（农产品加工及贮藏工程专业论文）新型Cheddar干酪加工工艺及成熟特性的研究.pdf

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水平越低。成熟温度对干酪质构的影响中，对 硬度的影响最显著，其次是粘聚性和弹性。成熟时间对蛋白分解、质构和 p h 均影响显著。 通过对不同成熟温度和时间下干酪的感官评定和质构等指标的分析， 确定最优成熟温度为8 c ，成熟时间为1 月。 干酪在成熟过程中游离氨基酸的含量逐步增加，必需氨基酸的含量 丰富，约占总游离氨基酸量的5 0 ，对风味影响显著的亮氨酸和蛋氨酸 的增加幅度较大。 根据本试验所得最佳工艺参数、成熟温度和时间制得干酪的水分含 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 量在半硬质干酪范围内，缩短了成熟时问，风味温和：质构测定结果与 国外同类型产品质构测定结果接近，蛋白分解量和干酪p h 适度。 关键词：干酪加工工艺成熟质构感官指标蛋白分解 2 山东农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h e d d a rc h e e s ew a ss t u d i e di nt h i ss u b j e c t ，b e c a u s ei t sf l a v o rw a sm i l d e r t h a no t h e rk i n d sa n de a s i e rt ob e a c c e p t e db yc h i n e s e i ns t u d i e s ，w a t e r c o n t e n tw a sc o n t r o l l e di ns e m i - h a r dc h e e s e t h ep u r p o s eo ft h i ss t u d yw a st o e x p l o r eak i n do f c h e e s et h a tw a s f i tt oc h i n e s et a s t e al o to fc h e e s e st h a tm a d ei nf o r e i g nc o u n t r yw e r es t u d i e d a n dt h e yw e r e s i m i l a rt ot h es t u d i e dc h e e s e t h e i ra v e r a g et p a r e s u l t sw a s 2 1 3 5 9h a r d n e s s ， o 5 1 1 7a d h e s i v e n e s sa n d0 9 3 1 2s p r i n g i n e s s t h r o u g ht h er e s e a r c ho fi n f l u e n c e so fp r o c e s sp a r a m e t e r so nt h es e n s o r y v a l u e ，p r o t e o l y s i sa n dt e x t u r e ，w l f i c hi n c l u d e ds t a r t e rc o n t e n t ，c u t t i n gs i z e ， s t i n “i n gt e m p e r a t u r e ，s t i r r i u gt i m e ，p i l i n gp ha n ds a l tc o n t e n t ，t h eb e s tp r o c e s s p a r a m e t e r sw a s1 5 也o s t a r t e rc o n t e n t ，7 m m 3 9 i m n 3c u t t i n gs i z e 3 8 。c 4 0 。c s t i r r i n gt e m p e r a t u r e ，4 0 m i n - 5 0 m i ns t i r r i n gt i m e ，5 5 - 5 7p i l i n gp ha n d 1 5 - 2 0 s a l tc o n t e n t t h ec o n l i l l o nr o t a b l et h i r d o r d e r e x p e r i m e n t o f3v a r i a b i e s i n c l u d i n g s t i r r i n gt i m e ，p i l i n gp ha n ds a l tc o n t e n tr e v e a l e dt h a ts a l tc o n t e n ti n f l u e n c e d c h e e s e q u a l i t ym o s t l y , n e x tw a ss t i r r i n g t i m em a dp i l i n g p ha n dt h eb e s t p r o c e s sp a r a m e t e r sw a s5 1 m i ns t h z i n gt i m e ，5 ，6 7p i l i n gp ha n d2 0 s a l t c o n t e n t ， i nt 1 1 es t u d i e so f r i p e n i n gp a r a m e t e r s w ec o n c l u d e dt h a t 15 c r i p e n i n g t e m p e r a t u r es h o w e ds i g n i f i c a n th f l l u e n c eo nt h ep r o t e o l y s i s ，a n d4 c m a d8 。c r i p e n i n gt e m p e r a t u r e s h o w e dn o d i f f e r e n c e r i p e n i n gt e m p e r a t u r es h o w e d s i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo np ho fc h e e s e ，a n dp hi n c r e a s e dw i t ht h e h i g h e r t e m p e r a t u r e i nt h es t u d yo fi n f l u e n c eo nt e x t u r e ，h a r d n e s so fc h e e s ew a s a f f e c t e dm o r eb yr i p e n i n gt e m p e r a t u r e ，n e x tw a sa d h e s i v e n e s s ，s p r i n g i n e s s r i p e n i n g t i m es h o w e d s i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo np r o t e o l y s i s ，p ha n dt e x t u r e t h r o r l g ht h ea n a l y s i so fr i p e n i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m eo nc h e e s eq u a l i t y , w e g a i n e dt h eb e s tr i p e n i n gp a r m n e t e r sw f l s8 。c r i p e n i n gt e m p e r a t u r ea n do n e m o n t h r i p e n i n gt i m e t h ec o n t e n to ff l e ea n r i n oa c i d si n c r e a s e di n r i p e n i n go fc h e e s e ，a n d 3 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 t h e r ew a s p l e n t yo f n e c e s s a r y a m i n oa c i d sa b o u t5 0 l e u c i n ea n dm e t f i o n i n e t h a ta f f e c t e df l a v o ro fc h e e s ei n c r e a s e dm o r e g r e a t l y t h ec h e e s et h a tm a n u f a c t u r e db yt h eb e s tp r o c e s sp a r a m e t e r s ，r i p e n i n g t e m p e r a t u r ea n dr i p e n i n gt i m ec o n t a i n e dw a t e rc o n t e n ti ns e m i h a r dc h e e s e ， t a s t e dm i l d l yu n d e rd e c r e a s e dr i p e n i n gt i m e t h et p aw a ss i m i l a ra st h e p a r a l l e lc h e e s e s f r o mt h eo v e r s e a s ，a n dt h e p r o t e o l y s i sa n dp h w a s p r o p e r k e yw o r d s ：c h e e s e ，p r o c e s s ，r i p e n i n g ，t e x t u r e ，s e n s o r ya n d p r o t e o l y s i s 4 山东农业大学硕士学位论文 l 引言 1 1 干酪 联合国粮农组织和世界卫生组织( f a o w h 0 ) 制定的国际上通用的 干酪定义为：干酪是以牛奶、稀奶油、部分脱脂乳、酪乳或这些产品的混 合物为原料，经凝乳并分离出乳清而制得的新鲜或成熟的制品。 