酸度和鈣質(zhì)量分數(shù)對復(fù)原乳酶凝膠質(zhì)地特性的影響

王偉軍，張?zhí)m威，李延華

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，哈爾濱 150090）

酸度和鈣質(zhì)量分數(shù)對復(fù)原乳酶凝膠質(zhì)地特性的影響

王偉軍，張?zhí)m威，李延華

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，哈爾濱 150090）

考察了不同酸度、鈣質(zhì)量分數(shù)調(diào)節(jié)后復(fù)原乳酶凝膠的質(zhì)地特性，并對其質(zhì)地變量進行了主成分分析。結(jié)果表明，不同工藝處理樣品間的差異可以清晰地表現(xiàn)在兩個新變量中。酸度、鈣質(zhì)量分數(shù)調(diào)整可對凝膠的表觀黏度和持水力產(chǎn)生很大影響。此外，通過對照分析可以發(fā)現(xiàn)，不同前處理的復(fù)原乳樣品具有與原料乳相近的凝膠特性。

復(fù)原乳；酶凝膠；質(zhì)地；持水力；黏度

0 引 言

乳清蛋白是干酪生產(chǎn)的副產(chǎn)物，干酪中如果有大量乳清蛋白會造成產(chǎn)品缺陷[1]。熱處理、超濾及高壓處理等技術(shù)可回收乳清蛋白[2-4]。研究也希望通過pH控制[5]和生產(chǎn)工藝優(yōu)化[6，7]來解決這個問題。

另一方面，富含乳清蛋白干酪在一些軟質(zhì)成熟干酪品種中得到了應(yīng)用[8]。復(fù)原乳制成的干酪富含乳清蛋白，使產(chǎn)品的感官品質(zhì)與傳統(tǒng)干酪發(fā)生很大改變[9-10]。

持水力特性是干酪加工中的一個重要參數(shù)，可影響產(chǎn)品質(zhì)量、濕度和質(zhì)地特性[11]。牛乳經(jīng)加熱后生產(chǎn)的酶凝膠會增加其儲存模量和凝乳形成時間[12]。整合了乳清蛋白的干酪凝乳會提高產(chǎn)品產(chǎn)量，弱化凝乳結(jié)構(gòu)[9]。評估復(fù)原乳酶凝膠的質(zhì)地和持水力特性可為后續(xù)工藝的生產(chǎn)和產(chǎn)量的預(yù)測提供理論指導(dǎo)。

1 實 驗

1.1 材料

高熱全脂乳粉，低熱脫脂乳粉，凝乳酶，原料乳。

1.2 儀器設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀，黏度儀，磁力攪拌加熱器（HJ-3），電熱恒溫培養(yǎng)箱（DHP-9272），電熱恒溫水浴鍋（HWS24），離心機。

1.3 方法

1.3.1 酶凝膠的制備

用Millipore超純水制備質(zhì)量濃度為120 g/L的復(fù)原乳，添加質(zhì)量濃度為0.2 g/L的疊氮鈉抑制微生物生長，低速攪拌30 min，分別量取80 mL分裝于100 mL燒杯中。根據(jù)試驗需要調(diào)整pH值、添加CaCl2或EDTA（見表1乳處理），用濃度為4 mol/L的HCl調(diào)節(jié)酸度，隨后加入終濃度為0.2 mol/L的CaCl2或EDTA，混勻后于4℃隔夜平衡（12 h）。將平衡的樣品于培養(yǎng)箱中30℃保溫2 h后，加入凝乳酶，使其終溶液質(zhì)量濃度為0.2 g/L。30℃培養(yǎng)4 h后冷卻，于4℃平衡（2 h），待測。

新鮮原料乳添加質(zhì)量濃度為0.2g/L的疊氮鈉，按照Alloggio等[13]的方法進行殺菌，冷卻后分別量取80 mL分裝于100mL燒杯中，制備酶凝膠，方法同上。

表1 乳酸度和鈣調(diào)整對攪拌前后酶凝膠質(zhì)地的影響

1.3.2 質(zhì)地TPA分析

將4℃的乳凝膠樣品（攪拌前和攪拌后）置于直徑40 mm的圓盤探頭下進行凝膠質(zhì)地下壓分析。測試速度為1.0 mm/s，下壓距離為10.0 mm。使用兩次下壓模式。記錄如下質(zhì)地參數(shù)：硬度、黏著性、彈性、內(nèi)聚性、膠性、咀嚼性、回復(fù)性，相應(yīng)定義如圖1所示。

