（食品科学专业论文）大豆牛乳软质干酪开发及品质控制的研究.pdf

摘要 摘要 大豆牛乳软质干酪是在豆乳和牛乳复合原料中加入适量的发酵剂和凝乳酶等，使蛋 白质凝固并排出乳清后不经过压榨及成熟处理而制成的产品。 该论文以豆乳与牛乳为原料，对凝乳酶性质、软质干酪的工艺条件及品质控制、成 熟软质干酪理化分析及感官评定进行了较系统的研究。在研究过程中结合凝乳特性，首 次将谷氨酰胺转胺酶用于大豆牛乳软质干酪的生产，可提高产品得率，降低成本；通过 测定电导率判断乳清是否彻底排出以及控制p h 值技术获得风味、凝乳具佳的产品，改变 了传统仅依靠感官判断的方法。为规模化生产大豆牛乳软质干酪提供了理论依据和工艺 参数。 酶学性质研究表明，温度为7 5 、p h 6 6 和c a c l 2 添加量为0 0 6 时，凝乳酶活力较 高，凝乳状态较好。 根据单因素实验结果，选取杀菌温度、混合酶比例、c a c l 2 添加量和发酵剂添加量 四个因素，各取三个水平，以乳清电导率为指标，做l 9 ( 3 4 ) 正交试验，确定杀菌条件 为8 0 、1 5 s ，谷氨酰胺转胺酶与凝乳酶比例为4 ：1 ，c a c l 2 添加量为0 0 6 和发酵剂添加量 为2 0 0 。 综合考虑各因素实验结果，选取混合乳比例、发酵剂添加量、c a c l ：添加量和混合酶 比例四个因素，各取三个水平，以产率为指标，做l 9 ( 3 4 ) 正交试验，确定谷氨酰胺转 胺酶最适作用条件为：豆乳与牛乳比例为1 ：9 ，发酵剂的加入量为1 5 0 ，c a c l 2 加入量为 0 0 6 和谷氨酰胺转胺酶与凝乳酶比例为4 ：1 。 对成熟大豆牛乳软质干酪的理化分析及感官评定结果表明：在营养成分方面，混合 乳干酪与纯牛乳干酪无明显差异而且达到产品设计要求；在风味方面，混合乳干酪与纯 牛乳干酪相似，无明显豆腥味；在颜色方面，混合乳干酪的颜色要深于纯牛乳干酪。 关键词：大豆牛乳软质千酪，凝乳酶，工艺条件，品质控制，谷氨酰胺转胺酶 a b s t r a c t a b s t r a c t s o y b e a nm i l ks o f tc h e e s ei sap r o d u c tt h a ta d d i n gq u a n t i t ys u f f i c i e n ts t a r t e rc u l t u r ea n d r e n a s ei nc o m p o u n dl a wm a t e r i a lo fs o ya n dm i l k ，m a k i n gp r o t e i ns o l i d i f y ，v e n t i n gw h e y ，n o e x p r e s s i o na n d m a t u r e d t i 蛇t h e s i sm a i n l ys t u d i e st h ep e c u l i a r i t yo fr e n a s e ，t e c h n o l o g yc o n d i t i o n s ，q u a l i t y c o n t r o l l i n go fs o fc h e e s e ，c h e m i s t r ya n a l y s i sa n do r g a n o l e p t i ci n v e s t i g a t i o no fm a t u r i t ys o f t c h e e s e 弱s o ya n dm i l k f o rt h ef i r s tt i m e ，u s i n gt r a n s g l u t a m i n a s ei np r o d u c t i o no fs o y b e a n m i l ks o f tc h e e s et h a tc o u l de l e v a t ey i e l do fc h e e s ea n dr e d u c et h ec o s td u r i n gi n v e s t i g a t i o n ； m e a s u r i n gw h e t h e rr e n a s ee x p u l s i o nb ye l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y ，o b t a i n i n gp r o d u c to ff l a v o u r a n db e s tc u r d i n gb yc o n t r o l l i n gp h ，w h i c hc h a n g e dt h et r a d i t i o n a lm e t h o do fo n l yd e p e n d i n g o nt h es e n s e - o r g a n sj u d g e m e n t 1 1 1 ee x p e r i m e n to f f e r e dt h e o r ya n dt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e