黑豆豆乳添加量對(duì)Mozzarella奶酪成熟過程中品質(zhì)的影響

白 建，薛建娥

（呂梁學(xué)院 生命科學(xué)系，山西 呂梁 033001）

奶酪含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，成品奶酪中的蛋白質(zhì)含量比牛乳高了十倍左右[1]，而且奶酪中還含有豐富的礦物質(zhì)元素、維生素以及胡蘿卜素[2]。黑豆蛋白質(zhì)的氨基酸組成和動(dòng)物蛋白相似，其賴氨酸豐富并接近人體需要的比例，發(fā)酵后的黑豆不僅保留了黑豆原有的營(yíng)養(yǎng)成分，而且黑豆中的大分子物質(zhì)被分解成為小分子物質(zhì)，一些不溶性的大分子物質(zhì)可以被分解為可溶的小分子化合物，還能使豆乳中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)被加以破壞，所以更容易被人體吸收[3]。

將黑豆豆乳代替一定量的牛乳，不僅可以緩解我國部分地方奶源不足的現(xiàn)況，而且可以將動(dòng)物蛋白與植物蛋白相互補(bǔ)充，提高奶酪的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。有關(guān)豆奶牛奶混合奶酪的研究較多，曹小飛等[4]通過響應(yīng)曲面法對(duì)含豆乳的Mozzarella干酪的生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，萬俊等[5]對(duì)牛乳豆乳混合Camembert干酪加工工藝進(jìn)行研究，高允盛等[6]對(duì)添加限制性酶解豆乳制作模擬Mozzarella干酪優(yōu)化工藝進(jìn)行研究，趙平等[7]研究了添加豆乳對(duì)Mozzarella混合干酪微觀結(jié)構(gòu)、功能和質(zhì)構(gòu)特性的影響，譚淑君等[8]對(duì)添加15%黑豆乳牛乳混合奶酪成熟期間理化特性的變化進(jìn)行了研究。但有關(guān)不同含量黑豆豆乳牛乳混合Mozzarella奶酪成熟期間品質(zhì)變化的研究鮮見報(bào)道。因此，本研究將黑豆按照料水比15∶1 000（g∶mL）打成黑豆豆乳，再以2%、4%、6%的黑豆豆乳添加量加入牛乳中制作Mozzarella奶酪（按照Mozzarella奶酪的工藝進(jìn)行），并對(duì)黑豆豆乳牛乳Mozzarella奶酪成熟過程中的水分活度、pH、質(zhì)構(gòu)、色澤、蛋白降解等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為黑豆豆乳奶酪的開發(fā)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）：本學(xué)院實(shí)驗(yàn)室保藏；新鮮牛乳（密度1.030 g/mL，干物質(zhì)含量11.05%，蛋白含量3.03%）：當(dāng)?shù)啬翀?chǎng)；黑豆：當(dāng)?shù)爻?；凝乳酶（酶?5 000 RU/g）：丹尼斯克（中國）有限公司；無水乙醇、亞甲基雙丙烯酰、丙烯酰胺、四甲基乙二胺（tetramethylethylenediamine，TEMED）、Tris堿、十二烷基硫酸鈉（sodium dodecyl sulfate，SDS）、溴酚藍(lán)、考馬斯亮藍(lán)（R型）、β-巰基乙醇、硫酸銨（ammonium sulfate，APS）（均為分析純）：北京索萊寶科技有限公司；甘油（分析純）：華美生物工程有限公司；甲醇，冰乙酸（均為分析純）：天津市瑞金特化學(xué)品有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-S8型電熱恒溫水浴鍋：北京科偉永興儀器有限公司；SP-XC-ZK01臺(tái)式真空包裝機(jī)：晉中佳通機(jī)電科技有限公司；LC-406立式冷藏陳列柜：江蘇阪神電器股份有限公司；LD5-2B低速離心機(jī)：北京雷勃爾醫(yī)療器械有限公司；HD-6型智能水分活度測(cè)量?jī)x：無錫市華科儀器儀表有限公司；PHSJ-3F型pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；DYY-6C型電泳儀：北京六一生物科技有限公司；CM-5型色差儀：柯尼卡美能達(dá)控股有限公司；TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀：美國Food Technology Corporation公司；奶酪槽：自制；DJ13B-D08EC九陽豆?jié){機(jī)：山東九陽股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑豆豆乳牛乳奶酪加工工藝流程