1.3.3 黏度測定

采用LVT黏度儀 （S62探頭），根據(jù)Marshall和Rawson[14]的方法在4℃下測定經(jīng)過均勻攪拌凝膠的黏度。

1.3.4 持水力（WHC）測定

取約40 mL經(jīng)過均勻攪拌的凝膠，稱重，置于離心管中4 500 g離心15 min（4℃），小心傾出乳清并稱重，持水力為

持水力=[1-（乳清質(zhì)量/樣品總質(zhì)量）]×100%。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

所有測定均重復(fù)3次，統(tǒng)計軟件為PASWStatistics18.0。一維方差分析（ANOVA）的顯著水平為0.05；主成分分析（PCA）選擇特征值大于1的成分進行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 凝膠質(zhì)地分析

對原料乳和復(fù)原乳分別進行酸度和鈣調(diào)整后，加入凝乳酶形成酶凝膠，表1為攪拌前后凝膠的質(zhì)地變化。當pH值下調(diào)時，全脂乳中酶凝膠的硬度增加，內(nèi)聚性降低。黏著性只在攪拌后的凝膠中呈現(xiàn)增加趨勢；在脫脂乳中硬度、黏著性先增加后減少，而內(nèi)聚性則正好相反。與未加入的樣品相比，當乳中添加CaCl2時，能增加凝膠的硬度和減少凝膠的內(nèi)聚性，除了當全脂乳酸度被調(diào)整到5.8時，凝膠的黏著性則表現(xiàn)不一。當乳中添加Ca2+螯合劑（EDTA）時，凝膠受到的影響較小，而且這種影響具有不確定性。

酶凝膠的質(zhì)地是一個復(fù)雜的體系。人們開發(fā)出不同的參數(shù)來表征食品質(zhì)地的不同參數(shù)。正如圖1所示。硬度為第一循環(huán)中最大力值H，直接表征樣品的質(zhì)地強度。黏著性為第一循環(huán)中的負峰面積，即樣品與探頭表面間引力大小的特性，其值越大則說明樣品越可能黏附在上行的探頭下。該值取決于探頭下壓程度，因為探頭上的樣品質(zhì)量也會被記為粘著性結(jié)果，因此在測量時應(yīng)該盡量避免；同時也應(yīng)該保證探頭在不同測量時的一致性?；貜?fù)性用于表征樣品回復(fù)形變的能力。內(nèi)聚性反映了樣品在機械作用下抵抗崩解的情況。拉伸強度就是內(nèi)聚性的一個表現(xiàn)。如果樣品的黏著能力低于樣品的內(nèi)聚能力，那么探頭就可能是干凈的，即樣品還凝聚在一起。彈性代表在第一循環(huán)結(jié)束和第二循環(huán)開始這段時間樣品恢復(fù)的相對高度。膠性被定義為硬度和內(nèi)聚性的乘積。用于具有較低硬度和較高內(nèi)聚性的半固體樣品的描述。咀嚼性被定義為膠性與彈性的乘積，也就是硬度、內(nèi)聚性與彈性的乘積。因此，其數(shù)值受到這些參數(shù)變化的影響。咀嚼性與韌性、嫩度一樣，都是用于測量咀嚼固體食品所需能量的指標。

顯然，通過對樣品不同質(zhì)地參數(shù)的對比，能夠找出不同處理之間的差異，但是這會很困難。主成分分析通過降維處理能夠很好的解決這個問題。主成分是原變量的線性組合，是對原變量信息的一種改組，主成分不增加總信息量，也不減少總信息量。圖2為攪拌后凝膠的主成分剖面圖。通過將7個質(zhì)地參數(shù)降維成2個新變量，即PC1和PC2（累積的解釋方差為97.17%），不同處理樣品間的差異可以清晰地表現(xiàn)在這兩個新變量中。樣品W-Cl和W在剖面圖中具有獨特的位置，表明其凝乳具有與眾不同的質(zhì)地特性，這是由于這兩種酶凝處理未能發(fā)生凝固造成的。此外，樣品W-Ca，W6.2-Ca，W6.2-Cl，W5.8，W5.8-Ca，W5.8-Cl，S與加熱的原料乳樣品（HM-70℃/30 s和HM-80℃/30 s）具有近似的質(zhì)地特性。樣品S-Ca，S6.2-Cl與原料乳樣品（RM）具有相似的質(zhì)地特征。

