高產EPS乳桿菌對半脂切達干酪質地改善的研究

張玲,李曉東c,劉璐,李明浩,任紅晶,朱永明,畢偉偉

(東北農業(yè)大學 a.乳品科學教育部重點實驗室；b.食品學院；c.食品安全與營養(yǎng)協同創(chuàng)新中心，哈爾濱 150030)

0 引 言

隨著人們健康意識的增加，消費者開始選擇低脂高蛋白食品，因此減脂干酪被大力開發(fā)，然而減脂干酪質地堅硬、風味差，而這又是決定干酪品質的重要因素。使減脂干酪的水分含量達到甚至高于全脂干酪的水分曾被認為是改善由脂肪降低而引起的質地缺陷問題的有效方法[1]。乳酸菌產生的胞外多糖(EPS)曾受到很多研究者的關注[2]，這是由于EPS能改善發(fā)酵乳制品的流變性、質地及適口性。因此，EPS具有較高的經濟價值[3]。

在過去的研究中，通過對一株干酪乳桿菌KLDS1.0319進行誘變，篩選得到了一株高產及不產EPS干酪乳桿菌突變株。本文研究了高產EPS干酪乳桿菌對半脂切達干酪組分、質地、熔化特性及感官的影響，并以KLDS1.0319及不產EPS干酪乳桿菌制作的半脂切達干酪為對照組進行實驗。

1 實 驗

1.1 材料與試劑

主發(fā)酵劑：商業(yè)發(fā)酵菌種Lactococcus lactis subsp.Cremoris和Lactococcus lactis subsp.lactis混合菌種；輔助發(fā)酵劑：干酪乳桿菌KLDS1.0319(記為EPS+，EPS的最大產量為73.38 mg/L)，高產EPS干酪乳桿菌(記為EPS++，EPS的最大產量為232.07 mg/L)及不產EPS干酪乳桿菌(記為EPS-)均由EPS+菌株誘變得。

1.2 主要儀器

GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機，干酪槽，pH計，TA.XT plus型質構分析儀，DHP-9272型恒溫培養(yǎng)箱，SYQ-DSX-280B手提式蒸汽滅菌鍋等。

1.3 方法

1.3.1 EPS++菌株在半脂切達干酪制作中添加量的選擇

(1)半脂切達干酪的制作。

原料乳→脫脂 (脂肪含量約為1.4%)→殺菌→冷卻→接菌種→攪拌→靜置發(fā)酵→添加凝乳酶→凝乳→切割→熱燙排乳清→堆砌→破碎與加鹽→成型壓榨→包裝、8℃成熟

(2)EPS++菌株不同添加量的干酪的感官評價。用于分析的干酪樣品分割要均一一致，并在室溫放置1 h，20名經培訓的人員在通風良好無氣味和噪音場所進行感官評價，用清水和無鹽餅干做味覺清洗，對干酪的風味、質地、總體接受性分別打分，品嘗評定采用1～5分制，分別對應很差、差、一般、好、很好[4]。

(3)EPS++菌株不同添加量的干酪的蛋白質水解。

pH值為4.6的可溶性氮(pH4.6-SN)測定：精確稱取0.75 g干酪，加入50 mL(pH值為4.6)的醋酸鹽緩沖液，將干酪充分磨碎后，將懸浮液離心20 min(4 000 r/min)，取一定量上清液于凱氏消化瓶，進行凱氏微量定氮，并以占干酪總氮量的百分數表示。

12%三氯乙酸可溶性氮(12%TCA-SN)測定：精確稱取1.50 g干酪，加入50 mL質量分數為12%的TCA溶液，將干酪充分磨碎后，將懸浮液離心20 min(4 000 r/min)，取一定量上清液于凱氏消化瓶，進行凱氏微量定氮，并以占干酪總氮量的百分數表示[5]。

