表面毛霉成熟干酪制備工藝優(yōu)化

張 娜,郭慶啟,趙新淮

(1.東北農(nóng)業(yè)大學乳品科學教育部重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150030; 2.哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院,黑龍江哈爾濱 150076; 3.東北林業(yè)大學林學院,黑龍江哈爾濱 150040)

表面毛霉成熟干酪制備工藝優(yōu)化

張 娜1,2,郭慶啟3,趙新淮1,＊

(1.東北農(nóng)業(yè)大學乳品科學教育部重點實驗室,黑龍江哈爾濱 150030; 2.哈爾濱商業(yè)大學食品工程學院,黑龍江哈爾濱 150076; 3.東北林業(yè)大學林學院,黑龍江哈爾濱 150040)

利用從毛豆腐中分離得到的一株毛霉屬菌株,制備得到表面毛霉成熟干酪,并在干酪生產(chǎn)過程中采用乳酸預酸化的方式避免了常規(guī)乳酸菌發(fā)酵劑對毛霉干酪成熟的影響。單因素實驗確定牛乳預酸化 pH為 5.7,氯化鈣添加量0.02%,凝乳酶的添加量為 0.0035%,凝固溫度 33℃,毛霉孢子懸浮液濃度為 1×104～1×105cfu·mL-1。

毛霉,干酪,工藝,優(yōu)化

菌株 從自然發(fā)酵的毛豆腐中得到一株霉菌,初步鑒定為毛霉屬 (M ucorM icheli ex Fries)菌株;牛乳 購于東北農(nóng)業(yè)大學早市;凝乳酶Maxiren-180 1∶10000,荷蘭代夫特DS M公司(食品級);乳酸、氯化鈣 哈爾濱市昌泰食品添加劑銷售公司 (食品級);其它藥品 均為分析純。

質(zhì)構(gòu)儀 TA.XT PLUS型 美國 Stable M icro System公司;干酪模具 齊齊哈爾市第二機床廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 毛霉干酪的制備工藝及參數(shù)優(yōu)化

1.2.1.1 毛霉干酪制備工藝流程 新鮮牛乳用濾布進行過濾后,63℃殺菌 30min;原料乳冷卻至 35℃,用乳酸將 pH調(diào)節(jié)至 6.5,分別加入 0.016%(w/w)氯化鈣和 0.014%(w/w)硝酸鉀,緩慢加入 2mL用超純水進行溶解的凝乳酶,添加量為 0.0034%,并快速攪拌均勻,32℃保溫 30min使牛乳凝固。將凝塊切割成1.0cm×1.0cm×1.0cm的正方體,將凝乳溫度升高至35℃,每隔 15min排出 1/3乳清,共排 3次。將排乳清后的凝乳轉(zhuǎn)移至直徑 15cm,高 30cm的圓形模具中,0.3MPa下壓榨 2h,每隔 30min將干酪翻轉(zhuǎn),繼續(xù)壓榨。壓榨后的凝乳切割成 3cm×1.5cm×1.5cm的立方體,于 5%冷鹽水中鹽漬 18h后,涂抹 2mL毛霉孢子懸浮液,置于28±1℃環(huán)境中恒溫培養(yǎng)24h,然后將干酪樣品轉(zhuǎn)移至相對濕度 85%～90%,4±1℃干酪成熟室內(nèi)成熟。

1.2.1.2 毛霉干酪制備工藝參數(shù)優(yōu)化 對毛霉干酪制備過程中的預酸化 pH、氯化鈣添加量、凝乳酶添加量、凝固溫度分別進行單因素實驗,確定這些因素對干酪凝乳時間、干酪實際產(chǎn)率、凝乳硬度、排出乳清在λ=500nm下的光密度值的影響;對干酪制備過程中毛霉孢子懸浮液濃度分別進行單因素實驗,確定這兩個因素對干酪成熟過程中 pH4.6-SN占總氮比例的作用效果,綜合分析確定毛霉干酪的最佳制備工藝。