精選黑豆→室溫浸泡（20 h）→磨漿（料水比15∶1 000）（g∶mL）→過濾→黑豆豆乳

牛乳→加入黑豆豆乳（2%、4%、6%）→混勻→殺菌（63 ℃，30 min）→冷卻（40 ℃）→添加發(fā)酵劑（0.5%的混菌，嗜熱鏈球菌∶保加利亞乳桿菌=1∶1）→發(fā)酵（40 ℃，30 min）→加凝乳酶（0.3%，40 ℃）→凝乳（40 ℃，30 min）→凝乳切割→排乳清→加鹽（1.8%鹽）→熱燙拉伸成型（在熱水中加8%的鹽）→成熟（4 ℃）→黑豆豆乳牛乳奶酪

1.3.2 理化指標(biāo)的測(cè)定

（1）水分活度的測(cè)定

將奶酪切成小碎塊，將樣品碎塊鋪在樣品盒的三分之二處，用水分活度儀對(duì)奶酪碎塊進(jìn)行測(cè)定。

（2）pH的測(cè)定[9]

取不同成熟期的黑豆豆乳牛乳奶酪樣品2.000 g，在每個(gè)樣中加入20 mL的蒸餾水進(jìn)行多次勻漿，測(cè)定不同樣品不同成熟期的pH值。

（3）質(zhì)構(gòu)的測(cè)定[10-11]

取一定成熟期的樣品，切成20 mm×20 mm×20 mm的小塊，用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行質(zhì)構(gòu)檢測(cè)，對(duì)不同成熟時(shí)期的四組奶酪樣品的彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、黏附性、硬度等特性進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定參數(shù)：6 mm的圓柱形探頭，間隔時(shí)間：5 s，穿刺距離：12 mm，檢測(cè)速度：60 mm/min，起始力：0.4 N，測(cè)后速度：200 mm/min。

（4）色差的測(cè)定

采用色差儀對(duì)奶酪樣品進(jìn)行3次平行測(cè)定，取平均值。樣品切成1～2 mm厚度的薄片，色差儀以標(biāo)準(zhǔn)白板校準(zhǔn)后測(cè)其色澤。結(jié)果用L*值、a*值、b*值表示，其中L*值為明亮度，在1～100之間且值越大，表示色澤越白；a*值為紅綠值，a*值大于零時(shí)，表示色澤為紅色，并且值越大，紅度越深，a*值小于零時(shí)，表示色澤為綠色；b*值為黃藍(lán)值，b*值大于零時(shí)，表示色澤為黃色，b*值小于零時(shí)，表示色澤為藍(lán)色。

（5）蛋白質(zhì)降解[12-13]

采用十二烷基硫酸鈉-聚丙酰胺凝膠電泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis，SDS-PAGE）法測(cè)定降解蛋白質(zhì)分子質(zhì)量。分別配制5%的濃縮膠和12%的分離膠，Tris-甘氨酸（pH 8.9）電泳緩沖液，5.0 mol/L的尿素樣品緩沖液。將奶酪樣品用水研磨溶解后，離心后去除上層脂肪和沉淀，將溶液的蛋白含量調(diào)整為1.5 mg/mL，加入樣品緩沖液、溴酚藍(lán)、β-巰基乙醇混合均勻并加熱煮沸，取10 μL混合溶液進(jìn)樣。濃縮膠電壓80 V，分離膠電壓120 V，電泳完成后將凝膠用考馬斯亮藍(lán)G250 染色。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中水分活度的變化

由圖1可知，黑豆豆乳牛乳奶酪在剛制作完成時(shí)，水分活度較高，是因?yàn)樵谥谱髂汤业墓に囍?，由于排除乳清不夠完全，而且在熱燙擠壓過程中，水分不能排除干凈，所以，殘留在黑豆牛奶奶酪中的水分還比較多。無論是對(duì)照組（不添加黑豆豆乳的牛乳奶酪）還是其他三組加入黑豆豆乳的奶酪，在成熟期間的水分活度整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)；而且在0～30 d，水分活度下降較快，而在成熟后期60～90 d水分活度下降較慢。在同一成熟期內(nèi)，加入黑豆豆乳的量越多，水分活度越高。隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，添加黑豆豆乳奶酪的水分活度下降幅度較對(duì)照奶酪下降速度要快，成熟90 d后，對(duì)照組的水分活度下降0.022，2%組的水分活度下降0.031，4%組的水分活度下降0.032，6%組的水分活度下降0.033，隨著豆乳添添加量的增多，水分活度下降也增加，與研究報(bào)道的在牛乳中添加豆乳增加了奶酪的水分活度相似[14]，這有可能是因?yàn)楹诙沟鞍拙哂辛己玫谋Ｋ?，持水能力很?qiáng)，水分不易排除[15]。在奶酪成熟過程中水分活度下降，是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)以及脂肪發(fā)生了分解，在化學(xué)鍵斷裂時(shí)要與奶酪中的游離水進(jìn)行結(jié)合；而且在奶酪成熟貯藏的過程中，水分也會(huì)逐漸蒸發(fā)；在奶酪成熟后期水分活度降低較少，是因?yàn)殡S著奶酪的成熟，奶酪的表面析出了一層游離油，從而減少了奶酪內(nèi)部水分向外擴(kuò)散，所以奶酪的水分活度變化量減少[16]，從而可以使奶酪保持一定的水分活度。從水分活度變化來看，為保證奶酪貯藏過程中的品質(zhì)，延長(zhǎng)保質(zhì)期，黑豆豆乳添加量以2%為宜。