干酪最早起源于公元前6 0 0 0 年7 0 0 0 年伊拉克的幼发拉底河和底格 里斯河区域，早期的游牧民族以动物皮装牛、羊乳，由于天气炎热乳糖发 酵，乳产酸形成凝乳，人们排出乳清或加盐以延长这类产品的保质期而形 成最早的干酪，故许多学者认为干酪起源于发酵乳制品。 中世纪时代，修道院的修士们热衷于制造于酪，有许多著名的干酪品 种保存下来，如法国的浓味干酪( c a m e m b e r tc h e e s e ) 。同时，由于游牧民 族的迁徙或因瘟疫、冲突、战乱等因素所致的人口大量迁移，使干酪加工 技术得到较快的传播和推广。如定居于瑞士的h e l e v e t i 族把他们的干酪手 艺拓展为世界知名的e m m e n t a l 型一大类干酪产品，罗马人入侵英国带去 了新的干酪加工技术等，使得许多干酪品种脱颖而出，形成具有广泛影响 的品牌，如c h e d d a r 、e m m e n t a l 、e d a m 、g o u d a 、r o q u e f o r t 、g o r g o n z d a 等( 顾瑞霞，2 0 0 0 ) 。 干酪营养价值非常高，其蛋白质含量为2 1 3 2 ，脂肪为2 2 3 l ， 乳糖为0 1 1 0 ，钙为7 0 0 9 0 0 m g k g ，而且富含维生素。食用干酪不 会出现乳糖不耐受症，也可避免蛋白质过敏反应。干酪不仅蛋白质含量丰 富，而且蛋白质的消化率和生物学价值也极高。其中的钙、磷除了有利于 骨髂和牙齿的发育外，在生理代谢方面有重要作用，干酪中蛋白质、脂肪 被降解，吸收率达9 6 9 8 。 干酪的风味物质包括原料乳中的风味化合物，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。具有风味活性的代谢产物( f l a v o u r a c t i v em e t a b o l i t e s ) 多属有机物，包括酸、醇、酯、内酯、醛、酮、酚、醚 等多类化合物。据研究，c h e d d a r 干酪中的挥发性化合物已超过1 0 0 种 ( s a n d i n e ，1 9 7 0 ) ，最重要的有乙酸、丁酸、已酸、辛酸、硫化氢、谷氨酸、 甲硫醇及羟基化合物，这些风味物质与生产干酪时使用的同型、异型发酵 菌相有关；非挥发性化合物如游离肽、氨基酸与其蛋白分解酶和肽酶有关， 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 所以干酪的风味是一种多组分风味体系f m u l t i c o m p o n e n t f l a v o u r s y s t e m s ) 。 1 2 世界干酪生产的现状 目前，全世界大约有9 0 0 多种干酪品种，根据含水量的多少可分为软 质干酪( 5 5 ) 、半硬质干酪( 4 2 4 5 5 ) 、硬质干酪( 2 0 4 2 ) 。 根据成熟方式又可分为细菌成熟千酪、霉菌成熟干酪和不成熟干酪。 干酪是乳制品中惟一在全世界保持产量连续增长的产品。世界上，干 酪生产主要分布在欧洲、北美洲、大洋洲的澳大利亚和新西兰等国家和地 区，在亚洲主要是中东地区的埃及、伊朗、以色列等游牧民族国家。 干酪是乳业发达国家的主要乳制品品种，通常每公斤干酪约需l o 妇 原料奶，发达国家人均奶制品消费量很高就与干酪的消费有关。欧洲是世 界上人均消费量最高的地区，法国人均干酪消费量居世界第一位，年均接 近2 4 k g ，德国和意大利在2 0 k g 左右，丹麦、荷兰也在1 7 1 8 k g 之间。中 国人均干酪消费量鲜有统计，曾有报道：中国人均干酪年消费量为0 1 9 ， 国人对干酪的认识和消费程度由此可见一斑。 经过近1 0 年乳业同行的努力，我国在奶牛头数、产奶量、乳制品种 类和产量上均有了较大的发展，人们不仅认识和接受了牛奶是人类最佳的 食品之一，而且对乳制品品种的消费也趋向多元化。从1 9 9 6 开始我国干 酪的进口量持续增长，从1 9 9 6 年的3 4 5 1 9 吨，到2 0 0 1 年就达到了2 0 2 9 5 0 吨，增长了近4 倍。2 0 0 2 年又达到了3 0 6 0 吨。目前我国乳品加工企业有 1 5 0 0 多家，其中年销售额5 0 0 万元以上的有3 5 9 家，上亿元的有1 2 家， 已具备了生产干酪的条件。