輻照對Provolone干酪化學成分和質構的影響

劉會平，徐濤,董進，姜平

(1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；2.天津市技術物理研究所，天津300192)

輻照對Provolone干酪化學成分和質構的影響

劉會平1，徐濤2,董進1，姜平1

(1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津300457；2.天津市技術物理研究所，天津300192)

采用不同劑量的60Co-γ射線對Provolone干酪進行輻照處理，研究了輻照殺菌的干酪在儲藏期間化學成分與質構的變化。結果表明：（1）儲藏期間，隨著輻照劑量的增加，輻照干酪的Aw呈降低趨勢，輻照吸收劑量越大，Aw下降的程度也越強；酸價、過氧化值和TBA值明顯增加；（2）儲藏期間，隨著輻照劑量的增加，pH4.6 SN和12%TCA SN的質量分數都呈下降趨勢；輻照干酪的TPA硬度、彈性和凝聚性都呈下降趨勢；（3）根據電泳圖可知，Provolone干酪隨著輻照劑量的增加，酪蛋白的水解程度降低，在副κ-CN以下的小分子量的快速遷移肽含量有明顯的減少，而β-CN和副κ-CN之間的大分子量的遷移肽減少不明顯。

輻照；Provolone干酪；TPA；成分；質構

0 引言

Provolone（波蘿伏洛）干酪是一種意大利半硬質干酪，屬于一種“Pasta Filata”干酪，即“紡絲狀”的或“有彈性和拉伸性的凝乳塊”。Provolone干酪分成2種：Mild Provolone是用全脂牛奶制成，其融化性好，但風味比Mozzarella干酪的風味更強烈；另一種是Aged Provolone，其在美國必須成熟10個月以上才能稱為成熟Provolone干酪[1]。本研究所選用的是Mild Provolone，成熟期為兩個月。

輻照作為一種高效安全的冷殺菌技術，具有低能耗、無污染、無殘留等優(yōu)點，在減少食物傳播疾病的發(fā)生率、降低農產品后損耗、延長食品貨架期等方面顯示出優(yōu)越性[2]。

本文采用1.0，3.0，7.0kGy的60Co-γ射線對Provolone干酪進行輻照，研究在貯藏期，蛋白質、脂肪及風味物質的變化情況，探索延長貯存期的合適劑量，從而為市場提供保質期長、高質量的Provolone干酪。

1 實驗

1.1 材料與設備

發(fā)酵劑TCC-3，凝乳酶stamix 1150 NB，三氯乙酸，硫代巴比妥酸，2,6-二叔丁基對甲酚（BHT）。

干酪槽，干酪刀（實驗室自制），半自動凱氏定氮消化儀，凱氏定氮蒸餾裝置，恒溫水浴鍋等。

1.2 方法

1.2.1 Provolone干酪生產工藝

原料乳標準化→巴氏殺菌（63℃,30 min）→冷卻→添加發(fā)酵劑（TCC-3）→加凝乳酶→凝乳形成→凝塊切割（6 mm）→攪拌→凝塊熱縮（43℃）→排乳清堆釀→熱燙拉伸（凝塊中心溫度55℃）→入?！鷳覓煲灰埂}漬（24%，12 h）→真空包裝成熟（13℃，2個月）。

1.2.2 輻照處理

將自制的Provolone干酪在天津市技術物理研究所進行輻照。處理劑量分別為0，1.0，3.0，7.0kGy后放在13℃下貯藏。

1.3 指標檢測

1.3.1 水分活度的測定

將經不同劑量輻照后的干酪，儲藏13℃，在1，21，42，63，84 d時取樣檢測其水分活度的變化。將待測樣品去表皮，剁碎，放入水分測試盒中，再將該盒放入水分活度儀的相應位置中。每半個小時讀一次數，直至兩次讀數相差在±0.002以內。水分活度儀在每次使用前要預熱30 min。

1.3.2 pH4.6 SN和12%TCA SN的測定

pH4.6 SN的測定采用文獻[3]中的方法進行；12%TCA SN的測定采用文獻[4]中的方法進行。

1.3.3 過氧化值的測定

稱取200 g左右的粉碎樣品于錐形瓶中，再加入150 mL石油醚浸泡4 h以上，過濾、濃縮，剩余物為提取樣品油，再按照GB/T 5009.37-2003測定。

1.3.4 硫代巴比妥酸（TBA）的測定[5，6]