1.3.2 添加產EPS不同能力的半脂切達干酪的制作

方法同1.3.1(1)，其中用來制作全脂干酪的原料乳不脫脂，共五組干酪，分別是：FFC=只添加商業(yè)發(fā)酵劑(0.015%,wt/wt)的全脂空白組；HFC=只添加商業(yè)發(fā)酵劑 (質量分數0.015%)的半脂空白組；HFCEPS++=添加商業(yè)發(fā)酵劑(質量分數0.011%)及體積分數為2%EPS++菌株的半脂實驗組；HFC-EPS+=添加商業(yè)發(fā)酵劑(質量分數0.011%)及體積分數2%EPS+菌株半脂實驗組；HFC-EPS-=添加商業(yè)發(fā)酵劑 (質量分數0.011%)及體積分數2%EPS-菌株半脂實驗組切達干酪。

1.3.3 添加產EPS不同能力的半脂切達干酪的分析

(1)組成成分分析。干酪成熟第1天取樣測定：蛋白質，GB 5009.5-2010； 總脂肪，GB 5413.3-2010；水分，GB 5009.3-2010；干物質，烘干法；pH值，將20g干酪研碎并攪勻于20 mL去離子水中用pH計測定；產量，壓榨后干酪的量與原料奶的比率。

(2)質構分析。在平板上切割干酪成邊長為20 mm的正方體，為了避免表面效應樣品取干酪中間部位，進行分析前在4 °C下過夜儲藏，當干酪成熟0，1，2，4，6月時進行質構測定。利用TA.XT plus物性測試儀，測前速度5.0 mm/s，測試速度1.0 mm/s，測后速度5.0 mm/s，壓縮比30%，觸發(fā)點值5 g，兩次下壓間隔時間5.0 s，負載類型Auto-20 g，探頭類型P/0.5。每個樣品做三組平行。

(3)熔化特性分析。參考Schreiber方法[6]略有改動，把干酪切成圓柱狀(高5 mm，直徑35 mm)置于有蓋的玻璃培養(yǎng)皿中，在232°C烤箱中處理5 min，之后取出放置30 min至室溫。每次在進行熔化實驗前后后用記號筆在玻璃培養(yǎng)皿的背面沿著干酪樣品的邊緣做標記以便測直徑，直徑的測量要在5個不同的點取平均值。計算出直徑的增加百分數，每個樣品做三組平行試驗。

感官分析方法同1.3.1(2)。

1.4 數據處理

文中數據均使用SPSS18.0軟件進行統計分析，所用數據均為3次的平均數，誤差項為標準誤，單因素方差分析(ANOVA)中采用Duncan檢驗。

2 結果與討論

2.1 EPS++菌株在半脂切達干酪中添加量的確定

2.1.1 EPS++添加量對半脂切達干酪感官影響分析

表1 EPS++添加量對半脂切達干酪感官評價

由表1可以看出，各半脂切達干酪的感官評價值都隨著EPS++菌株添加量的增加呈現先增大后減小的趨勢，當EPS++菌株添加量為1.5%～2.5%(體積分數)時，感官評定值差別不明顯，而當EPS++菌株添加量為1%(體積分數)和3%(體積分數)時感官評定值相對較低，因此初步確定EPS++菌株較合適的添加量為1.5%～2.5%(體積分數)。

2.1.2 EPS++菌株添加量對半脂切達干酪蛋白質水解的影響

圖1 EPS++添加量對干酪蛋白質水解的影響

由圖1可以看出，隨著EPS++菌株添加量增加可溶性氮質量分數增加。當EPS++菌株添加量為0.5%～1%(體積分數)時，由于菌株較少活力不高，蛋白質分解能力差，可溶性氮質量分數與其他添加量水平之間差異較為明顯。當EPS++菌株添加量為2%～3%(體積分數)時，干酪的可溶性氮質量分數之間差異不明顯，按著工業(yè)上經濟最省原則結合感官評價結果，確定EPS++菌株最佳添加量為2%(體積分數)。