目前，在市场上所能见到的干酪品种极少，因 此如何加大干酪产品的生产和市场引导，开拓市场，宣传其营养价值，实 现综合利用及制定合理的价格等是极为重要的( 南庆贤等，2 0 0 4 ) 。 随着中国人民生活水平的提高，对蛋白质特别是优质蛋白质的需求不 断增加，尽快将干酪食品引入我国人民的日常饮食已成为大势所趋。但目 前干酪不适合中国人的口味是制约其在中国发展的主要因素，干酪对于广 大的消费者来说是陌生的，其风味和口感常使初尝者感到不习惯，为了尽 快改变这种状况，需要深入研究，开发制造出适合我国大众口味的干酪产 品，同时，加强营养宣传，引导消费，使之早日成为家常食品。 1 3 干酪成熟过程中的生物化学变化 山东农业丈学硕士学位论文 干酪的成熟过程包括三个方面的主要变化：残留的乳糖、葡萄糖及半 乳糖的酵解作用；乳脂肪的分解作用；蛋白质的分解作用。干酪的种类不 同，上述分解作用程度不同。 1 3 1 干酪风味的形成 干酪风味的形成来源于三条主要的途径：蛋白质分解途径( 如图1 所 示) 、脂肪分解途径( 如图2 所示) 、糖酵解途径。 其中蛋白质分解途径是最复杂的。蛋白质分解至少在以下四方面促进 干酪的成熟： 蛋白质降解为肽类和氨基酸，氨基酸可进一步发生降解； 生成风味物质，如酮、醇、酸、酯等； 生成氨类物质，引起干酪的p h 改变； 蛋白质降解引起干酪质构的变化。 引起干酪蛋白质分解的酶主要有以下几种：内源性蛋白酶，尤其是血 纤维蛋白溶酶和胞浆素；凝乳酶或其代用品；发生裂解的发酵剂细胞释放 的蛋白酶和肽酶；非发酵剂细菌产生的蛋白酶；某些干酪中加入的次级微 生物菌群产生的蛋白酶和肽酶。干酪的水溶性成分中，含有大量的游离氨 基酸对干酪的特征风味有重要的影响，可作为某些风味物质产生的前体 物。 脂肪分解作用是指三酰甘油、二酰甘油、单酰甘油发生水解作用生成 游离脂肪酸和在脂肪酶作用下生成风味前体物。干酪的品种不同，脂肪分 解的限度和程度也不相同。在砖状干酪中，2 0 的脂肪被水解生成长链脂 肪酸，八碳至十四碳脂肪酸被氧化生成甲基酮，顺次降解为仲醇类物质， 前者为砖状干酪的重要风味物质。 成熟干酪的典型风味物质是通过脂解和蛋白分解作用生成特定的氨 基酸和由短链脂肪酸生成风味前体物质。 糖酵解作用是指碳水化合物的降解，主要是在发酵剂细菌的作用下将 乳糖转化为乳酸。乳酸是酸凝固干酪的重要风味物质。新鲜c h e d d a r 干酪 的凝乳中含有0 8 1 5 的乳糖，在发酵剂细菌的作用下代谢为l 一乳 酸，l 一乳酸也可转化为d 一乳酸，乳酸也可转化为醋酸等代谢产物，产 生特殊的风味或引起不良的风味。凝乳中的乳糖及单糖完全、迅速的代谢 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 是产生高质量干酪的关键。大量的风味化合物如丁二酮、醋酸、丙酸，部 分是由碳水化合物分解产生的。 n 异丁基乙 醛 醇酸 甲硫基酯 l 、硫化氢 甲酚、吲哚 图1 蛋白质产生的风味化合物 f i g lf l a v o rc o m p o u n d s f r o mp r o t e i n 图2 乳脂肪产生的风味化合物 f i 9 2f l a v o rc o m p o u n d s f r o mf a t 8 肪酸 过氧化氢 0 醛 0 酸、醇 山东农业大学硕士学位论文 1 3 2 干酪成熟过程中的蛋白质降解 在多数干酪品种中，蛋白质分解是非常复杂的；同时干酪蛋白质分解 程度和产物是干酪成熟度的重要指标。蛋白质的分解主要包括： 蛋白质的网络结构发生变化，形成干酪特有的组织状态，羧基及氨 基酸基团的释放引起水分活度的降低，游离氨基酸发生脱氨基作用， 产生氨类引起p h 的上升： 产生氨基酸及肽类，形成干酪的风味；也可能产生不良风味，尤其 是生成疏水性肽，产生苦味； 产生游离氨基酸，易于脱氨基、脱羧基、脱硫作用，促进生成风味 物质。 干酪成熟过程中的蛋白质分解主要由下列酶类催化：凝乳剂( 皱胃酶、 胃蛋白酶、真菌酸性蛋白酶) 、牛奶中的内源性酶类( 血纤维蛋白溶酶、 组织蛋白酶d 、其他的体细胞蛋白酶) 、发酵剂细菌、非发酵剂细菌、偶 然污染的微生物、在某些干酪品种中的次级微生物菌群( 如娄地青霉、扩 展短杆菌、酪生青霉) 、外源性蛋白酶、肽酶或加入加速干酪成熟或增强 风味的其他细菌产生的蛋白酶和肽酶。干酪的品种不同，生产工艺不同， 蛋白质分解剂所起的作用也不同，在m o z z a r e l l a 干酪、瑞士干酪的生产中， 凝乳剂大部分已变性，因此，与c h e d d a r 干酪、荷兰干酪相比，血纤维蛋 白溶酶可能是主要的蛋白质分解剂。 多数成熟干酪的蛋白质分解可以简述如下：残留的凝乳剂首先对酪蛋 白进行进一步水解，血纤维蛋白溶酶、组织蛋白酶d 、其他体细胞蛋白酶 也部分的参与这种作用，形成大的、中等大小分子的肽类，它们可进步 被来自发酵剂、非发酵剂的肽酶进一步降解生成小分子肽类和氨基酸。 