effects of different adjunct starter cultures on proteolysis of reduced fat Cheddar cheese during ripening[J].Afr J Biotechnol, 2012,11(61):12491-12499.

[14]EXTERKATE F,DE VEER G,STANDHOUDERS J.Acceleration of the ripening process of Gouda cheese by using heat-treated mixed-strain starter cells[J].Neth Milk Dairy J,1987,41,307-320.

[15]KLEIN N,LORTAL S.Attenuated starters:an efficient means to influence cheese ripeningea review[J].Int Dairy J,1999,9(11):751-762.

[16]SKEIE S,NARVHUS J,ARD? Y,et al.Influence of liposome encapsulated Neutrase and heat-treated lactobacilli on quality of low-fat Gouda-type cheese[J].J Dairy Res,1995,62(1):131-139.

[17]MOLIMARD P,SPINNLER H E.Review:Compounds involved in the flavour of surface mold-ripened cheeses:Origin and properties[J].J Dairy Sci,1996,79(2):169-184.

[18]IZCO J M,TORRE P.Characterisation of volatile flavor compounds in Roncal cheese extracted by the'purge'and'trap'method and analysed by GC-MS[J].Food Chem,2000,70(3):409-417.

[19]BARRON L J R,REDONDO Y,ARAMBURU M,et al.Variations in volatile compounds and flavour in Idiazabal cheese manufactured from ewe's milk in farmhouse and factory[J].J Sci Food Agr,2005,85(10): 1660-1671.

[20]CARBONELL M,NUNEZ M,FERNANDEZ-GARCIA E.Evolution of the volatile components of ewe milk La Serena cheese during ripening correlation with flavor characteristics[J].Dairy Sci Technol,2002,82 (6):683-698.

[21]HELINCK S,LE BARS D,MOREAU D,et al.Ability of thermophilic lactic acid bacteria to produce aroma compounds from amino acids[J]. Appl Environ Microbiol,2004,70(7):3855-3861.

[22]BEZERRA T K A,ARAUJO A R R,NASCIMENTO E S,et al.Volatile profile in goat coalho cheese supplemented with probiotic lactic acid bacteria[J].LWT-Food Sci Technol,2017,76(B):209-215.

[23]黃宜，劉振民，莫蓓紅，等.奶酪用乳酸菌的特性研究及其在高達奶酪模型中風(fēng)味分析[J].應(yīng)用化工，2015，44（9）：1767-1772.

TS252.1

0254-5071（2017）05-0036-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.05.008

2017-02-26

山西省科技攻關(guān)項目（20090321107）

趙玉明（1965-），男，副研究員，本科，研究方向為生物技術(shù)、食品加工。

*通訊作者：謝海軍（1962-），男，副研究員，碩士，研究方向為食品加工。