KCl部分替代NaCl制作低鹽切達(dá)干酪的研究

馬春麗，屈倩，宋蘭蘭，石靜文，梁佳琪

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

干酪是乳品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃縮，被稱(chēng)為“奶黃金”。含有豐富的蛋白質(zhì)，脂質(zhì)，維生素及礦物質(zhì)，它們?cè)诮】瞪攀持邪缪葜匾巧玔1]。隨著人們對(duì)健康的關(guān)注，干酪產(chǎn)品已不再簡(jiǎn)單地追求高品質(zhì)，而是轉(zhuǎn)向更適合消費(fèi)者的方向，滿(mǎn)足消費(fèi)者的健康需求[2]。

干酪中高鈉含量已成為全世界公眾健康關(guān)注的主要問(wèn)題[3]。氯化鈉（NaCl）幾乎是所有種類(lèi)干酪必不可少的原料[4]，依據(jù)干酪品種不同，其鹽含量在0.7%～6%，切達(dá)干酪鹽含量約為6.2 g/kg[5]。它可以加快乳清排出[6]，控制微生物生長(zhǎng)、酶活性、蛋白質(zhì)水解作用以及脫水收縮作用[7]，在干酪的風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)和貨架期方面扮演著重要的角色[2]。然而，過(guò)量的食用鈉鹽會(huì)增加高血壓，冠心病，骨質(zhì)疏松癥等慢性疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)[8]。因此，應(yīng)嘗試減少干酪尤其是切達(dá)干酪中的鈉鹽含量。

當(dāng)干酪中鹽濃度減少時(shí)，蛋白質(zhì)水解，水分活度，酸度以及苦味就會(huì)增加，硬度會(huì)減小[9]，由于NaCl能顯著影響干酪的質(zhì)構(gòu)和感官性能，因此很難完全從干酪中移除[10]。用其它鹽代替鈉鹽是減少干酪中Na含量的一個(gè)可行方法。KCl被認(rèn)為是很有潛力的鹽替代物[9，11-12]，首先KCl替代具有安全性[13]，其次KCl與NaCl物理性質(zhì)相似，能夠幫助維持鹽味。干酪中KCl替代NaCl對(duì)產(chǎn)品的流變性和感官影響最小甚至不影響其感官、流變性和穩(wěn)定性[14]。然而KCl達(dá)到一定呈味閾值具有苦味，因此應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇KCl替代NaCl的比例。一些研究也評(píng)估了鉀鹽在干酪中作為鈉鹽替代物的潛力。有研究報(bào)道，在農(nóng)家奶酪或長(zhǎng)時(shí)間凝乳的切達(dá)奶酪中，減少NaCl添加總量的35%～37.5%，是可接受的[15]。Katsiari等[16-17]報(bào)道使用KCl部分替代NaCl，使Feta干酪和Kefalograviera干酪中Na含量成功減少了50%，干酪總成分和感官性能沒(méi)有受到影響。在另外一些研究中，KCl部分替代NaCl對(duì)Minas干酪蛋白質(zhì)水解沒(méi)有明顯影響[18]，對(duì)Halloumi干酪的質(zhì)構(gòu)特性也沒(méi)有顯著影響[19]。但是，F(xiàn)ynbo干酪中KCl代替NaCl雖然對(duì)基本理化指標(biāo)無(wú)影響，但影響蛋白水解作用[20]，Ayyash等[21]報(bào)道使用部分KCl替代NaCl會(huì)改變干酪中的小肽，Demott等[22]報(bào)道，當(dāng)Cottage奶酪中Na替代水平超過(guò)50%，會(huì)導(dǎo)致干酪風(fēng)味下降。此外，單獨(dú)使用KCl鹽制作的干酪苦味較重并產(chǎn)生質(zhì)構(gòu)的改變[11]。而目前國(guó)內(nèi)對(duì)降低干酪中鈉鹽含量的報(bào)道較少。

本研究旨在確定KCl部分替代NaCl對(duì)切達(dá)干酪化學(xué)組分，乳酸菌生長(zhǎng)，質(zhì)構(gòu)，苦味等方面的影響，以降低切達(dá)干酪中鈉含量。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料乳（新鮮無(wú)抗乳）：哈爾濱市香坊農(nóng)場(chǎng)；直投式發(fā)酵劑 R-704、凝乳酶 Stamix1150（35 000 U/g）：丹麥科漢森公司；NaCl：中國(guó)鹽業(yè)總公司。