rf o r p r o d u c t i o ns o y b e a n m i l ks o rc h e e s e s t u d i n gp e c u l i a r i t yo fe n z y m o l o g i s ti n d i c a t e d ，a t7 5 ，p h 6 6a n dc a c l 20 0 6 ，t h e a c t i v i t yo fr e n a s ea n d s t a t eo f t h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n tw e r eb e t t e r a c c o r d i n gt or e s u l t so fs i n g l ef a c t o r se x p e r i m e n t ，w h i c hs e l e c t e ds t e r i l i z i n gt e m p e r a t u r e ， r a t i oo fa d m i x t u r ee n z y m e ，c a c l 2a n ds t a r t e rc u l t u r ei no r t h o g o n a le x p e r i m e n to fl 9 ( 3 4 ) 部 i n d e xo fw h e y t h ep a r a m e t e r sw o u l db em a t c h e d t h es t e r i l i z i n gc o n d i t i o nw a s8 0 。c15 s ， t r a n s g l u t a m i n a s ea n d r e n a s ew a s4 ：1 ，c a c l 2w a s0 0 6 a n ds t a r t e rc u l t u r ew a s2 0 0 c o m p m h e n de x p e r i m e n t a lr e s u l t so ff a c t o r s ，w h i c hs e l e c t e dr a t i oo fa d m i x t u r em i l k , s t a r t e rc u l t u r e ，c a c l 2a n dr a t i oo fa d m i x t u r ee n z y m ei no r t h o g o n a le x p e r i m e n to fl 9 ( 3 4 ) 嬲 i n d e xo fy i e l d o p t i m i z a t i o nc o n d i t i o n so ft r a n s g l u t a m i n a s ew o u l db em a t c h e d 1 1 1 er a t i oo f s o y a n dm i l kw a sl ：9 ，s t a r t e rc u l t u r ew a s1 5 0 ，c a c l 2w a s0 0 6 a n dt r a n s g l u t a m i n a s ea n d r e n a s ew a s4 ：1 t h er e s u l td e m o n s t r a t e dt h a tc h e m i s t r ya n a l y s i sa n do r g a n o l e p t i co nm a t u r i 够s o y b e a n m i l ks o f tc h e e s e t h e r ew a sn o to b v i o u sa n dr e q u i s i t i o no fp r o d u c td e s i g nb o t ha d m i xm i l k a n dm i l kc h e e s eo nn u t r i t i o n a li n g r e d i e n t t h e r ew a sn o to b v i o u sb e a n yf l a v o ra n ds i m i l a r b o t ha d m i xm i l ka n dm i l kc h e e s eo nf l a v o r c h e e s eo fa d m i xm i l kc o l o rw a sm o r et h i c k n e s s t h a nm i l kc h e e s eo nc o l o r i i a b s t r a c t k e yw o r d s ：s o y b e a nm iiks o f tc h e e s e r e n a s e 。t e c h n o lo g yc o n ditio n 。