表2 全脂與半脂切達干酪組成成分及實際產率 %

2.2 添加產EPS不同能力菌株半脂切達干酪的分析

2.2.1 組成成分

5組干酪的組分質量分數如表2所示，當將原料乳中脂肪質量分數減少，半脂切達干酪中水分及蛋白質質量分數均增加，與全脂切達干酪相比，各半脂切達干酪的產率、FDM及MNFS質量分數均有所降低。由表2可知，在實驗組半脂干酪中，在脂肪質量分數差別不明顯的條件下，HFC-EPS++水分質量分數及干酪產率比HFC-EPS+及HFC-EPS-高，其中HFC-EPS++產率比HFC-EPS+及HFC-EPS-分別高0.71%和0.94%，這可能是由于EPS具有較強的持水能力，使得HFC-EPS++水分質量分數較高，從而干酪產率也高。HFC-EPS++的pH值與全脂干酪的相似且比HFC-EPS+及HFCEPS-低，這可能是由于EPS對菌體有保護作用，使得在較低pH條件下菌株還能繼續(xù)產酸，另外，FFC和HFCEPS++中相對較高的MNFS質量分數對菌體的生長有促進作用也能使pH值降低。

2.2.2 質構

圖2為對不同成熟期、批次干酪質構的測定結果。

硬度：由圖2(a)可知，除HFC-EPS++與FFC硬度值相差不大外，所有其它組半脂干酪硬度較大，且在成熟期間HFC-EPS++硬度降低明顯，這主要是由于菌株產生的EPS具有較強的持水能力，使得HFC-EPS++中水分質量分數及MNFS較高，也可能由于干酪中較強的蛋白質水解作用，使得HFC-EPS++中完整的酪蛋白質量分數較少。另外，干酪基質中EPS的存在填充了蛋白質基質的空隙，從而引起蛋白質網狀結構改變并增加蛋白質之間的相互作用[7]，然而，HFC-EPS-由于缺少脂肪球空隙較小使得結構較為緊密，硬度值較大。

彈性：由圖2(b)可知，脂肪的減少增加了半脂切達干酪的彈性。在成熟期間，HFC-EPS++的彈性急劇下降且與FFC相近，而對照組半脂干酪彈性雖也有下降，但趨勢緩慢，這可能與HFC-EPS++中較高的水分質量分數有關，也可能是由于副κ-酪蛋白分子的水解作用，這對干酪的彈性起主要作用，在干酪體系中EPS的存在可能也是個緩和的因素。

黏著性：由圖2(c)可知，在成熟第1個月期間，除HFC外，其他各組干酪的黏著性均降低，成熟4個月后，HFC-EPS++黏性顯著增加，明顯高于其他兩組半脂切達干酪且與FFC相近，這與以前的研究相一致[8]，由于EPS的存在使得水相的流變性增加，又由于EPS在干酪中持水能力較強，通過與氫鍵結合，水-蛋白質體系相互作用增加，成熟期間蛋白質水解增加，黏著性也增加。

圖2 半脂與全脂切達干酪成熟期間質構變化

凝聚性：由圖2(d)可知，與全脂干酪相比，脂肪質量分數降低導致所有半脂切達干酪的凝聚性增加。在干酪成熟期間，HFC-EPS++凝聚性比HFC-EPS+及HFC-EPS-低，這可能與蛋白質基質的特性及脂肪的分布有關，蛋白質水解作用會使蛋白質基質結構的完整性破壞，導致凝聚性降低[9]。此外，HFC-EPS++在成熟期間較低的pH值可能也導致凝聚性進一步降低，因為干酪凝塊pH值減小與酪蛋白逐漸降解有關。

2.2.3 熔化性

圖3為半脂與全脂切達干酪成熟期間使用Schreiber方法測熔化性直徑增加的百分數。由圖3可以看出，隨著成熟時間的延長，各組干酪的直徑增加百分數均增加，這是由于副酪蛋白基質的降解使干酪中達到鈣平衡[10]，導致干酪在成熟過程酪蛋白基質變軟彈性小，容易熔化。FFC直徑增加百分數比半脂組切達干酪(除HFC-EPS++外)高，但FFC和HFC-EPS++之間沒有明顯差異，也是由于半脂切達干酪較高的蛋白質質量分數而使蛋白質基質密度增加，熔化性也與半脂切達干酪(除HFC-EPS++外)中較低的MNFS質量分數有關。此外，HFC-EPS++中的EPS能結合并保留較多的水分這使得其有較強的熔化特性。