1.2.2 考察指標分析方法

1.2.2.1 干酪實際產(chǎn)率測定 采用 Konuklar等的方法進行測定[3]。

1.2.2.2 凝乳時間測定 從加入凝乳酶起計時,直到牛乳凝固時為止,所花費的時間即為凝乳時間,用min表示。

1.2.2.3 乳清 OD值測定 將壓榨前排出的乳清收集后,測定其在λ=500nm時的光密度值,用 OD500nm表示。

1.2.2.4 凝乳硬度測定 探頭型號為 p/0.5,凝乳直徑為 350mm,高度約為 300mm,每塊凝乳選擇 3個不同點進行測定,測試前速度 2.0mm·s-1,測試速度為0.5mm·s-1,測試后速度為 2.0mm·s-1,測試距離5.0mm,通過 Texture exponent 32軟件自動記錄凝乳硬度。

1.2.2.5 pH4.6可溶性氮占總氮比例 總氮測定(TN):采用 IDF標準進行測定[4];pH4.6可溶性氮(pH4.6-SN)的測定:采用 Kuchroo等的方法進行測定[5];pH4.6-SN占 TN比例 (pH4.6-SN/TN)= (pH4.6-SN/TN)×100%

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 實驗結(jié)果采用 SPSS 15.0軟件進行處理,利用LSD方法進行方差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 預酸化 pH對凝乳性能的影響

加入乳酸調(diào)整牛乳的 pH分別為 5.1、5.4、5.7、6.0,用不調(diào)整 pH的牛乳作對照,分別以各項評價指標為縱坐標,結(jié)果如圖 1所示。

圖 1 預酸化 pH對凝乳性能的影響＊表示變化顯著 P<0.05;＊＊表示變化

極顯著 P<0.01;圖 2～圖 4同。

從圖 1A～圖 1D可以看出,隨著pH的降低,排出乳清OD值呈現(xiàn)減少趨勢,同時干酪產(chǎn)率降低,凝乳時間縮短,凝乳硬度增大。當pH調(diào)整為5.7時,凝乳時間同對照相比極顯著降低 (P<0.01),凝乳硬度明顯高于對照 (P<0.05)。導致這一現(xiàn)象的原因可能有兩方面:當牛乳中的pH逐漸調(diào)整為 5.7時,凝乳酶的活力增加,單位時間內(nèi)凝乳酶作用于κ-酪蛋白的速度增大;同時,降低蛋白質(zhì)表面電荷而使之互相接近變得容易,形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)緊密,凝塊硬度顯著增加。當調(diào)整pH小于5.4時,牛乳開始凝固,凝乳收縮相當嚴重,形成的凝塊孔洞較大,質(zhì)地粗糙、疏松,缺乏彈性,不易切割,凝乳強度最大,高達 204.71g,不適宜于干酪工藝。有報道稱,pH從 6.1降為 5.1的過程中,干酪凝膠發(fā)生脫水收縮的比例增加,引起酪蛋白磷酸鈣的分解,降低酪蛋白膠束表面的凈電荷,膠束之間的靜電斥力下降,不溶性的鈣、磷轉(zhuǎn)變成可溶性而游離出來,伴隨乳清的排放而損失[6]。當 pH為5.2～5.8之間時,有足夠的鈣離子和氫離子取代鈉離子,促使干酪組織狀態(tài)良好[7-8]。綜合考慮,決定將鮮乳體系中 pH調(diào)整到 5.7。

2.2 氯化鈣添加量對凝乳性能的影響

將 CaCl2添加量分別為 0.01%、0.02%、0.03%、0.04%(w/w),用不加 CaCl2的牛乳作對照,分別以各項評價指標為縱坐標,評價結(jié)果如圖 2所示。

