不同發(fā)酵劑對(duì)Edam干酪香氣成分及質(zhì)構(gòu)特性的影響

焦晶凱

(光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海, 200436)

不同發(fā)酵劑對(duì)Edam干酪香氣成分及質(zhì)構(gòu)特性的影響

焦晶凱

(光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，乳業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海, 200436)

采用商業(yè)發(fā)酵劑和傳統(tǒng)篩選微生物組合發(fā)酵劑進(jìn)行Edam干酪的制作，對(duì)干酪初始階段和成熟末期的干酪香氣和質(zhì)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)定。干酪香氣采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS)指紋圖譜測(cè)定干酪中的芳香物質(zhì)，測(cè)定結(jié)果顯示:初始芳香物質(zhì)種類較單一，包括稀丙醇、3-羥基-2-丁酮等，成熟末期包含3-甲基丁醇、正十二烷、乙偶姻、2,6-二甲基-4-庚醇等多種芳香成分，不同發(fā)酵劑對(duì)產(chǎn)品芳香物質(zhì)組成影響較大。質(zhì)構(gòu)特性的研究表明，干酪成熟階段硬度增加、黏性和彈性明顯降低，不同發(fā)酵劑對(duì)硬度和黏性有一定影響。

Edam干酪；香氣特征；芳香物質(zhì)；GC-MS

Edam干酪是一種荷蘭干酪，屬于典型的半硬質(zhì)干酪，是世界上使用最廣泛的奶酪類型之一，在世界各地都有生產(chǎn)。Edam干酪最佳熟化時(shí)間是6～10周，某些情況下可以延長到1年以上。荷蘭干酪的硬度可以從超硬質(zhì)到半軟質(zhì)，風(fēng)味質(zhì)量由初始的清淡轉(zhuǎn)為濃郁，通常在10～14 ℃條件下成熟[1-4]。

固相微萃取(solid phase microextraction, SPME)是當(dāng)今色譜分析中使用極為廣泛的樣品前處理方法，這一技術(shù)將萃取、濃縮、解吸、進(jìn)樣等功能集于一體，通過吸附、脫吸附技術(shù)，富集樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性成分，靈敏度高且操作簡單[5]。固相微萃取技術(shù)可方便地與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS)聯(lián)用, 集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣為一體，大大提高了分析速度和分析方法的靈敏度[6]。目前這一技術(shù)已在食品、環(huán)保、藥物、生物醫(yī)學(xué)及天然產(chǎn)物分析等各方面得到應(yīng)用，食品應(yīng)用如水果[7]、酒[8]、干酪[9]等。

本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用對(duì)不同發(fā)酵劑發(fā)酵Edam干酪進(jìn)行了芳香成分分析，同時(shí)測(cè)定了質(zhì)構(gòu)參數(shù)的變化，通過以上分析，為后續(xù)篩選發(fā)酵優(yōu)質(zhì)Edam干酪菌種提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

CHOOZITTMRM32菌種、凝乳酶Marzyme 150MG，Danisco公司；實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E(包含乳酸乳球菌乳脂亞種E11、乳酸乳球菌乳酸亞種C45和C24、植物乳桿菌G42)。

奶酪槽，英國Armfiled公司；均質(zhì)機(jī)，丹麥APV公司；Inlab solids pro 三合一pH計(jì)探頭，瑞士METTLER 公司；離心機(jī)，美國Sorvall；TA-Hdi型質(zhì)構(gòu)分析儀，英國Stable Micro Systems公司；mb45水分測(cè)定儀，美國OHAUS； 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)，美國安捷倫公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 Edam干酪的制作

分別使用丹尼斯克菌種CHOOZITTMRM32和實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E制作Edam干酪，菌種接種量為5 DCU/100L，凝乳酶Marzyme 150MG使用量為500I MCU，具體操作步驟如圖1所示。所得干酪置于10 ℃環(huán)境下成熟，得CHOOZITTMRM32商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵初始階段Edam干酪A和成熟末期Edam干酪B樣品，實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E發(fā)酵初始階段Edam干酪A’和成熟末期Edam干酪B’樣品，備用。