試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FOSS2300凱氏定氮儀：FOSS公司；XMTW-2000馬弗爐：天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司；AA-6800原子吸收分光光度計(jì)：日本島津公司；PHS-3C精密pH計(jì)：北京朋利馳科技有限公司；干酪槽、干酪刀：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院保存；DZDD400/2SB型真空包裝機(jī)：中國(guó)通州騰飛食品包裝機(jī)械廠；TA-XT plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Srablemicro公司。

1.3 方法

1.3.1 切達(dá)干酪制作和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考Grummer等[23]方法。

新鮮原料乳→標(biāo)準(zhǔn)化→巴氏殺菌（63℃，30 min）→冷卻（31℃～32℃）→添加發(fā)酵劑（0.01%）→添加氯化鈣（0.01%～0.02%）→靜置發(fā)酵（至pH值6.2）→添加凝乳酶→凝乳（至pH值4.7）→切割→攪拌、加溫→排乳清→堆疊→粉碎→加入不同比例鹽→壓榨成型→真空包裝→成熟

根據(jù)不同的鹽處理方法做成5組干酪：（A）1.7%NaCl，（B）0.85%NaCl，（C）3NaCl：1KCl，（D）1NaCl：1KCl和（E）1NaCl：3KCl。其中 KCl替代部分 NaCl，鹽總量為1.7%。

1.3.2 干酪組成成分測(cè)定

在干酪成熟 0、7、14、21、28 d 時(shí)取樣測(cè)定組成成分。干酪水分含量的測(cè)定采用直接干燥法參考GB 5009.3-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用凱氏定氮法參考GB 5009.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；脂肪含量測(cè)定采用羅茲-哥特里法參考GB 5009.6-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》；灰分含量測(cè)定參考國(guó)標(biāo)GB 5009.4-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》。

1.3.3 礦物質(zhì)元素Na、K含量的測(cè)定

鈉、鉀含量測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法參考GB 5009.91-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)食品中鉀、鈉的測(cè)定》。

1.3.4 干酪pH值測(cè)定

取干酪樣品1 g，加入10 mL去離子水，6 000 r/min勻漿1 min，靜置30 min，過(guò)濾，用pH計(jì)測(cè)定。

1.3.5 干酪微生物指標(biāo)測(cè)定

從干酪成熟期第 0、7、14、21、28天分別無(wú)菌取樣1 g，采用平板菌落計(jì)數(shù)法，利用MRS瓊脂培養(yǎng)基，37℃培養(yǎng)48 h，測(cè)定干酪中乳酸菌總數(shù)。

1.3.6 干酪質(zhì)構(gòu)分析

利用質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定干酪的硬度和彈性。將待測(cè)樣品切為（2.00±0.05）cm的立方體，室溫下放置 2 h，測(cè)試前探頭下降速度為2 mm/s，測(cè)試速度為1 mm/s，測(cè)試后探頭回程速度為2 mm/s，下壓距離10 mm，間隔時(shí)間 10 s，觸發(fā)壓 5 g，探頭型號(hào) P/0.5[7]。

1.3.7 干酪苦味評(píng)價(jià)

感官鑒定前，將干酪樣品放在4℃過(guò)夜，然后于室溫放置1 h。以不同濃度的硫酸奎寧作為參比溶液（2.9×10-3、5.8×10-3、1.2×10-2、和 2.4×10-2mmol），對(duì)干酪苦味進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。評(píng)定員用水徹底漱口后，取1.5 cm3大小的干酪樣品于口中停留10 s，參照表1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，打分均值就是苦味值[24]。

表1 切達(dá)干酪苦味評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard for bitterness of cheddar cheese

1.3.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，采用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析處理，LSD法用于差異顯著性分析，采用Microsoft Excel 2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干酪成熟過(guò)程中主要組成成分分析

5組切達(dá)干酪理化指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 切達(dá)干酪主要理化指標(biāo)Table 2 The main physicochemical properties of cheddar cheese

