鈣添加對切達奶酪品質(zhì)的影響

王默誼，殷俊玲，劉小鳴，趙建新，張灝，陳衛(wèi)

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)

鈣添加對切達奶酪品質(zhì)的影響

王默誼，殷俊玲，劉小鳴*，趙建新，張灝，陳衛(wèi)

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)

研究了鈣添加(100、200、500 mg/L)對切達奶酪成熟特性及感觀品質(zhì)的影響。測定了切達奶酪在成熟中不可溶鈣、pH 4.6-可溶性氮、12%三氯乙酸(TCA)-可溶性氮、質(zhì)構及揮發(fā)性風味物質(zhì)的變化，對產(chǎn)品進行氣味、滋味及質(zhì)構的感觀評價。結(jié)果表明：鈣添加能顯著降低蛋白質(zhì)水解程度，增大奶酪硬度及彈性，降低切達奶酪苦味。0～200 mg/L鈣添加對質(zhì)構的感官無顯著性影響，500 mg/L鈣添加能顯著降低奶酪粘性和凝聚性，并導致奶酪呈現(xiàn)易碎性和粉質(zhì)特性。

切達奶酪；鈣；蛋白質(zhì)水解；質(zhì)構；風味

奶酪是一種營養(yǎng)價值高的乳制品，其鈣含量為牛乳中的5～7倍[1]，常作為食物補鈣的來源之一。牛乳中的鈣含量在1.02～1.28 g/L，其中68%在酪蛋白膠束中以膠體磷酸鈣形式存在，這部分膠體磷酸鈣通常與酪蛋白的磷酸絲氨酸殘基結(jié)合，對酪蛋白的穩(wěn)定性起著重要的作用[2]。奶酪的制作過程中牛乳蛋白在凝乳酶的作用下凝聚形成網(wǎng)絡狀結(jié)構，在奶酪的后熟過程中該結(jié)構在殘余凝乳酶的作用下不斷瓦解，膠束中的不可溶鈣也隨著蛋白質(zhì)的水解而釋放出來成為可溶性鈣。LUCE[3]等人提出膠體磷酸鈣的溶出與蛋白質(zhì)水解共同決定了奶酪的后熟過程中質(zhì)地的形成。

奶酪的生產(chǎn)中添加CaCl2可減少凝乳時間、增加凝膠硬度[3]與產(chǎn)品中的鈣含量[4]，因此目前工業(yè)上CaCl2的添加量為0～500 mg/L牛乳[5-6]。雖然近幾年國內(nèi)外學者對CaCl2添加的研究較多，但大多集中于對奶酪蛋白質(zhì)水解、凝乳及質(zhì)構方面，而鈣添加對切達奶酪產(chǎn)品品質(zhì)的綜合評價研究較少。本研究旨在討論鈣添加對切達奶酪從組分、鈣平衡、蛋白質(zhì)水解、質(zhì)構、風味等方面的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

牛乳(pH 6.7，脂肪2.7 %～2.9 %，蛋白3.2 %～3.3 %)，無錫天資乳業(yè)；發(fā)酵劑：(CHOOZITTM RA 21 LYO 50 DCU)，丹尼斯克(上海)食品配料公司；凝乳酶：(MARZYME 150)，丹尼斯克(上海)食品配料公司。

1.2 試劑

無水CuSO4、K2SO4、H2SO4、pH 4.6 醋酸鹽緩沖溶液、12%三氯乙酸溶液(TCA)溶液、2% H3BO3等。

1.3 設備

20 L奶酪槽，溫州市強光輕了工機械有限公司；pH計，梅特勒-托利多(上海)有限公司；凱氏定氮儀，丹麥FOSS公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，日本島津GC-MC-QP2100；85 umCAR/PDMS萃取頭，sigma公司。