圖3 用Schreiber方法測熔化性直徑增加的百分數

2.2.4 感官評價

表3為全脂與半脂切達干酪成熟6個月的感官評價結果。由表3可以看出，成熟6個月后，HFC-EPS++風味及總體接受性得分最高，并且質地得分僅次于FFC，這與HFC-EPS++中較高的水分質量分數及較大程度蛋白水解有關，另外，這一結果也與Agrawal等人[11]報道的EPS能減少干酪的苦味有關。

表3 成熟6個月的感官評價結果 分

3 結 論

通過使用高產及不產EPS干酪乳桿菌，研究了高產EPS乳桿菌作為輔助發(fā)酵劑對半脂切達干酪質地的改善作用。確定EPS++菌株在半脂切達干酪中的添加量為2%(體積分數)，并將EPS+和EPS-菌株以此添加量做對照組干酪進行研究。結果表明，與不做任何處理的半脂切達干酪相比，HFC-EPS++的質地、熔化性及感官特性均有明顯改善，接近全脂對照組切達干酪，主要是由于EPS++菌株產生的EPS能結合較多的自由水?？梢姡弋aEPS乳桿菌在改善乳制品質地、適口性等方面有潛在應用價值，還應該進一步研究菌株產生的EPS的性質及其改善干酪特性的機制。

[1]MISTRY V V.Low Fat Cheese Technology [J].Int.Dairy J.，2001,11:413-422.

[2]COSTE N E,O’CALLAGHAN D J,MATEO M J,et al.Influence of an Exopolysaccharides Produced by A Starter on Milk Coagulation and Curd Syneresis[J].Int.Dairy J.，2012,22:48-57.

[3]WELMAN A D,MADDOX I S.Exopolysaccharides from Lactic acid bacteria:Perspectives and Challenges[J].Trends Biotechnology,2003,21:269-274.

[4]郭奇慧,白雪,生慶海,等.感官品評方法在契達奶酪中的應用[J].乳業(yè)科學與技術,2010(5)：223-224.

[5]劉會平,南慶賢,馬長偉.Mozzarell干酪用菌種的篩選[J].中國乳品工業(yè),2003,31:6-8.

[6]ALTAN A,TURHAN M,GUNASEKARAN S.Comparison of Covered and Uncovered SchreiberTestforCheeseMeltability Evaluation[J].J.Dairy Sci.,2005,88:857-861.

[7]AYALA-HERNANDEZI,GOFFHD,CORREDIGM.Interactions between Milk Proteins and Exopolysaccharides Produced by Lactococcus lactis Observed by Scanning Electron Microscopy[J].J.Dairy Sci.,2008,91:2583-2590.

[8]AWAD S,HASSAN A N,MUTHUKUMARAPPAN.Application of Exopolysaccharide-producing Cultures in Reduced-fatCheddar Cheese:Texture and Melting Properties[J].J.Dairy Sci.,2005,88:4204-4213.

[9]IRUDAYARAJJ,CHEN M,MCMAHON D J.Texture Development in Cheddar Cheese during Ripening [J].Can.Agric.Eng.,1999,41:253-258.

[10]COOKE D R,KHOSROWSHAHI A,MCSWEENCY P L H.Effect of Gum Tragacanth on The Rheological and Functional Properties of Full-fat and Half-fat Cheddar Cheese[J].Dairy Sci.&Technol.,2013,93:45-62.

[11]AGRAWAL P,HASSAN A N.Ultrafiltered Milk Reduces Bitterness in Reduced-Fat Cheddar Cheese Made with An Exopolysaccharideproducing Culture[J].J.Dairy Sci.,2007,90:3110-3117.