q u ai it y c o n t r o i ，t r a n s g i u t a m i n a s e i i l 关于硕士学位论文使用授权的说明 论文题目：太亘生乳邀厦王酪珏筮拯晶厦控剑的硒究 本学位论文作者完全了解大连工业大学有关保留、使用学位论文的规 定，大连工业大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印和磁 盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描复制手段保存、汇编学位论 文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 是否保密( 否) ，保密期至年 月日为止。 学生签名： 盘4 垡导师签名：备垒垂 刁彦年够月，j f 9e t 第一章文献综述 1 1 千酪的发展概况 第一章文献综述 干酪是以牛乳、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 离乳清而制得的新鲜或发酵成熟的乳制品【l l 。干酪的加工工艺直至1 9 世纪才开始科学研 究。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) ，论著系统介 绍了地理、降雨量、牧场、管理、干酪加工缺陷和已有的加工系统【2 l 。从1 8 5 1 年在美国 出现的第一家干酪加工厂至今，干酪的产量逐年上升，同时也受到世界各族人民的喜爱， 而且其发展势头将超过其它的乳制品。目前发达国家大约有1 3 l 2 左右的鲜乳用于干 酪的生产，干酪号称“乳制品之王，是世界乳制品贸易最大的乳制品之一。干酪生产 主要分布于欧洲、北美洲、大洋洲的澳大利亚和新西兰等国家和地区，在亚洲则主要分 布在中东的伊朗、以色列等国家。现有的数据表明，到目前为止干酪产量依然呈上升趋 势。消费热点已在后期形成干酪消费习惯的国家和地区形成，中国已形成了较大的潜在 干酪市场p j 。 国内干酪消费长期相对落后，主要受消费习惯和消费水平的制约。由于东西方人的 生活习惯不同，本来东方人就不习惯食用乳制品，更接受不了干酪所特有的风味【4 j 。另 外，干酪是鲜乳的浓缩，约5 k g 鲜乳才能生产0 5 蚝干酪，因而其成本和售价远高于鲜奶 和其他乳制品。实际上，随着麦当劳、必胜客等洋快餐的引入，大中城市的寻常百姓已 在不经意中接受了干酪的口味，正象改革开放初期人们把啤酒称作“马尿”一样，没过 多少年啤酒已在中国人的眼里成了营养丰富的好东西，被称作“液体面包 。当消费者 认识到干酪的营养价值后，价格因素的制约也会减弱【5 j 。随着北京2 0 0 8 年奥运会及2 0 1 0 年上海世博会的临近，越来越多的西方人及不同地区的人们将来到中国，所以，西方餐 桌上的必备品干酪，也就具备了良好的市场发展前景。2 0 0 2 年国际干酪贸易中，中国 2 5 0 0 n 屯的进口量预示着中国的干酪供应已经超过了它对那些外国商务人员和旅游者的 供应量，看来在这个迄今对干酪还没有认识的市场已经开始有所突破t t 6 j 。根据对北京 各大超市的调查，其经销的干酪有2 0 余种，其中绝大多数是从澳大利亚、丹麦、法国、 瑞士等国进口，而且销量呈逐年快速增长趋势。这样的消费热潮，将带动我国干酪产业 的迅猛发展【7 1 。 第一章文献综述 另外，从日本、韩国等相邻国家对干酪产品的需求从无到有再到旺盛的发展状况来 看，中国未来的干酪市场蕴含着巨大的市场潜力。日本、韩国也都没有消费干酪的传统。 日本经过近4 0 年的发展已成为亚洲最大的干酪消费市场，人均年消费量达2 k g ，仍在稳 步增长l s l 。韩国则在不至l j 2 0 年时间内干酪消费总量增长近1 5 0 倍，人均年消费量为0 9 k g ， 而我国目前人均年消费量只有4 9 。相比之下可见市场潜力巨大，商机无限。根据我国乳 制品行业“十五”规划，我国的乳制品将进行较大的结构调整，将在奶源充足的地区适 当发展干酪的生产，在2 0 0 3 年福建厦门的乳制品工业协会第九次会议上，协会将我国干 酪标准的制订提上了日程。敏感的企业家们已经觉察到干酪生产纳入中国乳制品整体生 产格局为时不远1 9 1 。上海光明集团抢占市场先机，已有干酪奶油市场。美国利普公司拟 在三鹿集团所在地石家庄建年产6 万吨的干酪厂，黑龙江兆亚集团与美国蓝多湖合作， 在黑龙江大庆建年产l 万吨的干酪厂。 1 2 干酪的营养价值、风味及种类 1 2 1 干酪的营养价值 干酪含有丰富的营养成分，蛋白质和脂肪的含量相当于原料乳含量的l o 倍左右l l o j 。 干酪中还含有糖类、有机酸，矿物元素钙、磷、钠、钾、镁、铁、锌及v a 、胡萝卜素和 维生素b l 、b 2 、b 6 、b 1 2 ，烟酸、泛酸、叶酸、生物素等多种营养成分及生物活性物质。 干酪中的蛋白质经过发酵后，由于凝乳及微生物中蛋白酶的分解作用，形成胨、肽、氨 基酸等，非常易于被人体消化吸收，干酪中蛋白质的消化率为9 6 - - 9 8 ；干酪中含有 大量必需氨基酸，与其他动物性蛋白质比较，质优而量爹1 1 j 。原料中的乳糖，在干酪 制作过程中，大部分转移到乳清中，残留下的乳糖一部分分解成半乳糖和葡萄糖，避免 了某些人因体内缺乏糖酶饮用牛乳导致的腹泻等乳糖不适症f l 列。干酪是补钙的最佳食 品，干酪在制作过程中，由于工艺的需要，又添加钙离子，使钙的含量增加，且易被人 体吸收。