木瓜蛋白酶對(duì)Mozzarella干酪成熟過(guò)程中品質(zhì)特性的影響

徐輝艷

(陜西學(xué)前師范學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，陜西 西安，710100)

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木瓜蛋白酶對(duì)Mozzarella干酪成熟過(guò)程中品質(zhì)特性的影響

徐輝艷

(陜西學(xué)前師范學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，陜西 西安，710100)

為研究木瓜蛋白酶對(duì)Mozzarella干酪成熟過(guò)程中品質(zhì)特性的影響，對(duì)兩組Mozzarella干酪在成熟過(guò)程中的質(zhì)構(gòu)、蛋白降解、融化性、油脂析出性、色度、風(fēng)味物質(zhì)等進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：添加木瓜蛋白酶Mozzarella干酪的硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性均顯著低于對(duì)照組Mozzarella干酪(P<0.05)，pH 4.6 SN/TN、12%TCA SN/TN、融化性在成熟24天后顯著高于對(duì)照組Mozzarella干酪(P<0.05)，揮發(fā)性風(fēng)味化合物的種類、部分揮發(fā)性物質(zhì)的含量都較對(duì)照組Mozzarella干酪少。

木瓜蛋白酶；Mozzarella干酪；質(zhì)構(gòu)；蛋白降解；風(fēng)味

Mozzarella(莫茲瑞拉)干酪屬半硬質(zhì)干酪，由于其在加工過(guò)程中的熱燙、拉伸處理而賦予此種干酪一定的融化性、拉絲性和特有的纖維結(jié)構(gòu)，因而被選為披薩的配料并越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。剛制作的Mozzarella干酪其質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味等品質(zhì)較差，在成熟過(guò)程中經(jīng)凝乳酶和微生物產(chǎn)生酶的作用下逐漸形成其獨(dú)特的質(zhì)構(gòu)和良好風(fēng)味等品質(zhì)。

木瓜蛋白酶屬天然的植物源蛋白酶，對(duì)動(dòng)植物蛋白有很強(qiáng)的水解能力，經(jīng)常被用作輔助酶制劑加快蛋白的降解以加速產(chǎn)品的成熟[3]。干酪中添加有關(guān)酶制劑以加快其成熟過(guò)程的研究已有報(bào)道[4]，但將木瓜蛋白酶應(yīng)用于干酪的研究未見報(bào)道，本文通過(guò)在Mozzarella干酪加工中添加一定量的木瓜蛋白酶，并對(duì)其在成熟0、8、16、24、32 d的蛋白降解、質(zhì)構(gòu)變化、風(fēng)味形成等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定和分析研究，為木瓜蛋白酶在Mozzarella 干酪生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

新鮮牛乳，密度1.030 g/mL，干物質(zhì)11.05%，蛋白含量3.03%。

Streptococcussalivariussubsp.thermophilus(唾液鏈球菌嗜熱亞種)CH9和Lactobacillusdelbrueckilsubsp.bulgaricus(保加利亞乳桿菌德氏亞種)LB，凝乳酶，35 000 RU/g，木瓜蛋白酶，60 000 U/g，丹尼斯克(北京)有限公司。

1.2儀器

自制干酪槽(加工量為2 L)，干酪刀，干酪模具，培養(yǎng)皿，打孔器；DL-CJ-2F醫(yī)療型潔凈工作臺(tái)，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；H.H.S21-6電熱恒溫水浴鍋，上海醫(yī)療器械五廠；HPP-9272恒溫培養(yǎng)箱，北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司；TDL-離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；DZQ400-2D單室真空包裝機(jī)，溫州市鼎力包裝機(jī)械制造有限公司；TCP2色差儀，北京新奧伊克光電技術(shù)有限公司；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)Food Technology Corporation公司；GC6890-MS5973N氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Agilent。

1.3研究方法

1.3.1Mozzarella干酪干鹽法工藝流程[5]

原料乳→過(guò)濾→標(biāo)準(zhǔn)化(酪蛋白∶脂肪=0.76)→巴氏殺菌(63℃，30min)→冷卻(36～38℃)→加發(fā)酵劑(按原料乳量的0.5%加入)→加凝乳酶(0.3%)→凝乳→切割→加熱收縮(溫度由36℃緩慢升到38℃)→排乳清→堆釀→加鹽揉合(加鹽量1.8%)→熱燙、拉伸→冷卻→真空包裝→成熟(4℃)。干酪記為C。