1.4 方法

1.4.1 切達奶酪制作工藝

采取單因素試驗設計，實驗組包括對照組(C組)和鈣添加組(T1、T2、T3)，鈣添加組鈣添加量分別為100、200、500 mg/L。切達奶酪制作工藝[7]如下：

原料乳經(jīng)過巴氏殺菌(63 ℃, 30 min)后冷卻至32℃，隨后加入0.07 g發(fā)酵劑，發(fā)酵30 min后加入CaCl2并緩慢攪勻，同時加入凝乳酶(0.002%)并緩慢攪拌，靜置發(fā)酵30～45 min。待凝乳完成用切刀切成1.0 cm的方塊并愈合5 min，然后緩慢攪拌并升溫至39 ℃，保溫30 min后排乳清和堆釀，直至乳清酸度降至45～55°T進行加鹽，最后裝模壓榨過夜，真空包裝并放置于12 ℃成熟箱中在濕度為85%條件下成熟。

1.4.2 基本成分測定

水分、脂肪、蛋白質(zhì)、鹽分及鈣含量測定采用國標法。可溶鈣測定參照SWEARINGEN[8]等人的方法并作適當調(diào)整，取1 g奶酪樣品加入99 mL MilliQ水，乳化，冷凍離心后取上清硝化后使用原子吸收測可溶鈣含量。不可溶性鈣含量為總鈣除去可溶性鈣的部分。

1.4.3 蛋白質(zhì)水解測定

蛋白質(zhì)水解的測定參照BYNUM[9]及FOX[10]等的方法。

1.4.4 質(zhì)構分析

樣品測試前切割成1 cm×1 cm×1 cm的正方體并在冷庫中放置1 h待測。測試方法參照INNOCENTE[11]等的方法并作適當修改。采用TA.XTPlus型質(zhì)構儀對樣品進行全質(zhì)構分析，探頭型號P/35，測量指標包括硬度、彈性、凝聚性、黏性及咀嚼性，所有樣品重復測試6次。

1.4.5 揮發(fā)性風味物質(zhì)測定

參照FRANK[12]等的方法，調(diào)整后對揮發(fā)性風味物質(zhì)進行測定。取3.00 g磨碎的奶酪樣品于20 mL的萃取小瓶中，采用固相微萃取(SPME)方法對各奶酪進行風味成分的提取。自動進樣裝置將萃取頭CAR/PDMS(涂抹厚度為85 μm)插入密封的萃取瓶中，萃取頭暴露在樣品上部的空氣中，于60℃萃取40 min。氣譜條件為：毛細管柱為HP Innowax。柱長及口徑選擇：30 m×0.25 mm×0.25 mm，載氣為氦氣，進口溫度為250 ℃，分流比為5，柱流速為1 mL/min；采用2階段程序升溫，初始溫度為40 ℃，以5 ℃/min速度升溫至230 ℃，并在此溫度下保持15 min。質(zhì)譜條件為：離子化方式為EI，發(fā)射電流為200 μA，發(fā)射能量為70 eV，接口溫度為280℃，離子源溫度為200 ℃，質(zhì)量掃描范圍為40～650?；衔餀z索結(jié)果與美國國家科學院出版的NIST標準譜庫進行匹配，相似度達到80%以上確認為目的化合物。各物質(zhì)含量以面積表示，并采用峰面積歸一化法計算奶酪中主要揮發(fā)性化合物百分含量。

1.4.6 感官評定方法

感官評定小組由經(jīng)過篩選的15人組成，評定前參照DRAKE[13]等的方法對小組成員進行多次氣味、滋味、質(zhì)構描述一致性及等級強度培訓。氣味感官樣品評定前使用粉碎機磨碎后稱取20 g置于感官瓶內(nèi)，2 h后進行評定。滋味及質(zhì)構感官樣品評定前切成1 cm×1 cm×3 cm方塊。評定標準采用15分制：1～3分為微弱；4～7分為中等；8～11分為較強；12～15為強烈。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Origin8.5對實驗數(shù)據(jù)進行繪圖，SPSS17.0對實驗結(jié)果進行顯著性分析，其中P<0.05表示差異顯著，P>0.05表示差異不顯著。同時使用SPSS17.0對實驗結(jié)果進行Pearson相關性分析，其中P<0.001為高度相關，P<0.01為中度相關，P<0.05為弱相關。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本成分分析