每l o o g 牛乳含钙4 9 m g ，而每l o o g 干酪含钙7 2 0 m g ，是牛乳含钙的1 4 倍。 干酪中水溶性维生素和脂溶性维生素含量也相当丰富。每1 0 0 9 干酪中约含有v a 为 1 2 0 0i u ，可满足成人需求量的3 0 , - - - , 4 0 h 3 l 。正因为干酪富含多种营养成分，又容易 消化吸收，而且不易致肥，因此被营养学家奉为理想的食品，誉之为“奶黄金 、乳业 皇冠上的“珍珠 【1 4 l 。干酪在发酵成熟过程中，牛奶中原有的蛋白质被分解为人体必 需的氨基酸和其他小分子物质，脂肪被分解为脂肪酸，其中4 0 为不饱和脂肪酸，后者 2 第一章文献综述 不仅是构成细胞的成分，还可降低血清胆固醇，并具有预防心血管病、高血压、高血糖 等功效。干酪中含有丰富的钙质，且钙磷比例适中，又易被人体吸收利用，有利于儿童 骨骼和牙齿生长，防止妇女和老年入骨质疏松1 1 5 】。干酪中的维生素a 、b 2 能增进抗病能 力，保护眼睛健康，并可养颜护肤。用于干酪发酵的乳酸菌及其代谢产物有利于维持人 体肠道内正常菌群的平衡和稳定，增进消化功能，防止腹泻和便秘【1 6 1 。我国古代医学 很重视干酪的医疗保健作用，如千金食治称“酪补肺脏，利大肠 ； 唐本草 称“主热毒，止渴，解散发利，除胸中虚热身面上热疮 ；食疗本草则称“除胸中 热。美国全国癌症研究所进行的一次调查表明，爱吃干酪的人很少患结肠癌和直肠癌。 1 2 2 干酪的风味 不同类型干酪中的典型风味物质包括：脂肪酸、酯、醛、醇、酮和硫化物。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 牛奶中的蛋白水解和氨基酸的分解代谢这两个主要途径。 研究证明，酪蛋白的最初水解是由加入的凝乳酶催化，接着将大分子肽类酶解成为 小肽，再经微生物产生的蛋白酶和肽酶水解为游离氨基酸m 。除了苦味肽外，小分子量 的寡肽对风味没有直接的贡献，但是由这些寡肽产生的游离氨基酸却是形成干酪主要风 味物质的前体【l 孓2 ，其中牛奶蛋白降解为小肽和氨基酸的良好平衡对干酪风味的形成是 必需的。蛋白水解和肽水解之间良好的平衡，阻止了干酪中苦味物质的产生 2 2 1 ，因为干 酪中肽类的积累会引起苦味。 蛋白质水解是多种酶的组合反应：凝乳酶、本身的胞浆素、来源于发酵剂与非发酵 剂乳酸菌的微生物蛋白酶和肽酶。水解是由被细胞壁束缚的专一胞内蛋白酶( p r o 启动 的，它能由染色体编码，也可由质粒编码。乳球菌作为发酵剂在很多种奶酪生产中得到 应用，因为牛乳中游离氨基酸和肽类浓度很低，发酵剂在牛乳中的生长严重依赖于其蛋 白水解系统，将牛乳中的酪蛋白降解成能被细胞吸收的肽类和游离氨基酸团】，因此干酪 成熟中的关键是揭示这些微生物的蛋白水解体系。目前已经分离和分析了几种蛋白酶和 肽酶，并且对它们的基因进行克隆和测序，它们在复杂的干酪成熟过程中的相应作用已 被确定。d e t m e r s 等【2 4 】描述了丙氨酸菌a t c c 9 6 1 7 的脯氨酸亚基肽酶p i p 及p i p 基因的分离 与核苷酸序列，并在大肠杆菌中表达该基因，将其复制到乳酸链球菌的染色体中，证实 t p i p 是形成瑞士型干酪甜味的因素，在干酪成熟过程中具有去苦作用。 肽和氨基酸的运输系统在乳球菌中已得到广泛研究，是通过寡肽运输系统来吸收肽 第一章文献综述 类。寡肽运输系统是一个a b c 运输体，能运输4 至1 8 个氨基酸的肽类【2 引，已确定不同的 氨基酸运输系统对相似氨基酸的结构具有高度的专一性1 2 6 1 。随着吸收，肽类经多种肽酶 在胞外被降解，这在乳球菌和乳杆菌中已得到广泛研烈z 丌。 不同类型奶酪的水溶性成分对奶酪风味有重要贡献，低分子量化合物形成水溶性成 分的奶酪风味【2 3 】2 8 ，包括小肽、氨基酸、短链游离脂肪酸及其降解产物 2 9 1 ，这些小肽和游 离氨基酸有助于产生咸的肉汤类型的风味。奶酪成熟中产生的挥发性物质也被认为是奶 酪风味的主要成分。奶酪挥发性风味的产生与某种氨基酸的酶解有关，比如：h o m o c e f o p e r a z o n e 干酪风味是由乳酸乳球菌乳脂亚种b 7 8 细胞提取物l 蛋氨酸形成，此外来自 p s e u d o m o n a sp u t i d a 中的l 蛋氨酸和蛋氨酸酶加速了奶酪风味的形成。 h o m o - c c f o p e r a z o n e 干酪中蛋白质水解，主要是凝乳酶对酪蛋白进行初次降解，而 乳球菌细胞内蛋白酶对蛋白质进行第二次水解，导致小肽、氨基酸和一般风味物质的形 成，对最终形成典型的奶酪风味是必需的。氨基酸的降解可经过不同类型酶的酶解途径 而形成，可以是脱氨酶、脱羧酶，也可以是转氨酶或转化氨基酸侧链的酶【3 0 j ，因为这些 酶可能位于胞内，通过发酵菌的裂解或渗透，使这些酶进入到外界从而作用底物。 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，通过不同的氨基酸和酶作用途径形成风味物质，现已确 定多数途径是经乳酸链球菌进行的【3 3 1 。氨基酸是干酪中已确定的不同挥发性风味物质 的前体阳5 1 ，在脱氨酶、脱羧酶、转氨酶和裂解酶的作用下它们能经过各种不同的方式 被转化。