在加發(fā)酵劑之前加入0.06%的木瓜蛋白酶并充分?jǐn)噭?，其他工藝過(guò)程與Mozzarella干酪的工藝完全一致。干酪記為E。

1.3.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

(1)干酪質(zhì)構(gòu)的測(cè)定[6-7]

對(duì)不同成熟期的Mozzarella干酪進(jìn)行TPA測(cè)定，測(cè)定參數(shù)為：形變量為60%，運(yùn)行速度為15 mm/min，起始力為0.3 N，探頭型號(hào)為直徑20 mm的圓柱形探頭。

(2) pH4.6 SN、12%TCA SN測(cè)定[8]

取0.75 g和1.5 g干酪，分別用50 mL pH4.6 醋酸鹽緩沖溶液、45 mL 12%TCA溶液研磨，4 000 r/min離心10 min，取上清液定量進(jìn)行凱氏定氮，計(jì)算占干酪總氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(4)融化性、油脂析出性測(cè)定[8-9]

用特制打孔器在垂直于干酪纖維方向取17.6 mm直徑×7 mm厚度的樣品，然后將樣品放置于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，室溫下回復(fù)30 min，放入預(yù)熱至100 ℃烘箱內(nèi)，加熱1 h，取出在室溫下回復(fù)30 min，在不同方向測(cè)定干酪直徑和油圈直徑，精確到0.1 mm，計(jì)算平均數(shù)分別表示干酪的融化性和油脂析出性。

(6)干酪色差的測(cè)定

用白板和黑桶校正TCP2全自動(dòng)色差儀，將干酪樣品放入測(cè)量杯進(jìn)行L*(亮度，反應(yīng)樣品的亮度) 、a*(紅度)、b*(黃度)值的測(cè)定。計(jì)算總色度：

其中：L2，a2，b2為標(biāo)準(zhǔn)值，L1，a1，b1為測(cè)定值。

(7)揮發(fā)性化合物的提取及GC-MS分析[10-13]

稱取20 g樣品放入100 mL的頂空瓶中，密封后在45 ℃下平衡30 min，將老化后的DVB/CAR/PDMS萃取頭插入樣品瓶頂空處，萃取35 min后進(jìn)行GC進(jìn)樣。進(jìn)樣口溫度220 ℃，升溫程序：35 ℃加熱10 min，以3 ℃/min升溫至100 ℃并保持10 min，再以5 ℃/min升至200 ℃并保持10 min，最后以10 ℃/min升至240 ℃，保持10 min。電離方式EI，70eV電子能量，掃描質(zhì)量范圍35～450 amu 。

2　結(jié)果與分析

2.1添加木瓜蛋白酶對(duì)Mozzarella干酪質(zhì)構(gòu)的影響

2.1.1對(duì)Mozzarella干酪硬度的影響

硬度是指樣品達(dá)到一定變形時(shí)所需要的力，一般以第一次壓縮時(shí)的最大峰值來(lái)表示。如圖1所示，隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，添加木瓜蛋白酶的干酪和對(duì)照干酪硬度均下降，二者分別從成熟0天時(shí)的27.9 N和28.6 N下降到10.65 N和15.73 N，但是由于木瓜蛋白酶對(duì)干酪蛋白質(zhì)的降解作用，將干酪蛋白分解為小分子的肽類和氨基酸，使蛋白質(zhì)的膠束結(jié)構(gòu)改變，所以添加木瓜蛋白酶的干酪比未添加木瓜蛋白酶的干酪的硬度下降幅度較大，二者差異顯著(P<0.05)。

圖1　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中硬度的變化Fig.1　Changes of hardness for mozzarella cheese during the ripening

2.1.2對(duì)Mozzarella干酪咀嚼性的影響

咀嚼性是指將樣品咀嚼或吞咽成穩(wěn)定狀態(tài)所需要的能量。如圖2所示，隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，添加木瓜蛋白酶干酪和對(duì)照組干酪咀嚼性均下降，添加木瓜蛋白酶干酪的咀嚼性在成熟的前8天下降幅度較大，而對(duì)照組干酪在整個(gè)成熟期間的下降幅度較平緩，添加木瓜蛋白酶干酪的咀嚼性極顯著低于對(duì)照組干酪的咀嚼性(P<0.01)。

圖2　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中咀嚼性的變化Fig.2　Changes of chewiness for mozzarella cheese during the ripening