圖 2 氯化鈣添加量對凝乳性能影響

隨著氯化鈣添加量增加,干酪實際產(chǎn)率和凝乳硬度顯著增加 (P<0.01),而凝乳時間顯著降低(P<0.01)。由于 Ca2+濃度增大,破壞酪蛋白分子表面的水膜和雙電層,而減少酪蛋白分子相互之間的斥力,有助于凝乳過程中酪蛋白相互凝聚,使酶的作用變得容易;另外,Ca2+直接作為酪蛋白網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形成的底物參與反應。當 Ca2+添加量在 0～0.02%之間時,乳清的OD值隨 Ca2+濃度增加而降低,干酪產(chǎn)率增大,說明在干酪中適當添加的鈣離子同酪蛋白相結(jié)合,中和結(jié)合在酪蛋白粒子上的基團或者形成膠體磷酸鈣。當 Ca2+添加量達到 0.02%時,排出乳清的吸光值達到最小,凝乳效果最好,Ca2+濃度大于0.02%后,乳清的 OD值反而輕微上升,干酪質(zhì)地粗糙,這是由于酪蛋白與過量的 Ca2+結(jié)合,從而破壞原本連接在一起的αs-酪蛋白和κ-酪蛋白之間的化學鍵,αs-酪蛋白發(fā)生沉淀,而且由于 Ca2+濃度過大,凝乳速度加快,乳中的水分和脂肪不能及時被酪蛋白形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)包裹,造成凝乳較粗糙,干酪實際產(chǎn)率稍有減少。當 CaCl2的添加量在 0.04%時,凝乳時間最短,凝乳強度變化最大。綜合考慮,選擇 CaCl2的添加濃度為0.02%。

表 1 毛霉孢子懸浮液濃度對干酪中 pH4.6-SN占總氮比例(%)的影響

2.3 凝乳酶添加量對凝乳性能的影響

改變凝乳酶添加量分別為 0.0025%、0.0035%、0.0045%、0.0055%(w/w),用凝乳酶添加量 0.0025%的操作條件作對照,分別以各項評價指標為縱坐標,結(jié)果如圖 3所示。

圖 3 凝乳酶添加量對凝乳性能的影響

凝乳酶添加量增加,凝乳硬度極顯著增加,同時凝乳時間縮短,乳清OD值減小,干酪實際產(chǎn)率降低。凝乳酶添加量為0.0035%時,干酪實際產(chǎn)率同對照相比,變化不顯著 (P>0.05),所形成的凝乳硬度顯著增加(P<0.05),而乳清OD值和凝乳時間卻極顯著降低(P<0.01)。凝乳酶添加量的增加能夠迅速水解κ-酪蛋白,促進 Phe105-Met106鍵斷裂,溶液中電荷增高,酪蛋白膠束表面電勢降低,從而加快凝乳過程,使酪蛋白形成的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更緊密,所形成的凝乳硬度增加[9]。凝乳酶添加量繼續(xù)增加時,凝乳時間大大縮短,但是干酪實際產(chǎn)率出現(xiàn)降低,這是由于凝乳過程中,過量的凝乳酶使凝固過程時間縮短,酪蛋白之間結(jié)合緊密,切割后大量乳清排出,干酪中水分含量減少,干酪的實際產(chǎn)率降低。因此,一方面為了保證凝乳的快速形成,另外為了確保干酪質(zhì)地適中,并降低生產(chǎn)成本,選擇凝乳酶的添加量為0.0035%。

2.4 凝固溫度對凝乳性能的影響

改變凝乳酶凝固溫度分別為 28、33、38、43℃,用凝固溫度為 28℃的操作條件作對照,分別以各項評價指標為縱坐標,結(jié)果如圖 4所示。

凝固溫度由 28℃升高到 38℃,凝乳時間由27min降低至 23.5min,凝乳硬度由 117.6g升高到159.3g。盡管提高凝乳溫度可以提高蛋白聚集速度,加快凝固過程,但當凝固溫度由 38℃增加到 43℃時,凝乳時間緩慢降低,凝乳硬度卻持續(xù)升高,干酪產(chǎn)率稍有增長,乳清OD值顯著下降,這可能是由于凝乳酶的酶學性質(zhì)導致的,不同種類的凝乳酶,其適合作用溫度不同,大部分凝乳酶適合在 40℃以下更好地發(fā)揮作用,凝固溫度過高時,部分凝乳酶會被鈍化。凝固溫度 33℃時,干酪產(chǎn)率相對最大,此時的乳清OD值較小,表明乳清中流失的蛋白質(zhì)的量較少,本研究選擇采用 33℃環(huán)境下進行原料乳的凝固。

圖 4 凝固溫度對凝乳性能的影響

2.5 毛霉孢子懸浮液濃度對酪蛋白水解的影響

取5塊新鮮干酪,鹽漬后分別在其表面涂抹2mL濃度分別為 1×103、1×104、1×105、1×106、1× 107cfu·mL-1的毛霉孢子懸浮液,置于 28±1℃培養(yǎng)24h后,轉(zhuǎn)入干酪成熟室中進行成熟,干酪表面pH4.6 -SN/T N結(jié)果見表 1。

