（农产品加工及贮藏工程专业论文）高共轭亚油酸瑞士型干酪加工技术研究.pdf

摘要 瑞士型于酪是硬质干酪家族中非常重要的一员，它起源于瑞士，富含共轭亚油酸，作为一种 低脂高蛋白的健康食品，瑞士型干酪具有较强的市场推广的商业价值 本文针对影响瑞士型干酪品质及共轭亚油酸( c l a ) 含量的关键工艺，包括发酵剂菌种添加比 例、葵花籽油添加量及蛋白质与脂肪比例进行了系统的研究结果表明发酵剂中费氏丙酸杆菌的 比例的提高，可以显著提干酪中c l a 含量，发酵剂的最佳添加比例为1 ：1 ：1 5 ；在对成品干酪品 质不产生显著影响的情况下，添加适量葵花耔油可以显著提高瑞士型干酪中c l a 含量，结果表 明葵花籽油的最适添加量为1 5 ；改变原料乳中蛋白质与脂肪比，可以提高干酪的产率，当蛋白 质与脂肪比为1 ：1 ，干酪品质较好 正交试验结果表明，对干酪感官评定值影响因素主次顺序为：发酵剂比例 葵花耔油添加量 成熟温度，最佳工艺组合为：发酵剂的添加比例为1 ：1 ：1 3 1 ：1 ：1 6 ，葵花籽油添加量为1 1 5 对于干酪中c l a 含量，各因素影响程度的顺序为：发酵剂比例 成熟温度 葵花籽油添加量 最佳工艺组合为：发酵剂的添加比例为1 ：1 ：1 6 ，成熟温度为8 c 1 2 ，葵花籽油添加量为2 对于瑞士型干酪中p h 4 6 可溶性氮( p h 4 6 s n ) 和1 2 - - - 氯乙酸可溶性氮( 1 2 t c a - s n ) 含量的分析结 果表明，各因素影响程度的顺序为：成熟温度 发酵剂比例 葵花耔油添加量，最佳工艺组合为： 成熟温度为1 2 。发酵剂添加比例为l ：l ：1 3 1 ：1 ：1 6 综合三项指标，得到瑞士型干酪最佳工艺 组合：葵花籽油添加量为1 5 ，发酵剂添加比例为1 ：1 ：1 6 ，成熟温度为1 2 关键词共轭亚油酸瑞士型干酪加工品质 a b s t r a c t s w i s s t y p ed ”c ，w h i c ho r i g i n a t e df r o ms w i s s ，i s eo f t h em o s ti m p o r t a n th a r dc h e e s e , m a do f t h eh i g h e rc l ae n n t c u l a sal o w - f a t ，h i g h tp r o t e i nh e a l t h yf o o d , i th a sar e l a t i v e l ys t r o n gm a r k e t p o t e n t i a li no u tc o u n t r y i nt h i sd i s s e r t a t i o n , k e yt e c h n o l o g i e sw h i c hi n f l u e n c e dt h eq u a l i t yo ft h es w i s s - t y p ec h e e s ea n d c l a c o n t c u ts u c h a s t h e r a t i oo fs 切r t 盯c u l t u r e s t h ea m o u n to f s u n f l o w e r o i la n d p r o t e i n f a tr a t i o w a t o i n t e n s i v e l ys t u d i e d t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a to ft h ei n c r e a s eo fp r o p i o n i b a c t e r i u mf r c u d e n r c i c h i i c o n t c u ti nt h es t a r t e rc u l m r a sc o u l dl e a dt ot h es i g n i f i c a n ti n c r e a s eo f c l a t h eo p t i m u mr e t i oo f s t a r t e r c o l t u r w i r e1 ：1 ：1 5 o nt h ep r e m i s eo fn os i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nt h eq u a l i t yo fc h e e s e , t h ec l a c o n t c u ti nt h es w i s s - t y p ec h e e s ew a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e db ya d d i n gp i 啊a m o u n to f s u n f l o w e ro i l ， t h eo p t i m u mp e r c e n t a g eo fw h i c hw a s1 5 t h ep r o d u c t i o no f c h e e s