从蛋白质分解剂的分解特异性角度，干酪成熟过程中的蛋白质分解主 要有： ( 1 ) 凝乳剂 皱胃酶是干酪制作的传统凝乳剂，是胃来源的天冬氨酸蛋白酶。在干 酪制作中皱胃酶的主要作用是特异性地水解n 一酪蛋白的敏感键 p h e l d 5 - m e t l 0 6 键。加入到干酪乳中的多数凝乳酶流失在乳清中，有一部分 残留在干酪的凝乳中，在酪蛋白降解的起始阶段发挥主要作用。一般而言， 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 加入干酪乳中的6 的皱胃酶残存于凝乳中，随着排出乳清p h 的降低， 残存量增加。 皱胃酶对胰岛素b 链的水解作用研究表明：皱胃酶对疏水性氨基酸、 芳香族氨基酸的水解具有特异性。与其他蛋白酶相比，皱胃酶的蛋白质分 解能力很弱。 在乳蛋白体系中，皱胃酶首要的断裂位点是x 一酪蛋白的敏感键 p h e l 0 5 - m e t l 0 6 键。在乳凝固过程中，d 。l 一酪蛋白、d 。2 一酪蛋白、b 一酪蛋 白几乎不被水解。在0 0 5 m o l l 、p h 5 4 的缓冲液中，皱胃酶在7 个位点 处断裂b 一酪蛋白，其断裂能力按照由易到难的顺序为：l e u l 9 2 - t y r l 9 3 a l a ls 9 一p h e l g o l e u l 6 5 s e r l 6 6 g l n l 6 7 - s e r l 6 8 l e u l 6 3 一s e r l 6 4 l e u l 3 9 - l e u l 4 0 l e u l 2 7 一t h r l 2 $ 。皱胃酶对b 一酪蛋白胶束的l e u l 9 2 - w y r l 9 3 键 作用的k m 、k a t 值分别为o 0 7 5 m m o l l h 和1 5 4 s 。5 氯化钠可以抑制皱 胃酶对b 一酪蛋白的水解。 皱胃酶作用于。l 一酪蛋白的主要位点是p h e 2 3 - p h e 2 4 ，该键的断裂形成 的小分子肽类( a 。l 一酪蛋白、f i 删) ，可以被发酵剂的蛋白酶迅速水解， 使干酪的质地变得柔软。在0 1 m o l l 、p h 为6 5 的磷酸盐缓冲液中，皱 胃酶对qs l 一酪蛋白的水解位点位于p h e 2 3 - - p h e 2 4 、p h e 2 8 一p r 0 2 9 、l e u 4 0 s e r 4 1 、l e u l 4 9 - - p h e l 5 0 、p h e l s s - - t y e l 5 4 、l e u l 5 6 - - a s p l 5 7 、t y r l 5 9 - - p r 0 1 6 0 、t i p l 6 4 1 y r l 6 5 。这些键也可以在5 的氯化钠存在时于p h 5 2 时发生水解。皱胃 酶对d 。1 酪蛋白的水解受p h 和离子强度影响。在低p h 时，l e u l o l - l y s l 0 2 键更易于水解。皱胃酶水解p h e 2 3 一p h e 2 4 键的k m 、k 。a t 值分别为 0 3 7 m m 0 1 l h 和0 7 s 。 皱胃酶对os 2 一酪蛋白的水解仅限于分子的疏水区( f 9 0 一1 2 0 和f 1 6 0 2 0 7 ) ， 水解位点为p h e s s - - t y r s 9 、t y r 9 5 - - l e u 9 6 、g l n 9 7 - - t y r 9 8 、t y r 9 8 - - l e u 9 9 、p h e l 6 3 - - l e u l 6 4 、p h e l 7 4 - - a l a l 7 5 、t y r l 7 9 - - l e u l 8 0 。皱胃酶对副k 一酪蛋白的水解 也具有特异性。 ( 2 ) 内源性蛋白酶 血纤维蛋白溶酶的生理作用是溶解纤维蛋白凝块。该酶是酶复合体系 的一部分，该体系是由活性酶、酶原、酶原的激活剂和抑制剂组成。血纤 维蛋白溶酶原的激活剂与酪蛋白胶束有关，存在于牛乳中；其抑制剂存在 l o 山东农业大学硕士学位论文 于血清中。血纤维蛋白溶酶类似于胰蛋白酶，属于丝氨酸蛋白酶，在p h 7 5 、 3 7 c 时有最适活力，对赖氨酸、精氨酸、羧基有高度的特异性。对所有酪 蛋白具有活性，尤其是对a 。2 一酪蛋白和b 酪蛋白。血纤维蛋白溶酶在 b 一酪蛋白的断裂位点是l y s 2 8 一l y s 2 9 、l y s l 0 5 - - h i s l 0 6 、l y s l 0 7 - - g l u l 0 8 ，断 裂的b 一酪蛋白形成以下序列的多肽片断：f 2 9 - 2 0 9 ( v1 一酪蛋白) 、f 1 0 6 _ 2 0 9 ( y 2 一酪蛋白) 、f i o s 一2 0 9 ( y3 一酪蛋白) 、f l 1 0 5 、f 1 1 0 7 、最9 一1 0 5 、f 2 9 一1 0 7 、 f l 一2 8 1 其他断裂位点是l y s l l 3 - - t y r l l 4 、a r g l 8 3 - - a s p l 8 4 。 