2.1.3對(duì)Mozzarella干酪彈性的影響

彈性是指變形樣品在去除變形力后恢復(fù)到變形前條件下的高度或體積比率。一般表示為第二次穿沖的測(cè)量高度同第一次測(cè)量高度的比值。如圖3所示，隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，添加木瓜蛋白酶干酪和對(duì)照組干酪的彈性均呈一定的上升趨勢(shì)。但是由于木瓜蛋白酶對(duì)干酪蛋白質(zhì)的降解，從而使添加木瓜蛋白酶干酪的組織結(jié)構(gòu)變松散，其彈性響應(yīng)降低幅度較對(duì)照組干酪大，且差異達(dá)到顯著(P<0.05)。

圖3　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中彈性的變化Fig.3　Changes of springiness for mozzarella cheese during the ripening

2.1.4對(duì)Mozzarella干酪內(nèi)聚性的影響

內(nèi)聚性是反映樣品受壓后恢復(fù)程度的大小，可模擬表示樣品內(nèi)部粘合力，它的量度是第二次穿沖的做功面積和第一次的做功面積的比值。如圖4所示，添加木瓜蛋白酶干酪和對(duì)照組干酪在32天的成熟過(guò)程中其內(nèi)聚性呈波動(dòng)性下降，且添加木瓜蛋白酶干酪的內(nèi)聚性低于對(duì)照組干酪，二者差異顯著(P<0.05)。

圖4　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中內(nèi)聚性的變化Fig.4　Changes of cohesiveness for mozzarella cheese during the ripening

2.2添加木瓜蛋白酶對(duì)Mozzarella干酪SN的影響

pH 4.6 SN一般用來(lái)表示蛋白質(zhì)的水解廣度，測(cè)定的是溶于pH 4.6醋酸緩沖液中的多肽、氨基酸和可溶性氮，未降解的酪蛋白沉淀析出，一般以pH 4.6 SN / TN(指干酪中水溶性氮含量在總氮中所占百分?jǐn)?shù))表示。如圖5所示，兩種干酪的pH 4.6 SN/TN都隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，添加木瓜蛋白酶干酪的pH 4.6 SN/TN較對(duì)照組干酪高，在成熟24天后二者差異達(dá)顯著(P<0.05)。

圖5　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中pH 4.6 SN/TN的變化Fig.5　Changes ofpH 4.6 SN/TN for mozzarella cheese during the ripening

12%TCA SN提取物中多為短肽和氨基酸，常用來(lái)表示蛋白質(zhì)水解的深度。對(duì)特定底物而言，12%TCA可使蛋白質(zhì)變性沉淀，而降解成小分子的短肽和氨基酸等含氮物可以溶解其中，因而12%TCA SN可以定性地反映蛋白質(zhì)的分解深度。如圖6所示，兩種干酪的12%TCA SN/TN指數(shù)都隨著成熟的進(jìn)行而增加，添加木瓜蛋白酶干酪的12%TCA SN/TN較對(duì)照組干酪高，在成熟24天后二者差異達(dá)顯著(P<0.05)。充分說(shuō)明木瓜蛋白酶在干酪成熟的后期對(duì)促進(jìn)干酪基質(zhì)中蛋白質(zhì)降解形成小分子的氨基酸及短肽中有促進(jìn)作用。

圖6　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中12%TCA SN/TN的變化Fig.6　Changes of12%TCA SN/TN for mozzarella cheese during the ripening

2.3對(duì)Mozzarella干酪融化性、油脂析出性的影響

Mozzarella干酪是披薩的重要輔料，往往在加熱后食用，因而其在加熱過(guò)程中的融化性和油脂析出性是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的很重要的指標(biāo)。如圖7所示，兩種干酪的融化性都隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，且添加木瓜蛋白酶干酪的融化性比對(duì)照組干酪高，在24天后差異達(dá)顯著(P<0.05)。

圖7　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中融化性的變化Fig.7　Changes of melt properties for mozzarella cheese during the ripening

圖8　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中油脂析出性的變化Fig.8　Changes of free oil formation for mozzarella cheese during the ripening

如圖8所示，兩種干酪的油脂析出性都隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，添加木瓜蛋白酶干酪的油脂析出性較對(duì)照組干酪的大，但二者差異不顯著(P>0.05)。

2.4對(duì)Mozzarella干酪色度的影響

總色度是在綜合干酪的L、a、b值的基礎(chǔ)上反映干酪色澤變化的總體程度，如圖9所示。兩種干酪的總色度都隨成熟時(shí)間的延長(zhǎng)而呈波動(dòng)性變化，添加木瓜蛋白酶干酪的總色度在成熟16天時(shí)低于對(duì)照組干酪，二者差異達(dá)顯著(P<0.05)。