ec o u l db ei n c r e a s e db yc h a n g i n g p r o t e i n f a tr a t i o ( p f ) o f t h e m i l l w h e n p f r a t i o w a sl ：1 t h e q u a l i t y o f c h e e s e i s b e s t a ne x p e r i m e n tw a sd e s i g n e dt oo p t i m i z et h ek e yp a r a m e t e t | o fs w i s s t y p ec h e e s e t h er e s u l t s i n d i c a t e dt h 咄t h es e q u e n c eo ft h ep m m n e t u r si n f l u e n c i n gt h es e n s o r yp r o p e r t yo fs w i s s - t y p ec h e e s e w a s ：t h er a t i oo fs t a r t e rc u l m r e a t h ea n l o u n to fs u n f l o w e ro i l r i p e n i n gt e m p e r a t u r e , a n dt h eb e s t c o m b i n a t i o n w a s1 ：1 ：1 3 1 ：l ：1 6 1 1 5 f o r t h ea f o r e s a i dp a r a m e t e r s f o r t h ec o n t e n t o f c l a i n c h e e s e , t h es e q u e n c eo ft h ep a r a m e t e r sw a s ：t h er a t i oo fs t a r t e rc u l t u r e s r i p e n i n gt e m l x t u r e t h e a m o u n to fm m f l o w e ro i l 。a n dt h eb e s tc o m b i n a t i o nw a sl ：l ：1 6 ，8 c 1 2 ，2 f o rt h e a f o r e s a i d p a r a m e t e r s f o rt h ep h 4 6 - s na n d1 2 t c a - s nc o n t e n t ，t h es e q u e n c eo f t h ep a r a m e t e r sw a s ：r i p e n i n g t e m p e r a t u r e t h er a t i no f s t a r t e rc u l t u r e a t h ea m o u n to f s u n f l o w e ro i l ，a n dt h eb e s tc o m b i n a t i o nw a s 1 2 c 。1 ：1 ：1 3 1 ：1 ：1 6f o r t h ea f o r e s a i dp a r a m e t e r s c o m b i n e dt h et b r i n d e x ，t h eo p t i m i z e d p a r a m e t e r sw e r 1 5 f o rt h ea m o u n to f s u n f l o w e ro i l 1 ：l ：1 6f o rt h er a t i oo f s t a r t e re u l t u r e a 。1 2 f o r r i p e n i n gt e m p e r a t u r e k e yw o r d ：c l as w i s s - t y p ec h e e s ep r o c e s s i n gq u a i l t y l i 英文缩略表 v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位或证 书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：循寸权时间：a 衫年 石月 功日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国农业科 学院有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不 同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 【保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 论文作者签名：襁寸微 导师签名占咖亨 时间：2 神年月砌日 时间：如7 年占月功日 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 1 1 干酪概述 1 1 1 干酪定义 第一章前言 联合国粮农组织( f a o ) 和世界卫生组织( w h o ) 制定了国际上通用的干酪定义：千酪是指 以牛奶、奶油、部分脱脂乳、酪乳或这些产品的混合物为原料加入凝乳酶使乳蛋白质( 主要是酪 蛋白) 凝固后，捧除乳清，而制成的新鲜或发酵成熟的乳制品( 蒋爱民，1 9 9 6 ；郭本恒。