取上述油樣3 mL轉入試管，加入體積分數為7.2%（乙醇溶液）BHT600 μL，濃度為15 mmol/L的TBA（硫代巴比妥酸）4.5 mL，12%的TCA（三氯乙酸）1.5 mL?；旌先芤夯靹?，水?。?0℃）保溫30 min變色。然后樣品在冷水?。?℃±1℃）中冷卻10 min，轉入離心管，4 000 r/min離心15 min。上清液在分光光度計532 nm處比色，空白包括3 mL去離子水，4.5 mLTBA和1.5 mL TCA溶液。TBARS值從標準曲線上計算得出，以每千克干酪中丙二醛的mg來表示。

1.3.5 質構的測定（TPA）

（1）樣品預處理。將一小塊干酪樣品分為內部、中部和外部約20 mm寬的環(huán)形，將內部環(huán)的一部分去掉上下邊緣約5 mm的部分，剩余的部分切成直徑15 mm、高10 mm的小塊即可進行檢測，放置在壓縮盤上，纖維方向垂直于壓縮盤，測定室溫（19±2）℃。

（2）測定參數[7]。采用質構儀，以TPA二次下壓法測定，測試前速度5 mm/s，測試中速度1 mm/s，測試后速度為5 mm/s，兩次壓縮間隔時間5 s探頭直徑和類型P/35，每個樣品平行測試3次。

1.3.6 微觀結構的測定

（1）戊二醛固定：樣品放人2.5%的戊二醛固定液中，置于4℃冰箱內固定。

（2）將同定好的樣品用濃度為0.1 mol/L磷酸緩沖液或用蒸餾水清洗3次，每次5～10 min。

（3）將樣品依次置于系列體積分數30%，50%，70%，80%，90%，95%，100%的酒精中脫水置換。

（4）脫水后的樣品冷凍干燥。

（5）每個樣品弄碎粘貼在載物臺上噴金，然后掃描電鏡進行觀察。

1.3.7 感官評定

本文采用感官評定的評分檢驗法，評價員10人，實驗在感官評定室進行，滿分為100分，干酪的外形和色澤、組織狀態(tài)、滋味和氣味的權重分別為10分、40分和50分。分別對儲藏期為30 d的不同輻照劑量的干酪打分，評分標準如表1～表3所示。

表1 干酪成熟期感官評分

2 結果與討論

2.1 輻照對Provolone干酪Aw的影響

圖1為輻照后貯藏階段Provolone干酪水分活度的變化。由圖1可看出，Provolone干酪在輻照后貯藏階段，Aw隨著時間的延長呈現降低趨勢，輻照吸收劑量越大，Aw下降的程度也越強。這是由于水受輻照后，易發(fā)生電離作用，生成過氧化氫、水合負離子、羥基自由基、氫自由基等產物，使Aw降低。

這種通過水的輻射引起的其他物質的化學變化成為輻照的“間接”效應或“次級”效應，這是通過水的輻射分解產物間接產生的作用。因此，輻照對食品營養(yǎng)物質的影響，很大程度上要歸因于水輻照后所產生的離子和自由基的化學作用。

圖1 輻照后貯藏階段的變化

2.2 輻照對Provolone干酪蛋白水解的影響[8]

2.2.1 對pH4.6 SN的影響

pH4.6 SN表示蛋白質水解的廣度，可直觀反映干酪成熟期間酪蛋白的降解情況。由圖2可以看出，Provolone干酪在輻照后貯藏階段pH4.6 SN隨著輻照后儲藏時間的延長呈緩慢增長的趨勢。短時期輻照的效果不明顯，可能是由于貯藏初期凝乳酶對蛋白的分解起到主要作用，此輻照強度下對凝乳酶的影響不大，且輻照對乳酸菌造成破壞，蛋白酶被直接釋放，可直接將蛋白質分解為小分子。隨著貯藏時間的延長，高輻照劑量組中的菌數減少，蛋白分解的速度低于低輻照和未輻照組。

圖2 輻照后貯藏階段pH4.6 SN/TN的變化

2.2.2 對12%TCA SN的影響

12%TCA SN作為干酪成熟的指標之一反映了蛋白質降解的深度。圖3所示，Provolone干酪在輻照后貯藏階段，12%TCA SN隨貯藏時間的延長的增長趨勢與pH4.6 SN相似。