比如：氨基酸的转氨形成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且对乳制品的整体风味有益。在干酪中酪蛋白的转 变无疑是最重要的生化途径，酪蛋白经凝乳酶、胞内蛋白酶和肽酶降解产生游离小肽和 氨基酸。已知肽类有苦味或咸味，而氨基酸有甜昧、苦味或类似肉汤味，它们对干酪风 味的贡献可能被局限在基本味道上，它们是挥发性香味物质的前体，尤其是芳香族氨基 酸和支链氨基酸。 1 2 3 干酪的种类 干酪品种繁多，富含蛋白质和钙，是最受欢迎的食品之一 3 6 1 。除了牛奶之外，山羊 奶、绵羊奶，甚至驴奶都可以用于制作干酪，特别是羊奶干酪近年备受国外消费者青睐。 根据美国农业部介绍世界上干酪的种类达8 0 0 种以上，其中比较著名的有2 0 种左右f 3 7 1 。 有些干酪，在原料和制造方法上基本相同，但由于制造国家或地区不同，其名称也不同。 4 第一章文献综述 如著名的法国羊奶干酪( r o g u e f o r tc h e e s e ) ，在丹麦生产的这种干酪被称作达纳布路干 酪( d a n a b l uc h e e s e ) ；丹麦生产的瑞士干酪称作萨姆索干酪( s a m s o ec h e e s e ) ；荷兰圆 形干酪( e d a mc h e e s e ) 又被称为太布干酪( t y bc h e e s e ) 1 3 硼。 传统上干酪种类的划分和命名，主要依据干酪的原产地、制造方法、干酪的外观等 进行。国际酪农联盟( i d f1 9 7 2 ) 曾提出以水含量不同为标准，将干酪划分为特硬、硬 质、半硬质、半软质和软质干酪5 大类【3 9 j 。特硬质干酪的含水量小于4 1 ，硬质干酪水 分含量为4 9 0 , 6 - - - 5 6 ，半硬质干酪为5 4 6 3 ，半软质干酪水分含量为6 1 6 9 ，软质 干酪含水量大于6 7 。由于水分含量的不同，其成熟方法也有所区别 4 0 1 。除此之外，还 可以根据脂肪含量的不同，将干酪分为高脂干酪、全脂干酪、低脂干酪和脱脂干酪。根 据发酵成熟时间和方式的不同分为细菌成熟干酪、霉菌成熟干酪和新鲜干酪【4 l 】。 现在国际上通常把干酪划分为三大类：天然干酪、再制酪( p r o c e s s e d ) 和干酪食品 ( c h e e s ef o o d ) 【4 2 】。根据干酪的加工工艺、组成及微观结构对天然干酪进行分类是目前 最为公认的分类方法。据此，天然干酪可以分为酸凝鲜干酪、酶凝鲜干酪、加热酸凝干 酪、软质成熟干酪、半硬质干酪、硬质干酪( 低温) 、硬质干酪( 高温) 7 大类 4 3 j 。 1 3 干酪中的凝乳酶 凝乳酶是干酪制造过程中起凝乳作用的关键性酶【删。同时，凝乳酶对干酪的质构形 成及干酪特有风味的形成有非常重要的作用。传统干酪中所使用凝乳酶主要是从小牛第 四胃中提取出来的凝乳酶。凝乳酶属于酸性蛋白酶，在氢离子催化作用下以酶原的形式 合成并分泌，从n 端切去4 2 个氨基酸残基，形成有活力的凝乳酶【4 5 1 。凝乳酶的传统来 源是吃乳的小牛皱胃( 第四胃) ，胃的提取液中含有凝乳酶7 0 , - - 9 0 ，胃蛋白酶3 1 0 以及少量的胃亚蛋白酶等。小牛凝乳酶适用于制造各种类型的干酪，而且是衡量其它凝 乳酶代用品的标准。 凝乳酶在干酪生产过程中一方面可以使干酪形成特有的质构，另一方面对干酪风味 的形成也有一定的作用。凝乳酶在干酪生产中一般认为其对干酪的苦味有一定的贡献。 干酪的苦味主要是由于干酪成熟期间苦味肽慢慢积累引起的。这些肽大多是由残留凝乳 酶和细菌蛋白酶对酪蛋白作用形成。在干酪中残留的凝乳酶以及发酵剂产生的蛋白酶作 用下酪蛋白最敏感的肽键，亮氨酸色氨酸之间的肽键易被裂解成碳端的1 9 3 - - 2 0 9 肽段， 这个肽段被认为是干酪苦味的主要来源。除凝乳酶外其它蛋白酶如胃蛋白酶及微生物蛋 白酶等，它们对酪蛋白水解作用大于凝乳酶，所以制得的干酪苦味也较明显【舶j 。这也是 第一章文献综述 它们作为凝乳酶代用品的一个主要的限制因素。此外，通过凝乳酶的作用产生的大肽为 进一步降解产生风味物质提供了底物。 全世界约有l 的凝乳酶来源于植物凝乳酶，目前应用较多的是无花果蛋白酶、木 瓜蛋白酶，虽然这些酶来源广泛，价格便宜，但用于干酪生产时，凝乳质地松软，产量 较低，且易产生苦味，这可能与这些酶水解特性有关。由于上述不足，这些酶在干酪生 产中还不能大量应用。相信随着酶及蛋白质研究不断深入，这类来源广泛、价格低廉的 酶将具有广阔的应用前景。 本试验采用木瓜蛋白酶作为凝乳酶，由于它有不足之处，在试验的过程中用谷氨酰 胺转胺酶来弥补它的不足。因为干酪中的酪蛋白、乳清蛋白、乳球蛋白等是谷氨酰胺转 胺酶作用的良好底物，所以谷氨酰胺转胺酶在干酪加工中具有很高的应用价值【4 7 1 。牛乳 酪蛋白是重要的食品蛋白质，在许多食品的加工中，加入酪蛋白改善产品的品质。经过 谷氨酰胺转胺酶处理过的干酪，由于乳蛋白分子间形成了性质稳定的共价键，在水溶液 中形成的凝胶强度比未经处理的乳粉形成的凝胶强度大，凝胶的持水性、耐热性、耐酸 性增强。干酪不易出现脂肪上浮和蛋白质颗粒沉淀现象，而少量的该酶可增加干酪的塑 性，使其易于成型且不易溶化，从而提高干酪的产率。 