圖3為未攪拌凝膠的主成分剖面圖 （兩個新變量累積的解釋方差為84.96%）。與圖2相比，咀嚼性和膠性之間具有更小的相似性。根據(jù)經(jīng)典的定義，針對同一樣品不能同時測定咀嚼性和膠性。然而由于乳凝膠的特殊性，特別是未攪拌凝膠，測定兩個參數(shù)具有實際意義。對于不同的處理樣品，攪拌前后凝膠質(zhì)地從整體上看具有差異性，說明攪拌工藝會改變產(chǎn)品的質(zhì)地特征[15]。

在干酪加工中，靜壓是比攪拌更常見的排乳清方式。在這種方式中，通過pH處理和鈣濃度調(diào)節(jié)顯然不能達到與原料乳或者加熱原料乳凝膠相近似的質(zhì)地（圖3）。但是在舍棄某些質(zhì)地特性后，如PC2（15.37%）。樣品W-Ca，W6.2-Ca，S6.2，S5.8，S5.8-Cl與原料乳樣品相近。

2.2 表觀黏度分析

圖4為不同處理乳樣品的黏度。其他條件一致時，如果pH值下調(diào)，脫脂乳酶凝膠的黏度增加；而全脂乳酶凝膠除添加鈣的樣品之外都呈現(xiàn)增加的趨勢，表明加酸的同時加入鈣會降低酶凝膠的黏度。當乳中添加CaCl2時，與未加入的樣品相比能成倍地增加凝膠的黏度，盡管增加的幅度會隨pH值的降低而變小。當乳中加入螯合劑EDTA時，與未加入的樣品相比，除了S5.8與S5.8-Cl有差異外沒有發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)上的差異 （P＞0.05）。 就凝膠的黏度而言，樣品S-Ca，S6.2-Ca，S5.8-Ca與原料乳相近，而加熱會極大地降低原料乳酶凝膠的黏度。

2.3 持水力分析

圖5為不同處理乳樣品的持水力。其他條件一致時，脫脂乳酶凝膠的持水力呈現(xiàn)明顯降低的趨勢，而全脂乳酶凝膠呈現(xiàn)不規(guī)則的增加趨勢，樣品W和WCl在實驗條件下未發(fā)生凝乳，故無法測定其持水力值。當乳中添加CaCl2時，與未加入的樣品相比脫脂乳凝膠的持水力降低；另外，全脂乳凝膠的除W-Ca樣品外均呈現(xiàn)降低的趨勢，而且樣品W-Ca的持水力普遍高于其他全脂乳樣品。當乳中加入螯合劑時，與未加入的樣品相比沒有發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)上的差異（P＞0.05）。對與原料乳而言，加熱與否都具有良好的持水力。

3 結(jié) 論

（1）在干酪加工中，如果以靜壓作為排乳清的方式，復(fù)原乳經(jīng)過pH值處理和鈣濃度調(diào)節(jié)不能達到與原料乳或者加熱原料乳凝膠相近似的質(zhì)地。而攪拌酶凝膠 中 樣 品W-Ca，W6.2-Ca，W6.2-Cl，W5.8，W5.8-Ca，W5.8-Cl，S與加熱的原料乳樣品具有近似的質(zhì)地特性。

（2）加熱會極大地降低原料乳酶凝膠的黏度，而復(fù)原乳樣品S-Ca，S6.2-Ca，S5.8-Ca的黏度與原料乳相近。

（3）原料乳凝膠無論加熱與否都具有良好的持水力，復(fù)原乳中除個別處理外也都具有良好的持水力。

[1]HORTON B S.Whatever Happened to the Ultrafiltration of Milk[J].Australian Journal of Dairy Technology,1997,52：47-49.

[2]HINRICHS J.Incorporation of Whey Proteins in Cheese[J].International Dairy Journal,2001,11：495-503.