2 0 0 3 ； r a l p h ，2 0 0 2 ) 在8 0 0 0 年前，干酪是从伊拉克底格里斯河和幼发拉底河中间的富饶地带发展起来的 ( d a v i s , j g 。1 9 6 7 ；e e k h o f , s n 1 9 7 6 ；l a w , b a 1 9 7 9 ) 古老而又现代的发酵食品，随着社会文 明的进步，干酪生产也在中东地区、埃及、希腊和罗马地区发展起来罗马帝国的没落使欧洲产 生大量移民，又进一步促进了干酪的传播( l a y t o n , j a ，1 9 7 3 ；l e m b o ，e i ，1 9 9 2 ：r o b i n s o n ，1 9 9 7 ) 时至今日，干酪已经成为全球性的优质食品 干酪含有丰富的营养成分，其蛋白质和脂肪的含量相当于原料乳含量的l o 倍左右干酪中 还含有糖类，有机酸，矿物元素钙、磷、钠、钾、镁、铁，锌及维生素a 胡萝b 素和维生素b i 、 b 2 、& 、b m 烟酸、泛酸、叶酸，生物素等多种营养成分及生物活性物质。大量的钙和磷等无机 成分除能形成骨骼和牙齿外。在生理代谢方面也有重要作用干酪在加工和成熟过程中，在微生 物和酶的作用下，发生复杂的生物化学和微生物变化，使不溶性的蛋白质混合物分解为胨、肽、 氨基酸以及无机或有机化合物等小分子物质，这些小分子物质很容易被人体吸收，使干酪的蛋白 消化率高达9 6 9 蹋同时，乳糖分解为乳酸和其他小分子物质，这些变化使干酪呈现特有的风 味。并使消化吸收率提高干酪中还含有大量必需氨基酸，与其他动物蛋白比较，质优而量多 因此，干酪是一种营养价值较高的食品 1 1 2 干酪分类 世界各地有许多不同风味的干酪品种干酪加工开始仅作为一种乳的保存方法。以后逐步成 为一种被广泛接受的品质优良、营养丰富的高级食品( b u r h a l t e r , gc ta l ，1 9 8 1 ；e m s t r o me la i ， c a ，1 9 8 5 ；k o s i l m w s k i ，f vda l ，1 9 9 7 ) 目前，国际上有不同的干酪分类方法。s a n d i n e 和 e l l i k e r 列出1 0 0 0 多种干酪，w a i t e r 和h a r g r o v e 描述了4 0 0 多种干酪的加工工艺与特性，并列出 了另外4 0 0 多种干酪名称；b u r k h a h e r 将干酪分为5 1 0 种( y 3 管有些干酪被重复提到) ( b u r h a h e r , g e ta l ，1 9 8 l ；c a m p b e l l ，i t g ，1 9 8 7 ：s a n d i a e ，1 9 7 0 ) 目前，由于按加1 ：方法和使用目的不同分 类，产生了不同的干酪分类体系干酪的国际贸易主要集中在几个主要生产和消费一些人宗品种 国家，但它f f j 的产品义不完全相同 按照加j i ：方法的不同，干酪可分为酸凝干酪和酶凝干酪两种( f o x ，p e ，1 9 8 2 ；1 9 8 3 ；1 9 8 9 ) 其主要区别在于：酸凝干酪是利用酪蛋向的等点电，加酸使其凝胶沉淀，酸凝干酪常作为鲜食干 酪，不经成熟；而酶凝干酪主要是在凝乳酶的作用下形成凝乳，一般要经过成熟，由于其水分含 量少，所以保质期较长( s a n d i n e ，1 9 7 0 ：i d f1 9 7 2 ；i d f1 9 8 6 ) 中国农业科学院硕士学位论文 第一章前言 根据使用目的不同( 如贸易方便，提供更多的营养) ，人们建立了不同的干酪分类系统国 际上通常把干酪划分成三个大类：天然干酪( n a t u r a lc h e e s e ) ，再制干酪( p r o c e s s e dc h e e s e ) 和干 酪食品( c h e e s ef o o d ) ( c a m p b e l l ，l l g ，1 9 8 7 ；s a n d h e ，1 9 7 0 ) 国际乳品联合会( i d f1 9 7 2 ) 提出以水分含量为标准，将于酪分为硬质，半硬质，软质等三大类，并根据成熟特征或固体物中 脂肪含量来分类现在习惯上以干酪的软硬度及与成熟有关的微生物来进行分类和区别( 蒋爱民， 1 9 9 6 ；i d f1 9 7 2 ；i d f1 9 8 6 ) 当前世界上主要的干酪分类如表1 1 所示 表1 - 1 主要干酪品种 t a b l e l - 1p r i n c i p a lc heesevarieties 注t 分类依据参考文献骆承库乳与乳制品工艺学( 1 9 9 9 ) 1 1 3 干酪的成熟 干酪成熟是指在一定的温度、湿度、p h 值、水分含量及盐分含量等条件下，干酪中所含的蛋 白质、脂肪及碳水化合物在微生物和酶的作用下分解，同时发生一系列复杂的生化反应，形成干 