Edam牦牛干酪工艺优化及...结构、挥发性风味物质的变化_张兰俊.pdf

食品与发酵工业FOOD AND FEMENTATION INDUSTIES1162023 Vol.49 No.5(Total 473)DOI:10 13995/j cnki 11 1802/ts 031467引用格式:张兰俊，张岩，陈炼红 Edam 牦牛干酪工艺优化及成熟过程中微观结构、挥发性风味物质的变化 J 食品与发酵工业，2023，49(5):116 123 ZHANG Lanjun，ZHANG Yan，CHEN Lianhong Optimization of Edam yak cheese process，the chan-ges of its microstructure and volatile flavor substances during ripeningJ Food and Fermentation Industries，2023，49(5):116 123Edam 牦牛干酪工艺优化及成熟过程中微观结构、挥发性风味物质的变化张兰俊，张岩，陈炼红*(西南民族大学 食品科学与技术学院，四川，成都，610041)摘要为开发牦牛乳干酪新品种，以青藏高原牦牛乳为原料，在单因素试验研究基础上，以发酵剂添加量、预酸化 pH、浸洗温度、盐渍浓度为试验因素，通过正交试验优化 Edam 牦牛硬质干酪的发酵工艺，并采用扫描电子显 微 镜、固 相 微 萃 取-气 相 色 谱-质 谱 联 用 技 术(solid-phase microextraction-gas chromatography-massspectrometry，SPME-GC-MS)分析 Edam 牦牛硬质干酪成熟期内的微观结构和风味物质变化。实验结果表明，Edam 牦牛硬质干酪的最佳工艺为发酵剂添加量 0 006%(质量分数)、pH 5 6、浸洗温度 45、盐渍浓度 12%(质量分数);扫描电镜结果表明，随着成熟时间的延长，蛋白质网状结构逐渐分解，脂肪球水解，蛋白体系变得疏松，硬度下降;SPME-GC-MS 在 Edam 牦牛硬质干酪不同成熟期(0、20、40、60、80 d)共检测出 75 种挥发性风味成分，包括酸、醇、酮、酯、醛及其他类化合物，关键风味物质有丁酸、乙酸、戊酸、己酸、1-丁醇、苯乙醇及2-戊酮。关键词牦牛乳;Edam 干酪;工艺优化;微观结构;风味第一作者:硕士研究生(陈炼红教授为通信作者，E-mail:1021373574 qq com)基金项目:西南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(2022NYXXS011)收稿日期:2022-03-08，改回日期:2022-05-14牦牛是中国青藏高原特有的家畜，也是高原地区牧民重要的食物来源，独特的高原生存环境造就了牦牛乳汁的特异性1。与普通牛乳相比，牦牛乳含有更丰富的营养素，具有较大利用价值和开发潜力2。Edam 干酪原产于荷兰，具有独特的红色蜡封，又称“红波干酪”，其质地光滑、气味温和，咀嚼时有浓郁的乳香味3。Edam 干酪属于浸洗硬质干酪4，工艺上与其他干酪最大的区别在于需要浸泡和洗涤，通过浸泡排出乳清，并用热水洗掉部分乳糖，从而减少乳酸的产生，使最终 pH 值在 5 0 5 25。Edam 干酪的加工工艺在国外已经成熟，目前国内的研究中还没有用牦牛乳制作 Edam 干酪的先例。干酪成熟是一个微生物发酵的过程，涉及糖酵解、脂肪分解、蛋白质水解等生化反应6，这些反应赋予干酪特定的组织状态、质地和风味7。干酪结构是由钙磷酸盐和副酪蛋白组织重叠交错连接的副酪蛋白聚合体8，在成熟过程中，受酪蛋白-酪蛋白、酪蛋白-水和酪蛋白-脂肪相互作用等因素的影响9;随着成熟时间的延长，蛋白质和脂肪发生不同程度的水解，产生一系列的风味物质，其中生成的醛、酮和醇形成了干酪特有的成熟风味10。