圖1 各組奶酪成熟過程中水分活度的變化Fig.1 Change of water activity of cheese during ripening process of each group

2.2 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中pH值的變化

pH值是指酸堿性，也就是指氫離子的濃度，主要是代表奶酪的酸度。由圖2可知，加入黑豆豆乳奶酪與對(duì)照奶酪的pH變化趨勢(shì)基本相同。剛制作好奶酪的pH是在6左右，在成熟30 d期間奶酪的酸度有明顯的下降，從pH值6一直下降到5.6左右。pH下降的主要原因是乳酸菌的發(fā)酵，使乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸引起的。在30～60 d期間，pH開始處于上升階段，這是因?yàn)榇藭r(shí)乳糖已經(jīng)被大量消耗[17]，乳酸菌活性下降且產(chǎn)生一些蛋白酶，蛋白酶將蛋白質(zhì)分解，使其產(chǎn)生堿性物質(zhì)氨基酸以及氨[18]，所以到30～60 d的時(shí)候，pH又逐漸上升。在60～90 d，各組樣品的pH幾乎處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)黑豆豆乳加入量為4%和6%時(shí)，整個(gè)成熟過程中奶酪的pH顯著低于對(duì)照（P＜0.05），可能與黑豆豆乳促進(jìn)奶酪中乳酸菌的發(fā)酵活性有關(guān)。從pH值變化來看，適宜的黑豆豆乳添加量為4%、6%。

圖2 各組奶酪成熟過程中pH值的變化Fig.2 Change of pH value of cheese during ripening process of each group

2.3 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中質(zhì)構(gòu)的變化

質(zhì)構(gòu)指標(biāo)包括硬度、黏附性、彈性、咀嚼性、內(nèi)聚性、膠粘性等，奶酪的質(zhì)構(gòu)的測(cè)定可以判斷其品質(zhì)的好壞，也可通過質(zhì)構(gòu)分析來判定人們對(duì)奶酪的喜歡程度。添加黑豆豆乳各組奶酪成熟過程中的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變化結(jié)果見表1。

由表1可知，各組奶酪的硬度隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，奶酪成熟過程中蛋白質(zhì)的水解作用導(dǎo)致其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)而其硬度不斷降低[9]。成熟0 d時(shí)添加黑豆豆乳奶酪的硬度顯著大于對(duì)照組（P＜0.05），成熟30 d后，添加豆乳4%、6%組奶酪的硬度顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），可能的原因是隨著豆乳添加量的增多，奶酪中蛋白質(zhì)的含量不斷增加，經(jīng)過熱燙拉伸處理后，黑豆中的蛋白與牛奶中的酪蛋白分子鏈展開，這兩種蛋白分子相互作用，形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使奶酪的凝膠結(jié)構(gòu)更致密[19]。

表1 各組奶酪成熟過程中質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的變化Table 1 Change of texture indexes of cheese during ripening process of each group

彈性是受到擠壓形變后恢復(fù)原有形態(tài)的能力。由表1可知，各組奶酪的彈性都隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降的趨勢(shì)，成熟30 d前，各組奶酪的彈性差異不顯著（P＞0.05），而成熟60 d時(shí)，添加4%豆乳奶酪的彈性顯著高于其他組（P＜0.05），成熟90 d時(shí)，各添加豆乳奶酪的彈性顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。說明添加黑豆豆乳對(duì)奶酪成熟前期的彈性影響不大，而在成熟后期對(duì)奶酪的彈性有顯著影響（P＜0.05），可能是因?yàn)殡S著成熟過程中蛋白質(zhì)的水解，其膠束結(jié)構(gòu)逐漸減弱，黑豆豆乳牛乳奶酪中蛋白分子的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相比于純奶酪更加致密，其更容易恢復(fù)原有形態(tài)；此外，奶酪內(nèi)部還發(fā)生著脂肪的水解，脂肪水解為游離脂肪酸，并且隨著成熟時(shí)間的延長(zhǎng)，游離脂肪酸的含量增加也影響奶酪的彈性。