圖3 輻照后貯藏階段12%TCA SN/TN的變化

2.3 輻照對Provolone干酪脂肪氧化的影響

2.3.1 對過氧化值的影響

圖4為輻照后貯藏階段Provolone干酪過氧化值的變化；由圖4可知，干酪輻照后過氧化值隨著時間的延長呈現增長趨勢，輻照吸收劑量越大，脂肪氧化作用就越強，輻照有促進脂肪氧化的作用。

由于過氧化值是脂肪早期發(fā)生自動氧化的產物，所以后期過氧化值會降低，但輻照過的干酪，過氧化值始終是高于未輻照的干酪，且顯著差異（P＜0.05）。

2.3.2 對TBA值的影響

TBA值是廣泛評價脂肪氧化程度的指標。由圖5可知，隨著輻照劑量的增加，脂肪氧化程度是增加的，輻照干酪的TBA值與未輻照的干酪有顯著差異（P＜0.05）。由于脂肪的氧化會產生強烈風味的不飽和醛，輻照后脂肪的氧化加劇，必然會給輻照后干酪?guī)聿涣嫉娘L味，所以也須控制輻照的劑量。

圖4 輻照后貯藏階段12%過氧化值的變化

圖5 輻照后貯藏階段TBA的變化

過氧化物再進一步氧化為低級的醛、酮、酸，這就會出現酸價一直上升，而過氧化值先升高而后下降的趨勢。7kGy輻照劑量的干酪出現比較嚴重的脂肪氧化現象，而1kGg和3kGy輻照條件下，過氧化值還在可以接受的范圍內。

2.4 輻照對干酪酪蛋白分解情況的影響

SDS-PAGE主要用來表示干酪在貯藏期間的αs-酪蛋白和β-酪蛋白的水解變化情況，其根據蛋白和多肽分子量大小進行分離[9]。根據電泳圖，Provolone干酪隨著輻照劑量的增加，酪蛋白的水解程度減少，主要表現在0kGy時出現了更多的條帶，這表明干酪中含有大量的小分子量物質。隨輻照劑量的增加在副κ-CN以下的小分子量的快速遷移肽含量有明顯的減少，而β-CN和副κ-CN之間的大分子量的遷移肽減少不明顯。

圖6 輻照Provolone干酪儲藏60 d的SDS凝膠電泳圖

2.5 輻照對Provolone干酪TPA的影響

2.5.1 對TPA硬度的影響

由于Provolone干酪工藝中有熱燙拉伸的步驟，加強了酪蛋白網絡結構，所以硬度總體較高。由圖7可以看出，低輻照劑量組1，3kGy干酪的硬度相對于未輻照干酪要高，高輻照劑量組的硬度最低，可能是由于高能量導致肽鍵斷裂，蛋白膠束結構被破壞。

圖7 輻照后干酪TPA硬度的變化

2.5.2 對TPA彈性的影響

如圖8所示，隨著輻照劑量的增加干酪的彈性是降低的。這由于輻照后干酪中蛋白酶和脂肪酶的總量減少，輻照過的干酪蛋白和脂肪的水解程度低于未輻照過的干酪，所以輻照后干酪的彈性是下降的。

2.5.3 對TPA凝聚性的影響

隨著探頭對干酪作用力加大，干酪形變加大。形變時，干酪中酪蛋白緊密相連，使干酪保持完整性。這反應了干酪的凝聚性。由圖9可以看出，隨著輻照劑量的增加，干酪的凝聚性是降低的，這與干酪的彈性變化趨勢一致。

圖8 輻照后干酪TPA彈性的變化

圖9 輻照后干酪TPA凝聚性的變化

2.6 輻照對Provolone干酪微觀結構的影響

干酪的微觀結構決定了它的質構和功能特性。由圖10可知，未輻照的干酪中酪蛋白的結構纖細而有序，脂肪球數量較多，且均勻分布在酪蛋白結構中，乳漿池均勻，整體呈均一的纖維網狀結構；隨著輻照劑量的增加，干酪的蛋白膠束結構變得粗糙無序，出現大的裂隙，纖維結構不明顯，脂肪顆粒變大且分布得不均勻。