從表2中可以看出各組干酪蛋白質(zhì)，脂肪含量差異不顯著（P>0.05），該結(jié)果與 Aly[25]、Katsiari等[17]和Fitzgerald等[26]使用KCl替代NaCl對(duì)不同種類(lèi)干酪組成成分的影響一致。B組低鹽干酪水分含量顯著高于A組干酪，這與Schroeder等[27]研究的低鹽干酪比正常鹽干酪水分含量高的結(jié)論一致。而KCl部分替代NaCl對(duì)干酪的水分含量無(wú)顯著影響（P>0.05），主要是由于KCl的性質(zhì)與NaCl極為相似，同樣可以增加干酪的持水力[28]。而每組干酪中灰分含量隨著KCl添加比例增大而增多，原因可能是KCl滲入干酪比NaCl多，增加了鉀含量，進(jìn)而增加灰分含量[29]。

2.2 干酪成熟過(guò)程中pH值變化

切達(dá)干酪成熟期間pH值的變化見(jiàn)表3。

表3 切達(dá)干酪成熟期間pH值的變化Table 3 The Changes of pH during ripening of cheddar cheese

由表3可以看出，各組干酪隨成熟期的增加，pH值先下降后增加。5組干酪前21天pH值下降可能由于乳清被排除后，乳酸菌分解乳糖為乳酸造成的。21天后，干酪pH值又略有上升的趨勢(shì)，這可能由于干酪中發(fā)酵產(chǎn)生的分解酶來(lái)分解蛋白質(zhì)進(jìn)而產(chǎn)生一些堿性的物質(zhì)，使pH值開(kāi)始增加。成熟過(guò)程低鹽干酪pH值顯著低于正常鹽干酪（P<0.05），此結(jié)果與Aly[25]得出的結(jié)論一致。使用KCl替代NaCl制作的干酪pH值會(huì)有輕微降低，此結(jié)果與Grummer等[23]使用KCl替代Na-Cl，干酪pH值略有降低結(jié)果一致。C、D、E組干酪隨著KCl/NaCl比例增加而pH值降低，這是由于細(xì)胞內(nèi)鉀離子提供一個(gè)發(fā)酵的酸環(huán)境，使大部分乳糖分解，pH降低，這與McMahon等[30]報(bào)道的隨著切達(dá)干酪中KCl添加量的增加，乳酸含量增加的結(jié)果一致。

2.3 干酪成熟過(guò)程中礦物質(zhì)Na、K含量分析

干酪成熟過(guò)程中Na、K含量變化如圖1和圖2所示。

圖1 干酪成熟期鈉含量變化Fig.1 Sodium content of cheddar cheese during its ripening periods

由圖可知，干酪中Na和K的含量與鹽溶液中Na、K含量是一致的。每組干酪中Na和K的含量隨成熟時(shí)間變化不顯著（P>0.05），但呈上升趨勢(shì)，這是由干酪成熟過(guò)程中脫水作用所致[7]。而在相同的成熟期，各試驗(yàn)組Na、K含量又有明顯不同（P<0.05），這與Ayyash等[9]的研究結(jié)果一致。A、B兩組干酪之間鉀含量差異不顯著（P>0.05），隨著KCl替代NaCl比例增大，切達(dá)干酪中Na含量逐漸減小，K含量逐漸增加。使用 KCl替代 25%，50%，75%NaCl制作的 C、D、E組干酪，均達(dá)到了降低切達(dá)干酪中鈉鹽含量的目的。

2.4 干酪成熟過(guò)程中乳酸菌的分析

5組切達(dá)干酪在成熟期乳酸菌生長(zhǎng)情況見(jiàn)圖3。

圖2 干酪成熟期鉀含量變化Fig.2 Potassium content of cheddar cheese during its ripening periods

圖3 干酪成熟期乳酸菌總數(shù)的變化Fig.3 Lactic acid bacteria counts of cheddar cheese during its ripening periods

從圖3中可以看出，在成熟初期（0～7 d）乳酸菌總數(shù)變化不顯著（P>0.05），初期下降趨勢(shì)沒(méi)有后期（7 d～28 d）明顯，原因可能是成熟初期乳酸菌具有較高活性，使得乳酸菌數(shù)保持在一定的數(shù)量。各組干酪隨著成熟時(shí)間的增加，乳酸菌總數(shù)逐漸下降，變化顯著（P＜0.05），這可能是隨著成熟期的增加，消耗大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致乳酸菌失活。在同一成熟期，NaCl濃度的減少促進(jìn)了乳酸菌的生長(zhǎng)，其中在干酪成熟28 d時(shí)，低鹽B組干酪乳酸菌數(shù)最高，這說(shuō)明低鹽有利于乳酸菌生長(zhǎng)，但會(huì)導(dǎo)致苦味的產(chǎn)生。而添加KCl的干酪乳酸菌數(shù)比正常鹽干酪高，這可能由于Na＋和K＋對(duì)細(xì)菌磷脂膜的結(jié)合效果不同，K＋比Na＋的結(jié)合要弱，因此對(duì)細(xì)菌細(xì)胞膜的損傷較小[31]。