圖1 Edam干酪制作流程圖Fig.1 Production flow chart of Edam cheese

1.2.2 理化指標(biāo)的測(cè)定

pH值測(cè)定采用Inlab solids pro 三合一pH計(jì)插入干酪樣品直接測(cè)定。采用mb45水分測(cè)定儀測(cè)定干酪樣品水分含量。干酪的質(zhì)構(gòu)分析采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，測(cè)量方式為下壓，模式 measure force in compress，TPA，測(cè)試前速度1.00 mm/s；測(cè)試速度5.00 mm/s，測(cè)量后探頭回程速度5.00 mm/s；測(cè)試距離8 mm；探頭類型為P/5，每組奶酪用取樣器切割為規(guī)則長方體(2 cm×2 cm×2.5 cm)，每組樣品平行測(cè)定5次。

曲線參數(shù)及其定義：

(1)硬度：最大力值以N(g)表示，表示干酪對(duì)變形的抵抗能力。

(2)黏性：表示咀嚼時(shí)對(duì)上顎、牙齒、舌頭等接觸面黏性。

3)彈性：表示收到徹底擠壓后恢復(fù)形變的能力。

1.2.3 SPME

每個(gè)樣品稱取3.000 g，溶解于10.00 mL超純水中，置于20 mL頂空瓶中密封，待測(cè)。使用CTC三位一體自動(dòng)進(jìn)樣器，萃取頭為50/30 μm DVB/CAR on PDMS。條件：溫度50 ℃；加熱時(shí)間15 min、萃取時(shí)間30 min；振蕩速度250 r/min；解析時(shí)間3 min；GC循環(huán)時(shí)間60 min。

1.2.4 氣相色譜-質(zhì)譜分析

使用7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)，選用DB-WAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm)色譜柱進(jìn)行分析。條件：進(jìn)樣溫度260 ℃；無分流；載氣類型為氦氣(99.999%)；1 mL/min的流量速度；柱溫選擇40 ℃保持5 min，以5 ℃/min升至250 ℃，保持5 min；接口溫度為280 ℃；離子源溫度為260 ℃；四級(jí)桿溫度為150 ℃；電離方式是EI+、70 ev；檢測(cè)器電壓為1 929 V；全掃描方式；溶劑延遲無；質(zhì)量范圍20～400。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

奶酪的硬度、黏性、彈性數(shù)據(jù)利用TA-Hdi 型質(zhì)構(gòu)分析儀自帶軟件Exponent進(jìn)行處理獲得。數(shù)據(jù)結(jié)果利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS進(jìn)行方差分析。GC-MS數(shù)據(jù)采集使用NIST 2011譜庫。

2 結(jié)果與分析

2.1 Edam干酪的理化指標(biāo)

根據(jù)圖1所示Edam干酪制作流程，我們分別得到了4組干酪，即Edam干酪A 、A’、B和B’，如表1所示，分別代表了不同發(fā)酵劑不同成熟時(shí)期的干酪，pH值為5.16～5.35，水分從36.20%～50.90%。在Edam干酪制作初期不同發(fā)酵劑發(fā)酵干酪pH有顯著差異，而二者在自身成熟過程中pH均沒有顯著變化。商業(yè)發(fā)酵劑和自篩發(fā)酵劑E制作Edam水分含量有所不同，且商業(yè)發(fā)酵劑在成熟過程中水分變化不大，而自篩發(fā)酵劑E制作Edam在成熟過程中水分變化顯著。說明不同發(fā)酵劑對(duì)Edam的理化性質(zhì)影響較大。

表1 制作Edam干酪理化指標(biāo)結(jié)果

注：a,b不同字母代表差異性顯著；Edam干酪A：CHOOZITTM RM32商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵初始階段干酪；Edam干酪B：CHOOZITTM RM32商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵成熟末期干酪；Edam干酪A’：實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E發(fā)酵初始階段干酪；Edam干酪B’：實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E發(fā)酵成熟末期干酪。