圖10 輻照干酪貯藏60 d微觀結構的變化

2.7 輻照干酪樣品的感官評價

由表3可以看出，1 kGy和3 kGy輻照劑量干酪的感官無顯著差異（P=0.339＞0.05），而這兩種輻照劑量下的干酪和7 kGy輻照劑量的干酪有極顯著性差異（P=0.000＜0.01）。由上面實驗結果顯示，輻照可以改變干酪的水分活度，使蛋白質的結構發(fā)生變化以及促進脂肪氧化作用，故輻照對干酪風味和質構產生不良影響，致使感官水平下降。

表2 干酪樣品的感官評分結果

表3 感官品評的統(tǒng)計量分析

3 結論

（1）儲藏期間，隨著輻照劑量的增加，輻照干酪的水分活度呈降低趨勢，輻照吸收劑量越大，下降的程度也越強；感官評定結果顯示，輻照干酪與未輻照干酪的有顯著的差別。

（2）隨著輻照劑量的增加，酸價、過氧化值和TBA值明顯增加，說明輻照確實加速了油脂氧化進程，說明輻照對脂肪的影響比較明顯。

（3）儲藏期間，pH4.6 SN和12%TCA SN的含量都呈下降趨勢；輻照干酪的TPA硬度、彈性和凝聚性都呈下降趨勢；根據電泳圖可知，Provolone干酪隨著輻照劑量的增加，酪蛋白的水解程度降低，在副κ-CN以下的小分子量的快速遷移肽含量有明顯的減少，而β-CN和副κ-CN之間的大分子量的遷移肽減少不明顯。

[1] FOX P F.Cheese:Chemistry,Physics and Microbiology(Volume 2 Major Cheese Groups)[M].USA:Elsevier Applied Science,1987.

[2] 梁洪斌.輻照技術在食品保藏中的應用[J].哈爾濱商業(yè)大學學報：自然科學版，2002,18（3）：346-349.

[3] GB/T 5009.5-2003．食品中蛋白質的測定[S]．北京：中國標準出版社，2003．

[4] QB/T 3777-1999．硬質干酪驗方法[S]．北京：中國標準出版社，2003．

[5] RUDAN M A，BARBANO D M，KINDSTEDT P S．Effect of Fat Replacer(Salatrim)onChemicalComposition，Proteolysis，Functionality，Appearance，andYieldofReducedFatMozzarella Cheese[J]．Journal Dairy Science，1998，81(3)：2077-2088．

[6] RUDAN M A，BARBANO D M．A model of Mozzarella Cheese Melting and Browning during Pizza Baking[J]．Journal Dairy Science，1998，81(3)：2312-2319.

[7] PODUVAL VS，MISTRYVV．Manufacture ofReduced-fat MozzarellaCheeseUsingUltralteredSweetButtermilkand Homogenized Cream[J]．Journal Dairy Science，1994，82(6)：1-9.

[8] 姜平，劉會平，童新哲，等．輻照對Provolone干酪品質影響的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2010（3）：192-195.

[9] BANKS J M，BRECHANY E Y，CHRISTIE W W．The production of Low-Fat Cheddar Cheese[J]．Journal of the Society of Dairy Technology，1989，42(1)：6-9．

Effect on the composition and texture of radialized provolone cheese

LIU Hui-ping1,XU Tao2,DONG Jin1,JIANG Ping1
(1.Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China；2.Tianjin Institute of Technical Physics,Tianjin 300192,China）

In this paper,Provolone Cheeses made by our own were radialized by60Co-γ of different doses of 0kGy,1kGy,3kGy and 7kGy.Cheese of irradiation sterilization on nutrient composition and texture changes during storage was studied,and its formation mechanism and prevention measures were discussed.The results showed that:(1)During the storage,with the increase of the dose of radialization,the water activity was decreased,and the greater the radiation absorbed dose,the stronger the degree of decline;the value of AV,POV and TBA were all improved evidently.(2)In storage,the content of pH4.6 SN and12%TCA SN were both reduced with the increase of the dose of radialization;The TPA rigidity,flexibility and coagulation of radialized cheese were lowered,too.(3)According to electrophoresis shows,Provolone cheese with the radiation dose increases,lowering the degree of hydrolysis of casein,the deputy κ-CN following the rapid migration of low molecular weight peptide levels decreased significantly,while the β-CN and vice-κ-CN the migration of high molecular weight between peptides decrease is not obvious.

radicalization；Provolone Cheese；TPA；nutrients；texture

Q252.53

A

1001-2230（2011）03-0026-04

2010-11-02

天津市科技扶持項目（YSK2008-11）。

劉會平（1965-），男，教授，研究方向為乳品科學與技術。