血纤维蛋白溶酶断裂a 。2 一酪蛋白的8 个位点为：l y s 2 l g 1 n 2 2 、l y s 2 4 - - a s n 2 5 、a r g l l 4 - - a s n l l 5 、l y s l 4 9 - - l y s l 5 0 、l y s l s o - - t h r l 5 1 、l y s l8 1 一m 18 2 、 l y s i8 8 - - a l a l 8 9 、l y s l 9 7 一t 1 1 r 1 9 8 ；产生约1 4 个肽，其中三个肽( as 2 一酪蛋 白的片段f 1 9 8 2 0 7 、f 1 8 2 2 0 7 、f 1 8 9 2 0 7 ) 是苦味的。 血纤维蛋白溶酶对n 。l 一酪蛋白的活力不如n 。2 一酪蛋白、0 一酪蛋白。 研究发现，血纤维蛋白溶酶断裂d 。1 一酪蛋白的位点为a r 9 2 2 - - p h e 2 3 、a r 9 9 0 - - t y r 9 1 、l y s l 0 2 - - l y s l 0 3 、l y s l 0 3 - - w y r l 0 4 、l y s l 0 5 - v a l l 0 6 、l y s l 2 4 - - g l u l 2 5 、 a r g l 5 i - - g i n l 5 2 ；降解q 。1 一酪蛋白可以形成天酪蛋白。血纤维蛋白溶酶对 n ，酪蛋白的活力很低。研究发现，在适于a 。1 酪蛋白的水解条件下，x 一 酪蛋白没有水解。 ( 3 ) 发酵剂的蛋白质分解酶 存在许多蛋白酶和肽酶，这些酶类与干酪中小分子肽类和氨基酸的生 成有关。已经在分子、生化、基因水平上对乳杆菌的蛋白质分解体系进行 深入研究。这种分解体系可以将酪蛋白水解为游离氨基酸。 乳酸菌的蛋白酶结合在细胞膜，通过细胞膜伸出，可以接触细胞外的 蛋白质。由蛋白酶生成的寡肽可以转移到细胞中，在细胞内由一组肽酶进 行降解。 与乳球菌相联的细胞壁蛋白酶可以分为三类：p 。一蛋白酶、p 2 一蛋白 酶、p l ，2 蛋白酶。p l 一蛋白酶可降解为0 一酪蛋白，但不能快速降解a 。l - 酪蛋白；而p 2 一蛋白酶可迅速降解n 。l ，酪蛋白、0 一酪蛋白。 1 4 干酪研究现状 干酪加工工艺的系统研究始于1 9 世纪初。最早的系统介绍干酪加工 技术的论著发表于1 8 9 9 年( 由f j l l o y d 著) ，论著系统的介绍了地理、 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 降雨量、牧场、管理、干酪加工缺陷和已有的加工系统。从此在百年的时 间中，国外对干酪的加工工艺和产品特性进行了较为深入和全面的研究， 如加工工艺的优化研究、干酪成熟时风味物质的形成机理，小牛凝乳酶的 制备和性质研究，小牛凝乳酶的基因克隆与表达等。 干酪加工工艺方面的研究结果使得对传统干酪加工工艺进行改进，例 如c h e d d a r 于酪的制作，可用嗜温和嗜热混合菌株代替纯的嗜温菌株，进 而提高热烫温度，国外乳品工业中已经研制运用超滤技术来制作“预干酪” 和乳清浓缩物，与传统的蒸发浓缩相比，膜技术不仅能减少加热引起的蛋 白质变性，而且在产品提纯方面具有明显优势。另外对于酪质量安全方面 的研究使得干酪制作工艺也发生了变化，这些变化有：较好的运用巴氏杀 菌控制、密封发酵桶和凝乳块处理系统、有效的c d 清洗系统、更好的加 盐控制、快速压榨、干酪的冷却以及较低的干酪储藏温度。 近年来国外对干酪成熟过程的一系列微生物和物理化学变化进行了 深入的研究，德出牛奶于酪的成熟过程，也就是蛋白质分解的长短各异的 肽链及各种氨基酸，脂肪分解成短链脂肪酸及挥发性脂肪酸并形成独特的 风味、组织结构的过程。牛乳中加入的发酵剂和凝乳酶，在一定条件下使 乳糖发酵产生乳酸，然后在凝乳酶作用下凝固，经排乳清、压榨，仅部分 发酵剂和凝乳酶滞留于牛奶干酪中。在成熟过程中，发酵剂的微生物细胞 破裂，所含的多种蛋白酶及肽酶便释放出来，蛋白酶、肽酶可使蛋白质分 解成长短各异的肽链，然后进一步降解成更短的小肽和多种氨基酸，其中 的一些小肽和氨基酸是特定风味物质的前体，或直接形成了牛奶干酪的风 味。脂肪在脂肪酶作用下分解成各种脂肪酸，而其中的一些脂肪酸( 特别 是挥发性脂肪酸) 是牛奶干酪的风味物质，同时随着水分的不断挥发，形 成特有的质地和硬度。 国内也有研究干酪的加工技术和乳清的综合利用问题的文章，但相对 来说较少，中国农业大学的南庆贤对m o z z a r e l l a 干酪加工工艺参数的优化 和菌种优选进行了研究，旨在得到一种更适合中国人口味的m o z z a r e l l a 干 酪产品。中国科学院微生物所在凝乳酶的基因克隆与表达及基因工程方法 生产凝乳酶方面取得了重大突破。国内在干酪生产和机械化生产线方面研 究未见报道。 