2.2 Edam干酪的質(zhì)構(gòu)特性

由表2質(zhì)構(gòu)分析可以看出，兩種發(fā)酵劑在制作干酪初始階段硬度無顯著差異，隨著時(shí)間的延長硬度均在不斷增加，成熟后自篩發(fā)酵劑E制作Edam奶酪硬度顯著高于商業(yè)發(fā)酵劑制作干酪；黏性方面，在奶酪制作初期，商業(yè)發(fā)酵劑制作干酪黏性高于自篩發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪，而成熟后期二者黏性相仿，且黏性均顯著降低；彈性方面，二者無顯著差異，隨著時(shí)間延長，彈性明顯降低。

表2 不同Edam干酪的質(zhì)構(gòu)特性

注：a,b不同字母代表差異性顯著；Edam干酪A：CHOOZITTM RM32商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵初始階段干酪；Edam干酪B：CHOOZITTM RM32商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵成熟末期干酪；Edam干酪A’：實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E發(fā)酵初始階段干酪；Edam干酪B’： 實(shí)驗(yàn)室自篩選菌種組合發(fā)酵劑E發(fā)酵成熟末期干酪。

2.3 不同發(fā)酵劑發(fā)酵干酪初始階段芳香成分分析

由圖2可以看出，Edam干酪發(fā)酵初始風(fēng)味物質(zhì)主要有烯丙醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二醇和乙酰胺，商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵干酪與自篩發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪對(duì)比除存在各芳香成分量上的差異外，異戊醇是二者的重要差異芳香物質(zhì)，在商業(yè)發(fā)酵劑中無此物質(zhì)存在，異戊醇主要有蘋果白蘭地香氣和辛辣味，這賦予了自選發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪特殊的芳香氣味。

圖2 Edam干酪成熟初始階段芳香物質(zhì)組成Fig.2 Volatile compounds identified in Edam cheese first fermentation stage

2.4 不同發(fā)酵劑發(fā)酵干酪成熟末期芳香成分分析

Edam奶酪成熟后期共有68種芳香物質(zhì)成分達(dá)到檢測(cè)限。商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵干酪成熟后期主要前10種芳香物質(zhì)包括己醛、乙偶姻、2-戊酮、2-庚酮、甲苯、正十三烷、2,6-二甲基-4-庚醇、2,5-二羥基苯、正十二烷和3-甲基-1-丁醇；自篩發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪成熟后期主要前10種芳香物質(zhì)包括3-甲基-1-丁醛、3-甲基-1-丁醇、正十二烷、乙偶姻、2,6-二甲基-4-庚醇、2-戊酮、苯甲醛、乙苯、甲苯和正十三烷。可以看出有7種芳香物質(zhì)在兩種發(fā)酵劑發(fā)酵Edam干酪中均占主位。己醛和3-甲基-1-丁醛分別是兩種發(fā)酵劑發(fā)酵干酪成熟末期首要芳香物質(zhì)。

圖3 Edam干酪成熟后期優(yōu)勢(shì)芳香物質(zhì)組成Fig.3 Dominant volatile compounds identified in Edam cheese latest fermentation stage

圖3為主要芳香成分在兩種發(fā)酵劑制作Edam干酪中的組成成分，可以看出自篩發(fā)酵劑E和商業(yè)發(fā)酵劑制作的干酪在芳香物質(zhì)組成方面存在明顯不同，除己醛在商業(yè)發(fā)酵劑制作干酪中具有顯著優(yōu)勢(shì)外，其余優(yōu)勢(shì)芳香成分在自篩發(fā)酵劑E制作干酪中含量均高于商業(yè)發(fā)酵劑制作干酪。