酪特有的风味、质地和组织状态的过程在成熟过程中，主要有3 种初级生化反应发生，包括蛋 白质降解、糖酵解和脂肪分解蛋白质在干酪中残留的凝乳酶，蛋白酶以及微生物酶的作用下逐 渐降解成大肤、小默以及氨基酸，其中的一些小肽和氨基酸是特定风味物质的前体，或直接形成 千酪的风味；乳糖在发酵剂作用下经塘酵解途径产生乳酸；脂肪在脂肪酶作用下水解成脂肪酸、 2 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 醛类、醇类等一系列化合物，其中的一些脂肪酸( 特别是挥发性脂肪酸) 是干酪的风味物质干酪 成熟过程就其本质而言，就是这些微生物或生化反应使产品达到理想性状的过程( 党亚丽等， 2 0 0 4 ) 1 1 4 干酪风味物质的生成 千酪中的风味物质包括原料乳中的风味物质及加工处理时乳成分在酶及微生物代谢时产生 的代谢产物具有风味特性的代谢产物( f l a v o u r - - a c t i v em e t a b o l i t e s ) 多属小分子有机物，包 括酸、醇、酯、内醑、醛、酮、酚、醚等( 党亚丽等，2 0 0 4 ) 现已查明契达干酪中的挥发性风 味物质已超过1 0 0 种，最重要的有乙酸、丁酸、己酸，辛酸、硫化氢、谷氨酸、甲硫醇及羰基化 合物，这些风味化合物的产生与生产干酪时使用的同型、异型发酵菌有关；非挥发性化合物如肽， 游离氨基酸与其蛋白分解酶和肽酶有关所以，干酪的风味是一种多组分风味体系 ( m u l t i c o m p o n e n tf l a v o u rs y s t e m s ) ( 张列兵等，1 9 9 5 ) 不同类型干酪中的典型风味挥发性物质可分为6 组：脂肪酸类( 乙酸、丙酸、丁酸) ，酯类 ( 丁酸乙酯、癸酸乙酯) 、醛类( 3 一甲基一正丁醛、2 一甲基一正丁醛、苯甲醛) 、醇类( 1 一丁醇， 3 - - 甲基一l 一丁醇、苯基乙醇) 、酮类( 2 庚酮、2 - - 壬酮、丁酮) 和硫化物( 二硫化物甲硫醇) 虽然这些物质的浓度有明显差别，但它们中的多数存在于所有类型的干酪中，这类物质来源于牛 奶中的乳糖、脂肪，酪蛋白在成熟过程中经发酵剂的酶促进中间产物的化学转化( 王俊沪等， 2 0 0 4 ) 干酪成熟过程是一个复杂且缓慢的过程，主要包括三个反应：蛋白质降解、糖酵解和脂 肪分解但是普遍认为蛋白质的降解反应是三大基本反应中最复杂的反应过程。对干酪风味的形 成有着重要作用 1 ，4 1 蛋白质降解 蛋白质的降解是形成干酪风味的主要途径包括：第一步是蛋白质降解( 蛋白质水解、肤水 解) ；第二步是游离氨基酸转化为风味物质其中第二步是风味形成的关键 首先，酪蛋白在干酪中残留的凝乳酶、发酵剂和非发酵剂微生物蛋白酶、牛奶纤溶酶等内源 性酶的作用下分解，此过程中起主要作用的是凝乳酶并生成高分子量多肽；其次，在发酵剂蛋白 酶作用下高分子量多肽进一步降解形成低分子量多肽，随后这些肽类在发酵剂肽酶的作用下进一 步降解成氨基酸、胺、含硫化合物等风味物质 在干酪成熟过程中蛋白质被不同程度的降解产生多种风味物质的同时还可能形成一些不良 风味如蛋白质降解产生的低分子量苦味肽，导致产品风味缺陷干酪中的苦味物质主要是低分 子量多肽和氨基酸( 如氨基、羧基和含硫的组分) d t m o n t 总结了蛋白质降解产生的风味物质，见 图1 - 1 ( 刘岩廷等，2 0 0 2 ) 氨基酸的分解代谢产生很多物质包括氨，胺、乙醛、苯酚、吲哚和乙醇，这些物质整体上有 助于风味的形成( 郭本恒，2 0 0 3 ) 氨基酸是干酪中已确定的不同挥发性风味物质的前体( 刘岩廷等，2 0 0 2 ；u r b a c h ，g 1 9 9 5 ) ， 在脱氨酶、脱羧酶、转氨酶和裂解酶的作用下。它们能经过很多不同的方式被转化氨基酸的转 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 氨形成a 一酮酸，能被脱羧而转化为乙醛，接着被脱氢形成乙醇或羧酸这类成分多数具有香味 特性且对乳制品的整体风味有益( r i c h a r d 2 0 0 2 ；y v o n ，m 1 9 9 7 ) 氢 2 一甲氯基烷基毗嚷 醇酸 围卜 由蛋白质产生的风味化台物 f i g u r ei - if o r m a t i o n o f f l a v o u r c o m p o u n d s f r o m p r o t e i n 在硬型干酪和半硬型千酪中酪蛋白的转变无疑是最重要的生化途径( y v o n ，m 1 9 9 7 ) ，酪蛋白 经凝乳酶、乳酸菌( l b ) 的胞内蛋白酶和肽酶降解产生游离小肽和氨基酸已知肽类尝起来有 苦味或美味而氨基酸味甜、味苦或像肉汤味，它们对风味的直接作用可能被局限在基本味道上， 它们是挥发性香味物质的前体，尤其是甲硫氨酸、芳香族氨基酸和支链氦基酸对于特殊风味的 形成，氨基酸需要进一步转化为乙醇、乙醛、酸、酯和硫化物 1 1 4 2 糖酵解 乳糖发酵时，风味物质的形成主要途径是乳酸菌( l a b ) 作用，中间体丙酮酸盐的一部分也 可以被不同的酶作用转化为不同的风味物质，如二乙酸、3 _ 羟基一丁酮、乙醛或乙酸，其中一部 分化合物可以影响干酪的风味( m a r t h e i t 。