山东农业大学硕士学位论文 1 5 本研究的目的、意义及内容 c h e d d a r 干酪属硬质干酪，是世界干酪生产的主要品种之一，也是欧 美国家民众喜爱的主要品种。c h e d d a r 干酪的风味与其他许多干酪品种相 比较为温和，控制干酪水分含量，使其处于半硬质干酪范围内，探索开发 一种适合中国人膳食嗜好的干酪产品，在我国干酪的发展历程中，不失为 可行的途径。 干酪的成熟对于干酪品质的形成具有关键性的作用。在成熟过程中， 乳蛋白质降解为小分子的肽和游离氨基酸、脂肪降解为游离脂肪酸等复杂 的生物化学变化，形成了干酪的特殊风味和质构。干酪成熟过程中的生物 化学变化和微生物活性可以通过改变成熟温度、湿度和成熟时间等因素加 以调控，从而获得我们所需要的干酪品质。 本研究包括两部分内容：第一部分研究干酪加工工艺参数对干酪感 官、质构、蛋白分解情况等的影响情况，进行单因子试验，并以感官指标 为主指标，质构、蛋白分解情况等为辅助指标确定工艺参数的最佳范围或 最佳值。选出几个显著性因子进行交互效应的研究，确定一种适合中国人 口昧的干酪产品的最佳加工工艺参数。 第二部分研究成熟温度和时间对干酪成熟过程中蛋白分解、质构、p h 及感官评定的影响，进而确定最优成熟温度和时间，为干酪的大规模生产 提供科学基础。 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 第一部分c h e d d a r 干酪加工工艺研究 ic h e d d a r 干酪工艺参数单因子试验 1 材料与方法 1 1 试验材料 原料乳( 新鲜无抗牛乳) 比重为i 0 3 0 ，脂肪为3 1 ，蛋白质为2 9 ， 酪蛋白为2 1 7 ( 均为质量分数) ； 供试菌种：乳酸乳球菌乳脂亚种、乳酸乳球菌乳酸亚种( 均由丹麦科 汉森公司提供) ； 小牛皱胃酶( 丹麦科汉森公司提供) ： 脱脂奶粉。 1 2 仪器与设备 电热恒温水浴锅d k $ 2 8上海精宏实验设备有限公司 电热恒温培养箱w m k - 0 8山东潍坊医药集团股份有限公司医疗 器械厂 全温振荡培养箱h 2 q f 哈尔滨市东联电子技术开发有限公司 酸度计 m p l 2 0梅特勒一托利多仪器有限公司 质构仪t a 。x t 2 i英国s t a b l em i c r os y s t e m 公司 凯氏定氮仪l i d k 1 2 6 d 意大利h e l p 公司 真空充气包装机d z q 一4 0 0 2 s 章丘市炊具机械总厂包装机械厂 其他：电热式蒸汽消毒器、电子天平、超净工作台、干酪槽、干酪刀 冰箱等。 t 3 试验内容及方法 1 3 1 干酪加工工艺 原料乳 4 标准化( 酪蛋白：脂肪= o 7 ) i 杀菌( 7 2 、1 5 s ) 4 冷却( 3 2 ) 山东农业大学硕士学位论文 l 添加发酵剂( 用量) 一预酸化 l 添加凝乳酶( 按酶活确定添加量) 4 凝块切割( 切割大小) l 搅拌升温 i 保温搅拌( 保温搅拌温度和时间) l 排乳清 4 堆酿( 堆酿p h ) l 磨碎加盐( 加盐量) l 压榨( 过夜) l 真空包装 4 成熟( 6 8 ) 1 3 2 感官评定方法 本试验感官评定在食品工艺室内完成，邀请2 0 名从事食品研究的人 员组成评定小组，先明确本试验的目的和意义以及感官评定的指标和注意 事项。评定分数采用1 5 分制，分别对应很差、差、一般、好、很好。 每次评定由每个评定员单独进行，相互不接触交流，样品评定之间用清水 漱口。 1 3 1 3 质构测定方法 剪切力取值的方法 本试验采用由1 9 2 6 年w a r n e r 发明、随后b r a t z l e r 等对其改进的w a r n e r - - b r a t z l e r ( w - b ) 剪切方法。本试验将图形的最大峰值作为剪切力值，即 探头刀片切断样品需要的最大力值。 剪切方法的测定参数 测定模式与类型( t e s tm o d ea n do p t i o n ) 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 测定压缩时的力( m e a s u r ef o r c ei nc o m p r e s s i o n ) 测定完成时恢复至初位( r e t u r n t os t a r t ) 参数( p a r a m e t e r s ) ：测前速( p r e t e s ts p e e d ) ：1 0 m m s 测中速( t e s ts p e e d ) ：2 0 m m s 测后速( p o s t - t e s ts p e e d ) ：1 0 0 m m s 下压距离( d i s t a n c e ) ：1 0 0 m m 负载类型( t r i g g e rt y p e ) ：a u t o 5 9 探头( p r o b e ) ：a w e g 数据获得率( d a t a a c q u i s i t i o nr a t e ) ：2 0 0 p p s ( p o i n t p e rs e c o n d ) 样品规格：3 0 m m 2 0 m m x1 0 m m ( 长宽高) 1 3 4 蛋白分解量测定方法 p h 为4 6 的可溶性氮( 可溶性n ) 测定 准确称取0 7 5 9 干酪，加入2 5 m l p h 值为4 6 的醋酸盐缓冲液，将于酪 充分磨碎，再用2 5 m l 的缓冲液充分冲洗，悬浮液在4 0 0 0 r m i n 的离心机 中离心2 0 m i n ，取上清液定量地移入凯氏消化瓶，进行凯氏微量定氮，并以 占干酪总氮量的百分数表示。 