圖9　Mozzarella干酪成熟過(guò)程中△E的變化Fig.9　Changes of △E for mozzarella cheese during the ripening

2.5對(duì)Mozzarella干酪揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

如表1所示，添加木瓜蛋白酶干酪中共檢測(cè)到15種揮發(fā)性風(fēng)味化合物，而對(duì)照組干酪中檢測(cè)到18種揮發(fā)性風(fēng)味化合物。其中添加木瓜蛋白酶干酪未檢測(cè)到2-庚酮、苯甲酮、2-十三酮、十六烷酸丁酯、己酸乙酯等，而丙醛、苯乙醛、1，4-二烯-3酮和十四烷酸的含量較對(duì)照組干酪高，其他成分都較對(duì)照組干酪低，添加木瓜蛋白酶干酪較對(duì)照組干酪新檢測(cè)到吲哚和2-甲基吲哚兩種物質(zhì)。在兩種干酪中分離鑒定出了苯甲醛、3-羥基-2-丁酮(乙偶姻)、辛酸、乙酸乙酯等重要的風(fēng)味化合物，這些化合物與文獻(xiàn)報(bào)道吻合，在其他類型的干酪中也有報(bào)道[14]。各種風(fēng)味物質(zhì)呈現(xiàn)不同的風(fēng)味，當(dāng)這些化合物之間的比例以及濃度達(dá)到合理的平衡，干酪才能形成良好的風(fēng)味[15]。一般干酪成熟過(guò)程中主要對(duì)風(fēng)味形成有積極作用的變化包括：蛋白水解、脂肪水解、乳糖及其檸檬酸鹽的代謝， Mozzarella干酪屬非霉菌成熟干酪，其中脂肪的水解很有限，其風(fēng)味物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)在各種酶的作用下降解形成的，降解形成的水溶性成分中的氨基酸對(duì)干酪風(fēng)味的形成有很大貢獻(xiàn)，氨基酸在轉(zhuǎn)氨酶、脫羧酶、裂解酶的作用下進(jìn)一步代謝生成各種風(fēng)味物質(zhì)。游離氨基酸的積累與干酪的甜味有直接關(guān)系，芳香氨基酸、側(cè)鏈氨基酸以及甲硫氨酸都是風(fēng)味化合物形成的前體，對(duì)干酪的風(fēng)味形成有較大的作用[14-16]。盡管添加木瓜蛋白酶干酪中的蛋白降解程度較對(duì)照組干酪更高，但添加木瓜蛋白酶干酪中的揮發(fā)性物質(zhì)含量相對(duì)較低，究其原因有待進(jìn)一步研究。

圖10　對(duì)照組Mozzarella干酪成熟32 d時(shí)揮發(fā)性風(fēng)味化合物的總離子流圖Fig.10　Total ion chromatogram of volatile compounds in control Mozzarella cheese ripened 32d(4℃)

圖11　添加木瓜蛋白酶Mozzarella干酪成熟32d時(shí)揮發(fā)性風(fēng)味化合物的總離子流圖Fig.11　Total ion chromatogram of volatile compounds in Mozzarella cheese added with papain ripened 32d(4℃)

化合物序號(hào)化合物名稱含量/%添加木瓜蛋白酶干酪對(duì)照干酪12-呋喃甲醇0.6820.9732丙醛0.2680.1363苯甲醛0.9571.0954苯乙醛0.4210.25853-羥基-2-丁酮0.3260.56561,4-二烯-3酮3.5672.41072-庚酮-0.1488苯甲酮-0.13092-十三酮-0.370105-呋喃-2-酮4.6896.83711辛酸2.1673.38412癸酸1.4562.16813十四烷酸2.0551.68814乙酸乙酯0.3610.89015二丁基鄰苯二甲酸酯0.8951.56716十六烷酸丁酯-0.04017己酸乙酯-0.476