1 9 6 3 ) 干酪中乳糖和乳酸的代谢在大部分的干酪中属于基本代谢类型。然而，与其他一些在干酪成 熟过程中的生化反应相比，乳糖转化为乳酸对于干酪的风味并没有直接的影响，但是由于它决定 了p 珏值，与其他发生在干酪成熟过程中的生化反应相比，它显得更有意义乳酸在丙酸菌的作 用下生成丙酸和乙酸，则可较大程度上影响干酪的整体风味；而乳酸转化为丙酮，对干酪风味有 不良的影响 1 ，4 3 脂肪水解 脂肪分解对干酪的风味和质构有重要影响，主要表现在以下两个方面： 脂肪经脂肪酶分解产生的脂肪酸，尤其是短链脂肪酸有强烈的特征性风味在一些干酪品 种中脂肪酸还会转化成其他的芳香组分，如甲基酮和内酯 脂肪酸尤其是多不饱和脂肪酸氧化后会产生多种具有强烈风味的不饱和醛，易造成臭败风 味的缺陷，但由于干酪中氧化还原作用较低。通常脂肪酸氧化现象不明显 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 脂肪分解产生的脂肪酸是影响干酪风味最显著的因素乳脂中甘油三酸酯分解产生甘油和脂 肪酸，其中一些脂肪酸，特别是挥发性脂肪酸如丙酸、乙酸，辛酸和癸酸等是千酪的风味物质， 同时随着水分的不断挥发，形成千酪特有的质地和硬度d u m o n t 总结了由脂肪分解产生的风味化 合物( 图1 2 ) 浏岩廷等，2 0 0 2 ) 脂肪 i 脂肪酸 i 厂 _ j _ p - - 酮醴饱和脂肪酸1 或s 一羟基酸 饱和脂肪酸 甲 - - h ：oi 茬 过氯化羟 i + 0 2l 瑾 ， 游膏脂肪醴r 或6 内 醛尊 图1 - 2 由稻肪产生的风昧化舍物 f i g u r ei - 2f o r m a t i o n o f f l a v o u rc o m p o u n d sf r o ml l p i d s 不同的脂肪酸所产生的风味是不相同的，不同种类干酪的脂肪酸种类、含量也不相同丁酸 是罗马诺千酪( r o m a n o ) 和波萝伏洛干酪( p r o v o l o n e ) 中很重要的风味化合物，它也是衡量这 两种干酪风味强度和风味特征的重要指标之一，其他类型的干酪尤其是瑞士型硬质干酪的主要特 征性风味是由丙酸赋予的，但丙酸并不是由乳脂肪降解而来的，它是由发酵剂中的丙酸菌在代谢 时产生的( 郭本恒，2 0 0 3 ) 如果游离脂肪酸过高会产生一些不快的气味，所以干酪中应注意控 制游离脂肪酸的含量 酯类是很重要的香味物质，它也是细菌生物合成产物，干酪的水果味缺陷是由于丁酸乙酯和 已酸乙酯过量而产生的( 郭本恒，2 0 0 3 ) 1 2 瑞士型干酪研究进展 1 2 瑞士型干酪 瑞士型干酪的加工起源于瑞士的埃门塔尔山区( e m m e n t a l ) ，其前身为山地干酪( m o u n t a i n c h e e s e ) 埃门塔尔干酪是瑞士型干酪当中最广为人知的干酪品种，而且很多情况下，人们认为埃 门塔尔干酪即为瑞士型干酪。但是，目前瑞士型干酪尚缺乏一个为世界各国所共同认可的严格定 义瑞士型干酪最为显著的特征在于其内部含有大量的圆形孔眼，其直径约为l - - 4 c m 对于埃门塔尔及其它种类的瑞士墅干酪而言，其特殊的孔眼结构和果仁风味主要是由其中丙 酸菌大量生长而造成的瑞士型干酪的主要特征为：圆柱体外形：具有含水量较低的外皮结构； 风味柔和清淡，具有果仁的香味和淡淡的甜味；干酪形体呈现象牙色或亮黄色，具有一定的弹性， 含水4 1 以下，脂肪2 7 5 ，蛋白质2 7 镰，食盐1 0 1 6 ，在美国产量很大，另外在丹麦、璜 5 2 饿 蓐 h 忡 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 典都有生产 现在世界上许多国家都有埃门塔尔千酪的生产，而且其它品种的瑞士型干酪也在市场上占有 一定的份额，其中包括s v e n b o 、j a r l s b e 喀、g m v c ，m a a s d 锄靠、l e 日d a m e r 、c o m t e 以及b e a u f o r t 和s w i s s 等，它们主要属于硬质或半硬质干酪类型 在成熟阶段，为了能够快速有效的启动瑞士型干酪特有的丙酸发酵过程，需要将温度升高至 2 0 。c 一2 4 。c ，并在此温度条件下维持相当一段时间直到干酪块中形成的孔眼结构达到一定的数 量和大小，便可以将其放入较低的温度( 1 0 0 c 1 3 0 c ) 条件下进行贮存，以阻止丙酸发酵的继续 进行瑞士型干酪的成熟时问较长，其内部的各种化学成分随成熟时间的延长而相应的发生变化 瑞士型干酪的另外一个典型的特征在于其中的盐分含量相对较低 现在，许多国家都在进行瑞士型干酪的生产，它们的生产工艺技术已经明显区别于传统的瑞 士型干酪但它们相同之处在于生产过程中都需要对凝块进行高温热烫处理相比较而言，新的 生产工艺在原料奶的预处理、生产工艺的机械化水平、干酪的形状和重量、组成成分，以及成熟 时间和货架期等方面都与传统的瑞士型干酪之间存在很大的差异通常情况下，新的加工程序专 为大型的工业化生产而设计，因此生产出的干酪产品不具有外皮结构，而是在真空包装内完成后 期成熟过程 1 2 2 瑞士型干酪的风味物质 s t u a r t 认为：和c h e d d a r 干酪中的挥发酸相比，丙酸被认为是瑞士型干酪中的特征性挥发酸， 还检测到五碳酸( 2 一甲基丁酸和3 一甲基丁酸) 也是瑞士型干酪中的挥发性物质，它们可使干酪呈 坚果味，是影响瑞士型干酪的关键风味物质瑞士型干酪主要风味物质( 见表i - 2 ) 是非脂肪物质， 比如乙酸、丙酸、五碳酸的同分异构体( 2 一甲基丁酸和3 一甲基丁酸) 和丁二酮等；另一部分风味 是由小片段的脂肪脂解形成的( s m a r t 。