1 4 干酪生产中发酵剂的应用 于酪发酵剂分为细菌发酵剂和霉菌发酵剂两大类【4 引。霉菌发酵剂一般用于一些特殊 品种干酪的生产。细菌发酵剂一般以乳酸菌为主。乳酸菌粗略的可分为嗜温性和嗜热性 两类，前者的最适生长温度为3 0 3 3 ，包括乳球菌属( l c ) 和明串株菌属( l ) ，它 们用于温度为2 0 - - 4 0 的乳制品发酵工艺中，嗜热乳酸菌的最适生长温度为4 0 4 5 1 2 ， 主要用于3 0 - - - 5 0 c i 艺条件下【4 9 】。最常用的乳酸菌是嗜热链球菌( s t h e r m o p h i l u s ) 、保 加利亚乳杆菌( l b u l g a r i c u s ) 和干酪乳杆菌。它们通常联合应用于乳酸类制品中。在乳品 工业中常用的嗜热性乳杆菌主要有两个物种：瑞士乳杆菌和德氏乳杆菌。这些嗜热性乳 酸菌比嗜温性五中更耐酸，常使发酵剂的p h 降至4 o 以下，以瑞士乳杆菌为最好t 删。 嗜热性乳酸菌另一个重要不同点在于它能代谢半乳糖。 本试验除采用最常用的菌种外，还用了一种植物乳杆菌。因为它在发酵过程中产生 乳酸，这样更有利于干酪凝乳，缩短干酪凝乳时间。同时，在干酪制作中和其他发酵剂 产生有机酸等天然抑菌物质，从而控制大多数腐败菌及致病菌的生长，而且由于很低p h 降低了蛋白质的保水能力，有利干燥，其对产品的风味、质构及其稳定性起决定性作用。 6 第一章文献综述 1 5 大豆牛乳软质干酪的研究现状 大豆牛乳软质干酪是在豆乳和牛乳复合乳中加入适量的发酵剂和凝乳酶等，使蛋白 质凝固并排出乳清后不经过压榨而成熟处理制成的产品【5 。我国大豆资源丰富，豆奶生 产水平高，其蛋白质、脂肪含量及外观与牛乳有相似之处。利用豆乳替代部分牛乳加工 干酪有着现实可行性，同时对于降低干酪成本，缓解我国乳源不足现状有着较大的经济 效益和社会效益【5 2 1 。大豆牛乳软质干酪营养丰富，风味独特，适合中国消费者食用。将 豆奶与牛奶按一定比例混合来生产干酪，不仅保留了纯牛乳干酪的传统风味，还可达到 大豆与牛奶所含蛋白质和氨基酸的互补，可提供人体生长发育、各种生理活动及组织修 复所需的营养成分。 大豆牛乳软质干酪的优点是凝块在装模时仍未酸化，因此需在温室中放置数小时酸 化。其酸化过程( 乳糖变成乳酸) 一直持续到乳酸茵的生长被积累的乳酸抑制，产酸过 程也受到时间和加盐量的影响【5 3 】。大豆牛乳软质干酪有令人愉快的独特、温和的香味， 贮藏期比较短，一般为2 8 个星期。它比硬质大豆牛乳干酪好，因为大豆牛乳硬质干酪 最大特征是含水量低，产酸量主要通过收缩的程度加以控制瞰l 。如同半硬质干酪一样， 在生产后1 3 天内使p h 值降n 5 0 5 2 。乳糖含量是在堆积和盐腌过程中充分发酵而减 少。而成熟时间长，一般为l - 3 6 个月。 大豆牛乳软质干酪也有一些缺点。在生产过程中，品质控制主要表现在形态、组织 及风味等方面，控制的重点是成品的水分含量。水分少时，大豆牛乳软质干酪质地较硬， 缺乏弹性，发酵时间长，成熟慢并产生异味，而且极易污染；水分过高，则引起大豆牛 乳软质干酪组织状态粘、软【5 5 j 。水多，凝块中的乳糖含量偏高，乳酸菌产酸快，同时由 于酶的作用迅速进行，使蛋白质分解，产生苦味、酸味。大豆牛乳软质干酪生产中调节 水分含量可以通过改变乳成分、原料奶的加热条件及凝乳的不同加工处理来实现p 6 1 。原 料奶的加热一般控制在7 5 ，1 5 s ，此温度下收率最高。采用大豆植物蛋白取代部分乳 蛋白，会对干酪的出品率及最终产品质量产生影响，大豆蛋白质的等电点为p h 4 3 ，比 牛奶蛋白质略低一些。加入发酵剂及凝乳酶，只会引起6 0 的大豆蛋白质发生凝聚【5 。 因此，保证牛奶中酪蛋白的足量供应是十分重要的。此外，占乳8 0 的酪蛋白，远远比 植物蛋白中的球蛋白吸附和保护脂肪的能力强，所以，保证奶含量达到一定数量才能减 少排乳清时的脂肪流失【5 引。对大豆牛乳软质干酪的发酵性、凝乳质地及色、香、味综合 试验表明，添加1 0 的豆奶为最佳值，基本可以保证大豆牛乳软质干酪与纯牛乳软质干 7 第一章文献综述 酪具有相近似的组织特性及食用风味。 同时，大豆牛乳软质干酪中污染的酵母，霉菌和蛋白分解菌等常使干酪的表面软 化、褪色，产生不愉快嗅味的粘性物质【5 9 l 。由微生物引起的异臭味有：由蛋白分解菌，液 化链球菌或一部分乳酸菌引起的苦味；酵母菌引起的酵母臭；大肠菌、酵母引起的果实 臭、发酵臭；脂肪分解菌引起的腐臭等。微生物引起的大豆牛乳软质干酪颜色变化，多 数是由霉菌繁殖而引起的褐色，如青霉引起的暗褐色，黑色斑点；植物乳杆菌亚种，短 乳杆菌等细菌产生的色素物质而引起的锈色斑点；以及灰白色杆菌产生的赤色粘性物质 等【删。大豆牛乳软质干酪品质受蛋白质、脂肪、乳糖等有机物的降解数量和降解程度制 约，而这些有机物的降解与微生物的种类和数量密切相关。总之，大豆牛乳软质干酪品 质的好坏，与大豆牛乳软质干酪成熟期间各种微生物的数量和种类密切相关【6 1 1 。当微生 物数量由最大值逐渐减少时，大豆牛乳软质干酪品质才能达到最佳。 大豆牛乳软质干酪作为一种世界性的高营养价值的食品，在我国尚处于小规模的 发展阶段。