續(xù)表1

化合物序號(hào)化合物名稱含量/%添加木瓜蛋白酶干酪對(duì)照干酪18十八醇酸丁酯0.2110.37119吲哚1.499-202-甲基吲哚0.324-

3　結(jié)論

在Mozzarella干酪的成熟過(guò)程中，木瓜蛋白酶在酶促反應(yīng)中使干酪中大分子的蛋白質(zhì)降解成小分子肽或氨基酸，使蛋白質(zhì)的膠束結(jié)構(gòu)改變，從而使添加木瓜蛋白酶的干酪比對(duì)照組干酪的硬度、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性均顯著降低(P<0.05)，pH 4.6 SN/TN、12%TCA SN/TN、融化性在成熟24天后顯著增加(P<0.05)。添加木瓜蛋白酶干酪中的揮發(fā)性風(fēng)味化合物種類較對(duì)照組干酪少，部分物質(zhì)的含量也較對(duì)照組低。

[1]劉會(huì)平，南慶賢，馬長(zhǎng)偉. Mozzarella干酪生產(chǎn)工藝的優(yōu)化[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2003，31(3):3-6.

[2]CERVANTES M A,LUND D B，OLSON NF．Effects of salt concentration and freezing on Mozzarella cheese texture [J]．J Dairy Sci，1983，66(2) :204-213.

[3]何繼芹，張海德. 木瓜蛋白酶的分離方法及其應(yīng)用進(jìn)展[J].食品科技，2006，10(20):66-69.

[5]CERVANTES M A,LUND D B，OLSON N F．Effects of salt concentration and freezing on Mozzarella cheese texture [J]．J Dairy Sci，1983，66(2) :204-213.

[6]BERTOLA N C，CALIFANO A N，BEVILACQUA A E,et al．Effect of freezing conditions on functional properties of low moisture Mozzarella cheese[J]．J Dairy Sci，1996，79(2) :185-19.

[7]李麗麗.Mozzarella干酪特征質(zhì)構(gòu)形成機(jī)理研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[8]劉會(huì)平, 南慶賢, 馬長(zhǎng)偉. Mozzarella干酪成熟中蛋白水解與功能特性的變化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2006, 22(6) :182-187.

[9]BERTOLA N C，CALIFANO A N，BEVILACQUA A E,et al．Effect of freezing conditions on functional properties of low moisture Mozzarella cheese[J]．J Dairy Sci，1996，79(2) :185-19.

[10]BYNUM D G ,BARBANO D M. Whole milk reverse osmosis retentates for Cheddar cheese manufacture: Chemical changes during aging[J].J Dairy Sci,1985,68(1) :1-10.

[11]KUCHROO C N, FOX P F. Soluble nitrogen in cheese: comparison of extraction procedures[J]. Milchwissenschaft,1982,(37) :331-335.

[12]FENELON M A,O’CONNOR P, GUINEE T P. The effect of content on the microbiology and proteolysis in cheddar cheese during ripening[J].J Dairy Sci,2000, 82(10) :2 173-2 183.

[13]劉虎威編著.氣相色譜方法及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[14]MOIO L, DEKIMPE J, ETIEVANT P X.Comparison of the neutral volatile compounds in Mozzarella cheese made from bovine and water buffalo milk[J].Italian Journal of Food Science,1993, 5(3):215-225.

[15]JESUS M Izco.Characterisation of volatile flavour compounds in Roncal cheese extracted by the purge and trap method and analysed by GC-MS[J].Food Chemisty,2000,70:409-417.

[16]GARDE S,CARBONELL M,FERNANDEZ-GARCIA E,et al. Volatile compounds in Hispanico cheese manufactureed using a mesophilic starter,a thermophilic adjunct culture,and a bacteriocin-producingLactococcuslactissubsp.lactis INIA 415[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2002,50:6 752-6 757.

Influence of papain on the properties of Mozzarella cheese during its ripening

XU Hui-yan*

(Department of Life Sciences and technology, Shaanxi Xueqian Normal University, Xi’an 710061, China)

In order to investigate the influence of papain on the properities of Mozzarella cheese, the texture, soluble nitrogen, melt properties, free oil formation, ΔE, flavour compounds were determined. Results showed that hardness, springiness, chewiness, cohesiveness of mozzarella cheese added with papain were significantly lower than those of control cheese (P<0.05). SN/TN at pH 4.6, SN/TN in 12% TCA, and melt property were significantly higher than those of the control cheese after ripened for 24 days (P<0.05). Types of volatile flavor compounds and the contents of some of them were less than those in control group of mozzarella cheese.

papain;Mozzarella cheese;texture;proteolysis;flavour

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601016

碩士研究生，講師(本文通訊作者，E-mail：huiyan67@126.com)。

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014JM2-3024)

2015-07-07，改回日期：2015-10-21