1 9 7 9 ；u b r a c h ，1 9 9 5 ；l a n g l e r ，j e e ta l ，1 9 6 7 ) 表1 2 璃士型干酷中的一些风味化合物 t a b l ei - 2f l a v o u rc o m p o u n d si ns w i s s c h e e s e 1 3 影响瑞士型干酪品质的主要因素 影响习j 士型干酪品质的因素有很多，主要有牛乳成分、发酵剂、凝乳酶及加工工艺等 6 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 1 3 1 原料乳 原料乳的质量是影响最终干酪成品质量的重要因素，原料乳质量指标包括原料乳的微生物、 酶和化学成分，其中牛乳的成分对干酪的品质影响最大乳中的化学成分，特别是酪蛋白、脂肪、 钙含量，以及乳的p h 值影响干酪制造过程中的凝乳、凝胶强度、凝块的脱水收缩，进而影响千 酪的组成和产量 原料乳中脂肪和蛋白质含量对干酪的品质有直接影响在干酪生产中最能反映原料乳组成的 指标是酪蛋白脂肪比，因为酪蛋白和脂肪含量及性质可以决定最终的产率f e r r i s s 等报道原料 乳中蛋白质与脂肪比不同决定了最终成品干酪的脂肪含量及干酪的某些特征当蛋白质与脂肪比 减少时，所制干酪弹性模数降低，干酪发软而缺乏弹性，当蛋白质与脂肪比增加时，则可引起干 酪发粘，发硬而产生质量缺陷 1 3 2 发酵剂 发酵剂微生物几乎用于所有天然干酪的加工，它们在干酪的制作和成熟阶段起着重要作用 研究者将干酪微生物分为两大类：发酵剂微生物和次级风味微生物发酵剂微生物，如乳球菌、 嗜热链球菌、德氏乳杆菌等，在于酪制作过程中主要起着产酸，促进凝乳的作用同时这些发酵 剂微生物所产生的一些酶，如脂肪酶和蛋白酶仍将在干酪成熟的过程中，对改善干酪风味和质地 起到重要作用次级风味微生物主要有非发酵剂的乳酸菌，它们在牛奶中不能良好的生长，对产 酸、凝乳的贡献不大，但在干酪成熟过程中对干酪风味的形成却有着重要意义；丙酸菌就属于次 级风味微生物丙酸菌在许多干酪中都存在，他是瑞士型干酪的特征菌：霉菌和酵母也属于干酪次 级风味微生物，其代谢产物与其产生的酶也同样影响干酪的口味干酪种类的不同，其次级风味 微生物的种类，数目也不同，在干酪成熟的过程中，微生物参与了一系列生化反应，通过这些生 化反应而形成了干酪特定的风味和质构目前，关于干酪的风味、质构与微生物之间的关系是干 酪科学的研究热点通过研究而明确干酪风味及质构的形成原因 含有乳酸菌( l a b ) 的发酵剂是许多干酪生产的必要条件发酵剂对于酪的功能特性，产率 及风味有十分重要的影响。对瑞士型干酪的发酵荆进行研究，有利于提高焉；f 士型千酪的生产品质 1 3 2 1 发酵剂的作用 1 ) 产酸 发酵剂在干酪生产中的主要作用是产生乳酸，降低p h 值( 从6 6 降至4 6 5 2 ) ， 使酪蛋白凝块脱水，捧除乳清，使制成的干酪产品水分含量降低( 从8 7 降至3 5 6 0 ) ，从而获 得比牛乳更长的货架期在干酪生产中发酵剂产生的酸除了促进凝胶形成及凝胶脱水外，还具有 其他作用，如影响干酪中凝乳酶的活性，会影响凝块的张力，并且还会抑制许多致病菌和其他杂 菌的生艮 2 ) 产胞外多糖许多乳酸菌都能产生胞外多糖( e x o p o l y s a c c h a r i d e ，e p s ) ，即乳酸l 嵩在 生长代谢过程中，分泌到细胞壁外的粘液或荚膜多塘e p s 的产生可以增加干酪持水率 3 ) 水解蛋白质尽管乳酸菌的蛋白酶活性比较微弱，但对干酪的结构、功能特性、成熟和 风味均有十分重要的影响 7 中国农业科学院硕士学位论文 第一章前言 1 3 2 2 瑞士型干酪发酵剂的组成 瑞士型干酪的发酵剂通常由嗜热型的乳酸菌菌株组成，主要为乳酸杆菌属( 短乳杆菌或德氏 乳杆菌乳酸亚种) 和链球菌属( 唾液链球菌嗜热亚种) 的菌株丙酸菌发酵剂主要为丙酸细菌 ( p r o p i o n i b a c t e r i u m f r e u d e n r e i c b i i ) 或( p r o p i o n i b a c t e r i u ms h e r m a n i i ) 干酪的品质受蛋白质、脂肪、乳糖等有机物降解程度的影响，而这些有机物的降解与微生物 的种类和数量密切相关乳酸菌有利于乳糖发酵，其自溶后释放的各种酶，可以加速蛋白质、脂 肪等有机物的降解，使干酪产生良好的品质，因而它对干酪品质有积极的作用 丙酸菌作用于乳酸，生成丙酸、乙酸和c 0 2 ，乙酸和丙酸对干酪的风味具有重大影响，产生 的c o , 在干酪中形成气孔结构干酪中的c 0 2 含量过高时，将会在很大程度上降低干酪在保存期 闻的感观质量，如干酪体积膨胀过度，形成卵圆形孔眼或较大的孔洞当干酪组织不能承受内部 气体压力的时候，还将会引起干酪组织的破裂，从而形成较为明显的裂痕 3 3 杀菌 乳的热处理是为了杀死微生物或去除对干酪加工和消费者有害的酶类、病原菌，另外。