各處理組牛乳、乳清及奶酪中鈣含量如表1所示。

由表1可知，在牛乳中添加CaCl2，原料乳中的總鈣含量隨著鈣添加而增加?？扇茆}含量與不可溶性鈣含量也隨著鈣添加而增加，說明添加到牛乳中的鈣在膠束態(tài)和游離態(tài)進行了分配，這與KOUTINA[5]等的研究結(jié)果一致，認為當牛乳pH值在6.0～6.6，添加入牛乳中的鈣會在膠束相和乳清相分配，而當牛乳pH值在5.4～5.7時添加的鈣則會以游離態(tài)存在。在奶酪制作過程中收集乳清并檢測乳清中鈣含量，結(jié)果顯示，隨著鈣添加量的增加，乳清中的總鈣顯著增加，說明在奶酪制作過程中有一部分鈣會在排乳清的過程中隨著乳清排出。根據(jù)最終奶酪產(chǎn)品的總鈣計算出在整個切達奶酪的制作過程中鈣的損失率，結(jié)果顯示鈣損失率在3.16%～6.69%，這說明添加入牛乳中的鈣大部分留在了奶酪中。在奶酪后熟第1天對奶酪產(chǎn)品的基本組成進行分析，結(jié)果顯示,5組奶酪在蛋白質(zhì)、脂肪、水分、NaCl、pH上均無顯著性差異(如表2所示)。

表1 不同處理組切達奶酪原料乳及乳清的鈣含量

注：表1中數(shù)據(jù)為平均值±標準偏差，不同字母表示同一行之間存在顯著性差異(P<0.05)。表2、表4～表7同。

表2 切達奶酪基本成分

2.2 鈣含量對切達奶酪鈣平衡的影響

在奶酪成熟的6周內(nèi)測定其可溶性鈣，并計算不可溶性鈣占總鈣的比例，結(jié)果如表3所示。在0～4周內(nèi)，各處理組不可溶性鈣含量/總鈣迅速降低，5～6周變化緩慢。這是因為酪蛋白在凝乳酶和發(fā)酵劑的共同作用下發(fā)生水解，釋放出游離鈣，使得體系中的可溶性鈣含量升高，不可溶性鈣含量下降。對比各處理組不可溶性鈣/總鈣可發(fā)現(xiàn)，隨著CaCl2的添加，體系中的不可溶性鈣含量有所上升。MüLLER[14]等發(fā)現(xiàn),在牛乳中添加CaCl2可導致酪蛋白質(zhì)微膠束顆粒變大，這是因為隨著鈣的添加，更多的膠體磷酸鈣與酪蛋白質(zhì)的磷酸絲氨酸殘基結(jié)合，從而導致了不可溶性鈣含量的增加。

表3 不同處理組切達奶酪成熟期不可溶性鈣/總鈣變化

注：表3中數(shù)據(jù)為平均值±標準偏差，大寫字母表示成熟期內(nèi)縱向比較，小寫字母表示各組間橫向比較，不同字母表示同一行之間存在顯著性差異(P<0.05)。

2.3 鈣含量對切達奶酪蛋白質(zhì)水解的影響

圖1 鈣添加對切達奶酪pH4.6-SN的影響Fig.1 Effect of calcium on pH 4.6-SN of cheddar cheese samples

酪蛋白降解程度關系著奶酪成熟中風味和質(zhì)構的改變[15-16]。通常，pH 4.6-可溶性氮(SN)、12%TCA-SN被用來表征奶酪中酪蛋白的降解水平。(見圖1、圖2)。奶酪的pH 4.6-SN和12%TCA-SN隨著成熟時間的增加顯著增加，在0到4周快速升高，4周后變化逐漸平緩，這與可溶鈣的變化趨勢相同。隨著鈣添加量的增加，pH 4.6-SN和12%TCA-SN逐漸下降，并顯著低于對照組，說明鈣添加能顯著降低切達奶酪的蛋白質(zhì)水解程度，這是因為鈣的添加能在奶酪的酪蛋白結(jié)構中形成鈣橋，增加酪蛋白的交聯(lián)結(jié)構，不易被殘余凝乳酶所分解。