成熟过程所产生的微生物菌群也可直接影响干酪风味组成11，任雪明等12优化干酪加工工艺，测定干酪挥发性风味物质主要有酮类、醇类、芳香类和烯烃类;NINGTYAS 等13鉴定出干酪中挥发性化合物29 种。本研究采用青藏高原牦牛乳为原料，以发酵剂添加量、预酸化 pH、浸洗温度、盐渍浓度作为实验因素，通过正交试验优化 Edam 牦牛硬质干酪工艺，表征成熟过程微观结构的变化，并采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS)分析 Edam 牦牛硬质干酪的挥发性风味物质，为牦牛乳开发新产品和风味分析提供理论依据和数据支撑。1材料与方法1 1材料与仪器牦牛乳采自四川省红原县麦洼;干酪发酵剂，常研究报告2023 年第49 卷第5 期(总第473 期)117州益菌加生物科技有限公司;小牛皱胃酶，丹麦 ChrHansen 公司;无水柠檬酸、CaCl2、NaCl、Na2SO4、25%戊二醛，均为食品纯，广州佳德乐生化科技有限公司。LD1100-1 电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司;8601 手持 pH 计，衡欣科技股份有限公司;DZ-280/2SE 小型真空封装机，广东省东莞市益健包装机械有限公司;Sigma600 场发射扫描电镜，德国卡尔蔡司股份公司;GCMS-QP2010 气相色谱-质谱联用仪，日本岛津公司;50/30 m DVB/CA/PDMS 萃取探针，美国 Supelco 公司。1 2试验方法1 2 1Edam 牦牛干酪制备工艺原料乳过滤标准化巴氏灭菌冷却添加发酵剂调节酸度添加 CaCl2添加凝乳酶凝乳切割、热缩排出乳清浸洗排出乳清压榨成型盐渍干燥封蜡成熟1 2 2正交试验在实验室原有单因素试验基础上，以发酵剂添加量(质量分数)、预酸化 pH、浸洗温度、盐渍浓度(质量分数)为实验因素，采用 L9(34)正交试验确定其最佳工艺方案。干酪制成后，以干酪得率和感官评分为指标，对制作成型的干酪进行评价。正交因素水平如表 1 所示。表 1正交因素水平表Table 1Orthogonal factor level table水平因素A(发酵剂添加量)/%B(预酸化pH)C(洗浸温度)/D(盐渍浓度)/%1000354251220006563518300125845241 2 2 1干酪得率的测定根据 BONFATTI 等14 的方法。分别称取 9 组试验组所需原料乳记为 m1，各组添加的 CaCl2质量记为 m2，凝乳酶质量记为 m3，干酪压缩成型后，称其质量记为 m，干酪得率(X)根据公式(1)计算。X/%=mm1+m2+m3100(1)1 2 2 2感官评价标准参考 GB 54202010食品安全国家标准干酪感官要求制定检验方法和 Edam 干酪感官评价表(表2)，感官评价小组由 10 名来自食品科学学院受过专业训练的学生组成，对 9 组正交试验组分别进行评价。表 2感官评分表Table 2Sensory scoring table项目特征评分色泽(30 分)颜色呈干酪特有颜色、分布均匀，表面有光泽21 30颜色稍有不均，表面光泽差11 20颜色暗沉、不均匀，且无光泽0 10滋味气味(40 分)有良好的干酪味，香味浓郁，咸味合适31 40滋味、气味良好，干酪香味偏淡，稍带咸味16 30香味较淡或没有，伴有其他杂味0 15组织状态(30 分)硬度合适、韧性好、黏度合适、稍带有弹性，小气孔分布合理21 30组织状态一般，成熟后韧性、黏度、弹性一般，无气孔分布11 20组织状态很差、碎末状，成熟后无韧性0 101 2 3Edam 牦牛干酪成熟过程中微观结构的变化参考石永祺等15 的方法。分别取 3 g 成熟第 0、20、40、60、80 天的干酪样品，沿干酪纤维方向切成光滑薄片，用 2 5%戊二醛溶液浸泡固定，脱水脱脂。在 80 冰箱中放置 2 h 后进行冷冻干燥。将干燥后的样品贴在实验台上，通过离子溅射进行镀金。置于 20 0 kV 电压下，在 600 倍电镜下扫描。