[3]HUPPERTZ T,FOX P F,KELLY A L.Effects of High Pressure Treatment on the Yield of Cheese Curd from Bovine Milk[J].Innovative Food Science and Emerging Technologies,2004,5：1-8.

[4]ATASOY A F,YETISMEYEN A,TURKOGLU H,et al.Effects of Heat Treatment and Starter Culture on the Properties of Traditional Urfa Cheeses（a white-brined Turkish Cheese）Produced from Bovine Milk[J].Food Control,2008,19：278-285.

[5]BRANDSMA R L,RIZVI S S H.Depletion of Whey Proteins and Calcium by Microfiltration of Acidified Skim Milk for Cheesemaking[J].Journal of Dairy Science,1999,82：2063-2069.

[6]BRANDSMA R L,RIZVI S S H.Effect of Manufacturing Treatments on the Rheological Character of Mozzarella Cheese Made from Microfiltration Retentate Depleted of Whey Proteins[J].International Journal of Food Science&Technology,2001,36：601-610.

[7]NEOCLEOUS M,BARBANO D M,RUDAN M A.Impact of Low Concentration Factor Microfiltration on the Composition and Aging of Cheddar Cheese[J].Journal of Dairy Science,2002,85：2425-2437.

[8]ARDISSON-KORAT A V，RIZVI S S H.Vatless Manufacturing of Low-Moisture Part-Skim Mozzarella Cheese from Highly Concentrated Skim Milk[J].Journal of Dairy Science,2004,87：3601-3613.

[9]SINGH H,WAUNGANA A.Influence of Heat Treatment of Milk on Cheesemaking Properties[J].International Dairy Journal,2001,11：543-551.

[10]KETHIREDDIPALLI P,HILL A R,DALGLEISH D G.Protein Interactions in Heat-Treated Milk and Effect on Rennet Coagulation[J].International Dairy Journal,2010,20：838-843.

[11]PANDEY P K,RAMASWAMY H S,ST-GELAIS D.Water-Holding Capacity and Gel Strength of Rennet Curd as Affected by High-Pressure Treatment of Milk[J].Food Research International,2000,33：655-663.

[12]GUINEE T P,O'CALLAGHAN D J,PUDJA P D,et al.Rennet Coagulation Properties of Retentates Obtained by Ultrafiltration of Skim Milks Heated to Different Temperatures[J].International Dairy Journal,1996,6：581-596.

[13]ALLOGGIO V,CAPONIO F,PASQUALONE A,et al.Effect of Heat Treatment on the Rennet Clotting Time of Goat and Cow Milk[J].Food Chemistry,2000,70：51-55.

[14]MARSHALL V M,RAWSON H L.Effects of Exopolysaccharide-Producing Strains of Thermophilic Lactic Acid Bacteria on the Texture of Stirred Yoghurt[J].International Journal of Food Science&Technology,1999,34：137-143.

[15]SHAKEEL-UR-REHMAN,DRAKE M A，F(xiàn)ARKYE N Y.Differences between Cheddar Cheese Manufactured by the Milled-Curd and Stirred-Curd Methods Using Different Commercial Starters[J].Journal of Dairy Science,2008,91：76-84.

Effects of pH and Calcium on the textural properties of rennet gels produced by reconstituted milk

WANG Wei-jun,ZHANG Lan-wei,LI Yan-hua
（School of Food Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Heilongjiang,Harbin,150090）

Whey protein is of the nutritional value.The nutritional value and yield of products could increase when whey protein is integrated into cheese.The textural properties of rennet gel produced from the reconstituted whole and skim milk powder after pre-treatments by adjusting calcium concentration and pH were investigated.With the principle component analysis for textural variables,the differences in the new components were clearly observed among the pre-treatments.These pre-treatments showed great effects on the viscosity and waterholding capacity of rennet gel.In addition,it was also found that some pre-treatments displayed similar properties to what were found in the gel made from raw milk.

Reconstituted milk,Rennet gel,Texture,Water-holding capacity,Viscosity

TS252.1

A

1001-2230（2011）07-0018-04

2011-04-22

國家“十一五”科技支撐計劃重大項目（2006BAD04A09）。

王偉軍（1979-），男，博士研究生，研究方向為食品科學(xué)。

張?zhí)m威