热处 理可以使产品质量较为恒定，又可以提高产率。杀菌方式不同对干酪品质也有影响低温巴氏杀 菌可以杀灭生乳中9 8 9 9 的细菌，可以破坏乳中的碱性磷酸酶，杀灭大肠菌群，结核杆菌及其 他病原微生物，从而抑制由于腐败菌生长代谢造成的不良风味以及由于产气微生物生长而造成的 “前期膨胀”或“气状凝块”现象低温巴氏杀菌对蛋白质的影响非常小，高温杀菌易导致乳清 蛋白变性，变性的乳清蛋白可以被干酪凝块结台，增加干酪产量杀菌强度直接影响干酪的质量， 如果温度过高，时间过长，则受热变性的蛋白质增多，破坏盐类离子的平衡，进而影响皱胃酶的 凝乳效果，使凝块松软，收缩作用能够变弱。但是乳清蛋白与酪蛋白分子之间的相互作用干扰了 凝乳酶凝固过程，导致凝固时间延欧，凝块结构不牢固( h n rj i n d e re ta 1 。2 0 0 1 ) ，在越高的 杀菌温度下，干酪产率越高，但温度越高，做出的干酪孔眼形成不够完整，风味和质构上缺陷也 越明显( s h a n t h a ，n c 。1 9 9 5 ) 1 3 4 盐化 加盐的目的在于：抑制腐败及病原微生物的生长；调节干酪当中包括乳酸菌在内的有益微生 物的生长和代谢( 酸度，氧气，温度等也会影响这些微生物的生长) ；促进干酪成熟过程中的物 理化学变化；直接影响干酪产品的风味和质地 盐化处理会增加干酪当中干物质的含量。因此也是影响干酪组成的重要因素干酪盐化的方 式会影响到发酵剂的生长如果采用直接向凝块中撒盐的方式对干酪进行盐化，将会迅速抑制发 酵剂菌株的产酸过程如果采用浸渍盐化的方式，干酪中的含盐量达到抑制菌株生氏的水平就需 要较长的时间，p h 值降低时问较长干酪当中的盐分通常以溶液的形式存在于酪蛋白的间隙当中。 其浓度将直接影响干酪成熟过程中的生物学和化学反应 1 3 5 成熟 s 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 成熟是大多数硬质和半硬质干酪形成其特征品质和风味的必要过程干酪成熟的目的就在于 赋予某种干酪以其独特的外观、口感、香味、质地和功能，因此才能形成世界各地成百上千不同 风味的干酪品种 瑞士型干酪在成熟的早期温度较低，最初先控制在1 1 1 2 ，以利于乳酸菌生长和其它中间反应 的发生，后期储存温度升高到2 0 2 4 c ，以利于丙酸菌生长，从而提高乳酸向丙酸和乙酸的转化 程度，产生风味和孔眼如果采取连续的低温储存而没有后期提高温度将使瑞士型干酪无法形成 孔眼并出现风味缺陷另外，在较高温度下丙酸菌会分解丙氨酸、天门冬氨酸等，这些反应会对 瑞士型干酪的风味产生负面作用 1 4 共轭亚油酸概述 1 4 1 共轭亚油酸定义 共轭亚油酸( c o n j u g a t e dl i n o l c i ca c i d ，c l a ) 是近2 0 年来人类发现的最重耍的功能性脂肪 酸，作为一种非常令人感兴趣的类脂功能性因子，美国、加拿大等国已开始将其用于农业和食品 工业由于c l a 具有多种生理功能，c l a 正成为食品、药物、饲料等研究领域的一个热点1 9 9 9 年后全世界每年都要举行一次“共轭亚油酸学术交流会”，据统计，目前有关c l a 的研究论文 达4 0 0 余篇( 曹建湘，2 0 0 3 ) c l a 是由必需脂肪酸亚油酸衍生物的共轭双烯的多种位置和空间异构体的总称( m i k e ， 1 9 9 5 ) c i a 的双键在碳链上有多种位置排列方式，包括8 1 0 ，9 一1 0 ，1 0 一1 2 和1 l 1 3 等， 每种位置上又存在d s - d s ，c i s - t r a n s 、m m s - c i s 和t r a n s t r a n s 四种构象异构体，因此c l 的种类 十分丰富在人类和动物中，最主要的c l a 异构体为c i s - 9 ，t r a n s i i 十八碳二烯酸( p a r o d i ，1 9 7 7 ； c h i n 等，1 9 9 2 ) ，被命名为癌胃酸( z r a m e r 等，1 9 9 8 ) 1 4 2 共轭亚油酸的生理功能 大量的动物实验表明c l a 能够有效地抑制癌症的发生，肿瘤的发展，抗粥状动脉硬化，调 节机体组成，减少脂肪积累，改普型糖尿病的代谢参数，免疫调节，增强骨质和具有营养再分 配等作用( h l i nc ta l1 9 9 9 ；张中义，2 0 0 4 ) 1 4 3 共轭亚油酸的来源 天然优质的共轭亚油酸( c l a ) 主要来源于反刍家畜乳和肉的脂肪中。每克乳腊中c l a 含量从 2 m g 一2 5 m g 不等共轭亚油酸是瘤胃微生物在氢化饲料中的多不饱和脂肪酸过程中形成的中间产 物( g a m s w o r t h y ，1 9 9 7 ) 。