圖2 鈣添加對切達奶酪12%TCA-SN的影響Fig.2 Effect of calcium on 12%TCA-SN of cheddar cheese samples

2.4 鈣含量對切達奶酪質(zhì)構的影響

質(zhì)地是切達奶酪最重要的指標之一。在成熟的過程中，切達奶酪的質(zhì)地由最初的粗糙堅硬轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浖毮乕17]。通過測定成熟0、3、6周實驗組和對照組的奶酪樣品，得出其質(zhì)構變化情況如表4所示。隨著成熟時間的增加C、T1、T2、T3組奶酪的硬度、彈性、黏性及凝聚性均逐漸減小，這與MAHONY[18]等人的研究結(jié)果相一致。隨著CaCl2的添加，硬度、彈性及凝聚性逐漸增加，這與CHOI[19]等的結(jié)論一致。而黏性隨著鈣添加而逐漸減少。當鈣添加在0～200 mg/L時,其黏性與對照組無顯著性差異，這與SOODAM[20]等的研究結(jié)果相一致，但是當鈣添加增加到500 mg/L其黏性顯著低于對照組。

表4 不同處理組切達奶酪全質(zhì)構分析

2.5 GC-MS分析結(jié)果

通過SPME-GC/MS對各處理組奶酪的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行檢測，檢測結(jié)果總離子圖見圖3。通過軟件分析，4組奶酪樣品共檢測出44種揮發(fā)性化合物,其中最主要的揮發(fā)性化合物為羧酸類化合物，共檢測出13種，主要為乙酸、已酸、丁酸、辛酸；酯類化合物13種，主要為乙酸丙酯和丁酸乙酯；酮類化合物6種，主要為2,3-丁二酮和乙偶姻；醇類化合物5種，主要為乙醇；烷烴類化合物7種及1種酚類化合物。對比各處理組總離子圖可知，與對照組相比，100～200 mg/L鈣添加組檢測出的揮發(fā)性化合物大于對照組，而500 mg/L鈣添加組檢測出的揮發(fā)性化合物較少，這可能是由于其蛋白質(zhì)水解程度緩慢，分解產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)較少。

(A)C組；(B)T1組；(C)T2組；(D)T3組圖3 鈣添加對切達奶酪揮發(fā)性風味物質(zhì)的影響Fig.3 Effect of calcium on the volatile flavor ofcheddar cheese samples

2.6 鈣含量對切達奶酪感官評價

切達奶酪成熟六周后按照方法1.4.4對4組切達奶酪進行氣味、滋味和質(zhì)構的感官評定。測定指標按照小組成員描述性一致分析結(jié)果進行。4組切達奶酪的氣味感官分析結(jié)果如表5所示。由表5可知，鈣添加組奶酪在鮮味、硫味、肉湯味、堅果味、酸味上無顯著性差異。在蒸煮味和奶香味上低于對照組，說明鈣添加對切達奶酪的氣味感官的影響主要在蒸煮味和奶香味上，T1組奶酪其酸味、腐臭味均顯著低于其他組。各組奶酪的喜好性分析顯示T3組與空白對照組喜好性相當，氣味感官良好。

表5 切達奶酪氣味感官評價結(jié)果

4組奶酪滋味感官評價結(jié)果見表6。由表6可知，鈣添加對切達奶酪奶香味、肉湯味、堅果味、酸味、咸味、甜味、鮮味、澀味腐臭味和滋味強度無顯著性影響，卻顯著降低了切達奶酪的苦味。苦味主要來自于疏水性氨基酸，如亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸等。在完整的酪蛋白分子中，大部分疏水性側(cè)鏈藏在內(nèi)部，它們不接觸味蕾，感覺不到苦味。當?shù)鞍踪|(zhì)水解時，肽鏈含有的疏水性氨基酸充分暴露出來，接觸味蕾產(chǎn)生苦味[21]。這可能是由于蛋白質(zhì)水解程度的降低，導致具有苦味的氨基酸或者多肽并未得到水解從而未釋放出苦味。