质量分数为1 2 的三氯乙酸( t c a ) 可溶性氮测定 准确称取1 5 9 干酪，加入2 5 m l 质量分数为1 2 的t c a 溶液，将干 酪充分磨碎，再用2 5 m l 的缓冲液充分冲洗，悬浮液在4 0 0 0 r m i n 的离心 机中离心2 0 m i n ，取上清液定量地移入凯氏消化瓶，进行凯氏微量定氮， 并以占干酪总氮量的百分数表示( 刘会平等，2 0 0 3 ) 。 1 3 5 凝乳酶活力测定 凝乳酶的活力( 或称效价) 指l m l 凝乳酶溶液( 或1 9 干粉) 在一定 温度下( 3 5 ) ，一定时间内( 通常为4 0 m i n ) 能凝固原料奶的毫升数。 测定方法：取1 0 0 m l 原料乳于烧杯中，加热到3 5 。c ，然后加入1 0 m 1 1 0 的凝乳酶食盐水溶液，迅速搅拌均匀，并加入少许碳粒或纸屑为标记， 准确记录开始加入酶溶液直到乳凝固时所需的时间( s ) ，此时间也称凝乳 酶的绝对强度。然后按下式计算活力： 1 6 山东农业大学硕士学位论文 活力 供试乳数量 2 4 0 0 ( 4 0 m i n ) 凝乳酶用量凝乳时间( s ) = 8 5 4 8 5 9 m l 1 0 0 m 1 0 1 1 2 3 9 2 4 0 0 s 2 5 s 式中：2 4 0 0 s 为测定凝乳酶活力时所规定的时间( 4 0 m i n ) ，活力确定 后，即可根据活力计算凝乳酶的用量( 骆承庠，1 9 9 9 ) 。 1 _ 3 6 干酪加工工艺参数单因子试验 进行单因子试验时，其他工艺参数控制为：发酵剂用量2 o 、切割 大小7r n m 3 、保温搅拌温度3 8 。c 、保温搅拌时间4 0 m i n 、堆酿p h 5 5 、加 盐量2 0 。 发酵剂用量的影响试验设置1 0 、1 5 、2 0 、2 5 、3 0 五个 水平 切割大小的影响试验设置5 r n m 3 、7 m m 3 、9m - r 1 3 、1 1m m 3 、1 3 i i i i y l 3 五个水平 保温搅拌温度的影响试验设置3 6 、3 7 、3 8 、4 0 、4 2 五个水 平 保温搅拌时间的影响试验设置2 0 r a i n 、3 0 r a i n 、4 0 r a i n 、5 0 m i n 、6 0 m i n 五个水平 堆酿d h 的影响试验设置5 0 、5 1 、5 t 3 、5 5 、5 7 五个水平 加盐量的影响试验设置1 o 、1 5 、2 o 、2 5 、3 o 五个 水平 对同类进口干酪产品进行剪切力分析得出剪切力值：2 2 4 ，5 9 ，此值可 以作为工艺参数选择的参考。 2 结果与分析 2 1 发酵剂用量的影响 发酵剂具有多种功能：其最主要的作用是产酸。凝结后，细菌细胞富 集在凝块中。产生的酸使凝块p h 降低，可促使排乳清过程的完成，同时， 不溶性的钙盐转变为可溶性的钙盐，形成凝块应有的硬度和质地。发酵剂 的另一个功能是抑制一些未被杀死的细菌或后污染细菌的生长。这些细菌 或需要乳糖，或不耐酸，从而受到抑制。乳经杀菌后，直接打入干酪槽中， 新型c h e d d a r 干酪加工工艺及成熟特性的研究 冷却到3 2 。c ，然后加入发酵剂，充分搅拌。为了使干酪在成熟期间能获 得预期的效果，达到正常的成熟，加发酵剂后应使原料乳进行短时间的发 酵，也就是预酸化。发酵剂量应加以控制，使其在干酪乳中缓慢生长，产 生后阶段需要的乳酸。发酵剂微生物控制乳和后期凝乳中乳酸的生成速度 ( 骆承庠，1 9 9 9 ) 。 表1 发酵剂用量对干酪感官评定值的影响 t a b l e le f f e c to f s t a r t e rc o n t e n to n s e n s o r yv a l u e 发酵剂用量在1 5 2 5 时感官评定值差异不显著，发酵剂用量为 1 o 和3 0 时感官评定值较低，考虑到在后续加工过程中p h 的降低速 度，运用1 5 2 o 的菌种量为佳。 p h 4 6 缓冲液可 溶性n 质量分数 1 2 t c a 可溶性n 00 5li 522 5 33 5 发酵剂添加量 s t a r t e rc o n t e n t 图3 发酵剂用量对蛋白分解量的影响 f i 9 3e f f e c to f s t a r t e r c o n t e n