由表 1可知,當毛霉孢子懸浮液濃度由 1× 103cfu·mL-1增大到 1×107cfu·mL-1,隨著成熟時間的延長,干酪中 pH4.6-SN部分占總氮的比例顯著增高(P<0.05)。成熟 7～35d內(nèi),隨著毛霉孢子懸浮液濃度的提高,組間差異同樣顯著 (P<0.05)。毛霉孢子懸浮液濃度過低,會延緩酪蛋白的水解速度,而當毛霉孢子懸浮液濃度為 1×106cfu·mL-1時,在35d的成熟過程中,干酪中 pH4.6-SN占總氮的比例高達 26.06%±0.59%,雖然我們的研究希望酪蛋白進行快速的水解,但是,當毛霉孢子懸浮液添加量過多時,經(jīng)水解后干酪表面產(chǎn)生水樣,說明干酪表面發(fā)生快速而過度的水解,同時產(chǎn)生濃烈的不期望的氨味,給干酪的質(zhì)地和氣味帶來不利影響,縮短干酪的保質(zhì)期。當毛霉的孢子懸浮液濃度為 1×104～1× 105cfu·mL-1時,酪蛋白水解速度穩(wěn)定而適當,沒有不良氣味產(chǎn)生。

3 結(jié)論

表面毛霉涂抹干酪制備單因素實驗優(yōu)化確定牛乳預酸化 pH為 5.7,氯化鈣添加量 0.02%,凝乳酶的添加量為 0.0035%,凝固溫度 33℃,毛霉孢子懸浮液濃度為 1×104～1×105cfu·mL-1。

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Opt imalization of preparation process of surfaceM ucor-ripened cheese

ZHANG Na1,2,GUO Qing-qi3,ZHAO Xin-hua i1,＊
(1.KeyLaboratory ofDairy Science ofMinistry of Education,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin 150030,China; 2.College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin 150076,China; 3.College of Forestry,Northeast ForestryUniversity,Harbin 150040,China)

Surface M ucor-r ip ened cheese was p roduced from a s tra in of M ucor spp.which was sep a ra ted from loca lm ao-tofu p roduc t.By m eans of p re-ac id ifica tion w ith lac tic ac id to avoid the effec ts of lac tobac illus to M ucor -rip ened cheese during p roduc ing,s ing le fac tor tes t confirm ed tha t the pH of p re-ac id ifica tion was5.7,CaC l2and chym os in we re added a t a leve l of0.02%and0.0035% resp ec tive ly.Coagula te temp e ra ture was a t33℃,and the concentra tion of sp ore susp ens ion ofM ucorwas1×104～1×105cfu·mL-1.

M ucor;cheese;p rocess;op t im a liza tion

TS252.53

B

1002-0306(2010)01-0210-04

干酪成熟是一個復雜的物理化學和生物化學變化過程,但由于生產(chǎn)方法、成熟條件、原料乳種類等因素的影響,結(jié)果差異較大[1-2],因此干酪生產(chǎn)工藝對于干酪的成熟來說是至關重要的。絕大部分干酪在加工中添加乳酸菌等發(fā)酵劑來調(diào)整牛乳的酸度,促進凝乳的形成并對干酪成熟產(chǎn)生積極的作用,而本研究的目的是考察經(jīng)分離純化后得到的毛霉在干酪成熟中的作用效果,為了避免乳酸菌等發(fā)酵劑對毛霉作用效果產(chǎn)生干擾,在干酪的制備過程中沒有添加初級發(fā)酵劑,而是采用預酸化的方式調(diào)整牛乳的酸度,模擬乳酸菌作用下的牛乳體系,并使整個牛乳環(huán)境達到凝乳酶作用的適合范圍,并采用單因素實驗確定毛霉干酪制備工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

2009-10-16 ＊通訊聯(lián)系人

張娜(1979-),女,博士,講師,研究方向:食品檢測。

國家高新技術(shù)研究與發(fā)展規(guī)劃 (863計劃) (2006AA10Z324);國家“十一五”重大技術(shù)研究與發(fā)展規(guī)劃(2006DAD04A09)。