黏附性反映了蛋白質(zhì)分子間結(jié)合力的大小，值越大，咀嚼時(shí)的舒適感就越差。由表1可知，隨著成熟的進(jìn)行，對(duì)照組奶酪的黏附性不斷下降，而添加黑豆豆乳的則呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，同一成熟期內(nèi)，添加豆乳奶酪的黏附性較對(duì)照增大，成熟0 d和60 d時(shí)4%組奶酪的黏附性顯著高于對(duì)照（P＜0.05），成熟90 d時(shí)，添加豆乳奶酪的黏附性顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。添加黑豆豆乳后，黑豆蛋白與酪蛋白的緊密結(jié)合使奶酪的黏附性增強(qiáng)，成熟后期由于乳酸菌代謝產(chǎn)生的胞外粘性物質(zhì)的積累，導(dǎo)致奶酪的黏附性增強(qiáng)。

咀嚼性是固體食品的機(jī)械性能參數(shù)，與硬度、彈性、凝聚性有關(guān)，數(shù)值上等于膠粘性與彈性的乘積。各組奶酪在成熟期間咀嚼性整體呈下降趨勢(shì)，在0 d時(shí)，由于剛經(jīng)過熱燙拉伸，其粘附性、彈性、硬度都較大，所以咀嚼性也較大。在0～90 d這個(gè)成熟時(shí)期內(nèi)，奶酪內(nèi)部發(fā)生各種生物化學(xué)反應(yīng)，奶酪質(zhì)地軟化，黏附性、彈性、硬度降低，因此咀嚼性也降低。同一成熟期內(nèi)，添加黑豆豆乳奶酪的咀嚼性高于對(duì)照組，成熟0 d時(shí)，4%、6%組奶酪的咀嚼性顯著高于對(duì)照（P＜0.05），而成熟30 d后，添加黑豆豆乳奶酪的咀嚼性顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。

從質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變化來看，黑豆豆乳添加量4%為宜。

2.4 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中色澤的變化

奶酪的色澤變化可以作為一個(gè)指標(biāo)來判斷奶酪的品質(zhì)，在四個(gè)不同的成熟時(shí)期（0 d、30 d、60 d、90 d）對(duì)奶酪的L*值、a*值、b*值進(jìn)行測(cè)定，研究黑豆豆乳牛乳奶酪在成熟過程中色澤的變化，各組奶酪的色澤變化結(jié)果見表2。

表2 各組奶酪成熟過程中色澤的變化Table 2 Change of color of cheese during ripening process of each group

由表2可知，四組奶酪在不同成熟時(shí)期的亮度值均呈現(xiàn)先下降后上升最后再下降的趨勢(shì)。在0 d時(shí)四組奶酪的亮度值達(dá)到最大，并且添加黑豆豆乳的奶酪的亮度值均小于對(duì)照組（P＜0.05）。成熟60 d、90 d時(shí)，6%組奶酪的亮度顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。在成熟過程中，奶酪的紅綠值也在不斷變化，總體趨勢(shì)都是先下降再上升，這是因?yàn)樵诔墒斐跗?，?～30 d，奶酪中的脂肪將呈色物質(zhì)包埋，導(dǎo)致a*值＜0，色澤偏綠，此后在30～90 d脂肪被不斷水解，呈色物質(zhì)被釋放，使得紅綠值逐漸升高。成熟0、30 d、90 d時(shí)4%和6%組奶酪的紅綠值顯著高于對(duì)照（P＜0.05），成熟60 d時(shí)6%奶酪的紅綠值顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。各組奶酪的黃藍(lán)值b*值和紅綠值a*值的趨勢(shì)總體相同，即在成熟期間均呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)，但其b*值均大于零，成熟60 d時(shí)，6%奶酪的黃藍(lán)值顯著高于對(duì)照（P＜0.05），其他成熟時(shí)期，各組奶酪的黃藍(lán)值差異不顯著（P＜0.05）。成熟初期，由于奶酪內(nèi)部進(jìn)行的生化反應(yīng)，導(dǎo)致b*值降低，此后，隨著成熟時(shí)間延長(zhǎng)，奶酪中的蛋白質(zhì)和脂肪不斷水解，使黃藍(lán)值逐漸上升。