共轭亚油酸的另一个来源认为是亚油酸在动物体内发生了自由基氧化反 应的结果，影响因素有热变性、老化、蛋白性质等此外，研究还证实哺乳动物体内有一种酶能 将l i t 0 1 8 ：l 通过a 9 位脱氢形成c l a ，在人乳中已经发现有c l a 的存在未加工的食物中c l a 相对浓度详见表1 3 9 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 衰1 嵋各种食品中c l 含量 t a b l ei - 3c l ac o n t e t l ti na l ls o r t so f f o o d 从表l 一3 中我们可以看出，反刍动物乳中及肉中c l a 含量明显高于非反刍动物和蔬菜的c l a 含量，所以反刍动物的乳和肉是很好的天然c l a 来源那么如何提高反刍动物乳中和肉中c l a 含 量是今后研究的一个热点，国外在这方面已经作了大量工作( 侯俊财，2 0 0 2 ) 从表l 中还可以 看出，其中瑞士硬质干酪的总c l a 含量是最高的，c - 9 。t - i l 异构体含量也是很高的，如果能在此 基础上进一步提高瑞士型干酪中c l a 含量，可以弥补人体摄入c l a 的不足，增强人体抵抗多种疾 病的能力能够拓宽千酪的功能性，形成新一类的功能性乳制品 1 4 4 共轭亚油酸的生成机理 在乳制品中，共轭亚油酸的生成机理有两种：( 1 ) 亚油酸和贬麻酸的异构体通过生物氢化的 途径生成c l a ：( 2 ) 亚油酸和亚麻酸在加工过程中发生自由基氧化反应生成c l a ( l i nh , e ta 1 ， 1 9 9 8 ) 亚油酸异构化作用生成共轭亚油酸，是被普遍接受的共轭弧油酸生成机理早在1 9 6 7 年， k e p l e r 指出，可通过不饱和脂肪酸的生物氢化产生共轭亚油酸，并对来自溶纤维丁酸弧菌的异构 酶进行了纯化和性质研究在厌氧条件下，瘤胃微生物在以亚油酸及其衍生物为底物完全氢化为 硬脂酸的过程中，首先是亚油酸向共轭死油酸异构化作用。然后是瘤胃中的共轭酸向反式单烯酸 的氢化作用，最后，反式单烯酸氢化为硬脂酸除瘤胃中的溶纤维丁酸弧菌外，一些乳酸菌类可 l o 中国农业科学院硕士学位论文第一章前言 以产生合成c l a 的酶( k e p l e rc 1 l ，1 9 6 7 ) 丙酸菌是能够发酵生成共轭亚油酸的菌种之一，尤其是在干酪的成熟过程中( s i e b e ri l ， 2 0 0 4 ) j i a n g 对常用乳制品发酵剂进行研究，发现三株费氏丙酸杆菌中含有亚油酸异构酶，能将 游离亚油酸转化成胞外的共轭亚油酸，在各种异构体中9 c ，l i t 十八碳= 烯酸占总共轭亚油酸的 7 0 ，体系中增加的c i s 9 - c 1 8 ：1 含量表明，某些9 c 。l l t 十八碳二烯酸将进一步氢化成c i s - 9 - c 1 8 ：1 这种氢化途径不同于牛瘤胃中溶纤维丁酸弧菌转变亚油酸的氢化途径，后者转变成t r a n s l l - c l s ：l ( j i a n g ，1 9 9 8 ) 有人认为，共轭亚油酸是在动物体内发生自由基氧化反应的结果主要为亚油酸首先生成亚 油酸游离基，再进一步重摊形成共轭二烯游离基，后者再从氢供体中获取质子生成共轭亚油酸。 因此，任何有利于生成亚油酸游离基的添加剂及条件或作为供氢体均有利于提高共轭亚油酸的浓 度( s h a n t h a ，1 9 9 3 ) 1 5 影响瑞士型干酪共轭亚油酸含量的因素 干酪中的c l a 水平可能与原料乳中c l a 含量、加工工艺、使用的发酵剂和成熟时间有关( j i n j i a n ge ta 1 ，1 9 9 7 ) 1 5 1 热处理 在加工过程中，加工条件可以改变c l a 的浓度( l i n c t a l ，1 9 9 5 ；g a r c i ac t a l ，1 9 9 4 ) 鲜乳的 杀菌程度会影响其c l 含量。再制干酪以不同温度处理，其c l a 含量会随着加热温度上升而提高， 以9 0 生产再制干酪时，其c l a 含量可达5 2 m g gf a t s h a n t h a 等( 1 9 9 2 ) 认为升温可加速亚 油酸自由基的形成，因此可致使c l a 含量增加然而，c h i n 等( 1 9 9 2 ) 则并未发现热处理会对总 c l a 含量产生任何显著影响在正常条件一f ，加工成一定乳制品的过程中，热处理对c l a 含量没 有影响( d h i m a nc ta 1 1 9 9 9 b ) 使用不同菌种，加工条件和熟化期对乳制品中总c l a 含量有微小影 响( s h a n t h a c t a l ，1 9 9 5 ；w e m c re ia 1 。1 9 9 2 ) 在正常加工和贮存条c t - f ，c l a 是一种稳定化合物 1 5 2 微生物发酵作用 发酵乳制品乳脂中c l a 含量高于原料乳s h a n t h a 等( 1 9 9 5 ) 发现，当原料乳( c l a 含量 4 4 m g k g ) 加工成酸乳制品缸a 含量5 5 0 r a g k g ) 后，其c l 含量增加1 a 等( 1 9 s 9 ) 报道