2.5 干酪成熟過(guò)程質(zhì)構(gòu)的變化

干酪成熟期間硬度和彈性結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

表4 切達(dá)干酪成熟期硬度的變化Table 4 The changes of hardness of cheddar cheese during its ripening periods

表5 切達(dá)干酪成熟期彈性的變化Table 5 The changes of springiness of cheddar cheese during its ripening periods

通常硬度值與水分含量成負(fù)相關(guān)，酪蛋白吸收水分引起其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)膨脹，則彈性增強(qiáng)，硬度減弱[32]。在7 d時(shí)，A組干酪硬度值最大為2 916.87 g，其蛋白結(jié)構(gòu)最致密，抵壓能力和維持干酪完整性能力強(qiáng)。由表3和4可以看出，硬度和彈性在成熟過(guò)程中呈下降趨勢(shì)。隨著成熟時(shí)間的增加，5組干酪蛋白質(zhì)發(fā)生水解，引起干酪內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降解，空穴變大，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，干酪硬度下降；隨著蛋白質(zhì)水解加快，質(zhì)地變得柔軟，彈性變差。這些結(jié)果與Gunasekaran S等[33]的結(jié)果一致。在同一成熟期，低鹽B組干酪硬度最小，即添加0.85%NaCl容易生產(chǎn)出松散易碎的干酪，而使用KCl替代的干酪硬度高于低鹽組干酪，可以彌補(bǔ)這一缺陷。B組低鹽干酪彈性最大，說(shuō)明鹽添加量的減少使干酪彈性大大增加。在干酪成熟28 d時(shí)，50%KCl替代對(duì)干酪彈性無(wú)顯著影響（P＞0.05），說(shuō)明50%KCl替代NaCl可以生產(chǎn)出彈性適宜的切達(dá)干酪。

2.6 干酪成熟過(guò)程中的苦味評(píng)價(jià)

切達(dá)干酪成熟28 d時(shí)苦味程度評(píng)價(jià)值見(jiàn)圖4。

圖4 切達(dá)干酪苦味值Fig.4 Bitterness of cheddar cheese

低鹽B組干酪苦味評(píng)分顯著高于對(duì)照A組干酪（P＜0.05），呈強(qiáng)苦味，這可能是由于鹽含量降低，菌株相對(duì)活躍，酶活性不平衡，蛋白質(zhì)水解大大增加，導(dǎo)致干酪中苦味肽積累而形成苦味。添加25%和50%KCl的C、D組干酪與正常鹽A組干酪差異不顯著（P>0.05），但添加75%KCl的E組干酪與A組干酪差異顯著（P<0.05），這可能由于KCl達(dá)到一定呈味閾值具有苦味。這說(shuō)明KCl可以替代50%的NaCl，若替代量再高會(huì)引起苦味。

3 結(jié)論

從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在鹽濃度為1.7%時(shí)，KCl 替 代 NaCl 比 例 為 3NaCl：1KCl，1NaCl：1KCl 和1NaCl：3KCl對(duì)切達(dá)干酪蛋白質(zhì)，脂肪，水分含量無(wú)顯著影響，對(duì)乳酸菌總數(shù)，pH值影響較小，但對(duì)灰分，鈉含量，鉀含量影響顯著。使用KCl替代可以彌補(bǔ)低鹽干酪松散易碎，硬度較小的的缺陷，在干酪成熟28 d時(shí)，1NaCl：1KCl鹽替代的干酪彈性與正常鹽干酪差異不顯著，使用 3NaCl：1KCl，1NaCl：1KCl鹽替代的干酪苦味值與正常鹽干酪差異不顯著，能夠改善低鹽干酪的苦味缺陷。綜合以上分析添加1NaCl：1KCl的干酪整體品質(zhì)較好，并能有效降低干酪中鈉離子含量。鉀離子在干酪中的作用還有待于進(jìn)一步研究。