從色度指標(biāo)變化來看，隨著黑豆豆乳添加量的增加，奶酪的色度加深，不利于消費(fèi)者接受，因而從色度分析黑豆豆奶添加量以2%、4%適合。

2.5 黑豆豆乳牛乳奶酪成熟過程中蛋白降解的變化

條帶1、5、9、13為對(duì)照組，2、6、10、14為添加黑豆豆乳2%奶酪，3、7、11、15為添加黑豆豆乳4%奶酪，4、8、12、16為添加黑豆豆乳6%奶酪。

SDS-PAGE法對(duì)蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果見圖3。由圖3可知，條帶僅有幾條，這是因?yàn)樵谥谱髂汤业倪^程中排除了乳清，導(dǎo)致乳清蛋白大部分被排除，奶酪中只剩下酪蛋白、黑豆蛋白以及蛋白質(zhì)在后續(xù)成熟過程中分解的產(chǎn)物。馬鳳燕[20]研究表明，奶酪在成熟的過程中蛋白質(zhì)的降解主要是因?yàn)樵谀汤抑袣埩舻哪槊敢约鞍l(fā)酵劑所釋放出的蛋白酶的作用下，使蛋白質(zhì)分解為小分子的肽，又在肽酶的作用下將小分子肽分解為氨基酸。

圖3 各組奶酪成熟過程中蛋白質(zhì)降解的變化Fig.3 Change of protein degradation of cheese during ripening process of each group

由圖3可知，四種奶酪在成熟的過程中蛋白質(zhì)已經(jīng)得到分解，是因?yàn)樵诘鞍酌浮埩舻哪槊敢约鞍l(fā)酵劑的作用下大分子的蛋白質(zhì)被分解為小分子的肽以及氨基酸[20]。其中第一個(gè)條帶是α-酪蛋白，α-酪蛋白被分解為αs1-酪蛋白以及αs2-酪蛋白，第二個(gè)條帶代表β-酪蛋白在成熟的過程中分解的比較緩慢，底部的小條帶代表蛋白質(zhì)被分解為小分子的肽以及氨基酸。奶酪在成熟0 d時(shí)，α-酪蛋白以及β-酪蛋白含量較多，小分子肽的含量較少，說明只含有一些大分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)還沒有開始分解；奶酪在成熟30 d時(shí)，α-酪蛋白以及β-酪蛋白的含量還是較多，小分子肽的含量開始顯現(xiàn)，說明大分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)開始分解，小分子肽以及氨基酸開始形成；在成熟90 d 時(shí)，大分子的蛋白質(zhì)降解比較多，條帶越來越細(xì)，小分子肽以及氨基酸分子質(zhì)量條帶越來越明顯；與已有相關(guān)研究結(jié)果相似[13，17]。而加入黑豆豆乳牛乳奶酪中的蛋白質(zhì)降解都比較相似，但黑豆豆乳牛乳奶酪的條帶較深，可能與凝乳過程中黑豆蛋白結(jié)合在酪蛋白中有關(guān)。

從降解蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量變化來看，黑豆豆乳增加后不利于奶酪成熟過程中蛋白質(zhì)的充分降解，為使奶酪成熟后蛋白質(zhì)得到充分的降解，進(jìn)而形成良好的質(zhì)構(gòu)特性和風(fēng)味，黑豆豆乳添加量以2%、4%為宜。

3 結(jié)論

對(duì)黑豆豆乳牛乳奶酪在成熟期間水分活度、pH、質(zhì)構(gòu)特性、色澤、蛋白質(zhì)降解進(jìn)行分析，各個(gè)成熟期內(nèi)，隨著黑豆豆乳添加量的增加，奶酪的水分活度增大、pH降低。添加黑豆豆乳后奶酪的硬度、彈性、黏附性、咀嚼性均高于對(duì)照奶酪，添加黑豆豆乳后奶酪的亮度下降，紅度和黃度值增加，而加入黑豆豆乳的奶酪在成熟過程中蛋白質(zhì)降解與對(duì)照奶酪相似。綜合各個(gè)指標(biāo)，在牛乳中加入4%黑豆豆乳后，黑豆豆乳牛乳奶酪既有獨(dú)特的風(fēng)味，同時(shí)奶酪具有較好的色度、質(zhì)構(gòu)、蛋白降解特性，本研究為黑豆豆乳在奶酪中的應(yīng)用提供了借鑒，同時(shí)為開發(fā)黑豆豆乳牛乳混合型奶酪提供了理論參考。