表6 切達奶酪滋味感官評價結(jié)果

4組切達奶酪質(zhì)構感官評價結(jié)果見表7。由表7可知，鈣添加組在彈性、黏性和咀嚼膠黏性上無顯著性差異，硬度、粉質(zhì)特性隨著鈣添加量的增加而增加，咀嚼膠黏性隨著鈣添而減少。其中硬度的變化趨勢與TPA數(shù)據(jù)一致，隨著氯化鈣的添加呈現(xiàn)增加的趨勢。彈性和黏性未表現(xiàn)出顯著性，這可能是機器與人的感受力之間的差異。當鈣添加量達到500 mg/L時樣品則表現(xiàn)出易碎、粉狀和咀嚼滑膩感差等特點。T1組奶酪則表現(xiàn)出較大的硬度、彈性、黏性和咀嚼滑膩感等特點。

表7 切達奶酪質(zhì)構感官

2.7 Pearson相關性分析

根據(jù)以上實驗可知，鈣添加對切達奶酪鈣平衡、蛋白質(zhì)水解及質(zhì)構產(chǎn)生顯著性影響，將各參數(shù)進行Pearson相關性分析，結(jié)果如表8。由Pearson相關性分析可知，鈣含量與凝聚性及粉質(zhì)特性呈現(xiàn)中度相關，與不可溶鈣占總鈣比例、pH 4.6-SN、及12%TCA-SN相關。這說明通過添加鈣能顯著影響切達奶酪的成熟參數(shù)。質(zhì)構參數(shù)如硬度、凝聚性和粉質(zhì)特性與pH 4.6-SN及12%TCA-SN均呈現(xiàn)相關性。說明質(zhì)構參數(shù)的變化與蛋白質(zhì)水解程度顯著相關，而與不可溶鈣占總鈣的比例的相關性只有在粉質(zhì)特性中表現(xiàn)出來。

表8 各參數(shù)間Pearson相關性分析

注：***代表P<0.001; **代表P<0.01; *代表P<0.0.05。

3 結(jié)論

通過給牛乳中添加CaCl2研究其對切達奶酪品質(zhì)的影響，并通過6周的加速成熟模型驗證。CaCl2添加可顯著增加酪蛋白體系中的膠束鈣，使得酪蛋白的結(jié)合更加致密，不易被殘余凝乳酶所分解，因此蛋白質(zhì)水解程度降低，并最終導致硬度和彈性的增加。鈣添加能顯著降低切達奶酪中的苦味，當添加量在100～200 mg/L時，產(chǎn)品的質(zhì)構在感官上無顯著性差異，但是當鈣的添加量為500 mg/L時，奶酪產(chǎn)品呈現(xiàn)易碎性和粉質(zhì)特性。因此在工藝上推薦100～200 mg/L的鈣添加量。

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Effect of calcium chloride on the characteristics of cheddar cheese

WANG Mo-yi, YIN Jun-ling, LIU Xiao-ming*, ZHAO Jian-xin, ZHANG Hao, CHEN Wei

(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

A range of 0-500 mg/L CaCl2was added to cheddar cheese to determine the effect on the ripening and quality of the cheese. The insoluble Ca、pH4.6-soluble nitrogen、12%TCA- soluble nitrogen and volatile flavor were measured during the ripening of cheddar cheese. The sensory evaluation of odor, taste and texture were also tested. The result indicated that CaCl2efficiently reduced proteolysis and bitter taste, improved hardness and springiness of the samples. Adding 0 to 200 mg/L CaCl2had no significant influence on the texture. But a higher concentration of 500 mg/L could lower the adhesiveness and cohesiveness, and increase the crumbly and pulverous of the cheese product.

cheddar cheese; calcium; proteolysis; texture; flavor

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201703026

碩士研究生(劉小鳴教授為通訊作者,E-mail：liuxm@jiangnan.edu.cn)。

國家自然科學基金(31371803)

2016-03-08，改回日期：2016-08-18