随着乳品工业的进一步发展和人们饮食营养结构的不断改善提高，今后，大 豆牛乳软质干酪的生产和消费在我国必将有着较强的发展潜力和广阔的开发前景。它也 是糕点、糖果、香肠等食品生产的重要原料，在我国绿色食品和功能性食品的开发上有 着广阔的前景。 自从h a n g 和j a c h s o n 于1 9 6 7 年首次提出以大豆替代部分牛乳生产混合乳干酪以来， 世界各地的研究人员陆续有相关的报告提出【6 2 1 。归纳起来，有三种形式：( 1 ) 用豆乳 代替部分牛乳生产混合型干酪。( 2 ) 用全豆乳生产新鲜大豆干酪。( 3 ) 用组织、分离 大豆蛋白和大豆油代替部分乳成分生产植物性干酪。 豆乳替代部分牛乳干酪生产首次遇到的问题是豆乳添加的方式及凝乳方式。根据资 料，有如下几种工艺路线： ( 1 ) 1 9 6 7 年h a n g 等人曾应用纯豆乳以酸凝乳法、c a s 0 4 凝乳法及乳酸菌产酸法研 究干酪凝块的形成问题，对凝块的分析表明，由乳酸菌发酵产酸法形成的凝乳具有较低 的水分含量和较好的质构，但是存在着凝乳时间过长的不足【6 3 】。其后，作者又进行了分 别应用凝乳酶和加入脱脂乳制备凝块的研究。并对于干酪成熟过程中的变化作了初步研 究，结果认为在应用凝乳酶的情况下，豆乳的凝块形成时间没有缩短。同时凝乳酶对产 品风味影响也不甚明显；而加入凝乳酶的同时加入脱脂乳能明显缩短凝块形成时间，从 作者的工作可以看出：单纯应用豆乳制备出的干酪在风味上无法达到干酪应有的风味 【6 4 1 。其后研究者基本上采用了部分添加豆乳的工艺。 ( 2 ) 1 9 8 7 年a w o r t h 等人采用豆乳代替部分牛乳干酪工艺进行了研究认为，添加豆 第一章文献综述 乳后，制取干酪的得率较纯牛乳制品低。当添加量达2 1 p ；时，其产品色泽较深，质构松 脆，凝乳时间长。但作者并未对此现象进行深入的研究。1 9 8 2 生g n e t w a l l 等人应用此工艺 路线采取直接调整酸度和加入凝乳酶的方法对凝乳状态及制品成熟过程中的变化进行 了初步研究。可是，其工作中存在着一个很重要的问题即由于没有加入发酵剂，所以制 品的风味淡薄。同时对制品松脆的原因也未作深入的探讨。 ( 3 ) 重制干酪工艺：内蒙轻工科学研究所和牙克石乳品厂首先采用该工艺进行了 试制和研究。应用纯牛乳制得的不同成熟期的干酪，加热使之熔融后加入大豆分离蛋白 以制备混合干酪【6 5 l 。此种工艺路线取得了一定成功。但以大豆分离蛋白作为原料，生产 工艺复杂。设备要求较高，同时必须有不同成熟期的牛乳干酪作为基料。 1 9 7 1 年k i m - c $ 报道了用豆乳生产仿制干酪的研究：将豆乳和脱脂乳粉按7 ：3 比例混 合，在6 3 条件下杀菌3 0 分钟，冷却，接种3 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，在3 7 温度条件下发酵2 4 d x 时，然后进行切割、加温搅拌、入模成型、压榨2 4 d 时。最后在温 度为1 5 ，相对湿度为8 5 - - 9 0 的条件下成熟2 1 天。成熟7 天时，水溶性总氮、水溶性 蛋白氮以及氨基态氮开始增加嗍。成熟2 l 天后；水溶性总氮、水溶性蛋白氮以及氨基态 氮分别达到总蛋白质量的5 2 、3 2 和1 4 。并可检出1 7 种以上的氨基酸；此混合乳干 酪含有水分6 3 2 、粗蛋白1 7 5 、粗脂肪1 3 2 、粗灰分2 8 和n a c i2 5 。1 9 7 7 年 a b o u e l l f 耐n 利用豆乳生产脱脂k a r i s h 干酪；将脱脂乳和豆乳按4 ：1 比例混合生产 k a r i s h 干酪，比对照组具有稍高的酸度和食盐含量 6 7 1 ；而成熟后在总挥发性酸、总氮 和可溶性氮以及产品外观、色泽、组织结构和滋气味上没有明显差别。1 9 9 6 年，我国也 对大豆牛乳生产干酪进行了研究。 大豆牛乳制作软质干酪工艺研究遇到的一个问题就是豆乳的添加量问题。影响豆乳 加量的因素主要有如下几个方面：( 1 ) 风味：由于豆乳的组成成份与牛乳不完全一致， 凝乳剂和发酵剂对牛乳和混合乳作用方式有所不同。同时，豆乳中的豆腥味很难除去， 因此豆乳添加量太多时，而呈非干酪味【绷。( 2 ) 质构：影响干酪质构的因素很多。就 豆乳一牛乳混合干酪而言。由于大豆蛋白和酪蛋白结构上的不同，凝乳酶对酪蛋白具有 凝聚性，而对大豆蛋白的凝乳作用甚微。干酪的网络结构主要由牛乳中的酪蛋白形成， 添加豆乳后大豆球蛋白对酪蛋白形成网状结构而起着在阻碍作用，从而影响到干酪的质 构。对混合干酪而言，添加豆乳有一个适量的问题。当然，影响干酪质构的因素很多如 凝乳条件，凝乳酶种类等 6 9 1 。( 3 ) 凝乳时间：豆乳的添加会影响到凝乳时间1 7 0 1 。凝乳 时间的长短将直接影响到干酪的生产周期。 9 第一章文献综述 1 6 立题的意义及研究目的 利用豆乳替代部分牛乳加工干酪有着现实可行性，缓解我国乳源不足现状有着较大 的经济效益和社会效益。大豆牛乳软质干酪营养丰富，风味独特，适合中国消费者食用。 将豆奶与牛奶按一定比例混合来生产干酪，不仅保留了牛奶干酪的传统风味，还可达到 大豆与牛奶所含蛋白质和氨基酸的互补，可提供人体生长发育、各种生理活动及组织修 复所需的营养成分。