圖4為兩種不同發(fā)酵劑發(fā)酵成熟Edam芳香物質(zhì)雷達(dá)圖(A)和物質(zhì)組成分析圖(B)，(Class1表示自選發(fā)酵劑E發(fā)酵成熟后期芳香物質(zhì)分組、Class2表示商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵成熟后期芳香物質(zhì)分組)，可以看出兩種芳香物質(zhì)組成有較大差別，此外，自篩發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪中還檢測(cè)出1,2,4-三甲基苯、丙烯酸-2-乙基己酯、長葉烯、環(huán)己酮、3-甲基十三烷，丁酸、鄰苯二甲酸二丁酯、戊醇、2,6,10-三甲基十二烷、1-乙基-2,3二甲基苯，而商業(yè)發(fā)酵劑中未檢測(cè)出。

圖4 不同發(fā)酵劑發(fā)酵成熟Edam芳香物質(zhì)雷達(dá)圖(A)和物質(zhì)組成分析圖(B)Fig.4 Dominant volatile compounds Radar diagram (A) and SIMCA analysis of different Edam cheese latest fermentation stage

3 結(jié)論

質(zhì)構(gòu)特性和芳香成分是評(píng)價(jià)干酪品質(zhì)的重要特征，本研究采用兩種發(fā)酵劑進(jìn)行Edam干酪發(fā)酵，兩種發(fā)酵劑微生物種類和配比均有所差異。結(jié)果表明隨著干酪的成熟硬度逐漸增大，黏性和彈性顯著降低，隨著干酪的成熟，蛋白質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸被降解并與其他物質(zhì)發(fā)生熔融交聯(lián)，這是導(dǎo)致硬度增加、黏性降低的重要原因之一[10]。干酪發(fā)酵初期的主要風(fēng)味物質(zhì)有烯丙醇、3-羥基-2-丁酮、2,3-丁二醇和乙酰胺，隨著干酪的成熟，檢測(cè)到風(fēng)味物質(zhì)越來越豐富，這也就促成了干酪特征風(fēng)味的形成，包括3-甲基-1-丁醇、正十二烷、乙偶姻等68種芳香成分。不同發(fā)酵劑造成了Edam干酪不同質(zhì)構(gòu)特性和芳香成分，硬度在兩種成熟末期干酪方面存在顯著差異。不同發(fā)酵劑對(duì)Edam芳香成分的影響更為顯著，首先在發(fā)酵初期，異戊醇的存在便賦予了自篩發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪特殊的風(fēng)味，隨著時(shí)間的延長，自篩發(fā)酵劑E發(fā)酵干酪檢測(cè)出了更多的風(fēng)味物質(zhì)，并且大多數(shù)風(fēng)味物質(zhì)含量大于商業(yè)發(fā)酵劑發(fā)酵干酪。由此可以看出微生物是影響干酪風(fēng)味質(zhì)地重要因素之一，值得更深入的探討與研究。

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Effects of different fermentation agent on volatile aroma compounds and texture properties of Edam cheeses

JIAO Jing-kai

(State Key Laboratory of Dairy Biotechnology, Dairy Research Institute, Bright Dairy & Food Co.,Ltd., Shanghai 200436，China)

Two fermentation agents, which were commercial fermentation agent and traditional screened isolates combination agent, were used to make Edam cheese in this paper. Volatile aroma compounds and texture properties of Edam cheese in first and latest fermentation stage were detected. GC-MS method was used to detect volatile aroma compounds and Texture analyzer was used to detect texture properties. The results showed that there were Allyl aclcohol, 3-hydroxy-2-Butanone etc. in first fermentation stage. There were more volatile aroma compounds were detected in latest fermentation stage, such as 3-methyl Butanal, Dodecane and Acetoin. Hardness was increased and adhesiveness and springiness were decreased. Different fermentation agent had big influence on volatile aroma compounds and texture properties of Edam cheeses.

edam cheese; aroma characteristics; volatile compounds; GC-MS

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201704019

碩士研究生。

上海市閔行區(qū)領(lǐng)軍人才項(xiàng)目(201443)

2016-10-19，改回日期：2016-11-28