1 2 3Edam 牦牛干酪成熟过程中挥发性风味物质变化根据 SYKOA 等16 的方法。将 Edam 干酪置于人工气候箱中进行发酵，分别取 3 g 成熟第 0、20、40、60、80 天的干酪样品，加入等量的 Na2SO4，放入样品瓶中混合吸水，在40 水浴中平衡30 min，然后用气相色谱-质谱联用仪分析。色谱条件:载气 He，流速1 mL/min，样品通过 DB-Wax(30 m 025 mm，0 25 m)毛细管柱。色谱升温程序:起始柱温 40，保持 3 min，以 8 /min 升到100，保持2 min，然后5 /min 升到200，最后以10 /min 升到 220，保持 3 min。质谱条件:电子电离(electron ionization，EI)源，电子能量 70 eV，离子源温度 220，四极杆温度150，扫描模式 Scan，质量扫描范围 m/z 40 650。1 3数据处理采用 SPSS 25 0 对实验因素 A、B、C 进行正交试验方差分析，每组试验重复 3 次，判定实验变量对实验结果的影响显著性，用 Excel 2010 对 Edam 牦牛硬质干酪实验数据进行分析。2结果分析2 1Edam 牦牛干酪工艺优化结果分析Edam 牦牛硬质干酪工艺优化正交试验结果见表 3。食品与发酵工业FOOD AND FEMENTATION INDUSTIES1182023 Vol.49 No.5(Total 473)表 3正交试验结果极差分析Table 3Analysis of orthogonal test results实验组A(发酵剂添加量)/%B(酸化 pH)C(浸洗温度)/D(盐渍浓度)/%感官评分干酪得率/%1A1B1C1D1808 085a1856 005b2A1B2C2D2868 024f1898 009e3A1B3C3D3830 052b1920 003f4A2B1C2D3852 014e1935 004g5A2B2C3D1926 041i1941 013h6A2B3C1D2902 030g1920 002f7A3B1C3D2841 013c1860 014c8A3B2C1D3843 037d1750 004a9A3B3C2D1917 092h1874 009dK183 5834851884K289 3868872874K386 78708648565 83 62128k118 9118 8418421890k219 3218 6319021893k318 2819 0519071868r1020 42065025注:同列数据上标字母不同表示差异显著(P 005)根据表 3 正交分析结果可得，影响 Edam 干酪感官评分的因素主次顺序为:发酵剂添加量 酸化pH 盐渍浓度 浸洗温度，感官评分最高的是 5 号干酪，为 92 6 分。影响 Edam 牦牛干酪得率的因素主次顺序为:发酵剂添加量 浸洗温度 酸化 pH 盐渍浓度，即发酵剂用量对 Edam 干酪产量的影响最大，而盐渍浓度影响最小，干酪得率最高的是 5 号干酪，为 19 41%。由表 4、表 5 的方差分析可知，发酵剂添加量、酸化 pH、浸洗温度、盐渍浓度均具极显著差异性(P 0.01)。对比正交试验、极差分析和方差分析结果，正交试验的最佳工艺组合为 A2B2C3D1，根据感官评价极差、方差分析的最佳工艺组合为 A2B3C2D1。根据干酪得率极差、方差分析得到最佳工艺组合为A2B3C3D2。表 4正交试验感官评分方差分析结果Table 4Analysis of variance of sensory score oforthogonal test因素平方和均方F显著性(P)发酵剂添加量151807759037 5903330000pH135 147675736 7573330000浸洗温度35 307176531 7653330000盐渍浓度82 907414534 1453330000验证试验:将极差、方差分析得到的最优组合即A2B3C2D1和 A2