同时，谷氨酰胺转胺酶用于大豆牛乳软质干酪的生产，作用机制为： 以t 羧酸酰胺基作为酰基供体，而其酰基受体有以下几种： ( 1 ) 伯胺基。通过此方法， 可以将一些限制性氨基酸引入蛋白质中，提高蛋白质的额外营养价值。( 2 ) 多肽链中 赖氨酸残基的e - 2 氨基。通过此方法能形成2 赖氨酸异肽链。食品工业中广泛运用此法 使蛋白质分子发生交联，从而改变食物的质地和结构，改善蛋白质的溶解性、起泡性等 物理性质。( 3 ) 水，当不存在伯胺基时，形成谷氨酸残基，从而改变蛋白质的溶解度， 乳化性质和起泡性质。 我国已经加入了w t o ，我国的乳品市场已经逐渐地成为世界乳品市场的一部分， 到目前为止所有在乳品界排名前2 0 位的乳品公司都已在中国设厂。我国的乳品的人均 占有量为6 k g 左右，而世界人均占有的平均水平为1 0 3 k g ，差距是非常大的。尤其是干 酪市场。人民消费近乎空白，所以说我国的干酪市场非常广阔，而且极其具有发展潜力。 混合乳干酪不失为一种占领中国市场切入点式的产品。立足我国国情，为了克服我国乳 源不足的状态，通过豆乳部分替代牛乳以降低干酪的成本，并且在一定程度上改善干酪 的风味，来发展我国的干酪工业。 因此，大豆牛乳软质干酪开发及品质控制的研究，在该领域起到了很重要的作用。 目前，大豆牛乳软质干酪在我国尚处于研制开发阶段，有的项目正在研制，有的已取得 成果，有的已在市场销售【7 1 1 。然而，大豆牛乳软质干酪的研究和利用无论是基础和应用 方面，还是生产及销售的数量方面，美国和日本都居世界领先地位，主要有以下优势： 基础原料好，开发的品种多，产品质量好，功能特性多，系列产品综合开发做得好【7 2 。 研究大豆牛乳软质干酪主要目的是降低干酪生产成本，改善干酪1 2 1 味；开发、占领我国 的干酪市场；扩大大豆制品在乳制品中的应用，以缓解我国乳制品资源短缺的现状。 l o 第一章文献综述 1 7 研究内容 ( 1 ) 凝乳酶性质初步研究 ( 2 ) 工艺条件对软质干酪的影响 工艺流程 豆乳与牛乳不同比例对凝乳的影响 工艺条件对干酪凝乳的影响 豆乳添加量对干酪产率的影响 工艺条件对豆奶干酪产率的影响 ( 3 ) 品质控制的研究 工艺过程对干酪品质的影响 不同底物浓度对干酪成分的影响 p h 值在产品品质控制中的研究 谷氨酰胺转胺酶在干酪品质控制中的应用 ( 4 ) 成熟软质干酪的理化分析及感官评定 成品的理化分析 感官评定 第二章材料与方法 2 1 材料 2 1 1 原料 第二章材料与方法 菌种：干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌，本实验室提供。 酶制剂：木瓜蛋白酶( 广西南宁庞博生物工程有限公司) 、谷氨酰胺转胺酶( 江苏 泰兴一鸣精细化工有限公司) 脱脂奶粉( 市售) 、大豆( 市售) 2 1 2 化学药品 考马斯亮兰g 2 5 0 氢氧化钠 氯化钙 氯化钠 乙醚 乙醇 石油醚 盐酸 硫酸 苯酚 2 1 3 仪器设备 电热恒温水浴锅( d k o s 2 2 ) 精密p h 计( p h s 3 c ) 电导率仪( d d s 1l a ) 电热恒温鼓风干燥箱( d h g - 9 0 7 0 a ) 电热恒温培养箱( d n p 9 0 8 2 ) 生化培养箱( s h p 15 0 1 1 2 天津市天河化学试剂 沈阳市新西试剂厂 天津市科密欧化学试验中心 天津市广成化学试剂有限公司 天津市双船化学试剂 安徽特酒总厂 天津市津沽工商实业公司 长春市化学试剂厂 鞍山市化学试剂厂 长春市化学试剂厂 上海精密实验仪器有限公司 上海天平仪器厂 上海第二分析仪器厂 上海精密实验仪器有限公司 上海精密实验仪器有限公司 上海精密实验仪器有限公司 第二章材料与方法 数显恒温水浴锅( h h 6 ) 7 2 2 型分光光度计 大豆磨浆机( j y d z 1 7 a ) 干酪槽 干酪刀 模具 2 2 方法 2 2 1 凝乳酶性质初步研究 江苏省金坛市荣华仪器制造 山东高密彩虹分析器有限公司 山东九阳小家电有限公司 大连工业大学食品实验室自制 大连工业大学食品实验室自制 大连工业大学食品实验室自制 2 2 1 1 温度对凝乳酶凝乳的影响 配制浓度为8 的牛奶溶液1 0 0 m l ，使用标准稀盐酸( 1 m o l l ) 调节p h 至6 4 ，分 装在十支试管中，分别恒温于3 5 、4 0 c 、4 5 c 、5 0 、5 5 、6 0 、6 5 、7 0 c 、7 5 和8 0 。c 下3 0 m i n 。配制浓度为2 的凝乳酶稀释液1 0 m l ，每支试管按0 2 0 ( 即o 0 2m l ) 加入，振荡摇匀，并记录在各温度下出现初凝乳的时间。计算凝乳酶的效价公式为： 凝乳酶效价= 供试乳量x 4 0 酶量x t( 公式2 1 ) 2 2 1 2p h 值对凝乳酶活性的影响 分别配制溶液为5 0 m l 的牛奶溶液，装入三角瓶中，用o 1m o l lh c l 调节p h 值分 别为5 0 、5 2 、5 4 、5 6 、5 8 、6 0 、6 2 、6 4 、6 6 、6 8 和7 o ，并在3 6 下加0 2 的凝 乳酶0 1 0 m l ，计算凝乳酶的活性。 2 2 1 3c a c l 2 添